CN104150303B - 多功能电梯曳引传动摩擦测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的电梯曳引传动摩擦测试装置及测试方法。其钢丝绳绕过曳引轮并通过导向轮调整包角后，两端依次连接拉力传感器及拉伸弹簧，拉伸弹簧安装于加载基座的固定位置。通过液压缸驱动加载基座沿导向杆轴向移动，引起拉伸弹簧伸长变形，所得弹性力用于产生钢丝绳张力。利用电机带动曳引轮持续缓慢转动，引起曳引轮两侧钢丝绳长度发生变化，通过拉伸弹簧弹性力的变化，在曳引轮两侧钢丝绳内形成持续增大的张力差。出现打滑时，张力差最大值即为最大静摩擦力。本发明操作简易、安全，可以使得静摩擦与滑动摩擦试验能够连续进行，并且电机不存在堵转现象。

Description

多功能电梯曳引传动摩擦测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及的是一种机械技术领域的装置和方法，具体是一种多功能电梯曳引传动摩擦测试装置及测试方法。

背景技术

电梯曳引系统利用钢丝绳与曳引轮槽之间摩擦产生的曳引力驱动轿厢上下运行，曳引力通过钢丝绳与曳引轮槽之间的摩擦系数的选取和计算得到，直接关系到电梯运行的安全性。

GB/T 7588-2003《电梯制造与安装安全规范》根据电梯的运行工况，对摩擦系数的参考值进行规定。但是，实际的电梯运行工况下，摩擦系数会随着润滑条件、钢丝绳结构、绳轮与绳材质、绕绳方式等发生变化。上海交通大学张鹏博士模拟实际工况对摩擦系数进行研究，研究结果证实了上述现象。因此，曳引条件的改变，可能引起曳引力理论值与实际值的偏差。2012年第9期《中国电梯》上发表的论文《通过调整包角改进电梯曳引条件的案例分析》曾报导，钢丝绳复绕条件下的曳引力符合理论计算，理应在滞留工况下出现打滑，但是在实际检测时并未出现预计的打滑现象，很明显曳引力的实际值显著高于计算值，使得检测不合格。因此，模拟实际工况开展摩擦系数的研究，对改善曳引理论设计的合理性，保证电梯曳引安全具有重要 的现实意义。

经对现有技术的文献检索发现，中国专利名称为“电梯曳引传动滑动接触疲劳磨损试验机”，公告号为CN100483105C，公开了一种电梯曳引传动滑动接触疲劳磨损试验机，该设备通过改变钢丝绳一端在弧形机架上的安装位置来调整接触包角，并通过人工转动加载手轮调整钢丝绳另一端受力来改变负载。

中国专利名称为“矿井摩擦提升机衬垫滑动摩擦试验机”，专利申请号为201110436607.0，公开了一种矿井摩擦提升机衬垫滑动摩擦试验机，在该技术中，钢丝绳一端通过拉力传感器固定于机架，另一端连接于固定于机架的液压缸。

在试验中，上述两项专利的钢丝绳安装位置均相对机架固定，由摩擦轮主动转动以产生滑动摩擦。如果在静摩擦测试中使用上述设备，则要求曳引轮与机架保持相对静止，造成电机处于堵转状态，降低设备使用寿命。

此外，在专利申请号为201110436607.0所述技术方案中，无法对曳引轮包角进行调节。

中国专利名称为“多功能摩擦提升防滑实验装置及方法”，专利号为200810010174.7，该专利公开了一种多功能摩擦提升防滑实验装置及方法，该设备需要通过添加重物进行钢丝绳张力调节，通过对钢丝绳施加额外摩擦力的形式进行摩擦轮两边钢丝绳张力差的调节，操作复杂不灵活，一次加载负载后钢丝绳张力差调节范围有限。此外，如果添加重量不合理或操作顺序错误，可能因制动失效造成重物提升 或坠落而引起安全事故。

中国专利名称为“电梯用钢丝绳弯曲疲劳状态实验台”，专利号为CN101216397B，该专利公开了一种电梯用钢丝绳弯曲疲劳状态实验台，其中钢丝绳通过绳头连接装置形成一闭合环。

