对电梯的曳引系统的探讨及其检验（完成）

对电梯的曳引系统的探讨及其检验

电梯一室 蔡景新

摘要：本文介绍了在电梯曳引系统中平衡系数的重要意义，并根据平衡系数的意义及曳引公式，提出了在检验过程中应注意的一些问题。 关键词：曳引系统，平衡系数，检验

曳引式电梯因其节能、安全、提升能力强等特点，成为市场的主流产品。满足曳引条件是电梯正常运行的保证。曳引能力过大或过小都将造成轿厢冲顶、钢丝绳打滑等不安全因素。曳引能力主要由结构设计和材料来决定，但安装质量、使用和维修也会对其产生影响。 一、 曳引的实质意义

1、“平衡系数”的实质

要探讨平衡系数的实质，必须从曳引式电梯的原理讲起。垂直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+m a(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= m a 这样就大大减小了拉力T。这就是电梯上采用的“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。

但要真正做到这一点，在电梯的实际应用中非常困难，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

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化的，可能是0（空载）或者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--------（1）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臵对重的质量大小。它将影响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--------（2） 2、平衡系数K的取值

从以上式（2）可以看出，只有当 Q = KQH 时系统才处于平衡，因此，不论K取何值，平衡只是相对的，而不平衡是绝对的。我们只能希望系统尽可能地接近平衡。一种简单的办法便是取轿厢载荷变化的平均值。因为轿厢载荷的变化为：0～100%，因此取 K=50% 左右都是合理的，很难说取多少更好些。电梯在出厂时并不完全了解实际运行使用时载荷的情况，要想真正达到比较理想的平衡，应该在电梯实际运行使用中，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。相反，一些载货电梯，由于轿厢超面积，其载荷变化会在 0～105%，因此平衡系数取 K≥50% 应该更为合适。必须指出，这里说K的取值是指电梯设计时对平衡系数K的取值，称为设计值，绝不是电梯安装时或使用后随意配臵的K值。

3、平衡系数K的取值对电梯的影响

上面已经说明，无论平衡系数K如何取值，要以不变的K值应万变的载荷Q是不可能的，因此在轿厢与对重系统上不平衡状态是绝对

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的，从设计的角度，K的取值首先影响作用于曳引轮两侧的不平衡力矩的大小，若最大载荷为超载载荷110%QH ，K的取值按40%～50%，则空载时不平衡载荷为：（0.4～0.5）QH，超载时不平衡载荷为：（1.1-K）QH=(0.6～0.7) QH ,若按电梯验收检验时的最严重载荷125% QH，则不平衡载荷为1.25-K =（0.75～0.85）QH, 这是电梯可能的最大不平衡载荷（指静载荷），也就是电梯必须提供的最小静态曳引力。

这首先影响选用的主机电动机的功率P。主电动机的功率P由下式决定： P∝(1-K) QH VH 。如果电梯配套使用的电动机功率足够大，则K的选择将影响电梯运行时耗能的大小，如果选用电动机的功率余量较小，则平衡系数取值不合适可能会造成电梯启动后出现倒拉，发生溜车或者冲顶的事故。

平衡系数的取值影响不平衡载荷的大小，同时也影响曳引轮两侧钢丝绳的张力，这个张力的大小将对曳引钢丝绳在绳槽内的比压产生影响，张力越大则比压也越大，则曳引钢丝绳提供的曳引能力就越强。因此平衡系数的取值既决定不平衡载荷，也将影响电梯的曳引能力。当最大不平衡载荷大于电梯的最大曳引力时，曳引钢丝绳在绳槽中将出现打滑，发生溜车事故。在电梯设计时，对平衡系数K的选择既要考虑到主机电动机的功率，又要考虑到对曳引能力的影响。

平衡系数K的取值还影响轿厢、对重系统的总质量：

M=P+Q+W+Y = ( P+Q)+(P+KQH)+Y（Y—曳引钢丝绳等装臵质量），这一点很容易被忽略。轿厢、对重系统的总质量将影响电梯的安全系数，影响对曳引钢丝绳、曳引轮绳槽等部件参数的选择。同时总质量的大小还影响到电梯运行中起、制动的加、减速度。影响到电梯使用的安全钳、缓冲器等安全部件的选择。在电梯安装时，为了应对验收检验，减小验收时的不平衡载荷，安装人员往往把平衡系数K取得较

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大，配臵到接近50%，增加平衡系数就是增加对重的质量，会带来电梯启、制动加速度的减小，以至制动困难。因此，平衡系数K值表面上看只是一个比值，实际上它与轿厢、对重的质量有密切关系。它是电梯整体设计时的重要参数之一，撇开额定载重、轿厢自重等参数，纯粹的平衡系数是没有意义的。

所以平衡系数K的确定必须在电梯设计时，结合曳引轮、绳槽形状、曳引钢丝绳、轿厢自重以及配套的曳引机电机、制动器、安全钳、缓冲器等综合考虑。这就是为什么电梯安装时，平衡系数应按40%～50%范围的设计值配臵的原因。

图1为曳引驱动的钢丝绳受力简图。设T1>T2，且此时曳引钢丝绳在曳引轮上处于要打滑但还没有打滑的临界平衡状态。由欧拉公式T1与T2之间的关系可知

T1/T2=efα

其中：e一自然对数的底；α一曳引绳在曳引轮绳的包角；f一曳引绳在曳引轮槽的当量摩擦系数，与曳引轮的绳槽形状和曳引轮的材料等有关。

efα为曳引系数，efα限定了T1/T2的允许比值，efα大，则T1/T2

的允许比值大，电梯的曳引能力大。由此可知，电梯的曳引能力由α和f所决定。

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