曳引电梯钢丝绳张力不均的在线检测技术分析

叶玉龙，刘道秀

（安庆市特种设备监督检验中心，安徽安庆 246000）

0 引言

为了确保电梯的安全运行，给乘客的安全出行提供可靠保障，就要确保曳引钢丝绳中的张力保持均衡。本文中所提出的曳引电梯钢丝绳检测技术能够对钢丝中的张力进行检测，一旦发现其出现张力不均的问题就能及时通知后台的技术人员采取有效的改善措施。文中所提及的检测技术是通过对传统的检测技术进行改善而形成的在线检测技术，其能够克服传统检测技术精度不高以及无法及时反馈的问题，进而提高电梯运行的安全性。

1 曳引钢丝绳张力不均的原因与影响

1.1 曳引钢丝绳张力不均的原因

曳引电梯是依靠曳引钢丝绳压紧在曳引轮上所形成的摩擦力而实现上下运行的，曳引钢丝绳对于电梯的安全运行具有十分重要的影响。只有所有曳引钢丝绳的张紧力和运行速度保持一致，才能够确保曳引钢丝绳中的拉力相等。

为了满足曳引条件，钢丝绳与轮槽接触之间的比压公式如下所示：

式中：T 为曳引钢丝绳张力；n 为曳引钢丝绳根数；d 为曳引钢丝绳直径；D为曳引轮直径；β为半圆型切口槽的切口角。

根据上式能够看出，曳引钢丝绳的比压p与其张力T之间具有一定的正比例关系。在曳引钢丝绳的实际工作过程中，当其中的张力不均时，较大的张力会加速曳引轮轮槽的磨损速度，长此以往，就会造成曳引轮槽的磨损程度不尽相同，进而引起比压发生变化，从而导致曳引钢丝绳的张力不均问题[1]。

由于比压p与曳引钢丝绳的根数n之间存在反比关系，随着受力曳引钢丝绳数量的逐渐减少，比压会逐渐增大。

除了上述原因能够导致曳引钢丝绳中的张力不均，还存在如下几种可能的原因，这与电梯的整体质量息息相关：

（1）曳引轮节圆直径加工精度存在较大的误差；

（2）电梯设计质量不合格，导致其运行过程中的载荷不均，轿厢长期处于单侧受力的状态，而单侧受力会导致曳引钢丝绳的同侧长期处于紧绷状态，这就导致曳引轮轮槽发生不均匀的磨损；

（3）没有将曳引钢丝绳中的应力完全消除，这就导致电梯投入运行后的一段时间内每根钢丝绳的结构性伸长不尽相同[2]。

1.2 曳引钢丝绳张力不均的影响

当曳引钢丝绳出现张力不均的问题时，其中张力较大的钢丝绳就会对曳引轮轮槽形成较大的压应力，随着时间的不断延长，钢丝绳会由于磨损较大而造成直径变小，并且还会大大增加断丝断股的概率。同时，曳引轮轮槽也会由于磨损过大直径逐渐变小，甚至还能在在曳引轮上可明显看到钢丝绳嵌入曳引轮轮槽的深浅不一，这就会造成曳引钢丝绳在运行过程中的速度不等，而导致快慢偏差。

根据曳引钢丝绳运行过程中的线速度公式可知，进入轮槽较深钢丝绳所对应的轮槽半径相对较小，由此钢丝绳运行过程中的线速度也较小，相反的，进入较浅的钢丝绳线速度较大。但是所有的曳引钢丝绳在运行过程中需要保持相同的行程，这就会导致嵌入较浅的钢丝绳在曳引轮槽内间歇性的向后滑移，而嵌入较深的钢丝绳则会在曳引轮槽内间歇性地向前滑移，这就会造成钢丝绳出现“窜绳”或“窜槽”。其在电梯运行过程中的表现为，乘客在乘坐电梯时会感受到一定的顿挫感，进而影响乘坐过程中的舒适度。随着曳引钢丝绳磨损的不断加剧，其滑移量也会逐渐增大，这就会给电梯的安全运行造成非常大的隐患，如果没有及时采取有效的处理措施，就可能导致事故的发生[3]。

