轿厢和对重质量增加对电梯安全的影响分析The Analysis of the Impact of the heavier Car and Counterweight on Elevator Safety

陈不凡,冯双昌

摘要：随着时代的发展，电梯也进入了不断大修改造，其中在大修改造过程中往往都会对电梯的轿厢进行装潢装修，例如铺装大理石、铺装镜面玻璃、轿厢壁装木饰板、装个吊顶大灯，往往这些装潢装修多数使用单位盲目进行，从而轿厢质量增加和平衡系数变小 ，这会严重影响电梯的安全运行，可能引发溜车事故。为了解决平衡系数变小的问题，有些电梯的从业人员会在对重一侧增加相应的对重块。本文针对这类问题，从平衡系数和零部件两个方面分析轿厢和对重质量增加对电梯安全的影响，指出这个方法虽然增加对重块可以让平衡系数和曳引条件满足，但其实对电梯的零部件诸如钢丝绳、安全钳、缓冲器、曳引机这类等都会有影响，并提出了一些建议以供参考。

关键词：轿厢；对重；装修；平衡系数；曳引力

0   引言

电梯在我们日常生活当中已经司空见惯，甚至可以说是在生活和生产中已经脱离不了，作为一个高效的运输工具，特别是写字楼、商场、地铁站，宾馆等等，除了原本就对其安全和舒适有着高要求之外，人们也越来越注重电梯的美观。因此，电梯的使用单位会请一般的装修公司对电梯的轿厢进行装潢装修。例如，在电梯的轿厢地板上铺装一层大理石，轿厢壁装上木饰板，装个吊顶大灯。（如图1所示）但往往装修团队也只是仅仅去负责美观装修，并不会去考虑电梯轿厢装修是否会对电梯的安全性能产生影响，而这些多出来的装潢材料，往往会增加200-500千克甚至更多，轿厢自重增加，平衡系数变小，容易发生溜车事故。这样的案例已经屡见不鲜，本文也不过多阐述[1]。在实际中，电梯的维保单位为了解决轿厢装潢而产生的自重，会在对重侧增加对应质量的对重块以达到平衡。但这样的操作，对电梯的平衡系数以及对零部件到底会产生怎么样的影响还需要更进一步的分析。

1  对平衡系数的影响

平衡系数是电梯重要的特性参数之一，也是保证曳引条件的重要参数，关系到电梯运行性能和曳引机输出功率的大小[2]。在电梯设计安装时合理配置平衡系数是提高电梯安全性能的重要途径，同时还能在最大程度上降低能耗，节约能源。国家标准GB/T 10060–2011《电梯安装验收规范》中6.2对平衡系数做了规定：按照GB/T 10059–2009《电梯试验方法》中4.2.1.2规定方法所测得的电梯平衡系数应在0.4–0.5范围内。

假设一台电梯的轿厢自重为、额定载重量为、对重质量为，根据平衡系数的计算公式可求得平衡系数[3]。若对电梯轿厢进行装修，假设装修后轿厢质量增加，此时轿厢的质量相当于，平衡系数。可见，轿厢装修后平衡系数会变小，甚至超出国家标准所规定的范围。2011年8月，珠海市某电梯发生溜车事故后经调查发现，该电梯轿厢进行过装修，其平衡系数仅为7.5%，远远低于国家标准所规定的数值。

如果轿厢装修后，对重也相应的增加质量为的对重块，那么平衡系数将保持不变。据此，轿厢装修后许多电梯从业人员会在对重侧增加相应质量的对重块，认为这样可以保持平衡系数不变，符合国家标准的要求。但是，轿厢和对重质量增加对曳引力和零部件安全有何影响尚需进一步的分析。

2 对零部件安全的影响

电梯的轿厢在进过装修装潢过后，轿厢质量和对重的质量都会增加G，即使在平衡系数和曳引力校核都满足的条件下，轿厢和对重两侧都增加了重量Gg，这样整体系统重量还是会大大增加，在这样的情况下，电梯的零部件如钢丝绳，曳引机，安全钳，缓冲器，导轨等等都可能产生一定影响，零部件产生影响自然会对安全也会有影响，这种情况，我们也不能忽视。

