健康监测钢板带的电梯系统

文摘

介绍钢板带的健康监测方法在电梯系统通过测量电阻的绳索嵌入在传送带上。接触磨损引起的电阻变化模型,建立了应力疲劳。温度和往复周期也考虑在确定潜在的强度退化的腰带。由实验证明,该方法能有效地估计健康退化最危险的部分以及其他的沿着整个腰带。

1。介绍

电梯系统通常包括一辆车和一个制衡(CW)暂停的张力成员。起重电动机驱动张力成员提升汽车所需的水平在一个厅,如图1。传统上,钢绳。最近,介绍了涂层钢带,多数钢绳包裹在聚氨酯夹克(1,2]。钢板带的使用有一些优点,比如高耐磨性,良好的灵活性和可维护性,长寿命,低空间占领,低噪音。

腰带的引入,新的监测技术发展保持电梯安全系统工作。带强度退化的主要来源是循环弯曲在捆电梯是电梯轴上下移动。支持强度退化的紧张是正常的不统一以及皮带的长度。这些地区受到高水平或严重性弯曲周期将降解速度比地区经历少弯曲周期。两个最常见的退化形式是绳子和电线的直径减少破碎的压力而造成的磨损和疲劳损伤。这将导致电阻变化和暗示的电阻测量可以估计可能退化的腰带。幸运的是,带的结构保证了测量电阻的可能性和方便有一个绝缘外套夹克和多线的包裹。只要一些绳子做空带的一端通过一个特定的连接器,可以测量电阻的另一端。

2。建模的健康退化

两个基本机制,和压力微动磨损疲劳损伤,会导致电阻的增加,金属绳。通常指微动磨损金属横截面积的减少而造成的摩擦之间的绳索。当然,导线的横截面积变化自然会导致电阻发生变化。另一方面,应力疲劳损伤会引起阻力增加基于内部微裂隙的发芽材料会影响导电率(3,4]。

2.1。建模的接触磨损

很复杂模型的微动磨损interwire接触电线在一根绳子。磨损率与接触压力、滑动速度、材料硬度、等等。大量的磨损模型被开发在过去(5- - - - - -7]。最常见的磨损模型可以表现出下列数学方程,称为Archard定律(6]: 在这里,称为线性磨损,磨损体积单位明显的接触面积,接触压力,是维磨损系数,滑动的距离。

当被认为是一个常数,公式(1)表明,磨损是线性接触压力成比例的在一个循环。对于多周期的,穿是线性周期的数量成正比。

皮带张力成员工作在电梯系统将经历两种加载轴向载荷和弯腰捆。interwire接触压力在这两种情况下有很大的不同。直接绳子接触压力是由轴向载荷和弯曲绳索额外的接触压力会产生,这取决于滑轮的直径比和绳索。基于假设的最大额外接触压力诱导由于弯曲的钢丝绳滑轮与轴向载荷成正比,由于轴向载荷和弯曲微动磨损,分别表示为 在这里,是中风的周期,是往复循环。下标的和显示相关参数与轴向载荷和弯曲,分别。

2.2。建模的压力疲劳损伤

当循环荷载作用于金属组件,疲劳裂纹在材料会产生。疲劳损伤演化率和cycle-creep率通常被认为是压力的函数、损坏和温度。伤害值可以近似表示为3,4,7,8] 在哪里往复周期和数量吗特定的循环荷载下的寿命。的是一个函数的和材料和温度无关的。的比例是最小的压力和最大压力在一个循环。

如果材料经验超过一种负载和忽略了加载序列,损失可以写成 在那里, 是周期的数量有关吗th类型的加载和是相应的寿命和比例。公式(5)是基于等效损伤原理派生而来。

2.3。电阻变化引起的损害

接触磨损或疲劳损伤发生时,它表明了绳子的直径变得越来越小裂纹内生产电线导致阻力增加。电阻是由有效横截面积的绳索。假设接触磨损和疲劳损伤发生均匀的部分经历相同的加载,电阻加载前后的经历可以写成(3,4,8] 在哪里横截面积和吗是部分的长度被研究。是一个系数与横截面积减少有关。显然,系数表明磨损造成的总损失和压力损失,写成 从(6),可以表示为 在哪里是电阻变化率,定义为。