中国学位论文《高速电梯悬挂系统动态性能的理论与实验研究》的作者采用专利CN101216397B所提设备进行了曳引钢丝绳摩擦系数实验。在该论文所提测试方法中，曳引轮被锁死，一辆可移动的牵引小车被固定在钢丝绳绳头连接装置上，通过改变施加于牵引小车的牵引力，触发钢丝绳与曳引轮间的滑动摩擦。但是由于钢丝绳绳头连接装置的存在，造成钢丝绳变化位置有限，静摩擦试验和滑动摩擦试验必须分开进行，难以用来研究静摩擦与滑动摩擦之间过渡时的行为。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足之处，提供了一种多功能电梯曳引传动摩擦测试装置及测试方法，用以测量符合实际工况的曳引轮与钢丝绳之间的摩擦力，使摩擦系数研究更科学，进而提高曳引力计算的合理性。

为了实现本发明的目的，本发明可以采用以下技术方案：

多功能电梯曳引传动摩擦测试装置，包括：

一机架；

一轴设在所述机架上的曳引轮；

一驱动所述曳引轮转动的曳引电机，该曳引电机安装在所述机架 上；

一根环绕在所述曳引轮上的钢丝绳；其特征在于，还包括：

一安装在所述机架上的液压缸；

一滑动配置在所述机架上的加载基座，所述加载基座与所述液压缸的推杆连接，由该液压缸驱动所述加载基座运动；

所述钢丝绳的一端通过第一拉力传感器和第一拉力弹簧连接在所述加载基座上，钢丝绳的另一端通过第二拉力传感器和第二拉力弹簧连接在所述加载基座上；

一试验监控装置，该试验监控装置的信号输入端与所述第一、第二拉力传感器连接；

一可控液压输出装置，所述可控液压输出装置受所述试验监控装置控制并通过油管与所述液压缸连接；

一电机驱动装置，所述电机驱动装置受控于所述试验监控装置并驱动曳引电机工作。

在本发明的一个优选实施例中，在所述机架上设置有一对导向杆，所述加载基座滑动配置在所述一对导向杆上。

在本发明的一个优选实施例中，一对导向杆的轴线与所述液压缸的轴线平行。

在本发明的一个优选实施例中，还包括一钢丝绳导向部件，所述钢丝绳导向部件设置在所述曳引轮与加载基座之间,所述钢丝绳导向部件对所述钢丝绳进行导向。

所述钢丝绳导向部件包括一导向轮基座和一对对钢丝绳起导向作用的导向轮，所述导向轮基座安装在所述机架上，并在所述导向轮基座上开设有一长条形的导向轮安装槽，一对导向轮的轮轴安装在导向轮安装槽内，以便调整一对导向轮之间的中心距，进而调节钢丝绳在曳引轮上的包角。

在本发明的一个优选实施例中，所述第一拉力弹簧和第二拉力弹簧的刚度不相等。

在本发明的一个优选实施例中，第一拉力弹簧和第二拉力弹簧直接勾在加载基座的勾座上。

使用上述多功能电梯曳引传动摩擦测试装置的测试方法如下：

根据试验张力参数设置，设定液压缸伸出量，沿导向杆利用液压缸驱动使加载基座向拉伸拉力弹簧方向移动，通过拉力弹簧伸长变形产生弹性力使得钢丝绳获得负载张力；试验监控装置通过电机驱动装置控制曳引电机缓慢工作，缓慢转动曳引轮，使得曳引轮两侧钢丝绳长度发生变化，并引起拉力弹簧伸长量发生变化，促使曳引轮两侧钢丝绳间形成张力差；曳引轮持续转动过程中，利用试验监控装置通过可控液压输出装置控制液压缸运动，保持负载恒定或曳引轮单侧钢丝绳张力恒定，直至发生打滑；发生打滑后，继续进行连续滑动摩擦试验或利用静摩擦力与滑动摩擦力之间的突变关系，停止曳引轮转动；曳引轮从开始转动至钢丝绳与曳引轮发生打滑时，曳引轮两侧钢丝绳张力差最大值即为最大静摩擦力，钢丝绳与曳引轮连续打滑时，张力差稳定值即为滑动摩擦力。曳引轮两侧钢丝绳张力通过第一拉力传感 器和第二拉力传感器进行检测，检测到的曳引轮两侧钢丝绳张力值输入到试验监控装置中。

在本发明的测试方法的一个优选实施例中，利用曳引轮的自由转动，可以在曳引轮转动前使曳引轮两侧钢丝绳张力达到平衡状态。

在本发明的测试方法的一个优选实施例中，摩擦测试时，通过曳引轮的连续转动，使得曳引轮两侧钢丝绳长度连续变化，并进一步引起拉伸弹簧弹性力连续变化，促使曳引轮两侧钢丝绳张力差连续变化。

