李日升　梁永勝

【摘 要】隨著科學的進步與社會的發(fā)展，電梯已成為高層建筑不可缺少的垂直交通運輸設(shè)備。同時，電梯轎架就成為運輸乘客和貨物的關(guān)鍵承載部件。本文針對電梯轎架強度的試驗中，理論計算難于精確分析轎架強度這一問題，并結(jié)合多年參與電梯轎架強度的試驗工作積累的一些實踐經(jīng)驗，簡單的談了一些如何根據(jù)電梯使用工況對電梯轎架進行靜載試驗，并介紹了開展試驗所需設(shè)備以及測試項目與結(jié)果評價方法，還根據(jù)不同載荷工況下轎架應(yīng)力及變形情況，提出了一些對其用試驗方法進行分析的解決方法以及設(shè)計生產(chǎn)方面建議，以供參考。

【關(guān)鍵詞】電梯；轎架強度；試驗

0.前言

隨著我國經(jīng)濟水平的不斷提高和社會的迅猛發(fā)展，我國的高層建筑物不斷出現(xiàn)，與此同時，電梯也被廣泛使用于居民建筑之中，電梯在人們的生產(chǎn)以及生活中發(fā)揮著越來越重要的作用。但是，近年來因電梯故障而引發(fā)的事故頻頻發(fā)生，因此，我國質(zhì)檢總局已將電梯列為重點檢查的特種設(shè)備，而電梯轎架作為運輸乘客和貨物的關(guān)鍵部件，其強度試驗也是重中之重。

1.電梯轎架強度試驗的重要性

電梯轎架是由上橫梁、轎底、立柱以及拉桿四邊框架組成的，是電梯的主要承載構(gòu)件。電梯轎架不僅要支撐整個電梯各個構(gòu)件的重量，而且在電梯運行過程中，還要承受各類工況載荷下的作用力，因而只有電梯轎架具有足夠大的機械強度，以承受在電梯正常運行、安全鉗動作以及轎廂撞擊緩沖器的作用力，才能保證電梯可靠并且穩(wěn)定的運行。

2.電梯轎架強度試驗中的問題

目前，在電梯轎架設(shè)計過程中，工程師常常采用理論計算方法來對轎架的強度進行校核，并且對電梯的轎架進行受力分析和約束分析，之后再利用靜定結(jié)構(gòu)對轎廂架的各個組成部件進行了強度計算。此外，還有一些工程師會采用CAE分析方法，來對轎架的強度進行校核。該方法首先建立電梯轎架的三維仿真模型，接著利用非線性隱式有限元方法對電梯的整體結(jié)構(gòu)進行綜合的強度仿真分析，再根據(jù)電梯轎架的空間靜不定結(jié)構(gòu)，分析復雜的受力情況。為了簡化計算，在理論計算時，一般將轎架簡化成平面支梁模型，采用集中載荷加載或者均布載荷材料力學知識，對電梯轎架靜載荷的最大應(yīng)力進行校核，因不能精確計算整個構(gòu)件的載荷與應(yīng)力分布關(guān)系，從而造成選取的安全系數(shù)過大，并且對各工況的評價不精確。

3.電梯轎架強度試驗問題的解決方法

針對選取的安全系數(shù)過大以及對各工況的評價不精確的問題，在對電梯轎架進行試驗分析時，應(yīng)當采用試驗方法，利用測試儀器及物料應(yīng)變儀、吊裝設(shè)備、數(shù)字示波器、應(yīng)變片、重塊、手提電腦、試驗工裝等，分析其在各種工況下的應(yīng)力及變形情況。

3.1編制靜載試驗應(yīng)力測試圖

進行靜載試驗時，首先在電梯正常運行的情況下，只需測量轎架一側(cè)的應(yīng)力，采用電阻應(yīng)變測量法對載荷工況進行應(yīng)力測試，從而得到轎架強度，其次結(jié)合理論分析，再考慮試驗是否存在干涉等問題，最后確定轎架的應(yīng)力測試點位置，并且做好現(xiàn)場操作及數(shù)據(jù)的記錄工作。

