曳引电梯钢丝绳张力不均在线检测系统研究

罗国旭

（福建省特种设备检验研究院，福建 福州 350008）

1 前言

近年来，我国电梯产业迅速发展，人们对于电梯运行的安全性能要求也不断提高。其中，钢丝绳张力不均正是制约轿厢安全性能的一个重要因素，但是在目前实践检验中，完善且便捷实用的钢丝绳张力不均的实时检测方法还相对较缺乏，进一步研究钢丝绳张力实时监测的方法显得尤为重要[1]。

2 曳引钢丝绳张力不均的原因与影响

曳引电梯是轿厢与对重装置依靠多根钢丝绳压紧在曳引轮上所产生的摩擦力来实现移动的。这就要求每一根钢丝绳张紧力、运行速度必须保持一致，钢丝绳承受的拉力才相等，这正是提升电梯运行安全性能关键所在[2]。

2.1 曳引钢丝绳张力不均的原因

为满足曳引条件，钢丝绳与轮槽接触之间比压公式[3]：

图1 曳引钢丝绳张力不均磨损曳引轮

以下情况亦可能导致各曳引绳张力不均：

（1）曳引轮节圆直径加工精度误差；

（2）电梯载荷不均，轿厢单侧受力致钢丝绳单侧长期紧绷状态；

（3）曳引钢丝绳应力未完全消除，电梯刚投入使用一段时间后各钢丝绳结构性伸长不一致。

3 曳引钢丝绳张紧力偏差自检测原理

国家标准GB/T 10060-2011《电梯安装验收规范》5.5.1.9 项对曳引钢丝绳张力的一致性提出要求：至少应在悬挂钢丝绳或链条的一端设置一个自动调节装置，用来平衡各绳或链条间的张力，使任何一根绳或链的张力与所有绳或链之张力平均值偏差不得大于5%[6]。

图2 钢丝绳绳头调节装置

现今绝大部分曳引电梯的钢丝绳绳头调整装置如图2所示，利用绳头组合将钢丝绳与螺杆连接，再利用弹簧，螺母以及上下铁板配合固定在槽钢支架上，铁板中间装有压力传感器，通过压缩弹簧的变形伸缩量来判断对应钢丝绳的张力变化情况。但实际检验案列中经常遇到如图3所示的状况，即单根钢丝绳张力过紧，绳头螺杆下陷严重，而图4所示的则是张紧力不均导致曳引轮槽磨损严重，引起曳引能力的下降。

图3 单根钢丝绳张紧力过紧

图4 磨损曳引轮

3.1 曳引钢丝绳张力偏差设计原理

文中对曳引电梯钢丝绳张力不均监测装置进行优化，结构原理如图5所示，图中1、9、15为细钢丝绳调紧螺母，2、12、14为螺杆，3、8为L连接板，4为刻度盘，5为打板指针，6细钢丝绳，7为导绳轮，10为垫片，11、13为压缩弹簧，16为反绳轮，17为反绳轮支架。

图5 钢丝绳曳引力检测装置

依据胡克定律Fh=k×Δx，算出绳头固定的弹簧压缩量，曳引力与钢丝绳位移变化量成正比，根据GB 7588-2003附录M中，可以计算得到校核符合要求的曳引力再由电梯曳引比得出钢丝绳绳头预紧力并且调整刻度轮与指针打板的位置，设定为初始位置。当钢丝绳张力发生变化时，得弹簧进一步压缩量通过细钢丝绳带动刻度轮旋转，将直线位移1：1的转化为刻度轮的圆弧位移。依据同心圆原理，刻度轮与刻度盘的半径比值，将刻度轮圆弧位移放大5倍转化到刻度盘上。

3.2 曳引电梯钢丝绳张力计算原理

在GB 7588-2003附录M中，在以下任何一种情况，曳引力都必须要得到保证。

表1 曳引电梯参数

4 曳引钢丝绳张紧力偏差自检测实效分析

为了验证所设计的钢丝绳张力不均在线检测装置的有效性，搭建实验装置，其结构图如图6所示。

图6 曳引钢丝绳张力不均在线检测试验平台

如图7所示，利用扭矩扳手设置调定每一个绳头螺纹预紧力为100N·m,保证每一根钢丝绳张力一致，此时监测装置指针指在刻度盘零刻度处，设置扭矩扳手值为105N·m，即钢丝绳的张紧力超过平均值的5%时，如图8所示，连接装置钢丝绳被绳头往下拉，带动指针打板5向逆时针旋转，并触碰到检测开关，然后将信号传输至控制柜主板，并发出声音和灯光预警信号，提示维保人员迅速解决故障。即充分验证了该曳引钢丝绳张力不均在线检测装置的可靠性与精确性。

图7 曳引钢丝绳张力不均检测验证扭矩扳手初始状态

图8 曳引钢丝绳张力不均检测验证扭矩扳手预紧状态

5 总结

文中针对日常检验案列中曳引钢丝绳张力不均的问题，结合曳引钢丝绳的运行状况和条件，提出了一种新型、在线、定量检测钢丝绳张力的检测系统。可对运行过程中的钢丝绳张力及其变化情况进行实时监测，及时排除电梯安全隐患，极大减少电梯运行故障率，改善电梯的乘坐舒适感以及延长曳引轮和悬挂钢丝绳的使用寿命，使电梯的安全性能得到有效保障。