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电梯悬挂装置动态载荷特性与可靠性分析

2024-08-16 58 上传者：管理员

摘要：本文旨在分析电梯悬挂装置的动态载荷特性及其安全可靠性。文章首先概述了电梯的主要结构，包括其四大空间和八大系统。其中电梯悬挂装置作为电梯的关键组成部分，其动态载荷和可靠性直接影响电梯的安全运行和乘客的乘坐体验。电梯悬挂装置在动态载荷作用下的性能表现包括振动、稳定性、负载适应性以及噪声等。结合电梯使用实际情况深入探讨了悬挂装置的构件与可靠性问题，包括材料选择、制造工艺、安装精度以及维护管理等因素对可靠性的影响。最后提出了优化电梯悬挂装置结构，提升可靠性的建议，包括改进设计、加强维护保养等。通过对电梯悬挂装置的深入分析，文章不仅明确了其在特种设备行业中的重要性和安全性，也为行业的有序发展提供了宝贵的参考。

关键词：
动态载荷
可靠性
安全
悬挂装置
电梯
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悬挂装置的动态载荷特性直接影响到电梯的平稳性、稳定性和舒适性。研究悬挂装置的动态载荷特性，对于优化电梯设计、提高运行性能具有重要意义。悬挂装置的可靠性直接关系到电梯使用寿命与安全。电梯投入使用后，悬挂装置可能会受到材料疲劳、磨损、人为等因素影响，导致性能下降或失效。因此，对悬挂装置可靠性进行分析，评估潜在的安全问题和现有缺陷，并制定有效的维护与管理策略，对于确保电梯的安全运行至关重要。

1、电梯的主要结构

1）四大空间包含了机房、井道地坑、轿厢与层站。

2）八大系统包含了导向系统、曳引系统、信号显示系统、门系统、重量平衡、电力拖动、电气控制、安全保护系统。除此之外，电梯中还有其他保证运行的小装置[1]。电梯的各个部分与结构都参与了电梯的正常运行，同时也是保证电梯运行安全的重要因素。电梯结构图见图1。

图1电梯结构图

曳引系统作为电梯上升下降的动力源，它通过曳引钢丝绳与轿厢相连，驱动电梯的升降运动。导向系统则确保轿厢和对重仅沿着导轨作升降运动，从而保障电梯运行的稳定性。轿厢是电梯中用于载客或载货的部分，其内部集成了控制装置、照明和通风系统，旨在为乘客创造一个舒适的乘坐环境。门系统的作用是负责封住层站入口和轿厢入口，确保乘客安全进出。重量平衡系统利用对重和重量补偿装置平衡轿厢重量，减少电梯运行时的能耗[2]。电力拖动系统提供电梯运行所需的动力，而电气控制系统则对电梯的运行进行操纵和控制。

2、电梯安全可靠性的探究背景

随着近年来城市高层建筑的增多，电梯的安装和使用数量也在上升。因为技术原因、检修事故、人为因素导致的电梯安全事故数量每年也在增多，为了保证乘客的生命安全，减少财产的直接间接损失，本文提出了探究电梯结构与悬挂装置动态载荷、可靠性的分析。结合实际情况，收集了H市范围内53部电梯的使用及安全情况。从2015年到2019年，通过技术检验共发现700余起事故隐患与电梯缺陷，平均每年每台电梯发生的隐患和缺陷在5次左右。这也对电梯的安全使用提出了警示。电梯安全隐患与缺陷的相关数据见表1。

表1电梯安全隐患与缺陷的相关数据

3、电梯悬挂装置及动态载荷特性分析

3.1结构

电梯悬挂装置由多个部件构成，协同工作保证电梯的安全稳定。1）曳引钢丝绳或链条是电梯悬挂装置的主要承重部件，用于连接轿厢和对重装置。钢丝绳或链条需要具有足够的强度和韧性，以承受电梯在运行过程中产生的各种动态和静态载荷[3]。2）滑轮或滚筒用于改变钢丝绳或链条的方向，使它们能够围绕电梯井道内的导轨顺畅地运行。这些滑轮或滚筒通常由耐磨材料制成，以减少摩擦和磨损。3）悬挂架用于支撑和固定钢丝绳或链条，确保它们稳定地连接到轿厢和对重装置上。连接件则用于将钢丝绳或链条与悬挂架、轿厢和对重装置牢固地连接起来。4）张紧装置用于调整钢丝绳或链条的张紧度，确保它们始终保持适当的预紧力，避免松弛或过度紧绷。这有助于减少振动和噪声，提高电梯的运行平稳性。5）电梯悬挂装置还配备有安全装置，如限速器、安全钳等。这些装置在电梯超速或发生异常情况时能够自动触发，使电梯停止运行或减速，以保护乘客和设备的安全。

