电梯制动器可靠性分析

电梯制动器可靠性分析（精选六篇）

电梯制动器可靠性分析 篇1

随着我国城镇化进程的加快, 中国电梯经历了一个高速的发展时期, 产销量以20%左右的速度持续高速增长20多年, 每年新增电梯数占全球每年新增电梯总量的一半以上。2013 年全国电梯产销量超过62万台, 相比2012年的52.9万台, 增加了近10 万台, 占全球新增电梯总量的60%以上。截至2014年底, 全国电梯保有量为359.85万台, 我国电梯年产量、电梯保有量、年增长量均居于世界第一位。

随着电梯数量的激增、设备的逐步老化, 以及我国电梯大客流、高负荷运转等特殊使用情况, 电梯事故可能有所增加。制动器作为曳引机重要的装置, 主要对电梯的运行起到安全保护作用。电梯的拖动方式不同, 制动器的安全保护作用也稍有区别。对于零速 (接近于零) 平层施闸停靠的直流电梯、交流双速电梯的制动器有控制平层准确度和防止电梯溜车的作用;而对于零速平层停靠施闸的交流调压调速电梯、交流调频调压电梯主要是防止电梯溜车的作用[1]。目前, 一些老旧电梯使用的是单抱闸式制动器, 在役电梯中使用较多的是双抱闸制动器和盘式制动器, 每种制动器的结构特点就决定了其对电梯安全的影响。

1 制动器性能分析

1.1 单抱闸式制动器

曳引机上常见的抱闸式制动器主要包括制动电磁铁和闸瓦制动器两部分[2]。制动电磁铁由两只铁心和电磁线圈两部分组成;闸瓦制动器由制动轮、闸瓦架、闸瓦和压缩弹簧组成, 制动轮与电动机装在同一根转轴上。电动机接通电源, 此时电磁线圈接通直流电源, 在线圈周围空间产生一个电磁场, 在这个电磁场的作用下, 两只铁芯吸合, 铁芯联动闸瓦架挤压压缩弹簧, 克服弹簧的拉力使制动器的闸瓦与制动轮分开, 制动器松闸, 曳引机可以双向运行, 制动状态取消;电动机断电, 此时电磁线圈也断电, 线圈产生的电磁场消失, 两只铁芯分开, 在弹簧的拉力作用下, 闸瓦合拢, 抱住制动轮, 在摩擦力作用下完成制动过程, 曳引机停止运行[3]。

如图1所示, 为一台1994年出厂的YP型号曳引机, 采用单抱闸式制动器, 制动器型号为BD335。压缩弹簧仅安装在一侧的制动臂上, 而另一侧制动臂通过一根拉杆联动。在这种结构形式下, 一旦这只弹簧失效或者弹簧定位螺母松脱, 就将造成整个制动器失效。除此之外, 联接两侧制动臂的拉杆若是失效, 将同样引起制动器的工作异常, 直接导致电梯事故。

通常在制动电磁铁上还要套上几片减震铜环 (图2) , 以减少制动过程中产生的冲击力。但是铜环是直接套在制动电磁铁上, 没有任何措施保证铜环不移位, 随着电磁铁吸合、打开的往复撞击运动, 就有可能将铜环挤压进制动器内部, 造成制动电磁铁的卡壳, 从而使弹簧无法工作, 导致制动器失效。

1.2 双抱闸制动器

1.2.1不带抱闸动作检测开关

为避免单抱闸式制动器潜在事故的发生, 要求两侧的制动臂设置成相互独立的两组, 并且要求, 当其中一组失效时, 另外一组也能有效地制停电梯[4]。这就是双抱闸制动器, 它大大改善了电梯的安全, 是目前应用最为广泛的电梯制动器。

目前在役电梯绝大多数都没有安装抱闸检测开关进行抱闸动作的验证 (图3) , 或者出厂使用质量低劣的检测开关, 这就常常使开关误动作而使电梯采取自保护措施, 造成电梯停梯等故障, 电梯维保单位和电梯管理者一般采取短接抱闸检测开关的办法来减少此类电梯故障的发生, 而不是通过更换质量优良的检测开关来解决问题。

1.2.2带抱闸动作检测开关

抱闸动作检测开关是检测电梯运行中抱闸是否打开的验证开关 (图4) , 完成抱闸反馈。正常情况下, 电动机通电, 同时电磁线圈接通直流电源, 两只铁芯吸合, 制动器松闸动作检测开关, 开关反馈信号给主板, 电动机正常运行;当电动机断电, 抱闸抱住制动轮, 开关恢复。当电动机通电, 制动器没有松闸或者没有完全松闸时, 这时检测开关没有动作, 主板没有接收到制动器松闸的信号, 就发送指令给电动机使其停止运行, 制动器产生制动效果, 防止电梯带闸运行[5,6]。

