便攜式吸盤電梯層門機(jī)械強(qiáng)度檢測儀的研究

付勇，黃雄武，周西，楊健晟，張晉瑋，楊小平

（1.貴州省特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測院，貴州 貴陽 550014；2.貴州大學(xué)電氣工程學(xué)院，貴州 貴陽 550025）

便攜式吸盤電梯層門機(jī)械強(qiáng)度檢測儀的研究

付勇1，黃雄武1，周西1，楊健晟2，張晉瑋1，楊小平1

（1.貴州省特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測院，貴州 貴陽 550014；2.貴州大學(xué)電氣工程學(xué)院，貴州 貴陽 550025）

電梯給人們生活帶來便捷的同時也存在著安全隱患。針對預(yù)防電梯井道墜落事故，國家修訂了電梯層門機(jī)械強(qiáng)度安全要求。但因?yàn)槟壳半娞輰娱T機(jī)械強(qiáng)度檢測設(shè)備的便捷性不高，因而現(xiàn)場檢測仍不方便。為滿足新安全標(biāo)準(zhǔn)要求，并提高現(xiàn)場檢測效率，本文提出了一種便攜式吸盤電梯層門機(jī)械強(qiáng)度檢測儀器。該設(shè)計在最大限度減輕儀器自重，并提高儀器檢測便捷性的同時，僅依靠調(diào)節(jié)儀器底部吸盤的吸附面積和真空度，便可使設(shè)備在檢測過程中保持穩(wěn)固，從而可確保設(shè)備檢測電梯層門機(jī)械強(qiáng)度的精度。

電梯層門；機(jī)械強(qiáng)度；檢測技術(shù)；儀器；真空吸盤

隨著社會的發(fā)展，高層建筑不斷增多，電梯的使用也與日俱增。電梯給人們生活帶來便利的同時，也存在著安全隱患。在電梯系統(tǒng)中，層門系統(tǒng)是電梯非常重要的組成部分，它起到了隔絕電梯運(yùn)行井道和人員等待層站的作用。據(jù)統(tǒng)計，80%以上的電梯故障和70%以上的電梯事故都是由于電梯層門系統(tǒng)故障造成的。如果電梯層門存在安全隱患，則在電梯等待層站的人員將會有從高層站處跌入電梯井道的危險，由于電梯層門故障造成的人員跌落傷亡事故時有發(fā)生。

電梯層門是在電梯運(yùn)行過程中保護(hù)人員安全最重要的部件之一，因此電梯層門的檢測對降低電梯事故至關(guān)重要。在交付使用前,必須對電梯層門的整體質(zhì)量、性能、運(yùn)行功能、主要部件和安全部件的狀況進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)。在所有的檢驗(yàn)?zāi)K中,檢測電梯層門機(jī)械強(qiáng)度最為復(fù)雜。因?yàn)樵趯?shí)際現(xiàn)場操作過程中，由于現(xiàn)場電梯層門檢測方法及儀器的限制，檢測人員往往把重心僅僅放在檢測電梯層門的門鎖上，而忽視了對整個電梯層門機(jī)械強(qiáng)度的檢測。這種偏重門鎖而淡化層門機(jī)械強(qiáng)度作用，甚至是用門鎖強(qiáng)度代替層門機(jī)械強(qiáng)度的檢驗(yàn)方法，不僅是不準(zhǔn)確的，也是不可取的。因此現(xiàn)場對安裝后的電梯層門機(jī)械強(qiáng)度檢測仍十分必要，所以本文通過對電梯層門機(jī)械強(qiáng)度檢測方法的研究，提出了一種新型的便捷式吸盤電梯層門機(jī)械強(qiáng)度檢測儀。

1 電梯層門機(jī)械強(qiáng)度要求

在原有的電梯安全國家標(biāo)準(zhǔn)GB7588-2003第7.2.3.1節(jié)中，要求電梯層門機(jī)械強(qiáng)度需滿足以下條件：用均勻分布在5cm2的圓形或方形面積上的300N的力，垂直作用于被檢測電梯層門的任何一個面上的任何位置，電梯層門應(yīng)能滿足無永久變形、彈性形變不大于15mm，并且試驗(yàn)期間和試驗(yàn)后電梯層門的安全功能不受影響。