3.2动态载荷特性

1）电梯补偿链。作用是平衡曳引绳及随行电缆的重量，对电梯的运行起到平衡作用。具体来说，当电梯在上下运行时，轿厢侧和对重侧的钢丝绳长度会随着电梯厢上下运行发生变化，这时曳引轮两侧钢丝绳的重量也会产生变化，导致两侧重量不平衡。特别是在电梯提升高度较大时，这种变化会对电梯的运行性能产生显著影响，甚至会导致电梯厢失去平衡危及乘客的安全。因此，电梯上下运行时必须设置电梯补偿链来平衡这种因高度变化带来的重量变化，保证电梯厢的平稳。2）动态悬挂特性在电梯的运行过程中，电梯补偿链会随之运动，并产生振荡和悬挂现象，这通常被称为链弹性振动。当电梯处于悬挂状态时，如果链条的弹性问题导致箱体发生振动，这可能会引发一系列的问题。它不仅会产生不稳定的冲击和噪声，给乘客带来不适感，而且还可能引发安全隐患。

对于电梯补偿链的振动问题，可以采用试验的方式，或是通过计算机进行有限元分析工作，结合各类数据与实际情况来进行整体判断。比如，在有限元的分析工作中，利用ansys计算机模拟软件，或是结合BIM系统来模拟电梯运行过程，在过程中计算链条振幅与频率[4]。比较常见的试验方法是通过在实验台建立模型试验，然后测量运动过程中电梯轿厢的运动振幅与频率，从而获得更加真实的数据。

4、电梯可靠性分析

4.1电梯制动器安全问题

1）电梯制动器的作用：一是可以保证电梯在运行过程的安全，假如电梯在运行时遭遇停电，或者电源被切断，可以通过制动器将电梯轿厢及时停住；二是在电梯停止的状态下，制动器可以有效保证电梯的静止。制动器可以保证在125%的额定载荷下稳定保证轿厢位置不变[5]。圆盘制动器分解图见图2。

图2圆盘制动器分解图

2）影响电梯制动器稳定的因素。例如，制动瓦片与制动轮之间的间隙大小，保证制动轮可以稳定制动就需要合理控制间隙大小。当制动瓦片与制动轮间隙过小时，会发生虽然制动响应快，但是制动轮会容易与制动瓦片产生脱开的半联动问题，并加快制动瓦片的磨损。严重情况下会导致制动轮温度升高，额外消耗动力并产生过度晃动。

3）提升电梯制动器可靠性的方案。可以在制动器上面设置自动检测装置，实时监控间隙大小的变化，一旦超出预定数值自动报警。同时结合试验和数据收集，统计制动器在不同的工作情况下，发生失效的次数，以此来确定人工检修的工作周期和电梯大修的具体期限。

4.2其他安全问题

1）电动机发热严重。产生这类问题的主要因素是电梯机房的管理工作不到位，造成使用环境十分恶劣，按照电梯管理国标要求，电梯机房的温度需要控制在5℃～40℃，保证内部通风状况良好。如果机房管理不到位可能会导致夏天机房温度超出要求。针对此类情况可以在机房内多布置空调，保证环境温度适中。

2）曳引轮磨损严重。造成原因：一是钢丝绳张力调整不均匀；二是钢丝绳与曳引轮匹配度不高，导致钢丝绳张力差异过大。因此，需要加大电梯维保力度。根据使用场景及时维护保养，如商场宾馆位置的电梯使用频率较高，部件磨损较大需要加强检修频率。

5、结束语

通过对电梯主体结构与悬挂装置的探究，了解到电梯各装置对使用性能、安全性等因素的影响。结合实际案例，在分析过程中详细探讨了悬挂装置在动态载荷作用下的性能表现，包括振动、稳定性、负载适应性等方面的特性，以及影响电梯可靠性和安全性的因素，针对问题与缺陷，提出优化悬挂装置性能与可靠性的建议。未来通过不断引入新的设计理念、材料和技术，以推动电梯悬挂装置的性能提升和可靠性增强。

参考文献:

[1]周海洋,王秀华,周玉霞.关于电梯维护保养和安全运行的思考与探究[J].家电维修,2024(1):64-66.

[2]韩英武,郑奎胜.电梯制动器的结构原理及失效分析和检验检测[J].中国特种设备安全,2022,38(12):67-71,88.

[3]张景镇.电梯意外移动保护装置的结构及检测[J].机电工程技术,2022,51(11):292-295.

[4]魏征,汪卫华.电梯滑动导靴的结构参数设计与选型[J].中国电梯,2021,32(17):18-19.

[5]张旭涛.《电梯结构原理》慕课资源的差异化学习研究[J].电脑知识与技术,2021,17(23):258-261.

文章来源:黄文汇,曾宇然,梁毅.电梯悬挂装置动态载荷特性与可靠性分析[J].品牌与标准化,2024,(05):149-151.