轮绳径比是电梯曳引轮节径与使用钢丝绳直径的比值。
德国斯图加特大学的教授Klaus Feyrer在他的著作《Wire Ropes — Tension, Endurance, Reliability》中对钢丝绳的寿命给出了较为详细的计算公式。钢丝绳的寿命与哪些因素有关?钢丝绳结构、钢丝绳张力、钢丝强度等级、钢丝绳直径D/d比,以及曳引轮沟型、润滑和曳引偏角。这些因素可以分为几个部分,一个是钢丝绳本身,一个是曳引轮本身,还有就是这两者的匹配问题。D/d就是两者的匹配问题。
1. D/d为什么有限值?
根据德国VDI 2358《 Wire Ropes For Mechanical Handling Equipment》标准(我暂时还没有看到原文,根据上海交大朱昌明教授著作《电梯制造与安装安全规范解读》中所述)中给出了不同钢丝绳安全系数(钢丝绳破断力与钢丝绳张力的比值)与轮绳径比D/d(下图中的绳径比D/d)下的钢丝绳寿命曲线。这个标准定义了以一千万次为基准。一千万次的钢丝绳疲劳寿命是什么概念呢?根据我们的统计,大概正常的电梯一年的运行次数在20-30万次,考虑到是2:1的悬挂结构,钢丝绳折弯次数在40-60万次。严格一点的状况是如医院、商场等高频场所,电梯的运行次数在50万次左右,对应钢丝绳折弯次数在100万次左右。所以一千万的钢丝绳寿命大概可以用10-15年,的确是合理的(当然实际情况是差很多,特别是在我们国家)。所以根据这个标准,确定了安全系数12和D/d40为最低要求。
2. D/d小有什么好处?
在钢丝绳直径不变的情况下,可以把曳引轮做小。曳引轮直径减小,驱动电梯的转矩就减小,从而曳引机尺寸可以做小,降低制造成本。同时,曳引轮小了,相同的电梯速度下,曳引机转速提高,有助于提高马达效率。另外,还有附加价值,比如无机房电梯井道高度可以下降,减少建安成本等。
3. 中国为什么不允许取更小的D/d?
既然D/d小有这么多好处,为什么中国不允许突破欧洲就可以呢?当然一个因素是欧洲的电梯不是政府部门管理的,电梯企业的方案只要经过第三方的认证(如TUV),就可以上市了。另外一个就是实际的应用状况。欧洲的平均楼层高度估计就6-7层,而中国的平均楼层高度目前差不多到了15层了。欧洲电梯的使用速度和频度以及环境都与我们国家不一样。特别是最近几年电梯事故频发,相关单位更加不能够放松对电梯安全的要求。
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