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1、對電梯緊急制動工況下曳引力計算方法的商榷 沒汁研究㈨蝙蛐樂 對電梯緊急制動工況下曳引力計算方法的商榷 電梯曳引力計算涉及到3種工況:轎廂裝載,緊急制 動,轎廂滯留.轎廂裝載和滯留工況的計算,業(yè)內(nèi)人士 認(rèn)同一致,計算也比較簡單,而緊急制動工況的曳引力 計算一直存在爭議.在本文中,筆者針對緊急制動工況 的計算談一些個人看法,與電梯界同行商榷. 1緊急制動工況下曳引力計算涉及的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) GB7588—2003電梯制造與安裝安全規(guī)范第9.3 條第b)款規(guī)定:”必須保證在任何緊急制動的狀態(tài)下, 不管轎廂內(nèi)是空載還是滿載,其減速度的值不能超過緩 沖器(包括減行程的緩沖器)作用時

2、減速度的值.” 而緩沖器作用時減速度的值則規(guī)定在GB7588—2003第 10.4.1.2.1條第a)款及第10.4.-3.3條第a)款中,這兩條都規(guī) 定平均減速度不應(yīng)大于1g. GB7588—2003附錄D第D2條第h款規(guī)定:”……在 相應(yīng)于電梯最嚴(yán)重制動情況下,停車數(shù)次,進(jìn)行曳引檢 查.每次試驗,轎廂應(yīng)完全停止,……”此條只定性的 要求”轎廂應(yīng)完全停止”. GB7588—2003附錄M第M2.1.2條規(guī)定:”/的動 態(tài)比值應(yīng)按照轎廂空載或裝有額定載荷時在井道的不同 位置的最不利情況進(jìn)行計算.每一個運動部件都應(yīng)正確 考慮其減速度和鋼絲繩的倍率.任何情況下,減速度不 應(yīng)

3、小于下面數(shù)值:a)對于正常情況,為0.5m/s……”在 附錄M第M2條中還要求”r/r2≤e用于轎廂裝載和緊 急制動工況”. 2緊急制動工況常用的曳引力計算方法及現(xiàn) 場出現(xiàn)的問題 按照GB7588—2003附錄M第M2.1.2條,國內(nèi)不少廠 劉照東,江任根,東莞市三洋電梯有限公司 ◆劉照東江任根 家在計算曳引力時,減速度取0.5m/s.,曳引繩張力丁只 考慮直線運動部件,對轎廂空載上行到最高層站緊急制 動和轎廂裝有額定載荷下行到最低層站緊急制動兩種情 況進(jìn)行計算. 按照各電梯制造商的設(shè)計,電梯曳引力都是足夠的. 但在電梯整機(jī)的檢驗現(xiàn)場,細(xì)心的安裝人員和檢驗人員 都會

4、發(fā)現(xiàn),在作制動力和曳引力檢查時,制動工況下曳 引繩和曳引輪槽之間總會產(chǎn)生少量的相對滑移,更有同 行作出過測量記錄,滑移量約在20～40ram之間.按照 GB7588-2003,若滿足曳引條件T/≤e,則應(yīng)該不會 打滑,那么是否應(yīng)懷疑計算有問題呢?答案是否定的.在 中國電梯2007年第19期電梯制動系統(tǒng)安全技術(shù)與檢 驗檢測一文中,作者指出是減速度取0.5m/s.,其值太小 所致.筆者認(rèn)同這一觀點.實際上每臺電梯的平均制動減 速度都可以作出計算.下面通過一個實例,考慮每一個運 動部件的慣性,計算出～臺臺電梯在制動工況下的平均制 動減速度,再對比一下按這個實際平均制動減速度和按通

5、 常取0.5m/s減速度計算出的T/的值有多大的差別,從 而說明打滑的原因. 3按實際制動減速度作緊急制動工況曳弓I力 計算的一個實例 以一臺曳引比為2:1的乘客電梯為例,其技術(shù)參數(shù) 及部件配置如下.額定載重量Q=1000kg,轎廂自重為 P=I400kg;額定速度=2.00m/s,提升高度H=100m, 平衡系數(shù)=0.45;曳引機(jī)型號為wYT—s2.0D.其曳引 結(jié)構(gòu)如圖1所示. 額定功率Ⅳe=l3.4kW,額定轉(zhuǎn)速//.=192r/min,曳引 輪轉(zhuǎn)動慣量=4.3kg?m,額定轉(zhuǎn)矩M額665Nm,制動 力矩M=6652.51662.5 (N?m),曳引輪直徑D