3.2測試儀器的安裝與調(diào)零

組裝測試儀器時，在不損害應(yīng)變片及接線的條件下，將各部件組裝成試驗機，并且將貼有應(yīng)變片的部件與轎架安裝于同一側(cè)，以便于測量。此外，為了修正轎架重量對試驗結(jié)果的影響，必須在測試前對測試儀器進行調(diào)零操作。之后，在不施加外力作用下的條件下，將轎架安裝于墩臺座上。

3.3試驗測量

由于在電梯的使用過程中，乘客站立的位置是隨機的，因此電梯正常運行時存在不同載重的均載或是偏載的狀況。因此，在試驗測量這一環(huán)節(jié)中，必須根據(jù)電梯使用要求充分考慮各種條件下的正常以及異常工況，并分別用疲勞與短期載荷進行評價。靜載試驗項目包括均布載荷和偏載兩項。

3.4測試結(jié)果分析

由電阻應(yīng)變測量法分析以及試驗結(jié)果可得：

①由于轎架的上轎底及以上的重量全部通過防振橡膠傳遞到轎底架，導致應(yīng)力過于集中，常常使轎底架邊梁防振橡膠處、后梁連接以及上轎底邊框與防振橡膠連接部處于危險臨界點，因此，可以通過對轎底架以及上轎底防振橡膠部位進行二重框架組合的局部加強，以滿足設(shè)計要求。

②通過理論計算得到的理論數(shù)據(jù)與試驗數(shù)據(jù)對比表明：因承載以及受力位置的不同，各構(gòu)件包括同一構(gòu)件之間的應(yīng)力在分配上，常常存在不均衡的現(xiàn)象，從而造成構(gòu)件安全余量過大。因此，可以根據(jù)試驗測試結(jié)果，對電梯轎架設(shè)計進行適當?shù)膬?yōu)化與調(diào)整，可通過加強筋或者改變材料型號的方法，來增加局部截面系數(shù)，從而對應(yīng)力值較大的構(gòu)件進行加強；同時，還可以在保障結(jié)構(gòu)強度的基礎(chǔ)上，減小應(yīng)力值較低的構(gòu)件的材料型號，并且進行結(jié)構(gòu)輕量化優(yōu)化設(shè)計，以降低轎架自身重量對整個點電梯的影響，同時盡可能的降低生產(chǎn)成本。

③理論計算得到的理論數(shù)據(jù)與試驗數(shù)據(jù)的應(yīng)力趨勢基本一致，但數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性不明顯。

④對電梯轎架薄弱部位進行加強使轎架強度滿足設(shè)計要求的最為有效的方法。

4.針對問題應(yīng)當采取的措施

針對目前存在的問題，我們應(yīng)當采取以下幾點措施：

（1）在電梯轎架生產(chǎn)與加工的過程中，采用大量的板材折彎以及型材制造，并且用螺栓連接取代焊接構(gòu)件連接。

（2）構(gòu)件連接處、構(gòu)件開孔處以及板材折彎圓角處非常容易出現(xiàn)應(yīng)力集中的現(xiàn)象。因此，在生產(chǎn)裝配電梯時，應(yīng)當采用扭矩扳手對螺栓件進行緊固，也可以采用抗剪螺栓或銷釘?shù)确椒右跃o固，從而防止因滑動而導致連接破壞現(xiàn)象的發(fā)生。

（3）當發(fā)生安全鉗或緩沖器動作時，轎架的主要部件必須保證沒有斷裂和明顯異常變形，以避免轎架導軌的脫落，從而保證電梯的正常使用運行。

（4）因曲面加工特性，對于板材折彎部件以及圓角處，在生產(chǎn)加工時折彎與圓角不宜過小，以避免應(yīng)力集中。

5.結(jié)束語

綜上所述，由于轎架具有空間靜不定結(jié)構(gòu)特性，在簡化成平面模型計算時，常造成分析誤差相對較大，對各工況的評價不精確的結(jié)果。試驗方法的采用可以較精確得到載荷與應(yīng)力以及變形的分布關(guān)系，從而為電梯轎架的設(shè)計提供有效的依據(jù)。

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