浅谈电梯曳引轮绳槽设计

潘浩

摘 要：曳引力对于曳引式电梯，不仅关系到电梯的正常运行，还牵涉到电梯的安全问题，如何确保电梯由稳定可靠的曳引力和曳引绳使用寿命，曳引轮绳槽的设计非常重要，因为曳引力是曳引绳与曳引轮绳槽的正确匹配所赋予的，本文主要就曳引轮绳槽的设计进行探讨。

关键词：电梯；曳引；绳槽

根据GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》 附录M2.1要求，曳引式电梯应满足以下三个条件：a）轿厢装载至125%额定载荷的情况下应保持平层状态不打滑；b）必须保证在任何紧急制动状态下，无论轿厢内是空载还是满足，轿厢位置在顶层还是底层，其减速度的值不能超过缓冲器（包括减行程的缓冲器）作用时减速度的值；c）当对重压在缓冲器上而曳引轮按电梯上行方向旋转时，应不能提升空载轿厢。

一、电梯曳引轮绳槽类型及特点

电梯曳引轮绳槽槽型主要有半圆槽、V形槽、带切口半圆槽、带切口V形槽四种。

图1 四种绳槽类型

半圆槽与曳引绳接触面积大，曳引绳变形小，有利于延长曳引绳和曳引轮寿命，但这种绳槽的当量摩擦系数很小，因此曳引能力低。

V形槽两侧对曳引绳产生很大的挤压，曳引绳与绳槽接触面积小，因此这种绳槽的当量摩擦系数较大，但绳槽本身和曳引绳比较容易磨损。

带切口半圆槽是在半圆槽底部切制一条锲形槽，曳引绳与绳槽接触面积减小，绳槽当量摩擦系数增大，一般为半圆形绳槽的1.5～2倍，这种绳槽既有当量摩擦系数大，又有曳引绳磨损小，特别是当绳槽磨损，曳引绳中心下移，由于预制锲形槽的作用，当量摩擦系数基本保持不变的特点。

带切口V形槽是在V形槽底部切制一条锲形槽，可以减小绳槽对曳引绳的挤压，缓解绳槽本身和曳引绳的磨损，但当绳槽磨损，曳引绳中心下移，绳槽形状会向半圆形切口槽发展，当量摩擦系数会有所减小。

笔者通过对目前主流电梯厂家的产品进行调研，目前电梯产品都在使用带切口半圆槽或是V形切口槽，半圆槽只在复绕结构的电梯上使用，而V形槽基本很少使用。

二、绳槽的主要参数

由于半圆槽和V形槽的使用范围较小，我们主要考虑带切口绳槽，根据GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》附录M2曳引力计算公式：

用于轿厢装载和紧急制动工况； （1）

用于轿厢滞留工况。 （2）

我们知道，曳引力计算主要跟当量摩擦系数f有关，而当量摩擦系数跟绳槽的槽形角γ和切口角β有关。目前带切口的半圆槽和带切口的V形槽被广泛应用，因此在曳引绳与绳槽匹配时，槽形角γ和切口角β两个参数的选择非常关键。

1、带切口半圆槽当量摩擦系数f与槽形角γ、切口角β的关系

根据GB7588-2003附录M2.2.1.1要求，槽形角γ不应小于25°，切口角β最大不能超过106°。

（3）

我们以曳引绳速度v为1m/s，切口角β=95°，根据公式（3）我们得出紧急制停工况当量摩擦系数f与槽形角γ的关系如图2。

轿厢装载工况和滞留工况，当量摩擦系数f与槽型角γ关系也类似，随槽型角γ增大而当量摩擦系数变小。

图2 带切口半圆槽当量摩擦系数f与槽型角γ关系曲线（v=1m/s，β=95°）

我们以曳引绳速度v为1m/s，切口角γ=44°，根据公式（3）我们得出紧急制停工况当量摩擦系数f与槽形角β的关系如图3。

图3 带切口半圆槽当量摩擦系数f与切口角β关系曲线（v=1m/s，γ=44°）

由上图2、3我们可以知道对于带切口半圆槽，当切口角β保持不变时，当量摩擦系数f随槽形角γ的变大而变小；而当槽形角γ保持不变时，当量摩擦系数f随切口角β的变大而变大