然而，原電梯安全國家標(biāo)準(zhǔn)中要求的300N的力，僅僅只是一個普通成人在正常情況下可以施加的平均推力，但往往由人員撞擊所產(chǎn)生的撞擊力可以達(dá)到1000N。為此，歐盟在最新修訂的電梯制造與安裝安全規(guī)范prEN81-20：2014中，增加了針對人員撞擊力的電梯層門機(jī)械強(qiáng)度新要求標(biāo)準(zhǔn)。在2014年，我國也對原有電梯安全國家標(biāo)準(zhǔn)GB7588-2003增加了第1號修改單。修改單中規(guī)定指出，用1000N的靜力從電梯等待層站方向垂直作用于電梯門扇或門框上的任何位置，施加力均勻地分布在100cm2的圓形或方形面積上時，電梯層門應(yīng)不會影響運(yùn)行功能和安全的明顯永久變形。新標(biāo)準(zhǔn)的制定，考慮到了因人員沖撞力而可能會對電梯層門造成的影響，極大地提高了電梯安全標(biāo)準(zhǔn)。雖然新的電梯層門安全標(biāo)準(zhǔn)將會有效地減少人員跌落傷亡事故的發(fā)生，但也對工作人員現(xiàn)場檢測層門機(jī)械強(qiáng)度的方法和設(shè)備提出了更高的要求。

2 電梯層門機(jī)械強(qiáng)度檢測

目前電梯層門的機(jī)械強(qiáng)度通常是由擺錘沖擊試驗(yàn)的結(jié)果確定。擺錘沖擊實(shí)驗(yàn)的裝置是由具有一定高度的擺錘支架及軟皮內(nèi)置鉛球的擺錘組成。擺錘對電梯層門的沖擊力由擺錘的重力勢能在擺錘下擺過程中轉(zhuǎn)換而來，為了使擺錘的沖擊力到達(dá)國家安全標(biāo)準(zhǔn)要求，擺錘需要被上拉至相應(yīng)高度，因此擺錘支架一般體積較大。為了保證沖擊過程中擺錘裝置的穩(wěn)定性，擺錘支架一般也較重。根據(jù)擺錘試驗(yàn)裝置具有體積大且質(zhì)量重的特點(diǎn)，其便攜性不佳?，F(xiàn)場檢測往往受到空間和時間因素限制，安裝和測試都有不便。因此，電梯層門機(jī)械強(qiáng)度仍然缺乏高效的現(xiàn)場檢測方法。

根據(jù)新電梯安全法規(guī)的要求，檢測時檢測設(shè)備需對電梯層門施加1000N的靜力，那么同時檢測設(shè)備也將受到來自電梯層門的1000N的反作用力。由牛頓定律可知，最大靜摩擦力由正壓力與物體和地面間的摩擦力決定。為使設(shè)備在受到1000N反作用力時保持靜止,設(shè)備對地面的正壓力和地面的摩擦系數(shù)的乘積需大于1000N。在我國《建筑地面工程防滑技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定，一般電梯廊屬于室內(nèi)干態(tài)地面工程，滿足Cd級防滑標(biāo)準(zhǔn)，因此其靜摩擦力系數(shù)介于0.5～0.6之間。電梯等待層站處地面一般鋪設(shè)大理石，地面能提供的靜摩擦系數(shù)較小，檢測設(shè)備就必須靠提高自重來增加檢測施力過程中的穩(wěn)定性，保證檢測設(shè)備無位移。因此，為了保持檢測過程中設(shè)備相對于電梯層門靜止，則檢測設(shè)備需提供最大1666～2000N的正壓力。顯然，以設(shè)備自重來提供2000N重力，在日常檢測攜帶過程中也是不現(xiàn)實(shí)的，所以檢測設(shè)備需要額外的固定裝置來防止其在檢測過程中發(fā)生位移而造成測量誤差。

3 便攜式吸盤電梯層門機(jī)械強(qiáng)度檢測儀

為了滿足國家新電梯安全標(biāo)準(zhǔn)的檢測要求，并且方便檢測人員攜帶，本文提出了一種以真空吸盤為固定裝置的便攜式電梯層門機(jī)械強(qiáng)度檢測儀，結(jié)構(gòu)圖見圖1。

