【word】 对电梯紧急制动工况下曳引力计算方法的商榷

【word】 对电梯紧急制动工况下曳引力计算方法的商榷 对电梯紧急制动工况下曳引力计算方法的 商榷 没汁研究?蝙蛐乐 对电梯紧急制动工况下曳引力计算方法的商榷 电梯曳引力计算涉及到3种工况:轿厢装载,紧急制 动,轿厢滞留.轿厢装载和滞留工况的计算,业内人士 认同一致,计算也比较简单,而紧急制动工况的曳引力 计算一直存在争议.在本文中,笔者针对紧急制动工况 的计算谈一些个人看法,与电梯界同行商榷. 1紧急制动工况下曳引力计算涉及的相关 GB7588—2003电梯制造与安装安全规范第9.3 条第b)款规定:”必须保证在任何紧急制动的状态下, 不管轿厢内是空载还是满载,其减速度的值不能超过缓 冲器(包括减行程的缓冲器)作用时减速度的值.” 而缓冲器作用时减速度的值则规定在GB7588—2003第 10.4.1.2.1条第a)款及第10.4.-3.3条第a)款中,这两条都规 定平均减速度不应大于1g. GB7588—2003附录D第D2条第h款规定:”……在 相应于电梯最严重制动情况下,停车数次,进行曳引检 查.每次试验,轿厢应完全停止,……”此条只定性的 要求”轿厢应完全停止”. GB7588—2003附录M第M2.1.2条规定:”/的动 态比值应按照轿厢空载或装有额定载荷时在井道的不同 位置的最不利情况进行计算.每一个运动部件都应正确 考虑其减速度和钢丝绳的倍率.任何情况下,减速度不 应小于下面数值:a)对于正常情况,为0.5m/s……”在 附录M第M2条中还要求”r/r2?e用于轿厢装载和紧 急制动工况”. 2紧急制动工况常用的曳引力计算方法及现 场出现的问 按照GB7588—2003附录M第M2.1.2条,国内不少厂 刘照东,江任根,东莞市三洋电梯有限公司 ?刘照东江任根 家在计算曳引力时,减速度取0.5m/s.,曳引绳张力丁只 考虑直线运动部件,对轿厢空载上行到最高层站紧急制 动和轿厢装有额定载荷下行到最低层站紧急制动两种情 况进行计算. 按照各电梯制造商的设计,电梯曳引力都是足够的. 但在电梯整机的检验现场,细心的安装人员和检验人员 都会发现,在作制动力和曳引力检查时,制动工况下曳 引绳和曳引轮槽之间总会产生少量的相对滑移,更有同 行作出过测量记录,滑移量约在20,40ram之间.按照 GB7588-2003,若满足曳引条件T/?e,则应该不会 打滑,那么是否应怀疑计算有问题呢?答案是否定的.在 中国电梯2007年第19期电梯制动系统安全技术与检 验检测一文中,作者指出是减速度取0.5m/s.,其值太小 所致.笔者认同这一观点.实际上每台电梯的平均制动减 速度都可以作出计算.下面通过一个实例,考虑每一个运 动部件的惯性,计算出,台台电梯在制动工况下的平均制 动减速度,再对比一下按这个实际平均制动减速度和按通 常取0.5m/s减速度计算出的T/的值有多大的差别,从 而打滑的原因. 3按实际制动减速度作紧急制动工况曳弓I力 计算的一个实例 以一台曳引比为2:1的乘客电梯为例,其技术 及部件配置如下.额定载重量Q=1000kg,轿厢自重为 P=I400kg;额定速度=2.00m/s,提升高度H=100m, 平衡系数=0.45;曳引机型号为wYT—s2.0D.其曳引 结构如图1所示. 额定功率?e=l3.4kW,额定转速//.=192r/min,曳引 轮转动惯量=4.3kg?m,额定转矩M额665Nm,制动 力矩M=665×2.51662.5 (N?m),曳引轮直径D = 400mm,曳引机效率 ,7=0.8. 曳引轮绳槽为带切口的 半圆槽y=30.,卢=95.,曳引 轮包角a=160.;导向轮直径D导 = 400mm,质量m?=41kg~轿 顶轮直径D轿顶=650mm,质量 m轿=128kg;对重轮直径 D对重540mm,质lm对重 一 100kg;5一10钢丝绳, q绳=0.34kg/m;2一8卒偿 II11曳引力计算简图链,q朴=1.479kg/m;随行电 缆一条,q=1.2kg/m.此外,根据曳引机制造商提供的数 据:曳引轮转动惯量=4.3kg?m,曳引机制动力矩1 = 665x2.5=1662.5(N?m). 事实上制动力矩应按照GB/T24478—2009电梯曳 引机第4.2.2.2条的规定计算,即”曳引机的额定制动 力矩应按GB7588—2003中第12.4.2.1条,与曳引机用户 商定,或为额定转矩折算到制动轮(盘)上的力矩的2.5 倍.”