電梯平衡系數(shù)核算的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：
K平＝(W1-W)/Q
其間：
Q：電梯載重(kg)；
W：轎廂自身重量(kg)；
W1：對(duì)重的總質(zhì)量(kg)；
K平：電梯平衡參數(shù)；
平衡參數(shù)對(duì)電梯專業(yè)人員來(lái)說(shuō)是一個(gè)既了解又陌生的參數(shù)。了解是因?yàn)槎贾酪芬娞荩瑢?duì)重裝備都有一個(gè)“平衡系數(shù)”，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中有規(guī)定“平衡系數(shù)應(yīng)在40% ~50%的以內(nèi)”，說(shuō)它陌生是因?yàn)榫烤蛊胶庀禂?shù)在電梯上起什么效果？其取值巨細(xì)將影響什么？應(yīng)怎么取值最為適宜？以及究竟怎么測(cè)定才是精確的？許多電梯設(shè)備、查驗(yàn)人員并不清楚。
各地特種設(shè)備查驗(yàn)檢測(cè)組織在對(duì)電梯進(jìn)行查驗(yàn)查驗(yàn)時(shí)，最費(fèi)時(shí)，也最費(fèi)人力、物力的，就是檢測(cè)電梯的平衡系數(shù)。按查驗(yàn)規(guī)則：做125%滿載測(cè)試，測(cè)定電梯運(yùn)轉(zhuǎn)的載荷—電流曲線，取其上、下行曲線的交匯點(diǎn)的載荷系數(shù)，就是該梯的平衡系數(shù)，交匯點(diǎn)在40% ~50%以內(nèi)為合格。為了測(cè)定這一參數(shù)，除了兩名查驗(yàn)人員，還需要多名來(lái)回搬運(yùn)法碼的工人。因?yàn)橛绊憣?shí)驗(yàn)的要素太多，其成果是否可信姑且不說(shuō)，即便測(cè)驗(yàn)成果在40%~50%的以內(nèi)，必定合格嗎？若是超出此規(guī)模，為什么就不合格呢？“平衡系數(shù)”的含義是什么？對(duì)電梯有什么影響？不知其所以然，測(cè)定“平衡系數(shù)”就失去了含義。
1、“平衡系數(shù)”的本質(zhì)
要討論平衡系數(shù)的本質(zhì)，有必要從曳引式電梯的原理講起。筆直電梯是使重物作筆直上下運(yùn)動(dòng)的升降設(shè)備。從力學(xué)的視點(diǎn)，要使一重物在空中堅(jiān)持停止?fàn)顩r，有必要有一拉力T與物體的重力Q相平衡，即T = Q , 這時(shí)物體處于停止或勻速運(yùn)動(dòng)狀況，稱為力的平衡。此體系稱為平衡體系。若要使物體向上運(yùn)動(dòng)，速度發(fā)作改動(dòng)，則這一拉力T除了戰(zhàn)勝物體的重力Q，還要供給一個(gè)發(fā)作加速度的力F，即 T = Q + F = Q + m a ( m -- 為物體的質(zhì)量；a—為加速度)。
假如物體的重力Q被別的一個(gè)平衡力W所平衡，W = Q , 即構(gòu)成一個(gè)平衡體系，這時(shí)拉力T就不用去戰(zhàn)勝重力Q了，而只需供給使物體發(fā)作加速度所需的力, 即 T = F= m a 這樣就大大減小了拉力T。這就是電梯上選用的“平衡原理”。這個(gè)平衡力就是由對(duì)重來(lái)供給。因而咱們要求對(duì)重的重力W，要與轎廂及載荷的重力 (P+Q)持平。
但要真實(shí)做到這一點(diǎn)，在電梯的實(shí)踐應(yīng)用中十分困難，或且說(shuō)現(xiàn)在還沒有想出一個(gè)辦法來(lái)完成這一點(diǎn)。因?yàn)檗I廂的載荷Q 是隨機(jī)改動(dòng)的，可能是0 （ 空載 ）或許 100%QH ( 滿載 ) 規(guī)模內(nèi)的恣意值，因而咱們只能挑選一個(gè)恰當(dāng)?shù)膶?duì)重分量。