电梯在抱闸没有完全松闸的情况下运行, 造成闸瓦的长期磨损, 增大闸瓦与制动轮之间的间隙, 影响电动机性能, 严重的会引起电梯溜梯事故。配有抱闸动作检测开关能有效防止此类事故的发生, 保护曳引机在工作时的安全[7,8]。

1.2.3 带顶杆的双抱闸式制动器

如图5 所示, 为一台采用双抱闸式制动器的曳引机, 这种制动器有两组独立的机械制动装置, 但是铁心和闸瓦架之间的联接部件却是一根顶杆。当电机通电时, 两只铁芯吸合, 顶杆推动两侧的转臂转动, 制动器松闸, 曳引机正常运行;当电机断电时, 转臂在压缩弹簧拉力作用下转动推回顶杆, 同时闸瓦抱住制动轮, 曳引机停止运行。这种结构的制动器, 只要顶杆部分不出现故障, 即使其中一组制动装置出现故障, 另外一组仍有足够的制动力使电梯制停。但是一旦顶杆部分出现故障, 当电机通电, 顶杆无法推动转臂, 闸瓦仍然抱住制动轮, 制动状态不能释放, 电梯将带闸运行, 磨损闸瓦, 损坏电动机;而当电机断电, 转臂不能推回顶杆, 造成闸瓦始终保持开闸状态, 不能抱住制动轮, 这时电梯就极容易发生溜梯、剪切、飞车等事故[9,10]。

1.3 盘式制动器

盘式制动器主要由电磁线圈、衔铁、摩擦盘、弹簧、联接轴套等零部件组成[2]。当制动器的电磁线圈得电时, 在线圈周围空间产生一个电磁场, 在这个电磁场的作用下, 衔铁被吸引, 弹簧被压缩, 这时制动器衔铁上的摩擦盘脱离开曳引机的制动盘, 曳引机可以双向运行;当制动器电磁线圈失电时, 产生的电磁场消失, 弹簧克服压力, 使制动器衔铁上的摩擦盘和曳引机的制动盘完全接触, 依靠摩擦力, 实现制动过程。

与抱闸式制动器相比, 盘式制动器张开时, 摩擦盘与制动盘之间的间隙只有0.3~0.5 mm, 而抱闸式制动器在张开时, 闸瓦与制动轮之间的间隙平均值最大可达到0.7 mm。更小的间隙能减少制动时间, 使电梯在短时间内停止运行;同时还减少了制动过程对制动轮的冲击作用, 噪音也得到了一定程度的控制。

2 事故案例

某大厦发生一起电梯冲顶事故, 所用的制动器为抱闸式制动器。据现场人员介绍, 电梯在运行过程中发现抱闸摩擦冒烟, 遂将电梯停在基站, 停止使用。晚上, 电梯发生飞车事故, 由基站直冲井道顶, 所幸没有发生人员伤亡。原因是由于电梯带闸运行, 曳引机的制动轮与闸瓦之间摩擦起热, 闸瓦膨胀与制动轮紧密接触, 一段时间后逐渐冷却, 闸瓦产生收缩作用, 与制动轮之间产生间隙, 造成制动轮处于可以自由运行的状态, 在对重的作用下, 电梯加速上升, 最终发生冲顶事故。

如果能在发现抱闸冒烟时, 将电梯停在顶层, 就不会发生严重的电梯飞车冲顶事故。在对重的作用下, 轿厢即使溜梯也只能是向上运动, 因没有足够的加速距离, 不会产生较大的速度就会触到井道顶而制停。

这起事故完全是由于制动器不合格造成的, 同时在日常维护中, 疏于对制动器的检查也是导致这起事故的一个原因。

3 结论

虽然除了制动器以外, 还存在着像安全钳、缓冲器等众多安全部件来保障电梯的运行安全, 但是没有一种安全部件像制动器一样一直伴随着电梯的运行而长期工作, 电梯的每一次启停就是制动器的一个工作循环。因此, 制动器作为电梯运行过程使用频率最高的机械安全部件, 保障其工作的稳定关乎着整机的安全。

摘要：电梯作为一种垂直运送行人或货物的运输工具, 在高层建筑、公共场合、车站、仓库等生活、服务、生产部门有着广泛的应用, 是现代人们使用最多的垂直运输工具, 已经成为高层建筑等场合的重要机电设备。电梯制动器作为电梯的重要部件, 能够使运行中的电梯在切断电源时自动把轿厢制停;当电梯停止运行时, 制动器应能保证在125%的额定载荷情况下, 使轿厢保持静止, 位置不变。一旦制动器失效, 就直接危及到乘客的生命安全, 电梯制动器性能的好坏将决定着整机的安全, 因此, 有必要对制动器进行安全分析。通过对不同类型的制动器进行结构和工作机理分析, 认为带抱闸动作检测开关的双抱闸制动器和盘式制动器能更可靠地实现电梯的制动功能, 防止因制动器失效引起的电梯事故发生。

关键词：电梯,制动器,安全

参考文献

[1]陈家盛.电梯结构原理及安装维修:第5版[M].北京:机械工业出版社, 2012.

