电梯曳引绳松紧调整装置的设计

茹建斌 孟国刚 张炜祎

（绍兴市特种设备检测院，浙江绍兴 312000）

1.钢丝绳张力要求

电梯曳引绳与曳引轮绳槽接触产生比压，切口半圆槽比压公式如下：

T是轿厢以额定载荷停靠在最底层站时，曳引轮水平面上轿厢一侧曳引绳的静拉力，N；n是曳引钢丝绳绳根数；d是曳引绳绳直径，mm；D是曳引轮节圆直径，mm；β是槽的切口角。电梯曳引钢丝绳受到的张力T越大，曳引轮槽上的静压力也随之增大，比压则越大[1]。

GB/T 7588.1-2020《电梯制造与安装安全规范 第1部分：乘客电梯与载货电梯》第5.5.5.1 条：“应至少在悬挂钢丝绳或链条的一端设置自动调节装置以均衡各绳或链条的拉力[2]。”GB/T 10060-2011《电梯安装验收规范》第5.5.1.9 条：“至少应在悬挂钢丝绳或链条的一端设置一个自动调节装置，用来平衡各绳或链间的张力，使任何一根绳或链之张力与所有绳或链之张力平均值的偏差不大于5%”[3]。电梯曳引绳受力均匀对于电梯的安全运行，延长轮槽和电梯钢丝绳使用寿命都十分重要。

2.张力不匀危害

曳引绳承受货物或乘客重量、轿厢及对重重量，曳引绳张力不匀，会带来以下危害。

（1）曳引力变化会导致轿厢滑移（紧急制动情况），合适的曳引力对电梯正常运行至关重要。（2）会造成曳引轮槽的过度磨损，降低其使用寿命，带来经济损失。（3）会产生“窜绳”等现象，增加乘梯风险；降低电梯乘坐舒适性，导致电梯运行平稳度降低。（4）加剧钢丝磨损，降低曳引绳使用寿命，甚至影响电梯的正常运行。

在电梯检验检测过程中，检验检测人员对曳引绳张力分布的判断通常通过硬物推动钢丝绳感受力的分布，或者通过手拉力计粗略测量，误差较大。TSG T7001-2009《电梯检验和定期检验规则 曳引与强制驱动电梯》中，对钢丝绳受力无太明确要求，在检验检测过程中也容易忽略。维护保养人员对电梯钢丝绳张力的调节，大多来自经验感受，准确度较差。为此，设计一种能够便捷精确测量曳引电梯钢丝绳受力分布情况，并与调节装置相结合，实现准确调节的装置十分有必要。

3.张力不匀的原因

曳引电梯钢丝绳是电梯的主要受力部件，是重要的“危险构件”，曳引绳承载着轿厢和轿厢内乘客、货物的全部重量，对电梯的安全运行有很大的影响，钢丝绳的张力分布均匀对钢丝绳的使用寿命和电梯的安全非常重要。常见的导致曳引电梯钢丝绳受力不匀的原因有以下几点[4]。

（1）安装过程中不规范导致：安装时在曳引绳截取过程中，长短不一，投入使用后，导致每根钢丝绳受力不同，出现受力不匀现象。电梯安装时，曳引轮、导向轮等安装精度有所偏差，导致使用过程中出现受力不匀现象出现。（2）绳头组合调节精度不足导致：通过曳引电梯绳头组合调节曳引绳受力时，调节不规范，出现高低差，导致受力不匀，在使用的过程中就会出现受力不均匀的现象。绳头组合弹簧材质的原因（如调整弹簧的粗细程度等）也都有可能导致出现曳引绳受力偏差较大的现场。（3）使用环境影响：如井道或机房湿度较大，导致曳引绳锈蚀，随着使用时间推移，部分钢丝绳磨损程度较重，受力出现变化，曳引绳之间受力偏差增大。更换钢丝绳时，所选钢丝绳和轮槽不匹配也会导致使用磨损过程中出现不同曳引绳粗细情况相差较大的现象，进而导致受力偏差较大。电梯修理维保人员对曳引绳保养不足，或者调节曳引绳受力时不科学规范，也会导致不同钢丝绳之间出现较大受力偏差。