即取 W = P + K QH (a)
這個(gè)系數(shù)K，就是“平衡系數(shù)”。因而，平衡系數(shù)的本質(zhì)就是規(guī)劃裝備對(duì)重的質(zhì)量巨細(xì)。它將影響對(duì)重的質(zhì)量和電梯的不平衡載荷。當(dāng)轎廂與載荷為 P + Q ，（其間 P—是轎廂的自重；Q---是轎廂的實(shí)踐載荷；QH ---轎廂的額外載荷），轎廂側(cè)與對(duì)重側(cè)的不平衡載荷為：
△T = (P+Q) –( P+KQH ) = Q – KQH (b)
2、平衡系數(shù)K的取值
從上式（b）能夠看出，只有當(dāng) Q = KQH 時(shí)體系才處于平衡，因而，不管K取何值，平衡僅僅相對(duì)的，而不平衡是肯定的。咱們只能希望體系盡可能地挨近平衡。一種簡(jiǎn)略的辦法就是取轎廂載荷改動(dòng)的平均值。因?yàn)檗I廂載荷的改動(dòng)為：0 ~ 100%，因而取 K=50% 左右都是合理的，很難說(shuō)取多少更好些。電梯在出廠時(shí)并不徹底了解實(shí)踐運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)用時(shí)載荷的狀況，要想真實(shí)到達(dá)比較抱負(fù)的平衡，應(yīng)該在電梯實(shí)踐運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)用中，實(shí)踐測(cè)定日常運(yùn)轉(zhuǎn)載荷的改動(dòng)。比方，現(xiàn)在大量的住所電梯其實(shí)踐的載荷改動(dòng)根本在 0 ~ 60% ，很少呈現(xiàn)滿載的狀況，因而取 K = 30% ~ 40% 應(yīng)該更為適宜。現(xiàn)在一般的乘客電梯在載荷超越80%時(shí)就進(jìn)入直駛狀況，因而真實(shí)滿載的時(shí)分也較少，因而取平衡系數(shù)K =40% ~ 50% 為適宜。相反，一些載貨電梯，因?yàn)檗I廂超面積，其載荷改動(dòng)會(huì)在 0 ~ 105%，因而平衡系數(shù)取 K≥50% 應(yīng)該更為適宜。有必要指出，這兒說(shuō)K的取值是指電梯規(guī)劃時(shí)對(duì)平衡系數(shù)K的取值，稱為規(guī)劃值，絕不是電梯設(shè)備時(shí)或運(yùn)用后隨意裝備的K值。
3、平衡系數(shù)K的取值對(duì)電梯的影響
上面現(xiàn)已闡明，不管平衡系數(shù)K怎么取值，要以不變的K值應(yīng)萬(wàn)變的載荷Q是不可能的，因而在轎廂與對(duì)重體系上不平衡狀況是肯定的，從規(guī)劃的視點(diǎn)，K的取值首要影響效果于曳引輪兩邊的不平衡力矩的巨細(xì)，若最大載荷為超載載荷110%QH ，K的取值按40%~50%，則空載時(shí)不平衡載荷為：（0.4~0.5）QH ，超載時(shí)不平衡載荷為：（1.1-K）QH = ( 0.6~0.7) QH ,若按電梯查驗(yàn)查驗(yàn)時(shí)的最嚴(yán)峻載荷125% QH ，則不平衡載荷為1.25-K =（0.75~0.85）QH , 這是電梯可能的最大不平衡載荷（指靜載荷），也就是電梯有必要供給的最小靜態(tài)曳引力。
這首要影響選用的主機(jī)電動(dòng)機(jī)的功率P。主電動(dòng)機(jī)的功率P由下式?jīng)Q議： P∝(1-K) QH VH 。假如電梯配套運(yùn)用的電動(dòng)機(jī)功率足夠大，則K的挑選將影響電梯運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)耗能的巨細(xì)，假如選用電動(dòng)機(jī)的功率余量較小，則平衡系數(shù)取值不適宜可能會(huì)形成電梯發(fā)動(dòng)后呈現(xiàn)倒拉，發(fā)作溜車或許沖頂?shù)氖露恕?/p>