本发明有益效果如下：

1、试验方法简单可靠，试验设备操作容易、安全性高；

2、静摩擦试验过程中驱动曳引电机可以连续转动，不存在堵转现象；

3、摩擦试验可以从静摩擦试验自动连续过渡到滑动摩擦试验，可以有效开展摩擦力过渡行为研究；

4、可通过控制液压缸的伸长量自动进行负载控制，负载范围可调，并且能够保证曳引轮一侧钢丝绳的张力为定值，使摩擦力分析研究工作更加全面；

5、利用拉力传感器直接获得曳引轮两侧钢丝绳的张力值，省略了张力分配机构。

附图说明

图1是本发明多功能电梯曳引传动摩擦测试装置的结构示意图。

图2是本发明钢丝绳导向部件的导向轮基座结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1、图2所示，图中给出的多功能电梯曳引传动摩擦测试装置包括一个机架19，在机架19上轴设有一曳引轮1并安装有一液压缸5、一个钢丝绳导向部件、一对导向杆8、10。曳引轮1依靠安装在机架19上的曳引电机17来驱动，而曳引电机17受控于电机驱动装置16，电机驱动装置16受控于一试验监控装置13。电机驱动装置16根据试验监控装置13的控制量对电机17的运动速度进行控制。

钢丝绳4绕过曳引轮1后的两端各连接一个拉力传感器6、12，拉力传感器6、12分别通过拉力弹簧7、11连接在加载基座9上，连接方式是将拉力弹簧7、11直接勾在加载基座9上的勾座上。加载基座9滑动安装在一对导向杆8、10上，液压缸5的推杆与加载基座9连接，该加载基座9的运动依靠液压缸5来进行。

在本具体实施例中，一对导向杆8、10的轴线与液压缸5的轴线平行，液压缸5工作时，液压缸5内的推杆推动加载基座9沿着一对导向杆8、10运动。液压缸5受控于可控液压输出装置14，而可控液压输出装置14又受控于试验监控装置13。拉力传感器6、12所检测到的钢丝绳4两端的张力值输入到试验监控装置13中。可控液压 输出装置14根据试验监控装置13的控制量对液压缸5的伸长量进行控制。

钢丝绳导向部件设置在曳引轮1与加载基座9之间,钢丝绳导向部件对钢丝绳4进行导向来调节钢丝绳4在曳引轮1上的包角。

钢丝绳导向部件包括一导向轮基座2和一对对钢丝绳4起导向作用的导向轮3、15，导向轮基座2安装在机架19上，并在导向轮基座2上开设有一长条形的导向轮安装槽18，一对导向轮3、15的轮轴安装在导向轮安装槽18内，这样就可以对一对导向轮3、15之间的中心距进行调整，进而调节钢丝绳4在曳引轮1上的包角。

本实施例工作时，在开始摩擦力试验前，将曳引电机1断电并取消相关制动，使得与曳引电机1相连的曳引轮5处于自由转动状态；根据试验参数，调整导向轮3、15在导向轮基座2的安装槽18内的安装位置以获得钢丝绳4在曳引轮5上的包角；根据试验参数，设定液压缸5的伸长量，利用液压缸5驱动加载基座9沿导向杆8、10沿拉伸拉力弹簧7、11方向移动。

拉力弹簧7、11伸长变形后产生弹性力，这一弹性力可以使位于曳引轮5两侧的钢丝绳4获得负载张力；通过曳引轮5的自由转动，使得曳引轮5两侧的钢丝绳4内的张力达到平衡；张力平衡后，启动曳引电机1，利用电机驱动装置16驱动曳引电机1带动曳引轮5缓慢转动，利用试验监控装置13记录拉力传感器6、12的读数，拉力传感器6、12读数差值即为曳引轮5两侧钢丝绳4张力差。

曳引轮5持续转动过程中，曳引轮5两侧钢丝绳4长度发生变化， 引起拉力弹簧7、11伸长量发生变化，促使曳引轮5两侧钢丝绳4间形成张力差；曳引轮5持续转动过程中，利用试验监控装置13，通过可控液压输出装置14控制液压缸5运动，保持负载恒定或曳引轮5单侧钢丝绳4张力恒定，直至发生打滑；发生打滑后，可以继续进行滑动摩擦试验，或者利用静摩擦力与滑动摩擦力之间的突变关系，将曳引轮5制动；曳引轮5从开始转动至钢丝绳4与曳引轮5发生打滑时，曳引轮5两侧钢丝绳4张力差最大值即为最大静摩擦力，钢丝绳4与曳引轮5连续打滑时，张力差稳定值即为滑动摩擦力；试验结束后，收回液压缸5，液压缸5带动加载基座9沿导向杆8、10向缩短拉力弹簧7、11方向移动，使得拉力弹簧7、11长度恢复，消除钢丝绳负载，或者将曳引电机1断电并取消相关制动，使得与曳引电机1相连的曳引轮5处于自由转动状态，通过曳引轮5的自由转动消除钢丝绳4内的张力差。

