曳引驱动电梯平衡系数原理分析

1、曳引驱动电梯平衡系数原理分析摘要：本文分析了目前平衡系数测量的方法及缺点， 针对曳引驱动电梯平衡系数原理进行详细探究。关键词：曳引驱动；电梯平衡；系数原理 中图分类号： C35 文献标识码： A 引言 平衡系数对电梯专业人员来说是一个很熟悉的参数。它 是曳引驱动电梯重要的特性参数之一，也是曳引驱动电梯验 收检验的必检项目，因为它关系到电梯运行性能和曳引机输 出功率大小，而曳引条件又是保证曳引传动安全可靠的必要 条件。合理的平衡系数能降低曳引机功率，使电梯运行的能 耗得到最大程度的降低，而平衡系数的不当则不仅是增加能 耗，更重要的是容易出现蹲底、冲顶等安全事故，甚至危急 人民生命。因此，在曳引驱

2、动电梯设计安装时合理配置平衡 系数就变得尤为重要。一、目前平衡系数测量的方法及缺点1、手动盘车法从平衡系数的本质可知，当轿厢装载与平衡系数值相等 的倍数的载重量时，曳引轮两侧的静力矩应当平衡。最简单 的实验方法就是在主机上松开制动器，用人力在盘车手轮上 感觉曳引轮两侧的力矩是否平衡，从而判断曳引系数是否合 理。这种方法优势十分明显，电梯处于静止状态，避免了由 轿厢运动造成的阻力矩误差，也能保证轿厢与对重在同一水 平线上。但是这种方法人为因素的影响大，不同的检验员可 能会产生不同的检测结果，而对于无盘车手轮的电梯来说， 此项测量则根本无法进行。2、超声一电流法针对检规规定的平衡系数检测方法中，用

3、目测曳引绳上 的标识来判断轿厢和对重是否在同一水平线上产生的误差 这一缺点，中国科学大学及江苏省特检院的吴飞艳、张齐等 利用超声波测距原理，通过检测轿厢与对重的距离和轿厢与 井道壁或其他障碍物的距离实现了平衡状态自动检测。这种 方法，需要进行对重检测学习，测试数据还能上传计算机， 建立原始数据库系统，对电梯的设计、安装、维护和检修具 有一定的指导意义，并且其也能够自动检测出轿厢和对重的 平衡状态，但仍避免不了“电流法”的其他缺点，并且安装 超声波传感器也存在一些难度。3、盘车力矩法针对“手动盘车法”人为感觉盘车轮两侧的力矩是否平 衡这一缺点，福建省特种设备检验研究院泉州分院的李典伟 等人设计了

4、一种盘车力矩测试装置，用来检测上下盘车时所 用的力，虽然这一方法解决了引入的人为误差，但其需要注 意的事项比较多，例如：进行停电盘车操作时，要保证抱闸 完全打开，避免抱闸与制动轮的摩擦引入的误差；力矩测试 装置要牢固安装，测试过程中不应有移位等等。最主要的是 这种方法还是没有解决无盘车轮的电梯平衡系数的测量问 题，故没能有在行业内推展开 1 。二、曳引驱动电梯平衡系数原理探究 按照电梯型式试验细则的规定：电梯轿厢分别装载 0、25%、50%、75%、100%额定载荷情况下，测定电梯运行 的载荷 -电流曲线， 取其上下行曲线的交点的载荷系数， 即为 该电梯的平衡系数， 通常在 40%-50% 范

5、围内即为合格， 同时， 在电梯监督检验和定期检验规则一曳引与强制驱动电梯8.5项也有明确的要求：曳引电梯的平衡系数应当在0.400.50 之间，或者符合制造（改造）单位的设计值。检验方法 是轿厢分别装载额定载重量的30% 、40%、45%、50%、60%作上、下全程运行，当轿厢和对重运行到同一水平位置时， 记录电动机的电流值， 绘制电流 -负荷曲线以上、 下行运行曲 线的交点确定平衡系数。下面，我们通过受力分析，了解一下平衡系数的实质。 曳引驱动电梯是使重物作垂直上下运动的升降设备。从力学 的角度，要使一重物在空中保持静止状态，必须有一拉力 T 与物体的重力Q相平衡，即T=Q ,这时物体处于静

