摘要

在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，電梯作為特種設(shè)備已經(jīng)成為一種人們?nèi)粘Ｉ�活中的必備品。面�?duì)當(dāng)前嚴(yán)峻的電梯安全形勢(shì)，針對(duì)如何判斷新、老電梯是否依舊滿足運(yùn)行要求等問(wèn)題，正在成為社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)話題；為保證電梯的穩(wěn)定運(yùn)行，現(xiàn)行的電梯檢測(cè)規(guī)則中對(duì)電梯定期檢測(cè)進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但由于檢測(cè)方法在實(shí)施、應(yīng)對(duì)不同工況環(huán)境下存在太多不確定因素，將嚴(yán)重影響檢測(cè)結(jié)果，本文通過(guò)對(duì)曳引驅(qū)動(dòng)電梯制動(dòng)能力的檢測(cè)著手，研究、開發(fā)了一種快捷準(zhǔn)確的電梯制動(dòng)能力的方法和實(shí)施方案。

關(guān)鍵詞：電梯；制動(dòng)能力檢驗(yàn)；應(yīng)對(duì)方案

第

1

章

電梯制動(dòng)能力檢測(cè)的理論基礎(chǔ)

1.1 電梯檢測(cè)中涉及的相關(guān)文件與方法

（1）制動(dòng)能力：制動(dòng)器動(dòng)作使以某一速度垂直運(yùn)行的電梯轎廂制停的能力。
（2）制動(dòng)過(guò)程：制動(dòng)器動(dòng)作使以某一速度垂直運(yùn)行的電梯轎廂制停的過(guò)程。
（3）制動(dòng)距離：電梯轎廂在制動(dòng)過(guò)程中垂直移動(dòng)的距離。
（4）制動(dòng)減速度：電梯轎廂在制動(dòng)過(guò)程中垂直移動(dòng)速度降低的速率。

但現(xiàn)實(shí)狀態(tài)下，在進(jìn)行電梯定期檢測(cè)中按照既定標(biāo)準(zhǔn)方案，在除2名檢測(cè)人員外，還需要多名砝碼搬運(yùn)人員，整個(gè)檢測(cè)過(guò)程變得較為繁瑣；依據(jù)曳引式電梯的工作原理，當(dāng)平衡系數(shù)為0.4-0.5時(shí)，空載上行工況與滿載下行工況等效，對(duì)制動(dòng)器的制動(dòng)力要求相當(dāng)。通過(guò)空載上行工況的制動(dòng)試驗(yàn)，也可以間接地檢查電梯滿載的制動(dòng)能力。

所以，對(duì)于平衡系數(shù)不是0.4-0.5的曳引式電梯或強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)式電梯，應(yīng)用電梯檢規(guī)的加載下行制動(dòng)試驗(yàn)比較可靠；對(duì)于平衡系數(shù)為0.4-0.5的曳引式電梯，采用空載上行制停試驗(yàn)比較便捷，因?yàn)殡娞轃o(wú)需加載，省時(shí)省力。

1.2電梯檢測(cè)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

為了驗(yàn)證電梯制動(dòng)能力試驗(yàn)方法的有效性及其技術(shù)特征，對(duì)運(yùn)行268部電梯分別進(jìn)行了“125%額定載荷下行制動(dòng)試驗(yàn)”、“100%額定載荷下行制動(dòng)試驗(yàn)”和“空載上行制動(dòng)試驗(yàn)”，試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總表（節(jié)錄）和試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析圖如下：

                           試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總表（節(jié)錄）

試驗(yàn)比對(duì)結(jié)論：

根據(jù)數(shù)據(jù)的反應(yīng)情況可以看出，3種方法都可以對(duì)電梯的制動(dòng)能力進(jìn)行有效的檢查和判斷；同一電梯“125%額定荷載下行制動(dòng)試驗(yàn)”的制動(dòng)距離最大，依次是“100%額定載荷下行制動(dòng)試驗(yàn)”距離，“空載上行制動(dòng)試驗(yàn)”距離；三者的比值，約為1:(0.9-0.78):(0.8-0.4)；三種試驗(yàn)方法都可以通過(guò)制動(dòng)距離數(shù)據(jù)可以判斷制動(dòng)能力大小；“空載上行制動(dòng)試驗(yàn)”無(wú)需加載負(fù)荷，檢測(cè)相對(duì)快捷，推薦在電梯定期檢測(cè)和電梯維保中施行。以下是實(shí)施的兩種不同方式：

方法1--制動(dòng)距離法；
制動(dòng)距離法是用制動(dòng)過(guò)程中電梯轎廂的垂直移動(dòng)距離來(lái)衡量電梯制動(dòng)能力。

