便携式吸盘电梯层门机械强度检测仪的研究

付勇，黄雄武，周西，杨健晟，张晋玮，杨小平

（1.贵州省特种设备检验检测院，贵州 贵阳 550014；2.贵州大学电气工程学院，贵州 贵阳 550025）

便携式吸盘电梯层门机械强度检测仪的研究

付勇1，黄雄武1，周西1，杨健晟2，张晋玮1，杨小平1

（1.贵州省特种设备检验检测院，贵州 贵阳 550014；2.贵州大学电气工程学院，贵州 贵阳 550025）

电梯给人们生活带来便捷的同时也存在着安全隐患。针对预防电梯井道坠落事故，国家修订了电梯层门机械强度安全要求。但因为目前电梯层门机械强度检测设备的便捷性不高，因而现场检测仍不方便。为满足新安全标准要求，并提高现场检测效率，本文提出了一种便携式吸盘电梯层门机械强度检测仪器。该设计在最大限度减轻仪器自重，并提高仪器检测便捷性的同时，仅依靠调节仪器底部吸盘的吸附面积和真空度，便可使设备在检测过程中保持稳固，从而可确保设备检测电梯层门机械强度的精度。

电梯层门；机械强度；检测技术；仪器；真空吸盘

随着社会的发展，高层建筑不断增多，电梯的使用也与日俱增。电梯给人们生活带来便利的同时，也存在着安全隐患。在电梯系统中，层门系统是电梯非常重要的组成部分，它起到了隔绝电梯运行井道和人员等待层站的作用。据统计，80%以上的电梯故障和70%以上的电梯事故都是由于电梯层门系统故障造成的。如果电梯层门存在安全隐患，则在电梯等待层站的人员将会有从高层站处跌入电梯井道的危险，由于电梯层门故障造成的人员跌落伤亡事故时有发生。

电梯层门是在电梯运行过程中保护人员安全最重要的部件之一，因此电梯层门的检测对降低电梯事故至关重要。在交付使用前,必须对电梯层门的整体质量、性能、运行功能、主要部件和安全部件的状况进行严格的检验。在所有的检验模块中,检测电梯层门机械强度最为复杂。因为在实际现场操作过程中，由于现场电梯层门检测方法及仪器的限制，检测人员往往把重心仅仅放在检测电梯层门的门锁上，而忽视了对整个电梯层门机械强度的检测。这种偏重门锁而淡化层门机械强度作用，甚至是用门锁强度代替层门机械强度的检验方法，不仅是不准确的，也是不可取的。因此现场对安装后的电梯层门机械强度检测仍十分必要，所以本文通过对电梯层门机械强度检测方法的研究，提出了一种新型的便捷式吸盘电梯层门机械强度检测仪。

1 电梯层门机械强度要求

在原有的电梯安全国家标准GB7588-2003第7.2.3.1节中，要求电梯层门机械强度需满足以下条件：用均匀分布在5cm2的圆形或方形面积上的300N的力，垂直作用于被检测电梯层门的任何一个面上的任何位置，电梯层门应能满足无永久变形、弹性形变不大于15mm，并且试验期间和试验后电梯层门的安全功能不受影响。

然而，原电梯安全国家标准中要求的300N的力，仅仅只是一个普通成人在正常情况下可以施加的平均推力，但往往由人员撞击所产生的撞击力可以达到1000N。为此，欧盟在最新修订的电梯制造与安装安全规范prEN81-20：2014中，增加了针对人员撞击力的电梯层门机械强度新要求标准。在2014年，我国也对原有电梯安全国家标准GB7588-2003增加了第1号修改单。修改单中规定指出，用1000N的静力从电梯等待层站方向垂直作用于电梯门扇或门框上的任何位置，施加力均匀地分布在100cm2的圆形或方形面积上时，电梯层门应不会影响运行功能和安全的明显永久变形。新标准的制定，考虑到了因人员冲撞力而可能会对电梯层门造成的影响，极大地提高了电梯安全标准。虽然新的电梯层门安全标准将会有效地减少人员跌落伤亡事故的发生，但也对工作人员现场检测层门机械强度的方法和设备提出了更高的要求。

2 电梯层门机械强度检测

目前电梯层门的机械强度通常是由摆锤冲击试验的结果确定。摆锤冲击实验的装置是由具有一定高度的摆锤支架及软皮内置铅球的摆锤组成。摆锤对电梯层门的冲击力由摆锤的重力势能在摆锤下摆过程中转换而来，为了使摆锤的冲击力到达国家安全标准要求，摆锤需要被上拉至相应高度，因此摆锤支架一般体积较大。为了保证冲击过程中摆锤装置的稳定性，摆锤支架一般也较重。根据摆锤试验装置具有体积大且质量重的特点，其便携性不佳。现场检测往往受到空间和时间因素限制，安装和测试都有不便。因此，电梯层门机械强度仍然缺乏高效的现场检测方法。