平衡系數(shù)的取值影響不平衡載荷的巨細(xì)，一起也影響曳引輪兩邊鋼絲繩的張力，這個(gè)張力的巨細(xì)將對(duì)曳引鋼絲繩在繩槽內(nèi)的比壓發(fā)作影響，張力越大則比壓也越大，則曳引鋼絲繩供給的曳引才能就越強(qiáng)。因而平衡系數(shù)的取值既決議不平衡載荷，也將影響電梯的曳引才能。當(dāng)最大不平衡載荷大于電梯的最大曳引力時(shí)，曳引鋼絲繩在繩槽中將呈現(xiàn)打滑，發(fā)作溜車事端。在電梯規(guī)劃時(shí)，對(duì)平衡系數(shù)K的挑選既要考慮到主機(jī)電動(dòng)機(jī)的功率，又要考慮到對(duì)曳引才能的影響。
平衡系數(shù)K的取值還影響轎廂、對(duì)重體系的總質(zhì)量：
M=P+Q+W+Y = ( P+Q)+(P+K QH)+Y （Y—曳引鋼絲繩等設(shè)備質(zhì)量），這一點(diǎn)很簡(jiǎn)略被疏忽。轎廂、對(duì)重體系的總質(zhì)量將影響電梯的安全系數(shù)，影響對(duì)曳引鋼絲繩、曳引輪繩槽等部件參數(shù)的挑選。一起總質(zhì)量的巨細(xì)還影響到電梯運(yùn)轉(zhuǎn)中起、制動(dòng)的加、減速度。影響到電梯運(yùn)用的安全鉗、緩沖器等安全部件的挑選。在電梯設(shè)備時(shí)，為了應(yīng)對(duì)查驗(yàn)查驗(yàn)，減小查驗(yàn)時(shí)的不平衡載荷，設(shè)備人員往往把平衡系數(shù)K取得較大，裝備到挨近50%，添加平衡系數(shù)就是添加對(duì)重的質(zhì)量，會(huì)帶來(lái)電梯啟、制動(dòng)加速度的減小，以致制動(dòng)困難。因而，平衡系數(shù)K值表面上看僅僅一個(gè)比值，實(shí)踐上它與轎廂、對(duì)重的質(zhì)量有密切聯(lián)系。它是電梯全體規(guī)劃時(shí)的重要參數(shù)之一，放下額外載重、轎廂自重等參數(shù)，純粹的平衡系數(shù)是沒有含義的。
所以平衡系數(shù)K的確定有必要在電梯規(guī)劃時(shí)，結(jié)合曳引輪、繩槽形狀、曳引鋼絲繩、轎廂自重以及配套的曳引機(jī)電機(jī)、制動(dòng)器、安全鉗、緩沖器等綜合考慮。其相互聯(lián)系曾在本人的另一篇論文《電梯參數(shù)及其相互聯(lián)系》中述及，這兒不再細(xì)述。這就是為什么電梯設(shè)備時(shí)，平衡系數(shù)應(yīng)按40%~50%規(guī)模的規(guī)劃值裝備的原因。值得一提的是，近來(lái)一些在用電梯重新裝飾轎廂，使轎廂的自重添加，這時(shí)為了堅(jiān)持平衡系數(shù)K值不變，采納添加對(duì)重塊的辦法，使體系的全體質(zhì)量大大添加，這是極端過錯(cuò)的，這時(shí)的平衡系數(shù)已失去了原有的含義。電梯的安全系數(shù)降低，起、制動(dòng)減速度減小，會(huì)給電梯形成嚴(yán)峻的安全隱患。