[2]李洪.浅谈电梯制动器的结构型式与检验检测[J].电气开关, 2012 (03) :100-102.

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[4]TSG T7001-2009.电梯监督检验和定期检验规则-曳引与强制驱动电梯[S].

[5]JANOVSKY L.Elevat or Mechanical Design[M].NewYork:Ellis Hor wood, 1993.

[6]牛高产.电梯制动器性能检测试验机的研究与开发[D].广州:华南理工大学, 2012.

[7]CHO Y.M, RAJAMANI R.Identification and experimen-tal validation of a scalable elevator vertical dynamic model[J].Control Engineering Practice, 2001, 9 (2) :181-187.

[8]CHUNG D.W, RYU H.M, LEE Y.M.Drive systems forhigh-speed gearless elevators[J].IEEE Industry Appli-cations Magazine, 2001, 7 (5) :52-56.

[9]王苏华.新型电梯曳引机驱动与控制系统设计与实现[D].南京:南京理工大学, 2013.

电梯制动器系统及发展趋势 篇2

关键词：电梯制动器；安全要求；抱闸式；电磁式

中图分类号：TB 文献标识码：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2016.07.098

随着社会的发展，城市化建设的不断扩大，各地方的高层建筑像雨后春笋般呈现在人们的眼前。电梯作为高层建筑中必不可少的一种垂直运输工具和人们的生活紧密的联系起来。然而电梯事故的频繁发生不仅让人们产生恐慌。大量事实案例验证，电梯蹲底、溜梯、冲顶、停层失控等事故发生的主要原因就是源于电梯制动器制动力值不当。制动器采用为最常使用一个安全元件承担电梯的正常运行的重要责任。它使系统能够有效地停止电梯，并确保在没有电源的情况下，电动机立即停止。它已成为电梯安全的安全可靠运行的重要保证。

1 电梯制动器系统的应用

1.1 电梯制动器的功能

电梯制动器是一个重要的安全装置，它的安全性，可靠性是在电梯的安全操作的一个重要因素。制动器的功能是保持电梯轿厢停止状态，当电梯发生故障时能够紧急制动，并使轿厢停止下来保持静止状态。它能够保证电梯的运输工程中的安全运行。

1.2 对电梯制动器的要求

根据电梯的使用需要，对制动器的功能有以下几点基本要求。

（1）制动系统应具有一个机电式制动器（摩擦型），不得采用带式制动器；制动器应在持续通电下保持松开状态。被制动部件应以机械方式与曳引轮、卷筒或链轮直接刚性连接。

（2）所有参与向制动轮（盘）施加制动力的制动器机械部件应至少分两组装设。应监测每组机械部件的动作状态，如果有一组部件不起作用，则电梯驱动主机应当停止运行或不能启动。

（3）电梯驱动主机的额定制动力矩按GB7588与电梯驱动主机用户商定，或按额定转矩折算到制动轮（盘）上的力矩的2.5倍。如果有一组部件不起作用，则其余制动器仍有足够的制动力使载有额定载荷以额定速度下行的轿厢减速下行，即需大于额定转矩折算到制动轮（盘）上的力矩。

（4）制动器制动响应时间应不大于0.5s，对于兼作轿厢上行超速保护装置制动元件的电梯驱动主机制动器，其响应时间应同时满足制造厂商的设计值。

（5）制动器应进行不少于200万次的动作试验，试验过程不得进行任何维护，试验结束后，1-4条仍应满足要求。

2 传统抱闸式制动系统的工作原理

电磁抱闸制动控制原理是：用电磁力对运动机械实施制动。当旋转机械或直线机械运转时，电磁抱闸在弹簧力的作用下松开，机械可以运转，当需要将机械停止运行时，给抱闸电磁线圈通入电流，使得线圈产生的磁场将制动铁芯磁化，在铁芯的开口部位产生电磁力，使铁芯吸合，带动抱闸实施制动。当电梯处于停止状态时，曳引电动机、电磁制动器的线圈中电流为零，制动臂在制动弹簧压力作用下将制动轮抱死，限制曳引轮的运动；当曳引电动机通电旋转的瞬间，电磁铁中的线圈同时电流通过，电磁铁吸合，带动制动臂，制动瓦块张开，与制动轮完全脱离，曳引轮可以再次运行；当电梯轿厢停靠所需层数时，曳引电动机失电，制动臂在制动弹簧压力作用下将制动轮抱死，曳引轮停止运动，电梯停止运行。

