电梯缓冲器的测试系统

电梯结构中，缓冲器是保证电梯安全系统里一个重要的环节，是保障电梯安全的最后一道防护措施。电梯使用过程中因为各种原因可能会出现故障，造成乘坐电梯的乘客受伤。缓冲器的安装就可以在故障发生的时候，降低事故的危害性，减小乘客和设备受到的伤害。

1 电梯缓冲器检测系统的开发目的

当电梯的曳引机等控制系统失去作用时，电梯会由于自身重力的原因而自由跌落，在经过安全钳减速后，最终撞击到井坑底部的缓冲器而最终停止，此时，电梯缓冲器的缓冲作用会减轻高速冲击而对乘客造成的伤害。因此，电梯缓冲器的测试系统的开发就显得尤为重要，能够更加精准的判断缓冲器的性能情况，提高质量控制力。电梯缓冲器测试系统开发预期目标如下：

（1）对于过去固定的人工检验操作模式存在的用时长、效率低，错误率高等问题，经过联动的传感器通信系统分析技术，实现电梯安全部件的性能信息的自动采集判断，检验人员不需要去井坑等工地现场进行性能参数的验证操作。

（2）能够准确快速的判定缓冲器的性能指标，并自动形成报告曲线。提高了电梯安全部件检验的精确性。

（3）通过电梯安全部件检测系统的使用，可以将检测信息进行记录，增加了产品性能的可追溯性，方便于检验人员对最终产品性能数据进行查询和管理等工作，有效的解决了信息化统一管理的问题。

2 电梯缓冲器测试系统总体设计方案

2.1 总体设计方案背景

不同的领域对于缓冲器的性能要求各不相同，缓冲器的优良首先要看是否匹配相应的使用领域，能够最大限度的起到缓冲作用，减小振动，以提高响应设备的运行稳定性和使用寿命。为了保证缓冲器能够与相应的使用领域要求的性能相匹配，除了通过数字化有限元进行仿真设计分析外，更重要的是根据仿真分析，对其结果进行检验测试，性能论证和结构优化。

2.2 电梯缓冲器终检系统工作原理

拟真式电梯缓冲器冲击终检测试系统由机械系统与信息采集系统两大部分构成，包括测试试验塔，电葫芦，位移传感器，加速度传感器，信号调理单元，提升和释放机构和电脑控制单元等主要部件。机械系统如图1 所示：

图1

电梯缓冲器终检系统的工作原理为由电葫芦通过脱钩器将调整好质量的拟真电梯轿厢提升到一定高度，释放脱钩器，使拟真轿厢自由坠落，并对缓冲器进行撞击，同时位移传感器和加速度传感器采集整个过程中的参数值，通过信号调理单元，最终由电脑控制单元进行分析并出具缓冲器的性能曲线报告。

2.3 油压缓冲器终检系统

2.3.1 机械系统设计

（1）拟真轿厢的强度。测试试验塔为型材统一焊接成型结构，并通过螺栓进行二次连接保证，具有足够的强度。

（2）导轨和轿厢。试验塔采用拟真现实的方式，尽最大可能模拟真实环境使用的导轨和轿厢，配重块放在拟真轿厢上，并通过导靴导向，保证拟真轿厢在自由落体过程中不会发生偏斜，导轨通过激光校准，使其与地面保证垂直。拟真轿厢由轿厢架和放置在轿厢架上面的配重块组成。轿厢架由结构放焊接组成，其上安装的导靴可以与导轨配合，轿厢架与配重块通过螺栓及绑带固定，配重块的数量及规格可以根据实际需要进行调整，因此，测试试验塔可以对缓冲器的最大和最小撞击质量进行测试。

（3）提升与释放机构。轿厢的提升采用电葫芦提升释放装置带动轿厢的方式，可通过人为调节每一段时间内的提升高度，保证轿厢在克服导靴和导轨之间摩擦力之后的冲击速度的准确性。释放装置中的机械式防意外保护功能，可以保证脱钩器意外触发的情况下，拟真轿厢不会脱落。