6、= 400mm,曳引機(jī)效率 ,7=0.8. 曳引輪繩槽為帶切口的 半圓槽y=30.,盧=95.,曳引 輪包角a=160.;導(dǎo)向輪直徑D導(dǎo) = 400mm,質(zhì)量m=41kg~轎 頂輪直徑D轎頂=650mm,質(zhì)量 m轎=128kg;對重輪直徑 D對重540mm,質(zhì)lm對重 一 100kg;5一10鋼絲繩, q繩=0.34kg/m;2一8卒償 II11曳引力計算簡圖鏈,q樸=1.479kg/m;隨行電 纜一條,q=1.2kg/m.此外,根據(jù)曳引機(jī)制造商提供的數(shù) 據(jù):曳引輪轉(zhuǎn)動慣量=4.3kg?m,曳引機(jī)制動力矩1 = 665x2.5=1662.5(N?m). 事

7、實上制動力矩應(yīng)按照GB/T24478—2009電梯曳 引機(jī)第4.2.2.2條的規(guī)定計算,即”曳引機(jī)的額定制動 力矩應(yīng)按GB7588—2003中第12.4.2.1條,與曳引機(jī)用戶 商定,或為額定轉(zhuǎn)矩折算到制動輪(盤)上的力矩的2.5 倍.”國內(nèi)的曳引機(jī)制造商,曳引機(jī)出廠時調(diào)整的制動 力矩,大多為額定轉(zhuǎn)矩折算到制動輪(盤)上的力矩的 2.5倍. 下面按照”每一個運動部件都應(yīng)正確考慮其減速度 和鋼絲繩的倍率”的原則,計算一下轎廂裝有額定載荷 下行到最低層站緊急制動時的曳引能力(緊急制動過程 實際上不是勻減速過程,但筆者尚難分析透徹,暫按勻 減速計算). (1)計算轎廂裝有額定

8、載荷下行到最低層站緊急制動 時的負(fù)載轉(zhuǎn)矩: :=(一P+Q-P-0.45Q-2Hq,s +5Hq~) 0.55x1000—2x100x1.479 (—=_—————一+5X100X0?34) 0.4x9.810.8 ————=_—～466.33(N?m). (2)計算轎廂裝有額定載荷下行到最低層站緊急制動 時的慣性轉(zhuǎn)矩: Mt~2=1一M負(fù)21662.5—466.331196.17(N’m). (3)計算轎廂裝有額定載荷下行到最低層站緊急制動 時所有運動部件的慣性轉(zhuǎn)化到制動軸上的轉(zhuǎn)動慣量. ①轎廂裝有額定載荷下行到最低層站所有線性運動 部件轉(zhuǎn)化到制動軸上的轉(zhuǎn)動慣量

9、 (丁2P+1.45Q+2Hq,b+5孕 = (刪)0.42 = 52.26(kg-m2). ②轎頂輪轉(zhuǎn)動慣量(按徐灝主編的機(jī)械設(shè)計手冊 (4)第29—351頁中表29.13_4近似計算: :竺:=8.112(kg-m2).轎頂一—————————一一————————一. 轎頂輪轉(zhuǎn)化到制動軸(即曳引輪軸)上的轉(zhuǎn)動慣量 古ss.(0.42) = 0.768(kg?m2). ③對重輪轉(zhuǎn)動慣量 重::～4-37/4…(1~g.mz).對重——一———:■—一?j’Jo 對重輪轉(zhuǎn)化到制動軸(即曳引輪軸)上的轉(zhuǎn)動慣量 專)2:s74(0.42) = 0.6(kg-m).