3 电梯制动系统发展趋势——弹簧加压式电磁安全制动器的应用

弹簧加压式电磁制动器主要是作为安全制动器的关键部件之一，安装在电机的制动电机上，保证着电梯运行的安全性可靠性，目前广泛应用于起重，电梯等行业。随着工业自动化，智能化，市场对于电磁制动安全性，可靠性，舒适平稳，噪音低，适应恶劣环境，使用寿命等方面不断提出更高的要求。

弹簧加压式电磁制动器也称为电磁刹车，是在干式条件下工作的直流电磁制动器，可以在电机轴在电源故障或紧急制动的情况下，或者关断电动机轴后正常运转保持制动状态。它具有结构紧凑，响应速度快，制动平稳，性能稳定可靠，易于安装和维护，寿命长，噪音低，容易控制等特点。

3.1 基本结构

弹簧加压式电磁安全制动器的基本结构如图3所示，这种制动器的主要是由转子系统及电磁铁系统构成。转子系统包括轴套5和制动摩擦盘6。电磁铁系统包括电磁铁2、衔铁3、制动弹簧4、手动释放9等。

3.2 工作原理

弹簧加压式电磁安全制动器主要依靠弹簧力来制动，依靠电磁力来解除制动。当制动器失电时，电磁铁2同时失去电磁力，压缩弹簧4依靠自身的弹力将衔铁3和制动摩擦盘6压向对偶摩擦盘7，随着电机轴旋转的摩擦盘与衔铁和对偶摩擦盘产生摩擦力而使制动器制动、电机轴停止转动。当制动器接通电流后，电磁铁产生一个电磁场，衔铁在电磁力的作用下，抵消弹簧力被吸引到电磁铁上，衔铁与制动摩擦盘分离，制动器制动被释放，电机轴可以带着摩擦盘正常旋转。

弹簧加压式电磁安全制动器相较于传统的抱闸式制动器其稳定性更高，结构更加良好，性能更加完善，是较高端化和专业化的自动设备，现如今广泛应用于高速和吨位较大的电梯系统之中。

4 结束语

谈电梯制动器的检测及安全分析 篇3

将人或货物及时准确地运送到建筑物内预定的楼层, 而且在轿厢准确平层的条件下, 使电梯轿厢能够安全可靠地停站是电梯的作用。曳引机作为电梯运动的动力, 当轿厢到站时, 它必须将电机转速降到零, 电梯制动器实现“零速”刹车。为了使轿厢可以准确平层, 电梯一般不会采用电动机的电气制动方法, 一旦采用这个方法, 电梯就会在惯性的作用下, 无法立刻停止。所以通常会选择用制动器 (抱闸) 来停车, 这种方法是电梯到站时曳引电机的转速降到零, 抱闸通过机械结构实现零速刹车。无论电梯运行时发生制动器不抱闸还是制动失控, 都会造成严重的安全后果。下面通过对电梯出现的溜车现象进行深入分析探讨, 希望可在电梯的检验和维修保证过程中找到发生这些问题的根本原因, 同时还期望可找到能够完全解决这类问题的有效方法。

1 电梯溜车事故案例

有一台原来运行正常的电梯, 当其按指令运行至10楼平层开门时, 在开门的瞬间, 电梯发生向下溜车的现象, 当电梯滑行到7楼时, 电梯限速器带动安全钳动作紧急刹车, 在此突发事故过程中幸无人员伤亡。事后经检查, 造成此次溜车的原因是因为电梯制动器在停站时未能正常动作刹住电梯。下面对电梯制动器在停站时未能正常动作的原因进行分析, 寻找出预防及解决类似问题的方法。

2 造成电梯溜车的原因分析

2.1 电梯制动器制动力分析

在电梯运行过程中, 当发生以下两种情况时, 电梯的制动器会主动将电梯制停:①轿厢在层站的位置保持静止;②当紧急情况发生时。通过分析轿厢的运动状态可以知道, 轿厢在运行的过程中, 会受到4个力的影响, 即为:①曳引机的曳引力;②轿厢自重及载荷的重力;③对重的重量产生的重力;④运行时井道内风及轿厢、对重与导轨摩擦所产生的阻力 (此阻力在此暂且忽略不计) 。电梯在正常运行情况下, 制动器在电梯平层时“零速”动作, 使电梯在指定楼层准确停靠, 这个时候就会存在制动器的制动力矩等于电梯轿厢与对重产生的静力矩的情况。

