电梯补偿链配置计算方法研究

马幸福，陈炳炎，程一凡

（湖南电气职业技术学院机械系，湖南湘潭 411101）

电梯补偿链配置计算方法研究

马幸福，陈炳炎，程一凡

（湖南电气职业技术学院机械系，湖南湘潭 411101）

补偿链是高速电梯重要配置之一，通过曳引条件计算、钢丝绳张力差计算、重量变化等值分析3种计算方法，得出补偿链与曳引钢丝绳、随行电缆的密度关系，并通过实例进行验证，为正确配置补偿链提供依据。

补偿链；曳引条件；张力差

0 引言

电梯在运行过程中，对重侧和轿厢侧的曳引钢丝绳重量随行程不断变化。当电梯位于基站层时，曳引钢丝绳的重量绝大部分作用于轿厢侧；当电梯位于顶层站时，曳引钢丝绳的重量绝大部分作用于对重侧。当电梯提升高度小于30米时，曳引钢丝绳对电梯的影响不大，当电梯提升高度超过30米时，曳引钢丝绳的重量不能忽略，为了减少曳引机的输出功率，抵消曳引钢丝绳的重量对电梯运行的影响，必须在电梯轿厢底和对重装置底部加补偿链装置[1-4]。为提高电梯曳引质量及运行过程的平稳性，准确配置对重块数量，谨防电梯蹲底、冲顶事故，有效保证电梯系统的曳引条件，合理选择补偿链是电梯配置选型的一个重要设计原则。目前电梯厂家在对补偿链选型时多依靠传统设计经验，甚至直接套用其他合资品牌补偿链配置表，没有对补偿链与曳引钢丝绳及随行电缆的内在关系进行深入研究。本文从曳引条件、曳引钢丝绳张力差及补偿链与钢丝绳、随行电缆重量等值变化三方面对补偿链的选型进行计算分析。

1 曳引条件计算分析

根据《GB7588-2003电梯制造与安装安全规范》的要求，按曳引条件要求逆向反推补偿链的选型参数，计算所需参数如表1所示。

当量摩擦系数：

轿厢装有125%倍额定载荷位于底层站时的静态比值：

表1 设计参数

代入数据得：q2≥0.49。

轿厢空载位于顶层站时的静态比值：

代入数据得：q2≥0.1。

轿厢空载位于顶层站时的动态比值：

代入数据得：q2≥2.04。

轿厢装有额定载荷位于底层站时动态比值：

代入数据得：q2≥1.97。

由以上轿厢装载工况的静态比值、动态比值计算结果可知，为了满足电梯曳引条件，补偿链选型密度应大于2.04 kg/m。

2 张力差计算分析

曳引条件计算分析方法是基于轿厢位于顶层、底层两种极限位置进行分析，现在对轿厢位于井道中任意位置时曳引轮两侧的钢丝绳张力进行分析。

设轿厢位于井道任意位置时，轿厢离顶层平层位置之间的钢丝绳长度为X、电梯提升高度为H，则对重装置离顶层平层位置之间的钢丝绳长度为H-X。X=0时，表示轿厢位于顶层位置，曳引钢丝绳重量完全承受于对重侧，补偿链重量完全承受于轿厢侧；X=H时，表示轿厢位于底层位置，曳引钢丝绳重量完全承受于轿厢侧，补偿链重量完全承受于对重侧。电梯补偿系统简图如图1所示。

图1 电梯补偿系统简图

设轿厢装载系数 ξ， ξ=0表示电梯空载，ξ=1表示电梯额定载荷，ξ=1.25表示电梯装载1.25倍额定载荷。

曳引轮轿厢侧钢丝绳张力：

对重侧钢丝绳张力：

曳引钢丝绳张力差：

当轿厢位于顶层时，X=0，曳引轮两侧张力差：

当轿厢位于顶层时，X=H，曳引轮两侧张力差：

为使电梯系统在整个运行过程中曳引钢丝绳张力差趋于平衡，取轿厢位于顶层与最低层时两种极限位置分析，使ΔT1=ΔT2，解得：

由式（13）可知：补偿链密度与轿厢装载系数ξ无关，只与曳引钢丝绳、随行电缆参数有关，因此根据曳引绳、随行电缆型号、数量合理配置补偿链型号及其数量。代入数据解得：，计算结果与曳引条件计算结果q2=2.04基本相近。