从(7),总伤害可以写成 在哪里,磨损系数关心往复循环的数量。作为一个指定的电阻测量部分后部分经历了不同的往复循环,参数(9),比如,,,通过结合可以解决(8)和(9)。

2.4。退化的钢带

如前所述,强度退化通常是不均匀的沿整个长度的皮带。这些地区受到高水平或严重性弯曲周期将降解速度比地区经历少弯曲周期。腰带在电梯系统可以分为几部分根据停车操作。整个绳带内的电阻在某个操作可以写成 在这里,下标代表了部分的序列号。

为了确定损伤的每一个部分和区分最危险的部分,两个电阻测量应进行一次带经历一定的往复循环。因此,参数(10)可以估计的最小二乘拟合方法根据以下公式: 在这里的序列号是测量。一旦获得的参数,各个部分的损害可能是根据公式计算(9)。

3所示。方法部分部门

轴的电梯上下运行很长一段时期,不同地区的腰带会遭受不同数量的周期可以从电梯的停车记录获得。某些地区可能会经历只能在一个滑轮弯曲,有些人可能在多个滑轮,和一些永远不会受到弯曲。这些部分经历相同的轴向加载或弯曲分离作为一个部分。整个皮带理论上可以分为不同的部分根据电梯系统的结构维度。图2部分部门给出一个示例图1和患有弯曲上市的数量。这里的参数米,米,米,米,米,m,地板的总数。的变量提出了高度从地板到下一层。

从结果可以看到,不同的部分可能遭受不同束弯曲不同的周期。这些部分,如[20.5 - -22.2],[23.8 - -24.3],将经历多个滑轮弯曲。可以预期这些部分可能会遭受更大的伤害比其他沿着带,成为最危险的部分。损坏的数量可以估计一旦获得通过求解的参数(11)。

4所示。实验和结果

这将是一个长期的工作进行实验在一个正常的电梯系统,因为接触磨损和损伤增长相当缓慢甚至超过30年。为了验证方法的有效性,加速疲劳实验工作进行的皮带长度5.541米和6芯绳子的直径是2.3毫米。加载带经历了反复弯曲两束直径110毫米和近似接触角90度。图3显示了原理图的机械结构疲劳实验。

电阻温度记录以及在实验中。发现的TCR(电阻温度系数)带疲劳实验后不会改变。这是一个重要的结果估计损失在不同温度下。温度和细胞用于纠正电阻和得到一个相同的评价标准在一个假定的温度。

抗性的绳索,经历了不同的周期由高精度万用表测量温度26°C。的参数估计(11)和估计阻力曲线如图4相比之下,测量数据。通过使用参数,可以计算每个部分的损失。作为对比,各个部分的电阻测量在100000周期。计算阻力是在良好的协议与实际测量值如表所示1。测量率是在良好的协议与推断损伤。条件是带在正常状态下工作,偶尔不会受到伤害,如大幅扭曲或锤打,提出的方法是有效和可靠的损伤评估和寿命预测。此外,从测量,我们可以推断,和压力微动磨损损坏是在第二节和第四节两捆并不完全相同。这可能归因于两捆不一致的安装。

5。结论

钢丝带的一种检查和健康监测方法提出并证明了疲劳试验。它是一种有效的方法来监控压力降低皮带通过测量电阻的嵌入式绳。应该指出的是,建立模型是基于很多假设和忽略了加载序列。疲劳实验是建立在一个加速老化设置,导致大多数的阻力的变化可能是由于应力疲劳。虽然在电梯系统,皮带的经验高疲劳,阻力增加造成的磨损可能需要占主导地位的角色。所有这些应该考虑更仔细地为电梯在实际的应用程序。在未来,将更多的努力放在使用漏磁、涡流方法测试皮带,和结果将与推断损伤相比,使模型更适用。

确认

作者要感谢上海三菱电梯公司的实验支持和中国奖学金委员会资助纽卡斯尔大学的学术访问。谢谢你也应该去中国国家自然科学基金(国家自然科学基金委- 60702045)财政支持。

引用

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