由图2可以看出，木薄丝瓜络纤维的壁细胞较小，两端平直，壁较厚，有壁孔。导管众多，均为螺纹，直径约34 μm左右。

2.3.2 测控系统设计

测试试验塔的测控系统主要由两部分组成：数据采集分析和电脑控制单元。最终表现为曲线图和结果数据，以此判断缓冲器的性能是否符合要求。

2.3.3 测控系统硬件的设计

这个测控系统的硬件是通过计算机控制，高速数据采集器采集位移和加速度传感器的响应信号，最后通过显示器显示结果的一整套检测流程。

（1）位移和加速度传感器。由于试验的整个撞击过程时间很短，大约100 ms左右，在撞击过程中，位移和加速度信号变化速度快，所以要求系统具有较高的响应频率。

作者选用一款直流响应即插即用的加速度传感器，主要参数如下： 加速度范围：10g，频率响应：0-200Hz，传感器外有一层坚固的铝外壳封装，以此保证可以稳定、准确的检测冲击，减少外力等因素造成的干扰，提高耐振动冲击的特性。

（2）高速数据采集器。位移和加速度的感应信号为系统数据采集的重点，由于加速度和速度变化的速度快，过程时间短，所以需要数据采集器具有相对较高的信息采集频率，这样才能确保在整个撞击过程中尽可能多的采集到数据变化点。作者选用的数据采集器的采样频率为100kHz。数据转换精度为0.088mV，灵敏度为4.8μV，并有4 路数字输入，4 路数字输出，共计32 位计数器。

（3）其他相关硬件。数据采集系统的其他硬件包括电磁吸合控制器、脱钩器，电脑主机及显示器、信号调理单元等机构装置。

2.3.4 检测系统软件的设计

检测系统软件主要由控制系统和管理系统两部分组成，主要功能有控制试验操作流程，加速度和位移传感器的信号采集和处理，检测系统软件的控制和故障维修，实验结果的数据和曲线显示，实验数据的保存和可追溯性等功能。

（1）试验控制模块。为了保证检测系统的安全性，软件系统中只定义开始测试时初始化状态，试验的释放等操作由外接控制器控制，保证了电脑不会有误操作的风险。

（2）测试主界面模块。缓冲器的测试主界面模块是整个检测系统的主要体现部分，缓冲器的检测过程通过此模块完成。用户根据缓冲器实际使用参数，如缓冲器型号、额定质量、额定速度、当前温度、缓冲器编号等，将其内容填入测试界面中。测试主界面模块将根据预先设置按照步骤完成缓冲器的检测流程，采集并分析数据，自动生成表现缓冲器性能的测试曲线，并将测试结果自动保存为JPG 图片格式。该测试主界面及测试结果曲线如图2 和图3 所示。

图2

图3

（3）系统监测模块。系统监测模块包括系统状态检测和数据监测模块的调试。其中，系统状态检测可以对系统的工作状态是否良好进行监测控制，包括故障自诊断、故障分析、系统异常提示等。而数据监测模块则具有分布调试功能，可以对通道内的感应信号和计数信号等进行单独的调试和诊断，是系统状态检测的辅助工具。

（4）测试结果管理模块。测试结果管理模块的主要内容有检测数据的分析、存储、生成测试曲线结果和测试结果的打印。该模块可以将每个缓冲器的检测结果进行自动存储，并根据预设方式可以追溯不同时间，不同产品的测试数据。

（5）功能辅助模块。功能辅助模块主要包括在线帮助及常用功能，如计算器、系统日志、安全设定等功能。

3 结 语

随着城市化进程的加快及高层建筑的增加，电梯的使用越来越普及，而作为电梯安全结构中的一份子，缓冲器的性能及防护程度越来越受到人们的重视。缓冲器检测系统的完善，可以使电梯这一广泛使用于人们生活中的代步工具向着更加安全、更高效率和更多普及应用的方向不断发展。