CN108061837A - 一种电梯电缆水平加速弯曲寿命试验设备和试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电梯电缆水平加速弯曲寿命试验设备和试验方法，包括：设置在底座上可水平高速往复运动机构；装配在底座上可移动调整间距的固定夹具机构；与电梯电缆中的多个导线回路相连的导通和耐压测试装置。采用本发明的试验装置和试验方法后，可明显缩短电梯电缆寿命试验周期，与垂直模拟运行寿命试验装置相比，周期从180天缩短到75天，且设备投资、故障率和试验噪音成倍降低；在线导通和耐压测试装置，有助于提高检测准确度。本发明的试验装置和试验方法，为电梯电缆新产品的开发和技术改进提供了极大的方便，也为电梯制造商快速评估电梯电缆寿命提供了有力支持，并可以用于比实际运行条件更严格的电梯电缆寿命技术的研究。
Description
技术领域
本发明涉及一种电缆测试设备，具体涉及一种电梯电缆水平加速弯曲寿命试验设备和试验方法。
背景技术
扁型电梯电缆普遍应用于低速、中速和高速(含超高速)电梯，是目前电梯电缆的主流品种，担负着电梯控制和信息信号传输功能，是电梯的重要配套件，其运行寿命直接关系到电梯的可靠性和运行成本。电梯电缆的寿命研究是电梯技术和电缆制造业的重要课题。目前对电梯电缆的寿命试验有以下四种技术。
欧洲技术是对电缆进行曲挠试验，试验轮的直径为25～30倍的电缆最大厚度(也称为短轴直径)，电缆经过4个试验轮形成2个互为反向的U形弯曲，电缆两端悬挂一定重物，试验周期为3万次循环。曲挠试验是一种普遍用于柔性电缆包括圆形软电缆的试验方法，在试验中电缆经过两次互为反向的弯曲，与电梯电缆实际只有单向弯曲运行的情况不完全相同，而且速度较低，一般只做符合性试验，很少用于寿命评估。
一般电梯制造商对电梯电缆会进行试运行试验，采用挂梯运行的方法进行，是一种与实际运行工况相同的试验方法，可以较为准确地检测电缆运行寿命。但因为运行到电缆损坏耗时特别长，约10～20年，因此都不会化费这么长的时间去检测电缆运行寿命，一般是挂梯试运行三个月至半年时间，运行弯曲5～10万次左右，便会投入工程应用。因此，这种试运行试验并不能真正检测电缆寿命。日本藤仓建有一座与电梯运行实物相似的试验塔，体积大，成本高，周期长，适合用于对电梯电缆寿命的长期评估，不太适合电梯电缆新品种定型前寿命评估试验。
中国专利CN101439821A，提供一种电梯电缆模拟运行弯曲寿命试验在线检测装置，以解决现有的电梯电缆难以进行寿命检测的不足。该检测装置，包括：一框架；设置在框架中可竖直上下运动的升降机构；与电梯电缆中的多个导线回路相连的检测模块。该技术是一种用于电梯电缆模拟实际弯曲运行寿命的检测，开创了国内电梯电缆寿命检测的先河，但存在检测周期长(180天)、试验设备故障率高，试验成本高的问题，在一定程度制造上制约了电梯电缆新产品的开发。
中国专利CN105084142B，提供一种电梯电缆的寿命检测装置，包含多个设置在电缆上的温度传感器或多个设置在电缆上能够随电缆随意弯曲的压电部件，且每个温度传感器或每个压电部件沿电缆的长度方向等距设置，且每个压电部件或每个温度传感器分别与电梯的主控系统电性连接；其中，电梯在运行时，主控系统接收各压电部件所产生的压电信号或接收各温度传感器所上传的温度信号，判断产生压电信号的压电部件或上传温度信号的温度传感器所对应的电缆部分是否弯曲，并在判定产生压电信号的压电部件或上传温度信号的温度传感器所对应的电缆部分弯曲后，将该结果保存至内部的存储器中，从而使工作人员可随时从主控系统中查看电缆各部分的弯曲次数，以便及时对电缆进行检修。是一种用于电缆实际运行的寿命预警性检测装置，不适用于电缆定型前的寿命评估试验。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种电梯电缆水平加速弯曲寿命试验设备和试验方法，它能解决现有的电梯电缆寿命检测时间周期偏长和成本偏高的问题，可以明显缩短电梯电缆新产品的开发时间，降低开发费用。