10、 ④導(dǎo)向輪轉(zhuǎn)動慣量等于導(dǎo)向輪轉(zhuǎn)化到制動軸(即曳 引輪軸)上的轉(zhuǎn)動慣量 Km導(dǎo)向D導(dǎo)向0. 641X0.42 自轉(zhuǎn)——～——0?984(kg’m). ⑤轎廂裝有額定載荷下行到最低層站所有運動部件 轉(zhuǎn)化到制動軸上的轉(zhuǎn)動慣量 ,2=2++’廠轎頂轉(zhuǎn)+,對重轉(zhuǎn)+-廠導(dǎo)向轉(zhuǎn) = 52.26+4.3+0.768+0.6+0.984=58.912(kg?m.). (4)計算轎廂裝有額定載荷下行到最低層站緊急制動 時曳引輪的角減速度: 21196.17 一___25.38(rad/s). (5)計算轎廂裝有額定載荷下行到最低層站緊急制動 中國電梯2011年10月第22卷第19期

11、43 設(shè)計研究i欄蝙謦 時的制動時間: 翥一30x25. 3872(s)o (6)計算轎廂裝有額定載荷下行到最低層站緊急制動 時的平均制動減速度: a需=—==2.525(m/s).0. 7922a制一f蠹一一. 這相當(dāng)于0.26g,符合GB7588-2003附錄M第 M2.1.2條的要求:”任何情況下,減速度不應(yīng)小于下面數(shù) 值:a)對于正常情況,為0.5m/s……” (7)按計算出的實際平均制動減速度a需=2.525m/s, 計算此種工況下的曳引能力. 轎廂裝有額定載荷下行到最低層站緊急制動時轎廂 側(cè)拉力 丁+ 罷一 2400f9.81+2.525)8.1

12、12x2.525 —— +——————————_220.325+ 500x0.34x(9.81+2x2.525)=17425.16(N). 側(cè)拉力 一滿下 (P+0-450+2補(bǔ))(一a薔)-,對重a薔 對重一2—2R 2J導(dǎo)自a嚳(1850+200~1.479)(9.81—2.525) 醚自2 ::一一7616.1(N). 2X0.270.2 緊急制動工況時的摩擦系數(shù) 0.10.1 2x2.0眠 緊急制動工況時的當(dāng)量摩擦系數(shù) 4(c.s_sin等)f=—————__=———_=一. 丌一盧一Y—sin+sinY 這里,cos(Y/2)=cos(30./2)

13、:0.9659, 44Chi~aElevatorVol22No190ct2f=Ⅵ{ sin(盧/2)sin(95./2):0.7373, 盧=95.=1.658rad, Y=30.一0.524rad, sin=0.9962, siny0.5, 故 ,=0.1404. 緊急制動工況時的曳引能力系數(shù) e=en.404292=e吼21=1. 48. 這里,口=160.:2.7925rad. 驗算緊急制動工況曳引條件: 攀一皇29>1.48.丁7616.1………. 由此可見,不滿足GB7588—2003附錄M要求.這就 是曳引繩和曳引輪槽之間產(chǎn)生打滑的原因. 4

14、緊急制動工況下按通用方法計算上述實例 的曳引能力 取減速度a=0.5m/s,轎廂裝有額定載荷下行到最低 層站緊急制動時轎廂側(cè)拉力 丁十En十2a)轎廂一’.J』繩L., 2400X(9.81+0.5) =——+5000.34 2 (9.81+20.5)=14209.7(N). 轎廂裝有額定載荷下行到最低層站緊急制動時對重 側(cè)拉力 一滿下(P+0.45Q+2/-/q,b)(占n—a) 轎廂一—————————————一 (1850+2001.479)x(9.81—0.5) =一 2 =9988.7(N). 三==1. 42<1.48,滿足GB7588—2

15、003附錄9988 . 7一～一………… M要求. (1-r下轉(zhuǎn)第54頁) 監(jiān)督檢測i蝙嗎 存在的設(shè)計缺陷,并最終導(dǎo)致了此次安全鉗召回事件. 型式試驗作為檢驗電梯安全部件性能的重要手段, 其報告的真實有效性也是質(zhì)監(jiān)部門對電梯進(jìn)行監(jiān)督檢驗 及定期檢驗的基礎(chǔ),脫離這一基礎(chǔ)就很難保證在用電梯 的安全性能.然而從這一事件上我們也看到了現(xiàn)有型式 試驗?zāi)Ｊ綄﹄娞莅踩考夹g(shù)管理存在的漏洞,如何才 能彌補(bǔ)漏洞,提高技術(shù)管理能力是一個值得我們思考的 問題. 制造企業(yè)對于電梯使用維保過程中發(fā)現(xiàn)問題及時地 進(jìn)行處理,是保證電梯使用安全性的重要環(huán)節(jié).此次事 件也是一次典型的事例,體現(xiàn)