张力差计算分析的前提条件是取轿厢位于顶层、底层两种极限工况位置进行分析，且使顶层与底层的曳引钢丝绳引力差相等，但是电梯系统是一个刚弹耦合、多自由度非线性时变系统[5-7]，钢丝绳张力差值不可能完全趋于理论化，因此计算结果值只能确定出补偿链密度值的理想值，生产实践中应对补偿链的配置作相应调整，保证补偿链的补偿质量为曳引钢丝绳质量的60%～80%。

3 重量变化等值分析

由于补偿链的作用是平衡轿厢和对重装置两侧的曳引钢丝绳、随行电缆的重量，在理论上，轿厢和对重装置两侧的曳引钢丝绳、随行电缆、补偿链的重量变化量是相等的。设轿厢位于井道任意位置时，轿厢离顶层平层位置之间的钢丝绳长度为X，则对重装置离顶层平层位置之间的钢丝绳长度为H-X。

轿厢侧曳引钢丝绳、随行电缆、补偿链的总重量：

对重侧曳引钢丝绳、随行电缆、补偿链的总重量：

取电梯在匀速运行状态下作分析，变量X是关于时间t的一阶函数，W1、W2对t求微分：

轿厢与对重两侧曳引钢丝绳、随行电缆、补偿链的重量变化量相等，所以W1'=W2'，解得：

代入数据解得：q2=1.95。重量变化等值计算结果与张力差计算分析结果相同。

4 实例验证

对2家电梯生产企业外购件补偿链配置表进行对比：广东佛山某电梯生产企业补偿链选择条件为：额定速度V≥2.0 m/s时，选择橡塑UB29-9型号补偿链，补偿链密度2.96 m/s；额定速度V≤1.75 m/s时，选择包塑LB-10型号补偿链，补偿链密度2.38 m/s。按本文计算数据：载重1 000 kg、运行速度1.75 m/s电梯配置包塑LB-10型号补偿链，补偿链密度2.38 m/s，大于2.04 kg/m。

湖南长沙某电梯生产企业补偿链选择条件为：提升高度H≥60 m时，选择橡塑WFC150型号补偿链，补偿链密度2.23 m/s；提升高度H≤60 m时，选择橡塑WFC100型号补偿链，补偿链密度1.49 m/s。按本文计算数据：提升高度70 m，配置橡塑WFC150型号补偿链，补偿链密度2.23 m/s，大于2.04 kg/m。

对于提升高度大于60 m，额定速度等于1.75 m/s的电梯，这2家电梯生产企业配置的补偿链密度满足以上3种计算方法计算结果，验证了计算方法的可行性。

5 结束语

本文通过曳引条件计算、曳引钢丝绳张力差计算及钢丝绳、补偿链、随行电缆重量等值变化3种计算方法对补偿链的选型密度进行计算，得出补偿链与钢丝绳、随行电缆的密度关系。3种计算结果基本相同，并通过对比2家电梯生产企业的配置表，其补偿链的选型密度满足本文的计算结果要求，证明了本文计算方法的可行性。

［1］GB7588-2003.电梯制造与安装安全规范［S］.

［2］黄寿辉.也谈电梯平衡链的配置［J］.科技资讯，2008（18）：90.

［3］陈晓燕.论电梯平衡系数比对试验评价的方法［J］.机械研究与应用，2009（7）：72-74.

［4］陈伟森.平衡系数对电梯运行的影响及其测量方法探究［J］.机电工程技术，2013（5）：104-107.

［5］郭丽峰，张国雄，李醒飞，等.电梯轿厢—导轨耦合动力系统建模及其动态特性［J］.机械工程学报，2007（43）：186-191.

［6］包继虎，张鹏，朱昌明.变长度提升系统钢丝绳纵向振动特性［J］.振动与冲击，2013（15）：173-177.

［7］ChoY M，Rajamani R．Identification and experimental⁃validation of a scalable elevator vertical dynamic model［J］.Control Engineering Pratice， 2001 （9）：295-304.

Analysis of Elevator Compensation Chain Configuration

MA Xing-fu，CHEN Bing-yan，CHENG Yi-fan
（Mechanical Department，Hunan Electrical College of Technology，Xiangtan410001，China）

Compensation chain is one of the important configurations of high speed elevator.The traction conditions，the tension difference of traction rope and the equivalent weight change theory were analyzed by the article.Thus，it got the relationship of density between compensation chain，traction rope and the cable.And instances were provided to insure the basis for compensation chain configured correctly.

compensation chain；traction conditions；tension difference

TU857

：A

：1009－9492(2014)11－0052－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.11.014

马幸福，男，1983年生，湖南邵阳人，硕士，工程师/讲师。研究领域：机械设计及理论、机械系统动力学。

(编辑：阮 毅)

2014－05－04