所以說(shuō)平衡系數(shù)K的取值，并非只需設(shè)備時(shí)或許查驗(yàn)查驗(yàn)時(shí)測(cè)得在40% ~ 50%規(guī)模內(nèi)，均認(rèn)定為契合要求。假如取值偏離了規(guī)劃值就是不契合要求，或許盡管取值契合規(guī)劃值，但其轎廂自重P或額外載重QH 發(fā)作改動(dòng)，同樣是不契合要求。在GB7588—2003附錄D的曳引查看中這樣闡明：“應(yīng)查看平衡系數(shù)是否如設(shè)備者所說(shuō)”，這兒的“設(shè)備者所說(shuō)”實(shí)指規(guī)劃值，并非設(shè)備人員為所欲為的成果。這就要求電梯制造廠商務(wù)必將電梯規(guī)劃的平衡系數(shù)值，奉告設(shè)備施工人員，設(shè)備施工人員務(wù)必遵循規(guī)劃值裝備對(duì)重設(shè)備，并不得隨意更改轎廂自重。檢測(cè)組織進(jìn)行查驗(yàn)查驗(yàn)時(shí)有必要測(cè)定其實(shí)踐值與規(guī)劃值是否共同，并查看其是否私自更動(dòng)轎廂自重等參數(shù)。這一點(diǎn)應(yīng)該引起業(yè)內(nèi)人士的留意。
4、平衡系數(shù)K值的測(cè)定
(1)直接稱量P與W
平衡系數(shù)K也并非什么奧秘的參數(shù)。說(shuō)究竟它就是裝備對(duì)重的質(zhì)量巨細(xì)，因而測(cè)定平衡系數(shù)K，最直接、最簡(jiǎn)略的辦法就是直接稱量對(duì)重的全體質(zhì)量W和轎廂的全體質(zhì)量P，則平衡系數(shù) K = （W—P）/ QH 。筆者就從前將轎廂和對(duì)重在井道外進(jìn)行組裝，并逐一稱量所有組裝的另部件，然后按平衡系數(shù)規(guī)劃值來(lái)裝備對(duì)重塊。這種辦法操作煩瑣，并且稱量的另部件很難做到毫無(wú)遺失，一般不適用。
（2）依據(jù)已知K值，調(diào)整對(duì)重
從平衡系數(shù)K的本質(zhì)知道，當(dāng)在轎廂內(nèi)裝入相當(dāng)于KQH的載荷時(shí)，曳引輪兩邊的靜力矩應(yīng)平衡。假如已知平衡系數(shù)的規(guī)劃值，只需如數(shù)按KQH裝入載荷，然后驗(yàn)證是否平衡即可。最簡(jiǎn)略的驗(yàn)證辦法就是在主機(jī)上，松開制動(dòng)器抱閘，用人力在手盤輪上感覺曳引輪兩邊的力矩平衡與否，然后恰當(dāng)添加或減少對(duì)重塊。這種辦法看起來(lái)比較“土”，但具有許多長(zhǎng)處：1）電梯處于停止?fàn)顩r，防止因轎廂運(yùn)動(dòng)而形成的阻力矩差錯(cuò)。2）能夠確保轎廂與對(duì)重處于同一水平方位上。3）測(cè)驗(yàn)簡(jiǎn)便、方便，調(diào)整敏捷，節(jié)省人力、物力。4）人對(duì)力的感覺差錯(cuò)一般在幾公斤，其可信度高。5）更重要的是，以既定的平衡系數(shù)規(guī)劃值為載荷，直接驗(yàn)證或調(diào)整對(duì)重到達(dá)要求，防止盲目性，確保K值契合規(guī)劃要求。
在電梯設(shè)備施工中也經(jīng)常選用這辦法來(lái)裝備對(duì)重塊。我想也徹底能夠在曳引輪上安放一個(gè)專門的稱量設(shè)備來(lái)替代人力的感覺，使檢測(cè)更精確。
（3）依據(jù)已有對(duì)重，求K值
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)上引薦選用丈量曳引電動(dòng)機(jī)電流的辦法就歸于這一類。其根本原理是：當(dāng)電梯作勻速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，曳引電動(dòng)機(jī)軸上輸出的轉(zhuǎn)矩T2為： T2 = T0 ±△T ---------（3）
T0 ----折算到電機(jī)軸上，電梯機(jī)械傳動(dòng)反抗性阻力轉(zhuǎn)矩（簡(jiǎn)稱阻力矩）
△T ---折算到電機(jī)軸上，不平衡載荷轉(zhuǎn)矩。±代表隨載荷的改動(dòng)不平衡載荷轉(zhuǎn)矩的方向?qū)⒏膭?dòng)。（簡(jiǎn)稱不平衡載荷）