若电梯在运行过程中突然停电, 电梯要在制动器的作用下安全地制停轿厢, 就必须考虑轿厢与对重两侧动力矩大小的影响。此时电梯处于突然失去曳引力而紧急刹车状态, 电梯就会同时受到2个力的影响:①制动器的制动力;②轿厢和对重的重力。不难看出, 以上两种情况的制动方式不同主要是因为制停时的减速度a的大小不一样。当电梯处于正常运行靠站停车, 电梯停车的减速度a小于0.65 m/s2, 而紧急制动时的减速度a在2~9.8 m/s2之间。而减速度是加速度的一种情形, 它是受物体质量 (m) 以及产生减速度的力 (F) 所影响的。同时, 电梯无法对这两种工况的负荷作正确的选择, 而电梯紧急刹车时的最小减速度amin>2 m/s2, 这个减速度是正常停车时的减速度的三倍[1]。由此可见:电梯要同时满足紧急刹车情况下和正常制动工况下的减速度要求是十分困难的。按照GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》对制动器的规定, 制动器设计时必须满足紧急制动工况下减速度的要求[2]。即假设轿厢以125%额定载荷的下行至最低站附近电梯断电时能可靠制停, 则会有:

静力矩为:

其中:Q为额定载重量 (kg) ;G为轿厢自重 (kg) ;W为对重重量 (kg) ;i为钢丝绳倍率;ML为轿厢侧钢丝绳重量 (kg) ;D为曳引轮节圆直径 (m) ;I为减速器传动比;η为传动系数总机械效率。

动力矩为:Md=J·ε=m·D2·n1/38.2tb (N·m) ,

其中:J为当量化到制动轮轴上所有运动零件的转动惯量 (kg·m2) ;ε为角减速度 (rad/s2) ;m为当量化到制动轮上的全部质量 (kg) ;n1为制动开始时的电机转速 (r/min) ;tb为制停时间 (s) 。

制动器所需的制动力矩等于静力矩加上动力矩之和, 即Mb=MS+Md。如果制动器两侧的机械装置的制动力相等, 则要求制动器单边的制动力:F1=Mb÷2r, r为制动轮的半径。

2.2 电梯制动器失效的原因分析

综上所述, 若制动器F1< (Mb÷2r) 时, 电梯制动器将无法安全地使电梯制停, 这时就会发生刹不住车的问题。电梯制动器结构图如图1所示。

1.电磁铁2.制动臂3.限位螺钉4.制动带5.刹车皮6.弹簧7.轴8.制动轮9.调整螺杆

从制动器的结构可以清楚知道, 制动弹簧压力N的大小由两个条件决定: (1) 刹车皮与制动轮的接触面积; (2) 刹车皮的摩擦系数μ。因此制动器制动力不足, 将给电梯安全运行带来严重隐患。

(1) 制动弹簧压力不足

根据力学原理可知道, 当弹簧处于压缩或拉伸状态时, 弹簧产生的弹力必由弹簧伸缩量和弹性系数的乘积所决定, 即:F=Kx (其中:F为弹力, x为伸缩量, K为弹性系数) 。对刚刚安装的电梯来说, 制动器的结构参数已为定值, 不管轿厢负荷怎样变化, 制动力都不会再改变。然而电梯在正常运行的过程中, 弹簧必然会产生一定程度的磨损或者弹簧弹性模量产生改变, 制动器的压紧弹簧力也相应地发生着变化, 因而导致制动力大小随之发生变化。

(2) 制动器刹车皮长期使用引起磨损

电梯制动器的刹车皮在正常的使用中, 由于刹车皮与制动轮之间长期产生间隙性摩擦, 因而会使刹车皮与制动轮的接触面积发生不同程度的改变, 还可能会导致刹车皮的摩擦系数μ产生相应的改变, 从而使摩擦力产生改变, 因而使制动器制动力变小, 造成制动力小于设计要求。

(3) 电梯载荷超出额定载荷

如果电梯出现超载情况, 则由于超载产生的作用于电梯制动器上的力F2>制动力F (常况) , 此时若这个作用力远远大于电梯所设计的制动力, 电梯将发生溜车现象。

(4) 存在附加的打开制动器抱闸的力

一旦控制柜中的工作坏境有太多的灰尘或者湿度过大, 这时接触器触点很容易会发生打火 (短路) , 严重的还会使接触器触点被粘连。与此同时, 若出现以下3种情况, 就会导致电梯制动器出现不抱闸情况: (1) 电梯设计电路中控制制动器的电流接触器没有防粘连措施; (2) 控制制动器的电流接触器数量少于两个[3]; (3) 制动系统中发生卡阻现象。卡阻由以下两种因素造成:一是制动器电磁铁产生的电磁力过大;二是电磁铁的铁芯出现卡阻状况。而电磁铁的铁芯出现卡阻状况主要是因为下面的两种情况:一是铁芯中有杂质;二是铁芯出现剩磁。