实现本发明的目的一种技术方案是：一种电梯电缆水平加速弯曲寿命试验设备，包括一底座，所述试验装置还包括设置在底座上的水平高速往复运动机构和固定夹具机构以及设在底座外围的导通和耐压测试装置；其中,
所述水平高速往复运动机构包括驱动机构和与驱动机构连接的移动夹板，该移动夹板上安装电缆夹具；所述驱动机构包括横向设置在底座上的两个同步传动轮、卷绕在两个同步传动轮上的柔性传动件和与任一同步传动轮联接的驱动电机，所述柔性传动件通过驱动联接件与移动夹板连接；
所述固定夹具机构包括设在底座上的间距调节机构、安装在间距调节机构上并与所述移动夹板平行的固定夹板和安装在固定夹板上并与移动夹板上的电缆夹具相对的电缆夹具；
所述固定夹具机构通过固定夹板上的电缆夹具与被测电缆的固定端连接，所述水平高速往复运动机构通过移动夹板上的电缆夹具与被测电缆的自由端连接，使被测电缆弯曲成U形，并使被测电缆的自由端随柔性传动件作水平高速往复运动；
所述固定夹板通过间距调节机构调整与移动夹板之间的距离；
所述导通和耐压测试装置与被测电缆中的多个导线回路相连并能在导通测试状态与耐压测试状态之间切换。
上述的电梯电缆水平加速弯曲寿命试验设备，其中，所述驱动联接件包括中间带有两个轴孔并且与柔性传动件连接的滑块、两根各自滑动地插在滑块的两个轴孔中的导杆和两个各自与两根导杆的两端连接并固定在底座上的导杆座。
上述的电梯电缆水平加速弯曲寿命试验设备，其中，所述柔性传动件与所述滑块之间通过传动固定件连接。
上述的电梯电缆水平加速弯曲寿命试验设备，其中，所述驱动联接件与移动夹板之间通过过渡件连接。
上述的电梯电缆水平加速弯曲寿命试验设备，其中，所述间距调节机构包括两条分别开设在所述底座的横向两边的纵向直槽和两个各自安装在两条纵向直槽中并将所述固定夹板固定在底座上的蝴蝶螺丝。
上述的电梯电缆水平加速弯曲寿命试验设备，其中，所述导通和耐压测试装置包括与被测电缆中的每根导线相连的插头和插座、产生导通测试电流100MA的恒流源、交流高压发生仪、三刀双掷切换开关、导通测试信号输出端口和耐压测试信号输出端口；导通测试信号输出端口及耐压测试信号输出端口与PLC控制器连接；三刀双掷切换开关能在导通测试状态与耐压测试状态之间切换。
上述的电梯电缆水平加速弯曲寿命试验设备，其中，所述插座的数量为n个并安装在导通和耐压测试装置的面板上，n个插座分奇、偶数排成两列，除第1号、第2号、第n-1号和第n号插座与所述三刀双掷切换开关连接外，其余插座在导通和耐压测试装置的内部进行两两连接。
实现本发明的目的另一种技术方案是：一种电梯电缆水平加速弯曲寿命试验方法，包括以下步骤：
取样被测电缆，在成盘或成圈电缆上取一段被测电缆，被测电缆的长度除与导通和耐压测试装置接线的长度外，应满足在移动夹板和固定夹板之间呈自然U形弯曲；
将被测电缆安装在水平加速弯曲寿命试验设备的移动夹板和固定夹板之间；
调节被测电缆的U形弯曲直径，通过间距调节机构调节固定夹板与移动夹板之间的距离满足测试要求；
将被测电缆连接导通和耐压测试装置；
将导通和耐压测试装置上的三刀双掷开关掷向导通测试状态，起动水平高速往复运动机构的驱动电机，使被测电缆的自由端以设定的行程和往复频率作水平高速往复运动；若被测电缆中的线芯出现断路，则输出信号至PLC控制器，使驱动电机停车并报警，并记录数据；被测电缆每进行30万次水平高速往复运动，进行一次耐压试验，此时将三刀双掷开关掷在耐压测试状态，高压发生仪的电压加载在被测电缆上，并产生耐压测试信号，输出至PLC控制器，与弯曲次数一同记录，并传送至检测电脑；如果电缆线芯之间或线芯与电缆夹具之间发生击穿，则通过耐压测试信号输出端至PLC控制器使驱动电机停车并报警，并记录击穿数据；耐压测试通过后，再将三刀双掷开关切换到导通测试状态，如此反复，直至完成设定的弯曲寿命测试次数。
上述的电梯电缆水平加速弯曲寿命试验方法，其中，所述被测电缆的U形弯曲直径等于6～15倍的电缆厚度。
上述的电梯电缆水平加速弯曲寿命试验方法，其中，所述被测电缆的自由端的行程为400～600mm，水平高速往复运动的往复频率为每分钟20～40次。
