电梯结构原理与安全保护装置（四）--重量平衡系统
重量平衡系统是使对重与轿厢达到相对平衡，在电梯工作中使轿厢与对重间的重量差保持在某一个限额之内，保证电梯的曳引传动平稳、正常。
它由对重装置和重量补偿装置两部分组成。
平衡系统如图2—74所示。
图2—74重量平衡系统示意图
1—电缆；2—轿厢；3—对重；4—补偿装置
对重装置起到相对平衡轿厢重量的作用，它与轿厢相对悬挂在曳引绳的另一端。
补偿装置的作用是：当电梯运行的高度超过30m以上时，由于曳引钢丝绳和电缆的自重，使得曳引轮的曳引力和电动机的负载发生变化，补偿装置可弥补轿厢两侧重量不平稳。这就是保证轿厢侧与对重侧重量比在电梯运行过程中不变。
一、重量平衡系统分析
1．对重装置的平衡分析
对重又称平衡重，绕过曳引轮上的曳引绳的两侧，对重是相对于轿厢悬挂在曳引绳的另一侧，起到相对平衡轿厢的作用。因为轿厢的载重量是变化的，因此不可能两侧的重量都是相等而处于完全平衡状态。一般情况下，只有轿厢的载重量达到50％的额定载重量时，对重一侧和轿厢一侧才处于完全平衡，这时的载重额称电梯的平衡点。这时由于曳引绳两端的静荷重相等，使电梯处于最佳的工作状态。但是在电梯运行中的大多数情况曳引绳两端的荷重是不相等的，是变化的。因此对重的作用只能起到相对平衡。
2．补偿装置的平衡分析
在电梯运行中，对重的相对平衡作用在电梯升降过程中还在不断的变化。当轿厢位于最低层时，曳引绳本身存在的重量大部分都集中在轿厢侧；相反，当轿厢位于顶层时，曳引绳的自身重量大部分作用在对重侧，还有电梯上控制电缆的自重，也都对轿厢和对重两侧的平衡带来变化，也就是轿厢一侧的重量Q与对重一侧的重量W的比例Q／W在电梯运行中是变化的。尤其当电梯的提升高度超过30m时，这二侧的平衡变化就更大，因而必须增设平衡补偿装置来减弱其变化。
平衡补偿装置是悬挂在轿厢和对重的底面(如补偿链条，图2—76所示)，在电梯升降时，其长度的变化正好与曳引绳长度变化对重相反，当轿厢位于最高层时，曳引绳大部分位于对重侧，而补偿链(绳)大部分位于轿厢侧；而当轿厢位于最低层时，情况与上正好相反，这样轿厢一侧和对重一侧就起到了平衡的补偿作用，保证了对重起到的相对平衡。
例如，有一60m高建筑内使用的电梯，用6根Φ13mm的钢丝绳，其中不可忽视的是绳的总重量约360kg。随着轿厢和对重位置的变化，这个总重量将轮流地分配到曳引轮的两侧。为了减少电梯传动中曳引轮所承重的载荷差，提高电梯的曳引性能，就必须采用补偿装置。
二、对重
对重可以平衡(相对平衡)轿厢的重量和部分电梯负载重量，减少电机功率的损耗。当电梯负载与对重十分匹配时，还可以减小钢丝绳与绳轮之间的曳引力，延长钢丝绳的寿命。
由于曳引式电梯有对重装置，如果轿厢或对重撞在缓冲器上后，电梯失去曳引条件，避免了冲顶事故的发生。
曳引式电梯由于设置了对重，使电梯的提升高度不像强制式驱动电梯那样受到卷筒的限制，因而提升高度也大大提高。
1．对重装置的种类及其结构
对重装置，一般分为无对重轮式(曳引比为1：1的电梯)和有对重轮(反绳轮)式(曳引比为2：1的电梯)两种。
不论是有对重轮式，还是无对重轮式的对重装置，其结构组成是基本相同的。一般由对重架、对重块、导靴、缓冲器碰块、压块，以及与轿厢相连的曳引绳和对重轮(指2：1曳引比的电梯)组成。各部件安装位置如图2—75所示。