方法2--制動(dòng)減速度法；
制動(dòng)減速度法是用制動(dòng)過(guò)程中的平均制動(dòng)減速度來(lái)衡量電梯制動(dòng)能力。

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章

針對(duì)檢測(cè)條件的應(yīng)對(duì)方案

在實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程中，由于電梯的實(shí)際工況較為復(fù)雜，為方便快捷的進(jìn)行電梯檢測(cè)，依據(jù)“空載上行制動(dòng)試驗(yàn)檢測(cè)方法”提出下面的解決方案：

2.1 鋼絲繩檢測(cè)方式解決方案

利用光電編碼器的工作原理，編碼器通過(guò)一個(gè)固定周長(zhǎng)的轉(zhuǎn)動(dòng)輪連接被檢測(cè)電梯的鋼絲繩，在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，使電梯鋼絲繩帶動(dòng)編碼器轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)光電編碼器提供的脈沖信號(hào)作為采集的信息量計(jì)算當(dāng)前電梯的移動(dòng)距離，進(jìn)而達(dá)到檢測(cè)的目的；輸入編碼器與鋼絲繩接觸軸的直徑，記為r；在單片機(jī)發(fā)出電梯停止指令后，繼續(xù)計(jì)數(shù)直到鋼絲繩完全靜止，設(shè)此時(shí)的計(jì)數(shù)值為n。鋼絲繩制動(dòng)距離計(jì)算公式為：

式中：

G……………為鋼絲繩制動(dòng)距離；

n……………為脈沖計(jì)量個(gè)數(shù)；

r……………為編碼器軸直徑；

B……………為編碼器分辨率；

C……………每脈沖代表值。

2.2 轉(zhuǎn)動(dòng)軸檢測(cè)方式解決方案

采用轉(zhuǎn)動(dòng)軸方式進(jìn)行檢測(cè)的情況主要是集中在電梯鋼絲繩被包裹難以進(jìn)行檢測(cè)的情況下進(jìn)行，通過(guò)連接電梯曳引輪的中心軸間距進(jìn)行電梯檢測(cè)的手段：

按照上圖所示建立具體的數(shù)學(xué)模型：

利用“空載上行制動(dòng)試驗(yàn)”方法，在開始電梯檢測(cè)時(shí)，總是記錄關(guān)電編碼器在檢測(cè)過(guò)程中的脈沖數(shù)，最后通過(guò)公式計(jì)算行程數(shù)，下面為電梯制動(dòng)距離的計(jì)算公式：

式中：

R……………為曳引輪轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)；

S……………為電梯制動(dòng)距離；

B……………為編碼器分辨率；

M……………為齒輪箱變比；

N……………為曳引比；

D……………為曳引輪直徑；

I……………采集的總脈沖數(shù)。

第

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章

檢測(cè)制動(dòng)能力的實(shí)施方案

3.1 對(duì)光電編碼脈沖信號(hào)的采集與使用

本系統(tǒng)采用增量式光電編碼器提供最高1000P/r（每圈輸出脈沖數(shù)）的輸出能力和A、B、Z三種不同的脈沖信號(hào)，其中信號(hào)A和信號(hào)B之間在相位上存在偏差90°的關(guān)系，碼盤還提供信號(hào)Z用于解釋方向；通過(guò)分析進(jìn)行以下推導(dǎo)：

->利用相位角度判斷轉(zhuǎn)動(dòng)方向：

在單個(gè)脈沖周期(T=360°)中,根據(jù)設(shè)備特性可知，以信號(hào)A單周期為基準(zhǔn)，可得在信號(hào)A由低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，信號(hào)B已經(jīng)處于高電平狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，可以確定信號(hào)A始終處于超前信號(hào)B的狀態(tài)下，人為定義當(dāng)前狀態(tài)為正轉(zhuǎn)，反之為反轉(zhuǎn)；通過(guò)這種方法聯(lián)系Z軸提供的方向電平，總能準(zhǔn)確的判斷當(dāng)前設(shè)備所處的旋轉(zhuǎn)方向，下面是脈沖的實(shí)際測(cè)試結(jié)果：

->利用正交解碼提高分辨能力：

如中所示，通過(guò)分析信號(hào)A和信號(hào)B在設(shè)備旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的相位角關(guān)系，可以得到4個(gè)不同的數(shù)據(jù)組合：

通過(guò)檢查信號(hào)A、信號(hào)B之間的脈沖交集，將原來(lái)每周期兩次的計(jì)數(shù)增加一倍，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)數(shù)量的增加。

3.2 波形修復(fù)防止信號(hào)失真

在高速脈沖信號(hào)的采集中，由于信號(hào)的頻率高，采集時(shí)要求的實(shí)時(shí)性要求，輸入信號(hào)的波形純正平滑，在設(shè)計(jì)采集電路中加入隔離整形電路如下：

