论曳引电梯平衡系数及其检测.doc

论曳引电梯平衡系数及其检测文章类型：文章回顾文章加入时间：2007年11月27日15:7平衡系数对电梯专业人员来说是一个既熟悉又生疏的参数。说它熟悉是因为大家都知道曳引式电梯对重的配置都有一个“平衡系数”，都知道国家标准中有规定“平衡系数应在40%~50%的范围内”，说它生疏是因为到底平衡系数在电梯上起什么作用？其取值大小将影响什么？应如何取值最为合适？以及到底如何测定才是准确的？许多电梯安装、检验人员并不清楚。
目前，各地特种设备检验检测机构在对电梯进行验收检验时，最费时，也最费人力、物力的，便是检测电梯的平衡系数。按检验规定：必须在轿厢分别承载0、25%、40%、50%、75%、100%、110%额定载荷下，测定电梯运行的载荷—电流曲线，取其上、下行曲线的交汇点的载荷系数，便是该梯的平衡系数，交汇点在40%~50%范围内为合格。为了测定这一参数，除了两名检验人员，还需要多名来回搬运法码的工人。由于影响试验的因素太多，其结果是否可信尚且不说，即便测试结果在40%~50%的范围之内，一定合格吗？若是超出此范围，为什么就不合格呢？“平衡系数”的意义是什么？对电梯有什么影响？不知其所以然，测定“平衡系数”就失去了意义。
1、平衡系数的实质
要探讨平衡系数的实质，必须从曳引式电梯的原理讲起。垂直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。
但要真正做到这一点，在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）或者100%qh(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---------------（1）
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。它将影响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--------（2）
2、平衡系数k的取值
从以上式（2）可以看出，只有当q=kqh时系统才处于平衡，因此，不论k取何值，平衡只是相对的，而不平衡是绝对的。我们只能希望系统尽可能地接近平衡。一种简单的办法便是取轿厢载荷变化的平均值。因为轿厢载荷的变化为：0~100%，因此取k=50%左右都是合理的，很难说取多少更好些。电梯在出厂时并不完全了解实际运行使用时载荷的情况，要想真正达到比较理想的平衡，应该在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=30%~40%应该更为合适。现在一般的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。相反，一些载货电梯，由于轿厢超面积，其载荷变化会在0~105%，因此平衡系数取k≥50%应该更为合适。必须指出，这里说k的取值是指电梯设计时对平衡系数k的取值，称为设计值，绝不是电梯安装时或使用后随意配置的k值。
3、平衡系数k的取值对电梯的影响
上面已经说明，无论平衡系数k如何取值，要以不变的k值应万变的载荷q是不可能的，因此在轿厢与对重系统上不平衡状态是绝对的，从设计的角度，k的取值首先影响作用于曳引轮两侧的不平衡力矩的大小，若最大载荷为超载载荷110%qh，k的取值按40%~50%，则空载时不平衡载荷为：（0.4~0.5）qh，超载时不平衡载荷为：（1.1-k）qh=(0.6~0.7)qh,若按电梯验收检验时的最严重载荷125%qh，则不平衡载荷为1.25-k=（0.75~0.85）qh,这是电梯可能的最大不平衡载荷（指静载荷），也就是电梯必须提供的最小静态曳引力。
这首先影响选用的主机电动机的功率p。主电动机的功率p由下式决定：p∝(1-k)qhvh。如果电梯配套使用的电动机功率足够大，则k的选择将影响电梯运行时耗能的大小，如果选用电动机的功率余量较小，则平衡系数取值