陳明濤 沈俊華 李功寧

江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院蘇州分院 蘇州 215031

0 引言

電梯門扇之間的間隙尺寸，尤其是電梯門扇之間最不利點(diǎn)處在規(guī)定外力作用下產(chǎn)生的間隙的尺寸，是衡量電梯門的設(shè)計(jì)、制造、安裝和維護(hù)的水平，以及安全性能的重要指標(biāo)。

電梯中采用板材制造的部件（如電梯井道壁、層門、轎門、轎廂壁等）在外力作用下會(huì)產(chǎn)生一定凹陷變形，這些板形部件在規(guī)定的外力作用下產(chǎn)生的凹陷變形值是衡量電梯板形部件設(shè)計(jì)、制造、安裝和維護(hù)水平和安全性能的重要指標(biāo)。

為了解決測(cè)量電梯門扇之間間隙尺寸和某些電梯部件受力產(chǎn)生的凹陷變形值的傳統(tǒng)方法的缺點(diǎn)，本文提出了一種新型的電梯門間隙及電梯部件變形測(cè)量裝置的原理、結(jié)構(gòu)和測(cè)量方法。

1 相關(guān)規(guī)定與傳統(tǒng)測(cè)量方法

1.1 有關(guān)電梯門間隙的規(guī)定與傳統(tǒng)測(cè)量方法

1）有關(guān)電梯門間隙的規(guī)定 根據(jù)TSG T 7001—2009《電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則——曳引與強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)電梯》中規(guī)定[1]，當(dāng)電梯門關(guān)閉后，電梯門扇之間的間隙應(yīng)符合：在水平移動(dòng)門和折疊門主動(dòng)門扇的開啟方向，以150 N的人力施加在一個(gè)最不利的點(diǎn)，對(duì)于旁開門不大于30 mm，對(duì)于中分門其總和不大于45 mm。

2）有關(guān)電梯門間隙的傳統(tǒng)測(cè)量方法 對(duì)電梯門扇之間的間隙進(jìn)行測(cè)量的傳統(tǒng)方法有手動(dòng)或使用測(cè)力計(jì)（如彈簧秤）以150 N的力拉開門扇，用直尺或卷尺測(cè)量相應(yīng)的間隙。傳統(tǒng)方法的缺點(diǎn)主要有：無法精確地衡量用手拉開電梯門的力的大?。粶y(cè)得的間隙值的誤差較大；測(cè)力計(jì)在電梯門上不易安裝且操作不便；一般需要至少2人同時(shí)操作，工作效率低。

當(dāng)前也有一些專門用于測(cè)量電梯門扇之間間隙的裝置，雖然部分裝置具有技術(shù)先進(jìn)、自動(dòng)化程度高的優(yōu)點(diǎn)，但因?yàn)槭芟抻诓捎脗鹘y(tǒng)驅(qū)動(dòng)方案的限制(一般采用彈簧、螺桿、螺套、齒輪、齒條、杠桿、楔形等傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)方式)，很難擺脫設(shè)備復(fù)雜、體積大、質(zhì)量大、可靠性差的缺點(diǎn)，因此并未得到廣泛的應(yīng)用。圖1為一種測(cè)量電梯層門間隙的裝置[2]。

圖1 一種測(cè)量電梯層門間隙的裝置

1.2 有關(guān)電梯部件受力變形的規(guī)定與傳統(tǒng)測(cè)量方法

1）有關(guān)電梯部件受力變形的規(guī)定 對(duì)電梯部件因受外力作用而產(chǎn)生的變形的值的規(guī)定比較多，如對(duì)電梯井道壁、層門、轎門、轎廂壁等部件的相關(guān)規(guī)定。

GB 7588—2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》規(guī)定[3]，電梯井道壁（含層門地坎下的電梯井道壁）應(yīng)具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，即用一個(gè)300 N的力，均勻分布在5 cm2的圓形或方形面積上，垂直作用在井道壁的任一點(diǎn)上，彈性變形應(yīng)不大于15 mm，層門地坎下的電梯井道壁的彈性變形應(yīng)不大于10 mm；用300 N的力垂直作用于層門的任何一側(cè)表面，或轎門的內(nèi)側(cè)表面，均勻地分布在5 cm2的圓形或方形面積上，層門或轎門的彈性變形應(yīng)不大于15 mm。用300 N的力垂直作用于轎廂內(nèi)側(cè)表面，均勻地分布在5 cm2的圓形或方形面積上，轎廂壁的彈性變形應(yīng)不大于15 mm。

2）有關(guān)電梯部件受力變形的傳統(tǒng)測(cè)量方法 對(duì)電梯的電梯部件的受力變形進(jìn)行測(cè)量的傳統(tǒng)方法有

①用非專用工具或手以約300 N的力作用在電梯部件表面的被測(cè)位置，用直尺或卷尺與平尺配合，測(cè)量部件表面的受力而產(chǎn)生的凹陷變形值；

②采用專用測(cè)量工具進(jìn)行測(cè)量。這類專用工具一般設(shè)計(jì)成長(zhǎng)架形結(jié)構(gòu)（見圖2）。這類專用工具有體積大、攜帶不便、安裝不便、操作不便等缺點(diǎn)。