當(dāng)信號(hào)A和信號(hào)B經(jīng)過(guò)集成電路CD4069轉(zhuǎn)換，完成信號(hào)電平的轉(zhuǎn)換，并利用電容C1和鉭電容CT1對(duì)進(jìn)入的電源電源進(jìn)行濾波，去除干擾；在未被使用的引腳上通過(guò)電阻R11、R12、R13、R14對(duì)引腳電平進(jìn)行拉低，防止在未使用的情況下，使電路中摻入干擾信號(hào)影響采集數(shù)據(jù)的正確性；

經(jīng)過(guò)調(diào)整后呈現(xiàn)的規(guī)整脈沖：

3.3 電梯制動(dòng)能力檢測(cè)儀機(jī)械連接部分的研究

在進(jìn)行電梯制動(dòng)能力檢測(cè)時(shí)，由于需將采集設(shè)備與電梯的轉(zhuǎn)動(dòng)部件作切面連接，所以在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要滿足摩擦、轉(zhuǎn)速和扭矩三方面要求：

通過(guò)圖中所示，在解決轉(zhuǎn)速問(wèn)題中，機(jī)械設(shè)計(jì)上采用了有缺角的設(shè)計(jì)，用于固定在運(yùn)動(dòng)中的轉(zhuǎn)輪可能會(huì)出現(xiàn)的移位問(wèn)題；

通過(guò)圖中所示，在解決轉(zhuǎn)矩問(wèn)題方面，采用了鋼性連接的的組合方式，用于在檢測(cè)過(guò)程中，高速運(yùn)行的電梯活動(dòng)件對(duì)于檢測(cè)設(shè)備產(chǎn)生的延遲動(dòng)作問(wèn)題；

通過(guò)圖中所示，由于需要采集運(yùn)動(dòng)的設(shè)備，增加的設(shè)備表面的耐磨度和摩擦力顯得較為突出；在圖中，將設(shè)備轉(zhuǎn)輪采用防滑膠帶處理，用于解決在長(zhǎng)時(shí)間相對(duì)摩擦過(guò)程中對(duì)轉(zhuǎn)輪和鋼絲繩的傷害；在機(jī)械設(shè)計(jì)中對(duì)于輔助輪的加入，大大提高轉(zhuǎn)動(dòng)輪與鋼絲繩的加緊力及增加了兩者的摩擦力，減少了在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的采集丟失問(wèn)題；

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章

檢測(cè)方案的實(shí)施與應(yīng)用

根據(jù)《曳引驅(qū)動(dòng)電梯制動(dòng)能力快捷檢驗(yàn)方法》的相關(guān)描述，完成曳引式制動(dòng)能力檢測(cè)儀BC100的總體方案設(shè)計(jì)，下面是測(cè)試報(bào)告：

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章

研究總結(jié)

基于“空載上行制動(dòng)試驗(yàn)”的電梯制動(dòng)能力檢測(cè)方法，通過(guò)理論論述和實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)兩方面的驗(yàn)證。在電梯的定期檢驗(yàn)中，平衡系數(shù)在0.4-0.5之間的電梯，“空載上行制停試驗(yàn)”與“滿載下行制停試驗(yàn)”得到相近的檢測(cè)效果，都可以很好的驗(yàn)證當(dāng)前電梯的制動(dòng)能力情況，并且由于“空載上行制停試驗(yàn)”免去了搬運(yùn)砝碼的過(guò)程，大大簡(jiǎn)化了試驗(yàn)過(guò)程，提高了工作效率，并通過(guò)合理的實(shí)施方案減少在檢測(cè)過(guò)程中的誤差，提高了檢測(cè)精度，保證了檢測(cè)結(jié)果的真實(shí)可靠。同時(shí)，通過(guò)本次針對(duì)“電梯制動(dòng)能力檢測(cè)的研究”發(fā)現(xiàn)，對(duì)于平衡系數(shù)不在0.4-0.5這一區(qū)間的電梯，為保證檢測(cè)結(jié)果的可靠性，“125%額載下行制停試驗(yàn)”是非常有必要在電梯日常檢測(cè)進(jìn)行實(shí)施的。

 

依據(jù)以上結(jié)論，以及應(yīng)對(duì)方案在實(shí)際方案的實(shí)施情況，我們?cè)O(shè)計(jì)并完成了制動(dòng)距離檢測(cè)儀設(shè)備，該設(shè)備將分辨能力為0.1mm，并在設(shè)備中集成檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則文件。通過(guò)實(shí)際應(yīng)用能夠很好的完成電梯制動(dòng)能力的檢測(cè)，推薦在舊梯維保和新梯檢測(cè)中使用。

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曳引式制動(dòng)能力檢測(cè)儀BC100