3 预防电梯发生溜车现象的方法

3.1 加强日常巡检及维保工作

制动器的制动轮与刹车皮产生的间隙性摩擦不会使制动系统马上失效, 但如果没有及时消除这种情况, 就会降低制动刹车皮摩擦系数, 导致摩擦力减小, 容易发生电梯溜车事故。要想避免这种情况, 可以加强日常检查, 电梯除了每月两次以上的维修检查保养, 还必须定期对相关设备进行清洁, 一旦发现问题要马上调整处理。在本文案例中, 定期对电梯超载开关进行检查, 只有保证超载开关有效, 才能确保电梯可靠运行。要做到这一点, 只能依靠维保单位及时对电梯进行相关的检查验证。这就要求维保单位应该认真确切履行工作职责, 尽最大可能去避免因为维修不到位而引发的各类电梯事故的发生。因此, 定期地对电梯进行检查是避免电梯事故发生的重要解决办法之一[1]。

3.2 定期对电梯进行修理

由于电梯是特种设备, 所以要确保其可以安全无误地运行, 电梯进行定期维修是有必要的。很多企事单位不太重视电梯的定期检查维修, 认为这是费时、费力、费钱的事情。另外, 维保人员在日常检查中若只对制动器外部进行保养是不能保证它能正常工作的, 只有定期拆开制动器铁芯外壳, 检查制动器内部各部件的工作状况, 进行细致的维护, 才能保证它的最佳工作状态。因此, 电梯使用单位和维保单位应严格按照电梯的使用情况进行定期检查维修, 防患于未然。

3.3 电梯必须定期进行检测

新《特种设备安全监察条例》要求, 电梯每个年度必须进行定期检验, 而且电梯在进行改造或重大维修后, 要通过监督验收检验, 经验收合格后, 电梯才可以继续使用 (4) 。从本文案例中可以知道, 若一些问题未能及时得到使用单位的重视, 再加上平时若缺乏维修保养工作, 电梯必将会存在严重安全隐患, 甚至造成安全事故。

3.4 随着新国标的实施, 应及时对在用电梯进行改造, 以满足新的规范

由上面所提及的案例分析可知, 电梯一旦出现轿厢面积超出相关规定, 此时若轿厢内超载, 则有可能造成溜车事故。因为电梯各部件的设计是以电梯的额定载重量为依据, 按照电梯安全监督规程的有关规定, 要求乘客电梯轿厢面积不能高出额定面积的5%, 若超出此值则应重新对电梯各部件进行校核选型, 以适应实际轿厢面积[2]。另外, GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》对制动器等安全部件赋予新的要求, 应严格执行。

4 结束语

电梯制动系统是确保电梯安全运行的重要条件, 如果设计时制动器的制动力矩的值取得不合适, 很可能造成电梯溜车事故。电梯的安全运行, 离不开制动系统的可靠动作。如果制动器发生故障, 电梯将发生严重的安全事故。因此, 制动器是电梯最为关键的安全部件之一。在熟悉电梯的结构和电梯的工作原理后, 定期对电梯进行安全检查, 及时更换不符合相关标准的电梯安全部件, 才能保证电梯安全可靠运行。

摘要：制动器是保证电梯的安全运行重要安全部件, 其质量好坏直接影响电梯的安全性能。在日常使用电梯过程中, 有时会发生电梯溜车的突发情况。而造成溜车的主要原因则是因为电梯制动器的制动力不足或者存在附加的松闸的力。制动器一旦发生故障, 电梯将存在严重安全隐患而无法正常运行。通过对一宗电梯溜车案例的详细分析, 剖析造成电梯制动器失效的因素, 并在此基础下提出解决这种现象的有效措施及电梯制动器的检测方法, 以保障电梯的安全运行。

关键词：电梯,制动器,溜车,措施,检测

参考文献

[1]陈建新.电梯的技术检验[M].北京:科学出版社, 2009.

[2]GB7588-2003.电梯制造与安装安全规范[S].

[3]TSG T7001-2009.电梯监督检验和定期检验规则——曳引与强制驱动电梯[S].

电梯制动器可靠性分析 篇4

关键词：电梯系统,紧急制动,曳引力,轿厢

0 引言

电梯作为一种繁忙的运输工具, 本身结构非常复杂, 使用不规范、生产制造和安装检测过程中的不确定因素, 使得电梯的安全使用成为一个严峻的问题。

国家新版《电梯制造与安装安全规范》 (GB7588-2003) 较之95版标准作了许多修改, 其中附录M对曳引力的计算就和95版标准的规定不同。

1 电梯曳引系统与曳引力

1.1 电梯曳引系统

系统主要由曳引机、曳引钢丝绳、导向轮及反绳轮等组成。曳引机由电动机、联轴器、制动器、减速箱、机座、曳引轮等组成, 曳引机类型不同, 结构也有所不同, 它是电梯的动力源。曳引钢丝绳的两端分别连接轿厢和对重, 依靠钢丝绳与曳引轮绳槽之间的摩擦力来驱动轿厢升降 (这种力就叫曳引力或驱动力) 。导向轮的作用是分开轿厢和对重的间距, 采用复绕时可增加曳引能力。导向轮安装在曳引机座或承重梁上。当曳引钢丝绳的绕绳比大于1时, 在轿顶和对重框架上增设反绳轮。反绳轮的个数可以是1个、2个甚至是3个, 与绕绳比有关。

