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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，在曳引驱动电梯设计安装时合理
2、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、超声电流法针对检规规定的平衡系数检测方法中，用目测曳引绳上的标识来判断轿厢和对重是否在
3、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
4、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% 范围内即为合格， 同时，在电梯监督检验和定期检验规则曳引与强制驱动电梯8.5 项也有明
5、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
6、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%Q
7、H （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=3
8、0%-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
9、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
10、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 秦宜奋 .曳引电梯平衡系数的合理配置及检测 J. 中国特种设备安全， 2013（ 09）： 14-17.2 王璇，武潇，穆彤 .曳引式电梯平衡系数检测现状及发展趋势 J. 中国特种设备安全，2014（ 10）： 45-47.3 甘琴瑜，侯静 .曳引电梯平衡系数与其他参数关系及其检测方法的研究 J. 科技广场， 2013（ 01）： 103-105.
曳引驱动电梯平衡系数原理分析