国内的曳引机制造商,曳引机出厂时调整的制动 力矩,大多为额定转矩折算到制动轮(盘)上的力矩的 2.5倍. 下面按照”每一个运动部件都应正确考虑其减速度 和钢丝绳的倍率”的原则,计算一下轿厢装有额定载荷 下行到最低层站紧急制动时的曳引能力(紧急制动过程 实际上不是匀减速过程,但笔者尚难分析透彻,暂按匀 减速计算). (1)计算轿厢装有额定载荷下行到最低层站紧急制动 时的负载转矩: :=(一P+Q-P-0.45Q-2Hq,s +5Hq~) 0.55x1000—2x100x1.479 (—=_—————一+5X100X0?34)× 0.4x9.81×0.8 ————=_—,466.33(N?m). (2)计算轿厢装有额定载荷下行到最低层站紧急制动 时的惯性转矩: Mt~2=1一M负21662.5—466.331196.17(N’m). (3)计算轿厢装有额定载荷下行到最低层站紧急制动 时所有运动部件的惯性转化到制动轴上的转动惯量. ?轿厢装有额定载荷下行到最低层站所有线性运动 部件转化到制动轴上的转动惯量 (丁2P+1.45Q+2Hq,b+5孕 = (删)×0.42 = 52.26(kg-m2). ?轿顶轮转动惯量(按徐灏主编的机械设计手册 (4)第29—351页中29.13_4近似计算: :竺:=8.112(kg-m2).轿顶一—————————一一 ————————一. 轿顶轮转化到制动轴(即曳引轮轴)上的转动惯量 古s×s.×(0.42) = 0.768(kg?m2). ?对重轮转动惯量 重::,4-37/4…(1~g.mz).对重——一———:?—一?j’Jo 对重轮转化到制动轴(即曳引轮轴)上的转动惯量 专)2:s74×(0.42) = 0.6(kg-m). ?导向轮转动惯量等于导向轮转化到制动轴(即曳 引轮轴)上的转动惯量 Km导向D导向0. 6×41X0.42 自转——,——0?984(kg’m). ?轿厢装有额定载荷下行到最低层站所有运动部件 转化到制动轴上的转动惯量 ,2=2++’厂轿顶转+,对重转+-厂导向转 = 52.26+4.3+0.768+0.6+0.984=58.912(kg?m.). (4)计算轿厢装有额定载荷下行到最低层站紧急制动 时曳引轮的角减速度: 21196.17 一___25.38(rad/s). (5)计算轿厢装有额定载荷下行到最低层站紧急制动 中国电梯2011年10月第22卷第19期43 设计研究i栏蝙謦 时的制动时间: 翥一30x25. 3872(s)o (6)计算轿厢装有额定载荷下行到最低层站紧急制动 时的平均制动减速度: a需=—==2.525(m/s).0. 7922a制一f蠹一一. 这相当于0.26g,符合GB7588-2003附录M第 M2.1.2条的要求:”任何情况下,减速度不应小于下面数 值:a)对于正常情况,为0.5m/s……” (7)按计算出的实际平均制动减速度a需=2.525m/s, 计算此种工况下的曳引能力. 轿厢装有额定载荷下行到最低层站紧急制动时轿厢 侧拉力 丁+ 罢一 2400×f9.81+2.525)8.112x2.525 —— +——————————_22×0.325+ 500x0.34x(9.81+2x2.525)=17425.16(N). 侧拉力 一满下 (P+0-450+2补)(一a蔷)-,对重a蔷 对重一2—2R 2J导自a喾(1850+200~1.479)×(9.81—2.525) 醚自2 ::一一7616.1(N). 2X0.270.2 紧急制动工况时的摩擦系数 0.10.1 2x2.0眠 紧急制动工况时的当量摩擦系数 4(c.s_sin等)f=—————__=———_=一. 不一卢一Y—sin+sinY 这里,cos(Y/2)=cos(30./2):0.9659, 44Chi~aElevatorVol22No190ct2f=?{ sin(卢/2)sin(95./2):0.7373, 卢=95.=1.658rad, Y=30.一0.524rad, sin=0.9962, siny0.5, 故 ,=0.1404. 紧急制动工况时的曳引能力系数 e=en.404×292=e吼21=1. 48. 这里,口=160.:2.7925rad. 验算紧急制动工况曳引条件: 攀一皇29>1.48.