2.1 曳引机

电梯的曳引机是指电动机、制动器和曳引轮在内通过曳引钢丝绳和曳引轮摩擦驱动和停止电梯的驱动装置，而这一套驱动装置也是根据厂家所定制的额定载重来设计。所以当电梯的轿厢和对重侧都增加重量保持平衡系数，那钢丝绳和曳引轮以及曳引轮轴上的垂直方向受力增加，那曳引轮受到压力增加势必会增加曳引轮的磨损，与此同时电动机则需产生更大的驱动力[4]。如果曳引机长期超负荷运行，那么原本曳引机设计的运行寿命将会提前，也可能会发生疲劳破坏。

2.2钢丝绳

GB7588–2003中9.2.2对钢丝绳的安全系数进行了定义并规定了其需满足的条件，是在装载载重的吊车在最低点停泊时，一条缆索的最大断裂负荷与该缆索承受的最大作用力之比。

当电梯经过二次装修，平衡重和轿厢的重量增加，牵引轿厢的钢丝绳收到的最大拉力也会相应变大，自然安全系数会变小。此时安全系数是否依然满足要求需要根据实际情况进行验算。

2.3曳引轮

当电梯经过二次装修，平衡重和轿厢的重量增加，曳引轮也会随之增加受力，曳引轮和钢丝绳的摩擦也会随之大，曳引轮的磨损也会受影响，轿厢质量越大，曳引轮绳槽磨损加剧，从而进一步缩短了曳引轮的使用寿命。

2.4限速器

GB7588–2003中9.9.4规定限速器动作时，限速器绳的张力不得小于安全钳起作用所需力的两倍或300N这两个值中的较大者。轿厢装修后，安全钳的最大制动力增加，若现有限速器绳的张力不足，则无法有效提拉安全钳。

2.5安全钳

当电梯由于控制失灵、曳引力不足、制动器失灵或不足以及钢丝绳断裂等原因造成轿厢超速或坠落时，限速器将动作，进而带动安全钳夹紧导轨使轿厢制停。

安全钳最大制动力计算如下[5]：

   

由上式可以看出，若装修后轿厢质量增加，安全钳的最大制动力也随之增加。对于瞬时式安全钳，制停时产生的最大制动力的增值是这个重量的3.5倍；对于渐进式安全钳，制停时产生的最大制动力的增值是这个重量的2倍。当安全钳夹紧表面的比压超过安全钳设计的许用值时就会引起夹紧表面的损坏或严重损伤导轨表面。

2.6缓冲器

缓冲器分为蓄能型缓冲器和耗能型缓冲器，蓄能型缓冲器又可分为线性缓冲器和非线性缓冲器。虽然不同类型的缓冲器的设计原则和要求是不同的，但是无论何种类型，都与轿厢质量有关。轿厢质量越大，对缓冲器的要求越高。轿厢装修后质量增加，现有的缓冲器可能无法满足要求。

2.7 导轨

导轨的主要作用是为轿厢和对重在垂直方向运动时导向，限制轿厢和对重在水平方向的移动。在安全钳动作时，导轨作为被夹持的支承件，支撑轿厢或对重。防止由于轿厢的偏载而产生的倾钭。刚装好的电梯导轨是根据电梯种类、轿厢和对重质量、（P+Q值）和安全钳类型，通过弯曲和压弯应力计算初定导轨型号，所以在轿厢经过装修后，轿厢自重加重后，初定的导轨型号是否满足电梯轿厢装修后的原有要求，安全钳的动作之后，原本导轨的刚性是否能承受装修后的轿厢和对重，这些也是需要考量的。