當(dāng)轎廂與載荷的重力（P+Q）與對(duì)重的重力（P+KQH）持平時(shí)（即處于平衡狀況），則 △T = （P+Q）— ( P+KQH ) = 0
則 Q = KQH 平衡系數(shù)： K = Q / QH
電流法的關(guān)鍵是運(yùn)用丈量電流來(lái)判別是否平衡，平衡狀況下：
△T = 0，假定轎廂上行與下行時(shí)的阻力轉(zhuǎn)矩T0 是相同的，則上、下行時(shí)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩T2就相同 ,T2 = T0 ,這時(shí)測(cè)得電機(jī)的電流也應(yīng)持平。以上、下行電流持平來(lái)斷定平衡，（留意：不是電流最小），這就是電流法的原理。
以丈量電流來(lái)斷定轉(zhuǎn)矩，這是一種直接的丈量辦法。電流與轉(zhuǎn)矩之間的聯(lián)系是從電動(dòng)機(jī)上的功率平衡聯(lián)系直接取得。
電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率 P2 = T2 Ω （Ω---電機(jī)角速度），它與電機(jī)的電磁功率 PM 之間有：PM = PCU + P2 （ PCU-----電機(jī)轉(zhuǎn)子銅損耗），
如疏忽轉(zhuǎn)子銅損， 則有： PM = P2
關(guān)于溝通異步電動(dòng)機(jī)，電磁功率 PM =( m p /2πf1)·( I22 r/s) ----（4）當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、頻率一守時(shí)，電磁功率 PM 與轉(zhuǎn)子電流 I22 成正比。溝通異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電流是無(wú)法丈量的，只能丈量定子電流I1
I1 = I0 +（-I2，） （I0----為電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流），
如疏忽勵(lì)磁電流I0 ，則有 I1 =（-I2，）
關(guān)于直流電動(dòng)機(jī)，電磁功率 PM = CT φIS 當(dāng)氣隙磁通φ一守時(shí)，電磁功率 PM與電樞電流IS 成正比。氣隙磁通φ與電壓有關(guān)。
因而，選用電流法丈量時(shí)，關(guān)于溝通電動(dòng)機(jī)則要堅(jiān)持轉(zhuǎn)速、頻率必定。關(guān)于直流電動(dòng)機(jī)則要堅(jiān)持電壓必定。
從以上剖析看出，電流法經(jīng)過丈量電動(dòng)機(jī)定子電流I1 來(lái)斷定電動(dòng) 機(jī)軸上的不平衡載荷 △T = 0，經(jīng)過了一聯(lián)串的變換聯(lián)系：
I1 → I2 → PM → P2 → T2 → △T
每一步變換都有必要具有必定的條件，依次為：I0不變；f1 不變；電壓U1不變；PCU 不變；轉(zhuǎn)速n不變；上下行T0 持平，而影響這些量的要素很雜亂，比方電梯在上、下行時(shí)，轎廂的空氣阻力不同，上下行的阻力轉(zhuǎn)矩T0持平就難以建立，尤其在高速時(shí)更是如此。還有丈量進(jìn)程人為要素的影響，如：怎么掌握在轎廂運(yùn)轉(zhuǎn)到與對(duì)重同一水平方位測(cè)定電流；怎么確保這一方位時(shí)的上、下行速度是相同的；還有丈量電流運(yùn)用的儀表；丈量電流的方位等，都將形成很大的差錯(cuò)。還有曲線的制作，因?yàn)樵谳d荷為40%~50%規(guī)模內(nèi)沒有丈量點(diǎn)，因而曲線的制作包含了很大的人為要素。這些都影響了電流法測(cè)定平衡系數(shù)K值的精確性。