16、了制造企業(yè)商對使用維保 中反饋問題進(jìn)行處理以彌補(bǔ)產(chǎn)品安全缺陷的負(fù)責(zé)行為. 4結(jié)語 鑒于以上分析,筆者認(rèn)為應(yīng)通過下列途徑改進(jìn)對電 梯安全部件的性能的監(jiān)管. (1)型式試驗機(jī)構(gòu)應(yīng)該加強(qiáng)對電梯安全部件的技術(shù)管 理,嚴(yán)格按照型式試驗細(xì)則進(jìn)行型式試驗,認(rèn)真執(zhí)行好 (▲上接第44頁) 5電梯制造商在緊急制動工況下,如何作曳 引力計算的思考 (1)不能按計算出的實際平均制動減速度來作曳引力 計算,這樣很難滿足曳引條件:T/≤e.從以上計算 看出,當(dāng)減速度取計算值a謄=2.525m/s時, : I2.29>1_48. 7’7616.1………. 當(dāng)減速度取a=0.5m/s時

17、, 蹇=424s,兩. (2)GB7588—2003第9.3條第b)款的規(guī)定是比較嚴(yán)密 的,它只是要求”必須保證在任何緊急制動的狀態(tài)下, 不管轎廂內(nèi)是空載還是滿載,其減速度的值不能超過緩 沖器(包括減行程的緩沖器)作用時減速度的值”.并 沒有要求丁./≤e.可是按此條不便作定量計算. 對安全部件兩年一次的抽樣復(fù)驗. (2)特種設(shè)備檢驗檢測機(jī)構(gòu)應(yīng)該在安裝監(jiān)檢,定期檢 驗及監(jiān)督抽查過程中,注意對電梯安全部件安全性能的 檢驗,針對存在的安全隱患應(yīng)及時上報. (3)質(zhì)監(jiān)部門應(yīng)該采取積極長效的管理機(jī)制,保證對反 饋意見處理的時效性,把質(zhì)量問題解決在源頭發(fā)展階段. (4)各級質(zhì)監(jiān)

18、機(jī)構(gòu)要特別注意對電梯制造企業(yè)質(zhì)量 管理體系運轉(zhuǎn)情況的監(jiān)督檢查,以促進(jìn)企業(yè)主動發(fā)現(xiàn)問 題,解決問題. 本次安全鉗召回事件,給電梯安全監(jiān)督管理提出了 一 個新的課題,也提示電梯制造企業(yè)保證電梯產(chǎn)品安全 性能的穩(wěn)定是一個必須加以重視的問題.碴 參考文獻(xiàn) [i】毛懷新電梯與自動扶梯技術(shù)檢驗[MI北京:學(xué)苑出版 社,2oo1 (2】劉亞盈,蔡根喜等軸承工程塑料保持架的制造與應(yīng)用 [J】工程塑料應(yīng)用,1994,22(1) [3]QB7588--2005,電梯制造與安裝安全規(guī)范【s】 [4】TSGT70102004,電梯安全鉗型式試驗細(xì)則『S]S (3)實際工作中,曳引力計算還是

19、按照GB7588 2003附錄M第M2.1.2條,減速度取0.5m/s(減速度取 多大合理,懇請業(yè)內(nèi)同行發(fā)表見解),曳引繩張力只 考慮直線運動部件,對轎廂空載上行到最高層站緊急制 動,以及轎廂裝有額定載荷下行到最低層站緊急制動兩 種情況進(jìn)行計算.這樣計算出來的曳引力,現(xiàn)場在作制 動試驗時,曳引繩和繩槽之間會有滑移不過緊急制動 是偶發(fā)事故,曳引繩和繩槽之間有滑移,不應(yīng)成為安全 問題,只是會增加曳引繩和繩槽的磨損量.要使緊急制 動時繩和繩槽之間沒有滑移,需徹底滿足./≤e, 那將是非常困難的. 參考文獻(xiàn) 【1】曾曉東鋼絲繩及滑輪系統(tǒng)動力學(xué)GB7588—200j附錄M 的曳引力計算公式更正【J]中國電梯,2007,18(I9):45～52 [2]李紅昌.電梯制動系統(tǒng)安全技術(shù)與檢驗檢測[J】中國電 梯,2007,18(19):18～22