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1.对重装置的平衡分析
对重安装在井道内,通过曳引绳经过曳引轮与轿厢连接。重量平衡系统结构如图4-2所示,在电梯运行过程中,对重通过对重导靴在对重导轨上滑行,起到相对平衡轿厢的作用。
图4-2 重量平衡系统结构
轿厢的载重是变化的,因此,不可能两侧重量都相等且处于完全平衡状态。一般情况下,只有当轿厢载重达到额定载重的40%~50%时,对重侧和轿厢侧才能达到基本平衡,这时的载重称为电梯的平衡点。当曳引绳两端的静载荷重量相等时,曳引电动机的输出功率最小。
电梯运行的大多数情况下,曳引绳两端的静载荷重量是不相等而且不断变化的,因此,对重只能起到相对平衡的作用。
2.对重装置的结构与原理
对重装置是由曳引绳经曳引轮与轿厢连接,在曳引式电梯运行过程中保持曳引能力的装置。其是曳引驱动不可或缺的部分,可以平衡轿厢的重量和部分负载重量,减少电动机功率的损耗。当电梯负载与对重十分匹配时,还可以减小钢丝绳与绳轮之间的曳引力,以延长钢丝绳的使用寿命。
如图4-3所示,对重装置一般由对重架、对重块、导靴、缓冲器碰块、压块以及与轿厢相连的曳引绳和对重反绳轮(曳引比为2∶1时才有)组成。
图4-3 对重装置
(1)对重架。
对重架是用槽钢或折弯钢板制成,对重架的高度应能放置该电梯合适重量的对重块,同时,对重架的高度还必须考虑到顶层空间的高度和底坑的深度,确保其满足对重导轨制导行程的要求,对重架越高,曳引钢丝绳就越短,对重制导行程就越短。如果受到顶层空间的限制,或需要在对重底部设置对重安全钳时,则对重架长度会受到一定的限制,就只能采用比重较大的对重块(如铅块),以减小对重架的高度。
由于使用场合不同,对重架的结构形式也略有不同,根据曳引比的不同,其可分为用于曳引比2∶1的有反绳轮对重架和用于曳引比1∶1的无反绳轮对重架两种。
(2)对重块。
对重块一般由铸铁制成(图4-4),安放在对重架上时需可靠压紧,以防止运行中移位和产生振动声响。一般每块的质量为20~75kg。目前,为了降低制造成本,对重块使用不同比重的矿砂与水泥的混合铸件制成,外层包裹薄钢板。
水泥(或混凝土)由于材质特性的原因,其机械强度弱于铸铁等金属材质且质脆,在过强的外力加压和冲击下会直接导致其破碎,因此,很多水泥对重块在运输装卸时要求严禁抛掷。
如图4-5所示,最底部的对重块由于需要承受其他所有对重块的重量,同时,在部分设计中,对重框架与底部对重块之间的受力面积非常小,使其产生较强的局部应力,加之电梯出现蹲底、冲顶、安全钳意外动作时产生的冲击以及水泥材质在长期使用中的逐步风化,如果底部对重块采用水泥材质,那么容易导致对重块破碎,因此,在采用水泥对重块的对重上,通常要求其最底部对重块采用金属材质。
图4-4 对重块
图4-5 对重块的安装
为了有效防范电梯在使用过程中,由于对重块被盗造成电梯轿厢平衡系数过低,破坏电梯曳引条件导致电梯出现轿厢意外移动而造成的人员伤亡事故,自2017年10月1日起实施的TSGT7001—2009《电梯监督检验和定期检验规则——曳引与强制驱动电梯》第二号修改单要求“具有能快速识别对重(平衡重)块数量的措施(例如,标明对重块的数量或者总高度)”,其具体安装要求如图4-6和图4-7所示。
图4-6 对重块编号方式识别对重块数量
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图4-7 对重块堆放高度标识识别对重块数量
常见的方法是在完成电梯平衡系数的测试和调整后,自上而下将对重块逐一编号,或者在对重架上标识对重块的堆放高度,以便检查维护过程中,作业人员能够准确识别对重块的数量是否准确。若对重块摆放错误(图4-8),则无法识别对重块是否缺少。某型号电梯的对重块压板如图4-9所示。
(3)对重块压紧装置。
为了有效地固定和束缚对重块,对重支架上通常设有对重块压紧装置,将对重块压紧在对重支架内。对重块压紧装置应当完全压住对重块,与之不存在活动间隙,且压板上的各固定螺栓和螺母应有效紧固,并设置适当的放松措施,图4-10所示为多种型号电梯的对重块压紧装置。
图4-8 对重块摆放错误
图4-9 某型号电梯的对重块压板
图4-10 多种型号电梯的对重块压紧装置
需要注意的是,根据《电梯制造与安装安全规范》GB7588—2003中要求若对重(或平衡重)由对重块组成,则为防止它们移位应采取下列措施:
①对重块固定在一个框架内;②对于金属对重块,且电梯的额定速度不大于1m/s,则至少要用两根拉杆将对重块固定住。当对重块采用金属材质且电梯的额定运行速度小于1m/s时,可以适当降低对重块固定措施的要求,但至少应用两根拉杆将对重块固定在对重支架上,如图4-11所示。
3.对重装置的重量计算
为了使对重装置能对轿厢起到合适的平衡作用,必须正确计算其质量。对重的质量与空载轿厢质量和电梯的额定载重以及平衡系数有关。对重质量由下式确定:
其中:
P——对重总质量(kg);
Q——电梯额定载荷(kg);
G——空载轿厢质量(kg);
K——电梯平衡系数(一般为0.4~0.5)。
图4-11 对重块的拉杆固定
当电梯的对重装置和轿厢侧重量完全平衡时,只需克服各部分摩擦力就能运行,且电梯运行平稳,平层准确度高,因此对平衡系数K值的选取,应尽量使电梯能经常处于接近平衡状态。对于经常处于轻载状态中的电梯,K值可选取0.4~0.45;对于经常处于重载状态中的电梯,K值可取0.5。这样有利于节省动力,延长机件的使用寿命。
例如,有一台曳引式电梯的额定载重为2000kg,曳引比为2∶1,额定速度为2.5m/s,轿厢自重为2023kg。P=G+QK,平衡系数取0.4~0.5,则
所以对重总质量应为2823~3023kg。
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