本发明的扁型电梯电缆水平加速弯曲寿命试验设备具有以下特点：
本发明的电梯电缆水平加速弯曲寿命试验装置和试验方法，可明显缩短电梯电缆寿命试验周期，与垂直模拟运行寿命试验装置相比，周期从180天缩短到75天，且试验设备投资、故障率和试验噪音成倍降低，无累积误差，本发明的试验装置和试验方法，同时可以进行两根电缆的测试，通过导通和耐压测试装置的转接，试验中途不需要对被测电缆改变接线，即能方便实现在线导通和耐压测试，可避免静态耐压测试不容易发现电缆缺陷的可能，提高了检测准确度，为电梯电缆新产品的开发和技术改进提供了极大的方便，也为电梯制造商快速评估电梯电缆寿命提供了有力支持。同时，由于电缆弯曲的U形间距可变，可以实现电缆不同U形弯曲下的快速寿命检测，可用于比实际运行更严格条件下的电梯电缆寿命技术的研究。
附图说明
图1是本发明的电梯电缆水平加速弯曲寿命试验设备的俯视图；
图2是本发明的电梯电缆水平加速弯曲寿命试验设备中的水平高速往复运动机构的结构示意图；
图3是图2的A-A向视图；
图4是本发明的电梯电缆水平加速弯曲寿命试验设备中的导通和耐压测试装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1至图4，本发明的电梯电缆水平加速弯曲寿命试验设备，包括一底座1、设置在底座1上的水平高速往复运动机构和固定夹具机构以及设在底座1外围的导通和耐压测试装置100。
底座1为整个试验装置的骨架，起到安装其它部件的作用，其形状为长方体，上部为一平台，平台下为框架式，四面可以采用不锈钢板或其他钢板或其他材质板材封闭，也可以不封闭。底座1主要能起到安装其他部件的作用即可。
水平高速往复运动机构包括驱动机构和通过驱动联接件3与驱动机构连接的移动夹板4，使移动夹板4由驱动机构带动作水平高速往复运动。
移动夹板4上安装电缆夹具，本实施例的移动夹板4上安装两个电缆夹具5、6。
驱动机构安装在底座1上并由一个罩壳2遮盖，使试验得以在安全的条件下进行。驱动机构包括横向设置在底座1上的两个同步带(传动)轮17、18、卷绕在两个同步带轮17、18上的同步带19(柔性传动件)和与同步带轮17和同步带轮18联接的驱动电机(图中未示)；
驱动联接件3包括中间带有两个轴孔并且与同步带19连接的滑块23、两根各自滑动地插在滑块23的两个轴孔中的导杆22，两个各自与两根导杆22的两端连接并固定在底座1上的导杆座20；两根导杆22一上一下布置；两个导杆座20各自以相同的距离固定在两个同步带轮17、18的内侧；滑块23的前端与固定在同步带19的内侧面上的传动固定件24连接；滑块23的后端与移动夹板4之间通过横截面呈倒U形的过渡件25连接。同步带19的水平运动通过滑块23与两根导杆22的支撑，可以消除被测电缆的重量对同步带19的不良影响，保证试验设备的试验条件的稳定和长期寿命。
固定夹具机构包括设在底座1上的间距调节机构和安装在间距调节机构上并与移动夹板4平行的固定夹板9；其中，
间距调节机构包括两条分别开设在底座1的平台上的横向两边的纵向直槽12、13和两个各自安装在两条纵向直槽12、13中并将固定夹板9固定在底座的平台上的蝴蝶螺丝10、11；
固定夹板9的形状为L形，固定夹板9的立面上安装两个与移动夹板4上的两个电缆夹具5、6一一相对的电缆夹具7、8。
移动夹板4和固定夹板9的立面的高度相同并均为铝或铝合金材质。
固定夹具机构通过固定夹板9上的电缆夹具7、8与被测电缆15、16的固定端连接，水平高速往复运动机构通过移动夹板4上的电缆夹具5、6与被测电缆15、16的自由端连接，使被测电缆15、16弯曲成U形，并使被测电缆15、16的自由端随着同步带19作水平高速往复运动；固定夹板9上的电缆夹具7和移动夹板4上的电缆夹具5连接一段被测电缆15，定夹板9上的电缆夹具8和移动夹板4上的电缆夹具6连接另一段被测电缆16。