丁7616.1………. 由此可见,不满足GB7588—2003附录M要求.这就 是曳引绳和曳引轮槽之间产生打滑的原因. 4紧急制动工况下按通用方法计算上述实例 的曳引能力 取减速度a=0.5m/s,轿厢装有额定载荷下行到最低 层站紧急制动时轿厢侧拉力 丁十En十2a)轿厢一’.J』绳L., 2400X(9.81+0.5) =——+500×0.34× 2 (9.81+2×0.5)=14209.7(N). 轿厢装有额定载荷下行到最低层站紧急制动时对重 侧拉力 一满下(P+0.45Q+2/-/q,b)(占n—a) 轿厢一—————————————一 (1850+200×1.479)x(9.81—0.5) =一 2 =9988.7(N). 三==1. 42<1.48,满足GB7588—2003附录9988 . 7一,一………… M要求. (1-r下转第54页) 监督检测i蝙吗 存在的设计缺陷,并最终导致了此次安全钳召回事件. 型式试验作为检验电梯安全部件性能的重要手段, 其报告的真实有效性也是质监部门对电梯进行监督检验 及定期检验的基础,脱离这一基础就很难保证在用电梯 的安全性能.然而从这一事件上我们也看到了现有型式 试验模式对电梯安全部件技术管理存在的漏洞,如何才 能弥补漏洞,提高技术管理能力是一个值得我们思考的 问题. 制造企业对于电梯使用维保过程中发现问题及时地 进行处理,是保证电梯使用安全性的重要环节.此次事 件也是一次典型的事例,体现了制造企业商对使用维保 中反馈问题进行处理以弥补产品安全缺陷的负责行为. 4结语 鉴于以上分析,笔者认为应通过下列途径改进对电 梯安全部件的性能的监管. (1)型式试验机构应该加强对电梯安全部件的技术管 理,严格按照型式试验细则进行型式试验,认真执行好 (?上接第44页) 5电梯制造商在紧急制动工况下,如何作曳 引力计算的思考 (1)不能按计算出的实际平均制动减速度来作曳引力 计算,这样很难满足曳引条件:T/?e.从以上计算 看出,当减速度取计算值a誊=2.525m/s时, : I2.29>1_48. 7’7616.1………. 当减速度取a=0.5m/s时, 蹇=424s,两. (2)GB7588—2003第9.3条第b)款的规定是比较严密 的,它只是要求”必须保证在任何紧急制动的状态下, 不管轿厢内是空载还是满载,其减速度的值不能超过缓 冲器(包括减行程的缓冲器)作用时减速度的值”.并 没有要求丁./?e.可是按此条不便作定量计算. 对安全部件两年一次的抽样复验. (2)特种设备检验检测机构应该在安装监检,定期检 验及监督抽查过程中,注意对电梯安全部件安全性能的 检验,针对存在的安全隐患应及时上报. (3)质监部门应该采取积极长效的管理机制,保证对反 馈意见处理的时效性,把质量问题解决在源头发展阶段. (4)各级质监机构要特别注意对电梯制造企业质量 管理体系运转情况的监督检查,以促进企业主动发现问 题,解决问题. 本次安全钳召回事件,给电梯安全监督管理提出了 一 个新的课题,也提示电梯制造企业保证电梯产品安全 性能的稳定是一个必须加以重视的问题.碴 参考文献 [i】毛怀新电梯与自动扶梯技术检验[MI北京:学苑出版 社,2oo1 (2】刘亚盈,蔡根喜等轴承工程塑料保持架的制造与应用 [J】工程塑料应用,1994,22(1) [3]QB7588--2005,电梯制造与安装安全规范【s】 [4】TSGT70102004,电梯安全钳型式试验细则『S]S (3)实际工作中,曳引力计算还是按照GB7588 2003附录M第M2.1.2条,减速度取0.5m/s(减速度取 多大合理,恳请业内同行发表见解),曳引绳张力只 考虑直线运动部件,对轿厢空载上行到最高层站紧急制 动,以及轿厢装有额定载荷下行到最低层站紧急制动两 种情况进行计算.这样计算出来的曳引力,现场在作制 动试验时,曳引绳和绳槽之间会有滑移不过紧急制动 是偶发事故,曳引绳和绳槽之间有滑移,不应成为安全 问题,只是会增加曳引绳和绳槽的磨损量.要使紧急制 动时绳和绳槽之间没有滑移,需彻底满足./?e, 那将是非常困难的. 参考文献 【1】曾晓东钢丝绳及滑轮系统动力学GB7588—200j附录M 的曳引力计算公式更正【J]中国电梯,2007,18(I9):45,52 [2]李红昌.电梯制动系统安全技术与检验检测[J】中国电 梯,2007,18(19):18,22