圖1 便攜式吸盤電梯層門機(jī)械強(qiáng)度檢測儀

吸盤式電梯層門機(jī)械強(qiáng)度檢測儀主要由檢測部件和固定裝置等組成。針對目前電梯層門機(jī)械強(qiáng)度檢測設(shè)備體積較大、重量較重的缺點(diǎn)，本設(shè)計以盡可能減小儀器體積和其自重為目的，使檢測人員方便攜帶，并能夠在電梯層門檢測過程中保證儀器穩(wěn)定不位移。因此儀器的結(jié)構(gòu)殼體設(shè)計由輕質(zhì)的材質(zhì)構(gòu)成，最大化減輕設(shè)備自重。由于上文中針對電梯層門機(jī)械強(qiáng)度檢測的分析指出，設(shè)備需提供在垂直于地面方向上2000N的重力，才能保證設(shè)備在對電梯層門施加1000N推力的同時靜止無位移，因此，該檢測設(shè)備設(shè)計以真空吸盤為固定裝置，在檢測儀器機(jī)構(gòu)上加裝真空吸盤，由大氣壓在檢測過程中為儀器提供保證儀器靜止的正壓力。

真空吸盤由于易使用和價格便宜，常用于吸持和搬送紙張、玻璃和液晶屏幕等?，F(xiàn)在許多工業(yè)機(jī)器人也在其機(jī)械臂上安裝真空吸盤用于物件的拿取。本設(shè)計中，真空吸盤（圖1中10）將作為儀器的穩(wěn)固裝置安裝于檢測儀器底部，根據(jù)實(shí)際檢測過程中需求垂直于地面的正壓力大小，通過改變吸盤吸附面積和吸盤內(nèi)中真空度來調(diào)節(jié)儀器對地面的正壓力，從而提高儀器的穩(wěn)固性。吸盤的吸附面積由單個吸盤吸附面積和吸盤數(shù)量共同決定。所有的真空吸盤由氣管和真空泵（圖1中11和9）相聯(lián)結(jié)，可通過真空泵電動抽氣來控制真空吸盤內(nèi)的真空度，從而增加儀器對地面的壓力，保證儀器靜止。

該檢測儀以壓力傳感器和位移傳感器（圖1中13和2）為檢測部件。檢測時壓力傳感器和位移傳感器的頂端位于同一水平面且緊貼電梯層門門面板。通過搖動搖桿對電梯層門施加推力，由推桿前端100cm2的圓形軟質(zhì)施壓面板（圖1中1）作用在層門上，推力由壓力傳感器檢測并實(shí)時記錄在顯示屏上，位移傳感器通過檢測施力過程中的位移量判斷門板形變量并記錄在顯示屏上。檢測人員可以現(xiàn)場在顯示屏上讀取測量值，也可以檢測后通過對內(nèi)置存儲卡里的測量結(jié)果分析，最終評估電梯層門機(jī)械強(qiáng)度安全狀況。

4 結(jié)語

針對我國電梯層門機(jī)械強(qiáng)度安全檢測新要求，本文提出了一種新型的便攜式吸盤電梯層門機(jī)械強(qiáng)度檢測儀。該儀器由壓力傳感器和位移傳感器測量對電梯層門施加的推力和因推力造成的相應(yīng)門板形變量。加裝在儀器底部的真空吸盤，可輕易地通過加裝或替換大吸盤來增加吸盤吸附面積，并可使用真空泵調(diào)節(jié)吸附后吸盤內(nèi)的真空度，為儀器檢測過程中提供必要的正壓力從而保持儀器穩(wěn)固。該設(shè)計可極大地縮小電梯層門機(jī)械強(qiáng)度檢測儀器的體積和最大限度地減輕儀器的重量，從而將有效地提高檢測儀器的便攜性。通過使用該儀器，檢測人員可以便捷地在現(xiàn)場對電梯層門機(jī)械強(qiáng)度進(jìn)行精確檢測。因此，該吸盤式電梯層門機(jī)械強(qiáng)度檢測儀的提出，將為我國電梯安全檢測提供全新的檢測思路、技術(shù)與儀器設(shè)備，對提高我國電梯安全性和避免人員意外從電梯井墜落具有重要意義。

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1671-0711（2017）05（上）-0080-03

國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局科技計劃項(xiàng)目：2015QK196。