固定夹板9通过间距调节机构调整与移动夹板4之间的距离，固定夹板9可沿纵向直槽12、13移动并在不同的位置通过两个蝴蝶螺丝10、11进行固定，以获得不同的电缆试验的U形弯曲值，匹配不同的电缆和不同的试验条件。底座1的平台上还设置了标尺14，可以方便地通过标尺14上的读数得到被测电缆15、16的U形弯曲值。
为了对被测电缆15或16内的线芯回路进行实时检测和信号输出，本发明的试验设备还设置导通和耐压测试装置100。导通和耐压测试装置与被测电缆15或16中的多个导线回路相连通过三刀双掷切换开关在导通测试状态与耐压测试状态之间切换(见图4)。
导通和耐压测试装置包括与被测电缆15中的每根导线相连的插头和插座、产生导通测试电流100MA的恒流源、交流高压发生仪、导通测试信号输出端口和耐压测试信号输出端口；其中，
插头和插座可承受耐压≥5kV，插头和插座的数量与电缆芯数相匹配，最大为160芯。插座的数量为n个并安装在导通和耐压测试装置的面板上，n个插座分奇、偶数排成两列，除第1号、第2号、第n-1号(159号)和第n号(160号)插座与三刀双掷切换开关连接外，其余插座在导通和耐压测试装置的内部按奇偶数顺序进行两两连接；
三刀双掷切换开关由一个单刀双掷开关控制内部两只双刀双掷的高压继电器，实现三刀双掷高压切换功能，可承受耐压≥5kV，其作用等同一个高压三刀双掷开关，其原理在此不再累述。
100MA的恒流源设在导通和耐压测试装置内部，用于提供导通测试的电流；一只与三刀双掷切换开关连接的LED绿色发光管标示导通状态和导通的信号取样，在发光管上引出导通信号端口至控制柜的PLC控制器，实现导通状态的记录和断路停机、报警。另外，通过电阻分压装置引出耐压信号端口至控制柜的PLC控制器，实现耐压试验数据的记录和击穿停机、报警。
导通测试信号输出端口及耐压测试信号输出端口与PLC控制器连接。
本发明的一种电梯电缆水平加速弯曲寿命试验方法，由上述本发明的电梯电缆水平加速弯曲寿命试验装置执行，试验方法包括以下步骤：
取样被测电缆，在成盘或成圈电缆上取一段被测电缆，被测电缆的长度除与导通和耐压测试装置接线的长度外，应满足在移动夹板和固定夹板之间呈自然U形弯曲；
将被测电缆安装在水平加速弯曲寿命试验设备的移动夹板和固定夹板之间，即将被测电缆的固定端连接在固定夹板的电缆夹具上，将被测电缆的自由端固定在移动夹板的电缆夹具上，使被测电缆在固定端与自由端之间弯曲成U形；
调节被测电缆的U形弯曲直径，通过间距调节机构调节固定夹板与移动夹板之间的距离，以满足测试要求；被测电缆的U形弯曲直径等于15倍的电缆的厚度；
将被测电缆连接导通和耐压测试装置，先将被测电缆中各个线芯接上插头，再将插头按奇、偶数插入对应的插座中；
将导通和耐压测试装置上的三刀双掷开关掷向导通测试状态，起动水平高速往复运动机构的驱动电机，使被测电缆的自由端以行程为500mm和每分钟30次的往复频率为作水平高速往复运动；若被测电缆中的线芯出现断路，则输出信号至PLC控制器，使驱动电机停车并报警，并记录数据；被测电缆每进行30万次水平高速往复运动，进行一次耐压试验，此时将三刀双掷开关掷在耐压测试状态，高压发生仪的电压加载在被测电缆上，并产生耐压测试信号，输出至PLC控制器，与弯曲次数一同记录，并传送至检测电脑；如果电缆线芯之间或线芯与电缆夹具之间发生击穿，则通过耐压测试信号输出端至PLC控制器使驱动电机停车并报警，并记录击穿数据；耐压测试通过后，再将三刀双掷开关切换到导通测试状态，如此反复，直至完成设定的弯曲寿命测试次数。一般而言，弯曲寿命测试进行了300万次后无需再继续试验。当用于电缆破坏性寿命试验研究时，不受试验次数限制。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。
Claims (10)
1.一种电梯电缆水平加速弯曲寿命试验设备，包括一底座，其特征在于，所述试验装置还包括设置在底座上的水平高速往复运动机构和固定夹具机构以及设在底座外围的导通和耐压测试装置；
所述水平高速往复运动机构包括驱动机构和与驱动机构连接的移动夹板，该移动夹板上安装电缆夹具；所述驱动机构包括横向设置在底座上的两个同步传动轮、卷绕在两个同步传动轮上的柔性传动件和与任一同步传动轮联接的驱动电机，所述柔性传动件通过驱动联接件与移动夹板连接；