圖2 一種測(cè)量層門或轎門受力變形值的裝置[4]

當(dāng)前缺乏體積小巧、便于攜帶、安裝方便、操作簡(jiǎn)單的用于測(cè)量電梯部件受力變形的專用裝置。

2 測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)與原理

本文提出的測(cè)量裝置的基本原理為：采用氣體驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)推動(dòng)動(dòng)作機(jī)構(gòu)，輸出恒等于設(shè)定值的力。動(dòng)作機(jī)構(gòu)將關(guān)閉狀態(tài)的電梯門扇推開，使門扇之間的間隙變大，或垂直地推向電梯部件表面使之產(chǎn)生凹陷變形。采用位移傳感器測(cè)量動(dòng)作部件的位移值，從而測(cè)得電梯門扇之間的間隙尺寸；采用位移傳感器測(cè)量電梯部件表面因?yàn)槭芰Χa(chǎn)生的變形值。測(cè)量裝置主要由氣體驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)部件組成。

2.1 氣體驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

如圖3所示，氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由微型氣體增壓泵（含電機(jī)）、薄型氣缸、氣體管路、單向閥、溢流閥、電磁閥、壓力傳感器等組成。測(cè)量裝置采用一只微型的電動(dòng)氣體增壓泵提供高壓空氣。高壓空氣驅(qū)動(dòng)一只薄型氣缸動(dòng)作。氣缸的柱塞與動(dòng)作部件（推板和螺蓋）剛性連接。高壓空氣的壓力由控制系統(tǒng)設(shè)定并控制。動(dòng)作部件在氣缸的推動(dòng)下向電梯門或電梯部件表面施加恒等于設(shè)定的推力值的力。

圖3 氣體驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理圖

2.2 控制系統(tǒng)

如圖4所示，測(cè)量裝置采用MCU芯片為核心構(gòu)建控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)主要由MCU芯片、微型增壓氣泵的電機(jī)、電磁閥、操作按鍵、顯示屏、電池、直線位移傳感器、壓力傳感器、AD芯片等組成。MCU芯片運(yùn)行控制程序與數(shù)據(jù)處理程序。MCU+片根據(jù)設(shè)定推力值與氣缸柱塞的有效工作面積，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的氣體壓力（以下簡(jiǎn)稱設(shè)定壓力）。測(cè)量裝置工作時(shí)，MCU芯片比較壓力傳感器提供的壓力數(shù)據(jù)和設(shè)定壓力數(shù)據(jù)，控制電機(jī)的啟停、電磁閥的開閉。

圖4 控制系統(tǒng)原理圖

測(cè)量裝置按以下控制方式控制微型增壓泵的電機(jī)與電磁閥，使氣缸輸出的力恒等于設(shè)定推力值：

1）當(dāng)壓力傳感器提供的氣體壓力數(shù)據(jù)高于設(shè)定壓力數(shù)據(jù)時(shí)，MCU芯片控制增壓泵電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)、電磁閥開啟以泄放氣缸內(nèi)的部分工作氣體，使氣缸內(nèi)工作氣體的壓力下降至設(shè)定壓力值、氣缸的推力值趨向設(shè)定推力值；

2）當(dāng)壓力傳感器提供的氣體壓力數(shù)據(jù)等于設(shè)定壓力數(shù)據(jù)時(shí)，MCU芯片控制增壓泵電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)、關(guān)閉電磁閥，此時(shí)氣缸的推力恒等于設(shè)定推力值；

3）當(dāng)壓力傳感器提供的氣體壓力數(shù)據(jù)低于設(shè)定壓力數(shù)據(jù)時(shí)，MCU芯片控制增壓泵電機(jī)工作、關(guān)閉電磁閥，使氣缸內(nèi)工作氣體的壓力上升、氣缸的推力值趨向設(shè)定推力值。

直線位移傳感器的伸縮測(cè)量桿、動(dòng)作部件（推板和螺蓋）與氣缸柱塞固定連接（見圖5）。測(cè)量裝置工作時(shí)，MCU芯片根據(jù)直線位移傳感器提供的位移數(shù)據(jù)，測(cè)得電梯門扇在推力作用下打開的間隙的尺寸，或電梯部件在推力作用下的變形值。

顯示屏用于顯示設(shè)定推力值、測(cè)得的電梯門的間隙尺寸或電梯部件的變形值、其他提示信息。

2.3 結(jié)構(gòu)組成

如圖5所示，測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)部件由動(dòng)作部件（推板與螺蓋）、連接與支撐部件、殼體等組成。氣體驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、連接件、支撐部件等部件安裝在一只長(zhǎng)方體外形的殼體內(nèi)。