2 曳引钢丝绳张紧力偏差自检测原理

根据国家标准对曳引钢丝绳张力的相关要求可知：曳引电梯悬挂钢丝绳的一端至少设置一个自动调节装置，用以对曳引钢丝绳中的张力进行科学合理的调整，进而确保每根钢丝绳中的张力处于平衡状态，并且每一个钢丝绳中的张力与平均值之间的偏差要小于5%[4]。

当前，曳引电梯中用以调整绳头的装置如图1所示，其通过绳头组合将曳引钢丝绳与螺杆之间进行有效的连接，在借助弹簧、螺母以及上下铁板之间的结合而牢固的固定在槽钢支架上。铁板的中间位置处设置有相应的压力传感器，其通过检测压缩弹簧在工作过程中的变形量对曳引钢丝绳中的张力大小变化进行监测[5]。

图1 曳引钢丝绳绳头调节装置示意图

2.1 曳引钢丝绳张力偏差设计原理

检测装置通过框架固定在机房工字钢梁上，通过L 连接板将钢丝绳绳头螺杆与导绳轮之间进行牢固连接，确保两者在电梯运行过程中能够保持相同的状态，再通过细钢丝绳、导轮绳以及反轮绳之间的配合将各绳头螺杆串联到一起，最终将细的钢丝绳绕过刻度盘固定在绳头螺杆上。

根据胡克定律Fh=k Δ x，能够计算出绳头位置处的弹簧压缩量，而钢丝绳中的曳引力与其位移变化量之间存在正比例的关系，再根据GB 7588-2003附录M，能够进一步计算出校核符合要求的曳引力T1和T2。由电梯的曳引比能够得到曳引钢丝绳绳头的预紧力Fh=T1，再通过对刻度轮和指针打板进行有针对性的调整，设定好初始位置。当曳引钢丝绳中的张力发生变化后，得到弹簧的压缩量为Δ L，刻度轮在细钢丝绳的带动下逐渐旋转，进而就能将曳引钢丝绳的直线位移按照等比例关系转变为刻度轮的圆弧位移。根据同心圆原理，由于刻度轮与刻度盘的直径比为1∶5，刻度轮所发生的圆弧位移需要放大5倍后转化到刻度盘上[6]。

根据上式，曳引钢丝绳在工作过程中所发生的位移Δ L就能转化为刻度盘上的圆弧位移。当曳引钢丝绳中的张力超过平均值的5%时，指针打板就会发生逆时针旋转，进而能够触动到相应的检测开关，这样就能将曳引钢丝绳张力不均的信号进一步传输至控制柜的主板中，从而就能对曳引钢丝绳运行过程中的张力变化情况进行实时监测[7]。

2.2 曳引电梯钢丝绳张力计算原理

根据GB 7588-2003附录中的相关要求，为了对不同运行状态下曳引钢丝绳的张力进行准确的监测，可以按照下述的公式进行计算。

（1）电梯轿厢处于装载运行状态

T1/T2的静态比值与轿厢中有125%额定载荷并处于最底层相当，计算公式如下所示：

（2）电梯轿厢处于紧急制动状态

T1/T2的动态比值与轿厢空载时相当，计算公式如下所示：

（3）电梯轿厢处于滞留状态

T1/T2的比值与轿厢空载并重压在缓冲器时相当，计算公式如下所示：

T1、T2分别为悬挂轿厢和对重一侧所承受拉力，在实际的计算过程中，需要结合电梯的运行状态进行有针对性的选择[8]。

3 曳引钢丝绳张紧力偏差自检测实效分析

通过扭矩扳手将绳头位置的螺纹预紧力设置为100 N·m，进而确保所有曳引钢丝绳中的张力保持一致，此时张力指示针位于零刻度处。将扭矩扳手中的预紧力调整为105 N·m，此时曳引钢丝绳中的张力已经超过平均值的5%，即出现了张力不均现象。装置中的钢丝绳在绳头拉力的作用向向下移动，进而就能带动指针打板进行逆时针旋转，并启动检测开关，系统就能及时发现曳引钢丝绳中存在的张力不均现象。

4 结束语

总而言之，本文中的曳引电梯钢丝绳张力不均在线检测技术，是在传统检测技术的基础上，对后者进行改进而形成的。该技术能够对曳引电梯运行过程中钢丝绳的张力进行实时监测，一旦出现张力不均的问题能及时反馈至后台的技术人员，进而为电梯的安全运行提供可靠保障。