所述固定夹具机构包括设在底座上的间距调节机构、安装在间距调节机构上并与所述移动夹板平行的固定夹板和安装在固定夹板上并与移动夹板上的电缆夹具相对的电缆夹具；
所述固定夹具机构通过固定夹板上的电缆夹具与被测电缆的固定端连接，所述水平高速往复运动机构通过移动夹板上的电缆夹具与被测电缆的自由端连接，使被测电缆弯曲成U形，并使被测电缆的自由端随柔性传动件作水平高速往复运动；
所述固定夹板通过间距调节机构调整与移动夹板之间的距离；
所述导通和耐压测试装置与被测电缆中的多个导线回路相连并能在导通测试状态与耐压测试状态之间切换。
2.根据权利要求1所述的电梯电缆水平加速弯曲寿命试验设备，其特征在于，所述驱动联接件包括中间带有两个轴孔并且与柔性传动件连接的滑块、两根各自滑动地插在滑块的两个轴孔中的导杆和两个各自与两根导杆的两端连接并固定在底座上的导杆座。
3.根据权利要求2所述的电梯电缆水平加速弯曲寿命试验设备，其特征在于，所述柔性传动件与所述滑块之间通过传动固定件连接。
4.根据权利要求1所述的电梯电缆水平加速弯曲寿命试验设备，其特征在于，所述驱动联接件与移动夹板之间通过过渡件连接。
5.根据权利要求1所述的电梯电缆水平加速弯曲寿命试验设备，其特征在于，所述间距调节机构包括两条分别开设在所述底座的横向两边的纵向直槽和两个各自安装在两条纵向直槽中并将所述固定夹板固定在底座上的蝴蝶螺丝。
6.根据权利要求1所述的电梯电缆水平加速弯曲寿命试验设备，其特征在于，所述导通和耐压测试装置包括与被测电缆中的每根导线相连的插头和插座、产生导通测试电流100MA的恒流源、交流高压发生仪、三刀双掷切换开关、导通测试信号输出端口和耐压测试信号输出端口；导通测试信号输出端口及耐压测试信号输出端口与PLC控制器连接；三刀双掷切换开关能在导通测试状态与耐压测试状态之间切换。
7.根据权利要求6所述的电梯电缆水平加速弯曲寿命试验设备，其特征在于，所述插座的数量为n个并安装在导通和耐压测试装置的面板上，n个插座分奇、偶数排成两列，除第1号、第2号、第n-1号和第n号插座与所述三刀双掷切换开关连接外，其余插座在导通和耐压测试装置的内部进行两两连接。
8.一种电梯电缆水平加速弯曲寿命试验方法，其特征在于，所述试验方法包括以下步骤：
取样被测电缆，在成盘或成圈电缆上取一段被测电缆，被测电缆的长度除与导通和耐压测试装置接线的长度外，应满足在移动夹板和固定夹板之间呈自然U形弯曲；
将被测电缆安装在水平加速弯曲寿命试验设备的移动夹板和固定夹板之间；
调节被测电缆的U形弯曲直径，通过间距调节机构调节固定夹板与移动夹板之间的距离满足测试要求；
将被测电缆连接导通和耐压测试装置；
将导通和耐压测试装置上的三刀双掷开关掷向导通测试状态，起动水平高速往复运动机构的驱动电机，使被测电缆的自由端以设定的行程和往复频率作水平高速往复运动；若被测电缆中的线芯出现断路，则输出信号至PLC控制器，使驱动电机停车并报警，并记录数据；被测电缆每进行30万次水平高速往复运动，进行一次耐压试验，此时将三刀双掷开关掷在耐压测试状态，高压发生仪的电压加载在被测电缆上，并产生耐压测试信号，输出至PLC控制器，与弯曲次数一同记录，并传送至检测电脑；如果电缆线芯之间或线芯与电缆夹具之间发生击穿，则通过耐压测试信号输出端至PLC控制器使驱动电机停车并报警，并记录击穿数据；耐压测试通过后，再将三刀双掷开关切换到导通测试状态，如此反复，直至完成设定的弯曲寿命测试次数。
9.根据权利要求8所述的电梯电缆水平加速弯曲寿命试验方法，其特征在于，所述被测电缆的U形弯曲直径等于6～15倍的电缆厚度。
10.根据权利要求8所述的电梯电缆水平加速弯曲寿命试验方法，其特征在于，所述被测电缆的自由端的行程为400～600mm，水平高速往复运动的往复频率为每分钟20～40次。
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