圖5 測(cè)量裝置的外觀

1）殼體 殼體為中空的長(zhǎng)方體，殼體上安裝有顯示屏、操作按鍵、電源指示燈等部件。殼體一端開有一只矩形孔。固定在氣缸柱塞上的動(dòng)作部件、直線位移傳感器的伸縮測(cè)量桿可以隨氣缸柱塞同步動(dòng)作，在矩形孔處伸出、縮回。殼體矩形孔的一側(cè)有固定的折邊結(jié)構(gòu)，用于配合測(cè)量電梯門間隙。

2）動(dòng)作部件 動(dòng)作部件由推板與固定在推板上的螺蓋組成。推板固定在氣缸柱塞的端部，用于測(cè)量電梯門的間隙。未伸出的推板位于殼體的矩形孔內(nèi)，與殼體矩形孔一側(cè)的固定折邊結(jié)構(gòu)貼合在一起。

螺蓋固定在推板的外側(cè)，外端面的面積為5cm2，用于測(cè)量電梯部件受力作用時(shí)產(chǎn)生的凹陷變形。

3 操作方法

1）設(shè)定推力值 先根據(jù)具體的測(cè)量目的，設(shè)定相應(yīng)的輸出推力值。例如：測(cè)量電梯門間隙尺寸或測(cè)量電梯井道壁強(qiáng)度時(shí)，分別設(shè)置輸出推力值為150 N或300 N。

2）放置測(cè)量裝置 測(cè)量門間隙尺寸時(shí)，將未伸出的推板與殼體的固定折邊一同插入電梯門扇之間的間隙內(nèi)。(見圖6a)。

測(cè)量電梯部件變形時(shí)，沿氣缸柱塞軸線垂直于被測(cè)表面的方向，將螺蓋外端面均勻地抵在電梯部件被測(cè)面的表面，放置好測(cè)量裝置（見圖6b）。

圖6 測(cè)量電梯門間隙和測(cè)量電梯井道壁強(qiáng)度示意圖

測(cè)量電梯部件變形時(shí)，可將測(cè)量裝置放置在一個(gè)便于測(cè)量，且能保持殼體位置，使殼體不會(huì)移動(dòng)的位置。如：測(cè)量井道壁強(qiáng)度時(shí)，可借助轎廂頂部的結(jié)構(gòu)支撐殼體，使殼體不會(huì)移動(dòng)（見圖6b）。

3）測(cè)量 測(cè)量門間隙尺寸時(shí)，將推板與殼體的固定折邊一同插入電梯門扇之間的縫隙后，啟動(dòng)測(cè)量裝置。推板在氣缸的驅(qū)動(dòng)下，用恒等于設(shè)定的推力值的力推開電梯門扇，使電梯門扇之間的間隙變大。當(dāng)門扇不再?gòu)堥_、間隙尺寸不再變化時(shí)，顯示屏顯示測(cè)得的電梯門的間隙尺寸。

測(cè)量電梯部件變形時(shí)，放置好測(cè)量裝置后，啟動(dòng)測(cè)量裝置。螺蓋在氣缸的驅(qū)動(dòng)下，用恒等于設(shè)定的推力值的力推動(dòng)電梯部件表面產(chǎn)生凹陷變形，當(dāng)凹陷變形不再變化時(shí)，顯示屏顯示測(cè)得的變形值。

4 結(jié)語

在以前研制用于電梯門間隙及電梯部件變形的測(cè)量裝置時(shí)，往往只能采用傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方案（如彈簧、螺桿、螺套、齒輪、齒條、杠桿、楔形等）、傳統(tǒng)的測(cè)力方案（如壓力傳感器、彈簧）、傳統(tǒng)的測(cè)距方案（如直尺、卷尺、斜尺、紅外、光柵、激光等）[5，6]，故很難完全避免測(cè)量裝置外形尺寸大、整體質(zhì)量大、安裝不便、操作不便、驅(qū)動(dòng)速度偏快、驅(qū)動(dòng)力波動(dòng)、驅(qū)動(dòng)力難以精確控制、控制程序與數(shù)據(jù)處理程序復(fù)雜等缺點(diǎn)。

隨著微型氣體增壓泵技術(shù)的成熟，微型氣體增壓泵在微型充氣泵、微型血壓計(jì)、輕便氣動(dòng)工具等方面獲得了廣泛的應(yīng)用。采用微型氣體增壓泵的各種裝置具有體積小、質(zhì)量輕、安裝方便、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。本文提出的電梯門間隙及電梯部件受力變形測(cè)量裝置采用了以微型氣體增壓泵設(shè)計(jì)的氣體驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，克服了傳統(tǒng)方案的種種缺點(diǎn)，具有驅(qū)動(dòng)力大、驅(qū)動(dòng)力波動(dòng)小、驅(qū)動(dòng)力調(diào)節(jié)方便、動(dòng)作平緩、消耗功率小、控制與數(shù)據(jù)處理程序簡(jiǎn)單等種種優(yōu)點(diǎn)，是一種綜合性能比較優(yōu)異的技術(shù)方案。