根据新电梯安全法规的要求，检测时检测设备需对电梯层门施加1000N的静力，那么同时检测设备也将受到来自电梯层门的1000N的反作用力。由牛顿定律可知，最大静摩擦力由正压力与物体和地面间的摩擦力决定。为使设备在受到1000N反作用力时保持静止,设备对地面的正压力和地面的摩擦系数的乘积需大于1000N。在我国《建筑地面工程防滑技术规程》中规定，一般电梯廊属于室内干态地面工程，满足Cd级防滑标准，因此其静摩擦力系数介于0.5～0.6之间。电梯等待层站处地面一般铺设大理石，地面能提供的静摩擦系数较小，检测设备就必须靠提高自重来增加检测施力过程中的稳定性，保证检测设备无位移。因此，为了保持检测过程中设备相对于电梯层门静止，则检测设备需提供最大1666～2000N的正压力。显然，以设备自重来提供2000N重力，在日常检测携带过程中也是不现实的，所以检测设备需要额外的固定装置来防止其在检测过程中发生位移而造成测量误差。

3 便携式吸盘电梯层门机械强度检测仪

为了满足国家新电梯安全标准的检测要求，并且方便检测人员携带，本文提出了一种以真空吸盘为固定装置的便携式电梯层门机械强度检测仪，结构图见图1。

图1 便携式吸盘电梯层门机械强度检测仪

吸盘式电梯层门机械强度检测仪主要由检测部件和固定装置等组成。针对目前电梯层门机械强度检测设备体积较大、重量较重的缺点，本设计以尽可能减小仪器体积和其自重为目的，使检测人员方便携带，并能够在电梯层门检测过程中保证仪器稳定不位移。因此仪器的结构壳体设计由轻质的材质构成，最大化减轻设备自重。由于上文中针对电梯层门机械强度检测的分析指出，设备需提供在垂直于地面方向上2000N的重力，才能保证设备在对电梯层门施加1000N推力的同时静止无位移，因此，该检测设备设计以真空吸盘为固定装置，在检测仪器机构上加装真空吸盘，由大气压在检测过程中为仪器提供保证仪器静止的正压力。

真空吸盘由于易使用和价格便宜，常用于吸持和搬送纸张、玻璃和液晶屏幕等。现在许多工业机器人也在其机械臂上安装真空吸盘用于物件的拿取。本设计中，真空吸盘（图1中10）将作为仪器的稳固装置安装于检测仪器底部，根据实际检测过程中需求垂直于地面的正压力大小，通过改变吸盘吸附面积和吸盘内中真空度来调节仪器对地面的正压力，从而提高仪器的稳固性。吸盘的吸附面积由单个吸盘吸附面积和吸盘数量共同决定。所有的真空吸盘由气管和真空泵（图1中11和9）相联结，可通过真空泵电动抽气来控制真空吸盘内的真空度，从而增加仪器对地面的压力，保证仪器静止。

该检测仪以压力传感器和位移传感器（图1中13和2）为检测部件。检测时压力传感器和位移传感器的顶端位于同一水平面且紧贴电梯层门门面板。通过摇动摇杆对电梯层门施加推力，由推杆前端100cm2的圆形软质施压面板（图1中1）作用在层门上，推力由压力传感器检测并实时记录在显示屏上，位移传感器通过检测施力过程中的位移量判断门板形变量并记录在显示屏上。检测人员可以现场在显示屏上读取测量值，也可以检测后通过对内置存储卡里的测量结果分析，最终评估电梯层门机械强度安全状况。

4 结语

针对我国电梯层门机械强度安全检测新要求，本文提出了一种新型的便携式吸盘电梯层门机械强度检测仪。该仪器由压力传感器和位移传感器测量对电梯层门施加的推力和因推力造成的相应门板形变量。加装在仪器底部的真空吸盘，可轻易地通过加装或替换大吸盘来增加吸盘吸附面积，并可使用真空泵调节吸附后吸盘内的真空度，为仪器检测过程中提供必要的正压力从而保持仪器稳固。该设计可极大地缩小电梯层门机械强度检测仪器的体积和最大限度地减轻仪器的重量，从而将有效地提高检测仪器的便携性。通过使用该仪器，检测人员可以便捷地在现场对电梯层门机械强度进行精确检测。因此，该吸盘式电梯层门机械强度检测仪的提出，将为我国电梯安全检测提供全新的检测思路、技术与仪器设备，对提高我国电梯安全性和避免人员意外从电梯井坠落具有重要意义。

[1]宋威.电梯层门检验的若干思考[J].科技展望，2016，20，174.

[2]姚良宏，代清友.电梯层门强度新增要求解析及其检测方法探讨[J].工艺设计改造及检测检修，2014，17（197），83-84.

[3]高昱，关于电梯检测与检测技术的研究[J].测试与诊断技术，2016，4，43-87.

[4]辛宏彬,高勇,井德强 ,杨新明.电梯检验检测技术综述[J].机械工程与自动化，2012，1，189-191.

[5]杨永起，孙兢立，贾懒琴，孙兢环.国家《建筑地面防滑技术规程》工程行业标准编制[C].国建材科技2013地坪专刊，2013，63-66.

TU857

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1671-0711（2017）05（上）-0080-03

国家质量监督检验检疫总局科技计划项目：2015QK196。