图2-75 (a)无对重轮；(b)有对重轮的对重装置
1—曳引绳；2—导靴；3—导靴；4—对重架；5—对重块；6—缓冲器碰块
其中的对重架是用槽钢制成，其高度一般不宜超出轿厢高度，对重块铸铁制造，对重块安放在对重架上后，要用压板压紧，以防运行中移位，和运行中振动声响。
2．对重重量值的确定
为了使对重装置能对轿厢起最佳的平衡作用，必须正确计算其重量。对重的重量值与电梯轿厢本身的净重和轿厢的额定载重量有关。一般在电梯满载和空载时，曳引钢丝绳两端的重量差值应为最小，以使曳引机组消耗功率少，钢丝绳也不易打滑。
对重装置过轻或过重，都会给电梯的调整工作造成困难，影响电梯的整机性能和使用效果，甚至造成冲顶或蹲底事故。
对重的总重量通常以下面基本公式计算：
对重的总重量W=G+KQ
式中：G——轿厢自重(kg)；
Q——轿厢额定载重量(kg)；
K——电梯平衡系数，为0．4～0．5，以钢丝绳两端重量之差值最小为好。
平衡系数选值原则是：尽量使电梯接近最佳工作状态。
当电梯的对重装置和轿厢侧完全平衡时，只需克服各部分摩擦力就能运行，且电梯运行平稳，平层准确度高。因此对平衡系数K的选取，应尽量使电梯能经常处于接近平衡状态。对于经常处于轻载的电梯，K可选取0．4～0．45，对于经常处于重载的电梯，K
可取0．5。这样有利于节省动力，延长机件的使用寿命。
例：有一部客梯的额定载重量为1000kg，轿厢净重为1000kg，若平衡系数取0．45，求对重装置的总重量。
解：已知G＝1000kg Q＝1000kg K=0．45
代入上面的公式得：
W＝G+KQ＝1000+0．45×1000＝1450kg。
三、补偿装置
1．补偿链
这种补偿装置以铁链为主体，链环一个扣一个，并用麻绳穿在铁链环中。其目的是利用麻绳减少运行时铁链相互碰撞引起的噪声。补偿链与电梯设备连接，通常采用一端悬挂在轿厢下面，另一端则挂在对重装置的下部，如图2—76所示，这种补偿装置的特点是：结构简单，但不适用于梯速超过1．75m／s的电梯上使用；另外，为防止铁链掉落，应在铁链两个终端分别穿套一根Φ6钢丝绳与轿底和对重底穿过后紧固。这样并能减少运行时铁链互相碰撞引起的噪声。
图2—76补偿链接头
1—轿厢底；2—对重底；3—麻绳；4—铁链；5—U型卡箍
2．补偿绳
这种补偿装置以钢丝绳为主体，补偿绳是把数根钢丝绳经过钢丝绳卡钳和挂绳架，一端悬挂在轿厢底梁上，另一端悬挂在对重架上，如图2—77所示。这种补偿装置的特点是：电梯运行稳定、噪音小，故常用在电梯额定速度超过1．75m／s的电梯上；缺点是装置比较复杂，除了补偿绳外，还需张紧装置等附件。电梯运行时，张紧轮能沿导轮上下自由移动，并能张紧补偿绳。正常运行时，张紧轮处于垂直浮动状态，本身可以转动。
图2—77 补偿绳接头
3．补偿缆
补偿缆是最近几年发展起来的新型的、高密度的补偿装置。补偿缆中间有低碳钢制成的环链，中间填塞物为金属颗粒以及聚乙烯与氯化物混合物，形成圆形保护层，链套采用具有防火、防氧化的聚乙烯护套。这种补偿缆质量密度高，最重的每米可达6kg，最大悬挂长度可达200m，运行噪音小，可适用各种中、高速电梯的补偿装置。补偿缆的接头方法如图2—78所示。
图2—78 补偿缆的接头
1—对重；2—U型螺栓；3—轿厢底；4—S型悬钩；5—补偿缆；6—安全回环