电梯曳引绳张力计算方式如下。

轿厢装载工况：

紧急制动工况：

（1）载有额定载荷的轿厢位于底层端站。

（2）空载轿厢位于顶层端站。

对重滞留工况：

式中，T1和T2为曳引轮两侧悬挂钢丝绳压力，N；P为空载轿厢，kg；Q为额定载重，kg；MSRcar为轿厢悬挂钢丝绳实际重量，kg；Mcwt为对重质量，kg；mPcar为轿厢侧滑轮惯量折算重量，kg；FRcar为井道内摩擦力（轿厢侧轴承效率和导轨摩擦），N；mPcwt为对重侧滑轮惯量折算重量，kg；FRcwt为井道内摩擦力（对重侧轴承效率和导轨摩擦），N；MTrav为随行电缆实际重量，kg；a为轿厢制动加速度绝对值，m/s2。

4.调整装置设计

该装置是通过调节电梯的绳头组合调整螺母，实现曳引绳张力的调节。常见绳头组合实物图如图1 所示。

图1 曳引电梯绳头组合

曳引电梯绳头组合上的调整螺母可以用来调节弹簧压力，进而能够调节钢丝绳上的受力。因此可以通过对绳头组合的螺母的松紧程度调节，来实现对曳引绳张力分布的调节。由此我们可以设计一套装置：一是能够实现对每根曳引绳上所受的力精确测量；二是能够根据受力情况合理计算出调整范围；三是能够通过调整装置，将每根钢丝绳受力调节到所计算出的调整范围内，进而实现钢丝绳受力的偏差在规定范围内，提高所调节电梯运行的安全性。

该装置包括无线张力测试仪、蓝牙数据传输装置（安装在每个张力测试仪上）、张力调整计算（可以通过手机App 实现）、大扭矩扳手（作用在绳头组合调整螺母上）组成。其示意简图如图2 所示。通过该装置能够实现力的准确测量，并能够给出合理的调整范围，有利于提高曳引绳受力分布的合理性，在调整过程数据可视化。

图2 曳引绳张力调整示意图

通过以下步骤实现曳引绳张力的调节：通过专用扳手（见图3）将钢丝绳无线张力测试仪安装在绳头组合下端的钢丝绳上，每根钢丝绳上安装一个，通过无线张力测试仪能够精确测量每根曳引绳的受力情况，通过测试仪上面的蓝牙信号发射器将测量的数据传送到控制端。无线张力测试仪如图4 所示，此种无线张力测试仪，在工作范围内测量误差为±1%。

图3 专用扳手

图4 无线张力测试仪

可在手机App 端接收曳引绳受力分布数据，并可在显示界面实时显示曳引绳力的情况，当某根钢丝绳受力误差超过所有曳引绳平均受力的±5%时，显示界面发出警示提醒，然后在控制界面选择计算，进而求出所有曳引绳受力的平均值，为随后的张力科学合理调节做好准备。

根据控制端计算出的平均值，对大扭矩扳手设置调节目标值，将设置好的大扭矩扳手依次放置到绳头组合每个调整螺母上，通过调节螺母，进而调节每根钢丝绳受力，当达到预定值的时候发出报警，最终实现每根钢丝绳受力均匀。在调整过程中，显示界面始终显示每根曳引绳的受力情况。

本装置可采用的TGS 系列标准数字扭力扳手如图5所示，其特点如下。

图5 大扭矩扳手

（1）数显扭力值显示，顺时针及逆时针双向操作。（2）有3 种操作模式，峰值保持（peak）模式、实时跟踪（track）模式和报警值预置模式，扭矩调节方便。（3）有±2%（正转）精度（在最大操作扭力值的20%～100%）。（4）达到设定扭力值时，当扭力达到设定值的85%～90%时，LED 绿灯亮，蜂鸣器报警，当扭力达到设定值的100%时，LED 红灯亮，蜂鸣器报警。

同时，本装置也可以用于电梯超载调整。电梯超载报警值调整过程中，通过张力测试仪测量钢丝绳受力，在手机端显示电梯载重量，进而便于精确调节电梯超载报警值，使其控制在不超过额定载重量10%的范围内。

5.结语

本文将无线钢丝绳张力传感器与大扭矩扳手相结合，设计了一种曳引绳松紧调整装置，通过调整绳头组合螺母松紧来实现曳引绳力的分布调节，拆卸方便，能够无线传输数据，并且能够通过手机App 实时读取受力分布，当误差超过规定值，通过计算给出明确的调整目标，提高了受力的调节的科学性合理性，有利于延长曳引绳和轮槽的使用寿命，提高电梯在运行过程中的安全性和舒适性。并且通过实时读取数据，通过计算可以准确读取轿厢实际载重量，可以用于电梯超载调整。此装置对日常的检验检测工作和电梯的维护保养等有较好的实用价值。