3对曳引力的影响

2.1  曳引条件

曳引动力必须符合牵引要求，才能确保牵引动力的安全性和可靠性。GB 7588-2003 GB 《电梯制造与装安全规范》9.3条对钢索牵引的要求如下[6]：

（1）吊车在负载达到125%时，必须保证不会出现打滑现象。

（2）无论在何种应急制动条件下，无论轿厢内部是否处于空或全负荷，其减速的数值都不得大于缓冲装置（包含缓冲缓冲）的减慢速率。。

（3）如果重力作用于缓冲装置，牵引装置沿升降梯的上升方向转动，则不能提起无负载的吊厢。

2.2  曳引力的校核公式

GB7588–2003附录M提示曳引力计算须用下面的公式：

  用于轿厢装载和紧急制动工况；

  用于轿厢滞留工况（即对重压在缓冲器上，曳引机向上方向旋转）

式中：为当量摩擦系数；为钢丝绳在绳轮上的包角；、为曳引轮两侧曳引绳中的拉力；为自然对数的底。

表1 某电梯主要参数

参数名称	代号	参数名称		代号
轿厢质量		曳引钢丝绳的倍率
额定载重量		重力加速度
平衡系数		轿厢制动减速度
对重质量		当量摩擦系数	轿厢装载工况
曳引钢丝绳质量			轿厢滞留工况
钢丝绳在绳轮上的包角			紧急制动工况

假定某电梯主要参数如表1所示（不考虑补偿绳、随行电缆），其曳引力校核如下[7]：

（1）轿厢装载工况曳引力校核（按轿厢装载125%额定载重量在最低层站计算）

校核：轿厢装载工况条件下应能满足，即曳引钢丝绳在曳引轮上不打滑。

（2）在紧急制动工况曳引力校核（按空轿厢在顶层工况计算）

在应急制动状态下，如果在最高位置，应能满足，牵引缆索不会在曳引轮上滑动。

（3）在轿厢滞留工况曳引力校核（按轿厢空载，对重压在缓冲器上的工况计算）

校核：在轿厢滞留工况，当轿厢空载，对重压在缓冲器上时应能满足，即曳引钢丝绳可以在曳引轮上滑移。

电梯在轿厢装载工况、紧急制动工况和轿厢滞留工况下曳引力校核都应当符合上述公式，才算满足曳引条件。

2.3  轿厢和对重质量增加后曳引力的校核

轿厢装修前，曳引力校核满足要求。若装修后轿厢和对重的质量都增加，平衡系数将不变，此情况下曳引力校核如下：

（1）轿厢装载工况曳引力校核

经推导可得：

因为，所以，即满足条件。

（2）在紧急制动工况曳引力校核

轿厢装修前满足紧急制动工况下曳引力校核公式，即

经推导可得：

进一步推导可得[8]：

整理可得：

即，满足条件。

（3）在轿厢滞留工况曳引力校核

经推导可得：

所以 ，即满足条件。

综上所述，装修后若轿厢和对重的质量都增加，那么在轿厢装载工况、紧急制动工况和轿厢滞留工况下曳引力校核依然满足要求。

4建议

轿厢装修后，若对重侧增加相应质量的对重块，虽然平衡系数保持不变，曳引条件也满足要求，但是对钢丝绳、曳引机、安全钳、限速器、缓冲器都会造成影响，有可能会严重威胁电梯的安全运行，因此对轿厢进行装修时应慎重。最好在订购电梯时，向制造单位说明装修要求，以便在电梯设计时为下一步的装修留下余地，这样既可省去许多麻烦，又可保证电梯的安全性能和运行性能。如果电梯投入使用后再装修，最好由电梯原制造单位进行或由其提供技术指导，避免盲目装修。轿厢装修完毕后，还必须由具有资质的维护保养单位和检验机构对电梯进行检验，以确保装修后的电梯符合国家相关安全技术规范和标准。

参考文献：

[1]  俞培华.轿厢二次装修对电梯的影响[J].机电产品开发与创新，2010,Vol.23(1):35- 36

[2]  杨亚琴.电梯平衡系数优化的研究[J].中国制造业信息化，2011,40(23):89-92

[3]  毛怀新.电梯与自动扶梯技术检验[M].北京：学苑出版社，2001

[4] 徐玉华，潘晓峰.浅谈电梯的正确装修方法[J].科技与生活，2010, (6):30

[5] 张剑峰.轿厢二次装潢对电梯安全钳性能的影响[J].机械与电子，2011,(23):103

[6]  GB 7588–2003  电梯制造与安装安全规范[S]

[7] 秦平彦，李宁.电梯检验员手册[M].北京：中国标准出版社，2009

[8] 金灿，朱霞.电梯轿厢重量的改变对曳引能力的影响[J].成都纺织高等专科学校学报，

2004,Vol.21(2):1- 4