2、带切口V形槽当量摩擦系数f与槽形角γ、切口角β的关系

对于带切口V形槽，根据GB7588-2003附录M2.2.1.1要求当量摩擦系数f使用下面的公式，槽形角γ不应小于35°，切口角β最大不能超过106°。

轿厢装载和紧急制停工况：

，对于未经硬化处理的槽； （4）

，对于经硬化处理的槽。 （5）

轿厢滞留的工况：

，对于经硬化和未硬化处理的槽。 （6）

绳槽硬度太高，将加快曳引绳的磨损，电梯厂家考虑到曳引绳的使用寿命，一般都采用未经硬化处理的槽。

从公式（4）我们知道，带切口V形槽，轿厢装载工况和紧急制停工况的当量摩擦系数f只与切口角β有关，根据公式（4）我们得出紧急制停工况当量摩擦系数f与切口角β的关系：带切口V形槽，轿厢装载工况和紧急制停工况时，当量摩擦系数f随切口角β增大而增大；轿厢滞留工况只跟槽形角γ有关，且从公式（6）很明显可以知道，轿厢滞留工况的当量摩擦系数f随槽型角增大而减小，这里就不再赘述。

三、曳引轮绳槽的设计方法探讨

由公式（1）和公式（2），曳引力主要由曳引包角α和当量摩擦系数f两个参数决定，曳引包角α由电梯机房井道布置有关，当量摩擦系数f由曳引轮绳槽结构来确定。

目前电梯的机房井道布置针对曳引包角α主要有两种方式：恒定包角，无机房电梯多采用这种方式，电梯不设置导向轮，各个规格电梯的曳引包角α一般为180°；变化包角，电梯设置导向轮，根据各个规格轿厢尺寸不同，需通过导向轮来调整轿厢中心和对重中心的距离，因此包角也会在一定范围内变化。

1、恒定包角

由于曳引包角α一般为180°，包角较大，因此绳槽采用带切口半圆槽居多，这样即可以获得满足曳引系统要求的曳引力，又可以减小曳引绳的磨损。

对于带切口半圆槽，根据各个电梯规格计算轿厢装载工况、紧急制停工况、轿厢滞留工况的T1/T2值，找出轿厢装载工况、紧急制停工况T1/T2最大值MAX（T1/T2）和轿厢滞留工况的T1/T2的最小值MIN（T1/T2），然后设计合适的槽形角γ和切口角β，以满足公式（1）和公式（2）要求，即要求，

轿厢装载工况和紧急制停工况时，

轿厢滞留工况时，

但是如果轿厢装载工况和紧急制停工况不能满足要求时，由于槽形角γ时跟三种工况都有关，不能为了满足轿厢装载工况和紧急制停工况选择较小角度，也不能为了滞留工况选择较大角度，对于半圆槽一般选择30°～35°比较合适。而增大切口角β可以获得更大的曳引力，但是根据GB7588-2003附录N2.1，增大切口角β会增大曳引绳安全系数计算参数Nequiv（t）（曳引轮等效数量），而要求曳引绳需要更大的安全系数，另一个角度说，增大切口角β，会增加曳引绳的磨损，所以选择切口角β需要根据曳引力要求和曳引绳安全系数综合考虑。

2、变化包角

变化包角的电梯，轿厢尺寸较大时，包角将很小，可能150°都不到，这时如果采用带切口半圆槽，曳引力难以满足要求多个规格电梯要求，因此采用带切口V形槽居多。

对于带切口V形槽，绳槽参数选择方式也与带切口半圆槽类似，区别主要有：①因为曳引包角α每个规格都不同，需要根据不同曳引包角计算找出轿厢装载工况、紧急制停工况T1/T2最大值MAX（T1/T2）和轿厢滞留工况的T1/T2的最小值MIN（T1/T2）；②因为带切口V形槽本身对曳引绳磨损大于带切口半圆槽，因此切口角β建议不要超过95°。

当从理论上设计出曳引绳槽后，还需要通过曳引条件试验，曳引滑移试验等来验证，如果试验数据与理论计算差异较大，还需要对绳槽参数进行修正处理。

理论结合实践，设计出来的绳槽一定可以满足轿厢装载工况和紧急制停工况不打滑，而轿厢滞留工况打滑的曳引系统。

四、总结

总体来说，采用带切口半圆槽更加有利于曳引绳使用寿命，如果电梯曳引系统有较大的包角，建议优先选用带切口半圆绳，然后再根据系统配置计算各个工况的T1/T2确定绳槽参数；带切口V形槽建议只在低速轻载的电梯上使用，考虑到带切口V形槽在使用过程中会磨损，也可以用带切口半圆槽当量摩擦系数计算公式来检讨带切口V形槽绳槽设计，使电梯在使用过程中更加可靠。以上为笔者个人一些不成熟的见解和观点，不当之处希望同行不吝批评指正。■

参考文献

[1] 电梯制造与安装安全规范.北京：中国标准出版社，2003.

[2] 朱昌明. EN81-1《电梯制造与安装安全规范》解读.北京：中国标准出版社，2007.

[3] 吴国政.电梯原理·使用·维修.北京：电子工业出版社.1999.

[4] 陈路阳，毛玉峰. 曳引计算中一些参数的选择.廊坊：《中国电梯》杂志社.2005.