1.2 电梯曳引力

新版标准9.3条中对电梯满足曳引条件分3种工况进行计算验证, 分别是轿厢装载工况、紧急制动工况和轿厢滞留工况, 即电梯钢丝绳曳引力应满足以下条件:

(1) 轿厢装载至125%额定载荷的情况下应保持平层状态不打滑。

(2) 必须保证在任何紧急制动的状态下, 不管轿厢内是空载还是满载, 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。

(3) 当对重压在缓冲器上而曳引机按电梯上行方向旋转时, 应不可能提升空载轿厢。

其中, 轿厢装载工况与紧急制动工况要求:

轿厢滞留工况要求:

式中, T1为在各种受力工况下, 曳引轮两侧的较大拉力;T2为在各种受力工况下, 曳引轮两侧的较小拉力;f为当量摩擦系数;a为钢丝绳在曳引轮槽中的包角。

曳引驱动受力图如图1所示。

设T1>T2, 且此时曳引钢丝绳在曳引轮上处于要打滑但还没有打滑的临界平衡状态, 由欧拉公式可知T1/T2=efa。

efa为曳引系数, efa限定了T1/T2的允许比值, efa大, 则T1/T2的允许比值大, 电梯的曳引能力大。由此可知, 电梯的曳引能力由a和f所决定。

2 紧急制动曳引力分析

2.1 分析前提

以轿厢和对重均采用1∶1悬挂方式建立动力学模型, 对导靴和导轨间的摩擦力忽略不计;对曳引轮和导向轮转动惯量的折算, 由于其值很小, 不会对结果产生影响, 因此也对其作忽略处理;并认为补偿绳对电梯的曳引系统进行了有效补偿。

2.2 分析计算

(1) 空载轿厢上行在顶层制停时, 轿厢受力图、对重受力图分别如图2、图3所示, 由图可知:

因为F2>F1, 所以:

式中, F1 (F2) 为轿厢 (对重) 侧钢丝绳所受拉力, N;Q为轿厢额定载荷质量, kg;P为轿厢及其上固定的附属设备的总质量, kg;K为平衡系数, 0.4~0.5;a为制停平均减速度 (绝对值) m/s2;v为轿厢 (对重) 运行速度, m/s;mb为补偿链单位长度质量, kg/m;my为曳引绳单位长度质量, kg/m;md为随行电缆单位长度质量, kg/m;H为电梯的总行程, m。

(2) 空载轿厢以额定速度向上行, 至接近最高层站时, 电梯突然失电, 紧急制动, 制动减速度a=0.8m/s2。

此时, 对重侧拉力:

轿厢侧拉力:

μ=01+V·.1Rv/10=0.07576, 为当量摩擦系数。

(3) 额载轿厢下行在底层制停时, 轿厢受力图、对重受力图分别如图4、图5所示, 受力方程分别为:

为了与轿厢在顶层制动时的相区别, 将此情况下曳引轮两侧钢丝绳所受的较大拉力与较小拉力之比表示为

根据新版标准符录M2.1.2:“的动态比值应按照轿厢空载或装载额定载荷时在井道的不同位置的最不利情况进行计算”的要求, 需分析轿厢空载上行在顶层制停和轿厢额载下行在底层制停哪种情况对满足曳引条件最不利, 即比较与的大小, 数值较大者对应的工况为不利工况, 并验证此工况下电梯是否满足曳引条件。

2.3 结果分析

(1) 分析可知, 增大P可减小的值, 即电梯更易满足曳引条件。因此轿厢质量不可设计得太轻, 较大的轿厢质量有利于电梯满足曳引条件;否则应采取增大钢丝绳在曳引轮上的抱角、改变曳引轮材质等其它方法来提高电梯的曳引能力。

(3) 125%额载下行, 在底层紧急制停试验时, 钢丝绳在曳引轮上适度打滑应是允许的, 因125%额载紧急制动有可能破坏电梯的曳引条件 (此时的动态比值是以1.25Q, 而非Q来计算的) 。测量出钢丝绳的滑移长度, 即可计算出轿厢的平均制停减速度。设此时钢丝绳的滑移量为L (m) , 轿厢的额定速度为V (m/s) , 轿厢制停的平均减速度按照标准要求, a的范围为0.2~1g, 为满足a的取值范围, 电梯制动器的制动力应适当。若试验时钢丝绳不打滑, 则说明电梯的曳引能力有充足的余量。