Claims (10)

1.多功能电梯曳引传动摩擦测试装置，包括：

一机架；

一轴设在所述机架上的曳引轮；

一驱动所述曳引轮转动的曳引电机，该曳引电机安装在所述机架上；

一根环绕在所述曳引轮上的钢丝绳；其特征在于，还包括：

一安装在所述机架上的液压缸；

一滑动配置在所述机架上的加载基座，所述加载基座与所述液压缸的推杆连接，由该液压缸驱动所述加载基座运动；

所述钢丝绳的一端通过第一拉力传感器和第一拉力弹簧连接在所述加载基座上，钢丝绳的另一端通过第二拉力传感器和第二拉力弹簧连接在所述加载基座上；

一试验监控装置，该试验监控装置的信号输入端与所述第一、第二拉力传感器连接；

一可控液压输出装置，所述可控液压输出装置受所述试验监控装置控制并通过油管与所述液压缸连接；

一电机驱动装置，所述电机驱动装置受控于所述试验监控装置并驱动曳引电机工作。

2.如权利要求1所述的多功能电梯曳引传动摩擦测试装置，其特征在于，在所述机架上设置有一对导向杆，所述加载基座滑动配置在所述一对导向杆上。

3.如权利要求2所述的多功能电梯曳引传动摩擦测试装置，其特征在于，一对导向杆的轴线与所述液压缸的轴线平行。

4.如权利要求1或2或3所述的多功能电梯曳引传动摩擦测试装置，其特征在于，还包括一钢丝绳导向部件，所述钢丝绳导向部件设置在所述曳引轮与加载基座之间,所述钢丝绳导向部件对所述钢丝绳进行导向。

5.如权利要求4所述的多功能电梯曳引传动摩擦测试装置，其特征在于，所述钢丝绳导向部件包括一导向轮基座和一对对钢丝绳起导向作用的导向轮，所述导向轮基座安装在所述机架上，并在所述导向轮基座上开设有一长条形的导向轮安装槽，一对导向轮的轮轴安装在导向轮安装槽内，以便调整一对导向轮之间的中心距，进而调节钢丝绳在曳引轮上的包角。

6.如权利要求1所述的多功能电梯曳引传动摩擦测试装置，其特征在于，所述第一拉力弹簧和第二拉力弹簧的刚度不相等。

7.如权利要求1所述的多功能电梯曳引传动摩擦测试装置，其特征在于，第一拉力弹簧和第二拉力弹簧直接勾在加载基座的勾座上。

8.权利要求1所述的多功能电梯曳引传动摩擦测试装置的测试方法，其特征在于具体如下：

根据试验张力参数设置，设定液压缸伸出量，沿导向杆利用液压缸驱动使加载基座向拉伸拉力弹簧方向移动，通过拉力弹簧伸长变形产生弹性力使得钢丝绳获得负载张力；试验监控装置通过电机驱动装置控制曳引电机缓慢工作，缓慢转动曳引轮，使得曳引轮两侧钢丝绳长度发生变化，并引起拉力弹簧伸长量发生变化，促使曳引轮两侧钢丝绳间形成张力差；曳引轮持续转动过程中，利用试验监控装置通过可控液压输出装置控制液压缸运动，保持负载恒定或曳引轮单侧钢丝绳张力恒定，直至发生打滑；发生打滑后，继续进行连续滑动摩擦试验或利用静摩擦力与滑动摩擦力之间的突变关系，停止曳引轮转动；曳引轮从开始转动至钢丝绳与曳引轮发生打滑时，曳引轮两侧钢丝绳张力差最大值即为最大静摩擦力，钢丝绳与曳引轮连续打滑时，张力差稳定值即为滑动摩擦力；曳引轮两侧钢丝绳张力通过第一拉力传感器和第二拉力传感器进行检测，检测到的曳引轮两侧钢丝绳张力值输入到试验监控装置中。

9.如权利要求8所述的测试方法，其特征在于，利用曳引轮的自由转动，可以在曳引轮转动前使曳引轮两侧钢丝绳张力达到平衡状态。

10.如权利要求8所述的测试方法，其特征在于，摩擦测试时，通过曳引轮的连续转动，使得曳引轮两侧钢丝绳长度连续变化，并进一步引起拉伸弹簧弹性力连续变化，促使曳引轮两侧钢丝绳张力差连续变化。