6、止或匀速 运动状态，称为力的平衡。此系统称为平衡系统。若要使物 体向上运动，速度发生改变，则这一拉力 T 除了克服物体的 重力Q,还要提供一个产生加速度的力 F,即T=Q+F=Q+ma（m为物体的质量；a为加速度）。如果物体的重力 Q 被另外一个平衡力 W 所平衡， W=Q， 即构成一个平衡系统，这时拉力 T 就不用去克服重力 Q 了， 而只需提供使物体产生加速度所需的力，即 T=F=ma 这样就 大大减小了拉力 T 。这就是曳引驱动电梯上采用的平衡原理。 这个平衡力就是由对重来提供。因此我们要求对重的重力W，要与轿厢及载荷的重力（P+Q）相等2。但要真正做到这一点，在曳引驱动电梯的实际应用中

7、非 常困难，或且说目前还没有想出一个办法来实现这一点。因 为轿厢的载荷 Q 是随机变化的，可能是 0（空载），也可能 是 100%QH （满载）范围内的任意值，因此我们只能选择一 个恰当的对重重量。即取 W=P+KQH 。这个系数 K ，就是平衡系数。因此， 平衡系数的实质就是设计配置对重的质量大小。它影响着对 重的质量和电梯的不平衡载荷。当轿厢与载荷为P+Q，（其中P是轿厢的自重；Q是轿厢的实际载荷； QH 轿厢的 额定载荷），轿厢侧与对重侧的不平衡载荷为：T=（ P+Q）-（ P+KQH ） =Q-KQH ，以上是根据受力分析角度得出的结论。 要想真正达到比较理想的平衡，应该在曳引驱动电梯

8、实际运 行使用中，实际测定日常运行载荷的变化。比如，目前大量 的住宅电梯其实际的载荷变化基本在 0-60%，极少出现满载 的情况，因此取 K=30%-40% 应该更为合适。现在一般的曳 引驱动乘客电梯在载荷超过 80%时就进入直驶状态， 因此真 正满载的时候也较少，因此取平衡系数 K=40%-50% 为合适。从以上受力分析可以看出，轿厢与对重系统上的不平衡 是绝对的。如果曳引机的功率余量足够，并且钢丝绳与曳引 轮摩擦系数满足曳引要求，则平衡系数主要影响电梯的能 耗，如果曳引机的功率余量不足，则平衡系数取值不合适可 能会造成电梯启动后倒拉、溜车等事故。同时，平衡系数取值也直接影响曳引轮两侧钢丝绳

9、的拉 力，取值不合适可能会造成曳引条件不成立、钢丝绳打滑等 事故。因此，在电梯设计时，平衡系数的选取既要考虑曳引 机功率，又要考虑曳引条件。从受力分析还可以看出，平衡 系数的选取也会影响轿厢、对重质量，而轿厢、对重质量则 会影响钢丝绳规格、 钢丝绳数量、 曳引轮绳槽参数、 安全钳、 缓冲器等的选择。以上分析是建立在设定条件下的结论，在 实际应用时还需要按照实际工况进行一些修正。比如当电梯 无补偿装置时，电梯的实际曳引比将加大，其实际影响相当 于减少轿厢重量；随行电缆质量实际影响补偿装置对钢丝绳 的实际补偿比变化。一般在电梯无补偿装置时轿厢自重按照 实际重量的 90%选取， 随行电缆质量的实际影

10、响按补偿装置 对钢丝绳的实际补偿比确定 3 。平衡系数的确定必须在设计时结合钢丝绳、钢丝绳数 量、曳引轮绳槽参数、 安全钳、 缓冲器、 曳引机等综合考虑。 同时需要指出的是，平衡系数的取值，并非只要安装或者验 收时测得在 40%-50% 即可，而是必须保证轿厢、 对重重量与 设计要求一致的前提下才行。这就要求实际安装时不得随意 改变轿厢重量，电梯验收时或检验时必须检测实际值与设计 值是否一致，有无私自改变轿厢重量。结束语 近年来，随着我国经济社会发展进步，有些建筑尤其是 高档建筑在对客用电梯的装饰要求很高。在电梯安装完成 后，又私自进行施工装潢，改变了轿厢重量，从而导致了曳 引条件及平衡系数的改变，同时也影响到安全钳以及缓冲器 是否适用。所以电梯在经过国家质量监督总局特种设备检验 机构验收合格投入使用后，使用单位不得随意对轿厢进行装 潢，在对轿厢进行装潢前必须经原制造单位同意，并且改造 后要重新检验。同时还应该验证电梯的安全钳、缓冲器、安 全装置等是否仍可靠有效，其中平衡系数等重要检测参数还 要重新测定，以防止由于客户自行对电梯装修造成各种参数 变化，留下隐患，从而引发安全隐患。参考文献：1 秦