(4) 125%额载下行, 在底层紧急制停试验时, 从分析结果可知, 曳引力在空载轿厢位于高层时的紧急制动工况不能满足GB758-2003中的要求, 所以必须采取措施使曳引力在各种工况中都满足国标的要求。

3 结语

依据规定计算了紧急制动条件下的曳引力, 但是否满足使用要求还需要通过曳引试验进行验证。对于在用电梯, 由于使用条件的变化, 如曳引绳槽磨损、轿厢装修等, 电梯紧急制动时的曳引能力都会发生变化, 大多数情况都会导致曳引能力不足。

参考文献

[1]于克勇, 李青, 张国华.曳引式电梯钢丝绳打滑原因分析[J].金属制品, 2012

[2]李永亮, 董树平.谈电梯的曳引条件[J].中国设备工程, 2006

[3]吴道强.电梯系统曳引力的研究[J].广船科技, 2008

电梯制动器可靠性分析 篇5

1 电梯曳引系统与曳引力

1.1 电梯曳引系统

目前, 我国的电梯曳引系统在运行的过程中, 主要由曳引机、钢丝绳、导向轮、反绳轮等零部件组成。作为电梯曳引系统中作为重要的部件以及动力源, 曳引机一般主要包含电动机、联轴器、减速箱、机座等。基于电梯使用的环境不同, 所以相关的厂商开发出不同的曳引机类型。

此外, 曳引钢丝绳在实际的运用过程中, 往往连接了电梯的轿厢以及对重, 一般而言, 而其在实现轿厢的升降作业过程中, 主要依赖于钢丝绳与曳引轮绳槽之间的摩擦力进行相关的操作。不仅如此, 为了促进电梯曳引系统中曳引能力的增强, 技术人员往往采用复绕曳引钢丝绳的方法实现。

为了确保轿厢与对重之间能够保持一定的间距, 还需要加强对于导向轮运用。一般情况下, 导向轮主要安装在曳引机座或承重梁上。而当曳引钢丝绳的绕绳比大于1时, 则需要相关人员在轿顶以及对重框架的上方安置反绳轮, 确保电梯的安全运行。关于反绳轮的安装个数没有确切的要求, 往往根据电梯在运行的过程中绕绳比而具体分析。

1.2 电梯曳引力

在进行电梯曳引力的计算以及分析的过程中, 往往需要依照《电梯制造与安装安全规范》 (GB7588-2003) 中的相关规定进行具体的操作。目前, 在分析曳引条件的过程中, 需要技术人员对轿厢装载、紧急制动以及轿厢滞留这三种工况。

一般而言, 电梯的钢丝绳曳引力需要满足下述的三大条件: (1) 当轿厢装载至125%的额定载荷时, 电梯应当处于平层状态, 且不打滑。 (2) 在紧急制动的状态下, 轿厢的减速度需要控制在缓冲器所规定的相关标准值以内。 (3) 当对重压在缓冲器上而曳引机按电梯上行方向旋转时, 不能对空载轿厢进行提升操作。

在实际的分析过程中, 需要确保轿厢装载与紧急制动的工况符合下述的公式要求:, 而轿厢滞留工况则需要符合:。在上述的公式中, T1指的是曳引轮两侧的较大;而T2则是曳引轮两侧的较小拉力;efa则是钢丝绳在曳引轮槽中的包角。关于曳引驱动受力示意图, 笔者进行了相关的描述, 具体内容见图1。

2 紧急制动曳引力分析

事实上, 当轿厢处于装载或滞留工况状态时, 曳引轮两侧的钢丝绳往往受到静态的拉力, 基于这样的状况, 就比较容易分析, 但是一旦电梯系统处于紧急制动的状况下, 在进行的计算、分析的过程中, 由于需要加强对于减速度等影响因素的分析, 故而导致相关的操作过于复杂。本文在分析紧急制动状态时的曳引力的过程中, 需要注重对空载轿厢上行在顶层制停以及额载轿厢下行在底层制停这两种状况的分析以及讨论。

2.1 分析前提

在实际的分析过程中, 笔者为了方便相关的流程操作, 采用轿厢与对重以1:1悬挂方式建立动力学模型。并对各类摩擦力忽略不计。不仅如此, 在实际的分析过程中, 还需要对曳引轮以及导向轮转动惯量进行折算。

2.2 分析计算

2.2.1 空载轿厢上行在顶层制停分析

当空载轿厢上行且在顶层制停的过程中, 轿厢以及对重的受力状态, 笔者进行了相关描述, 具体内容见图2~3。

通过对图2~3的分析可以得知: (P+Hmb) g-F1= (P+Hmb) a→F1= (P+Hmb) (g-a) ;F2= (P+KQ+Hmb) 。其中, F1、F2分别指代轿厢以及对重的钢丝绳所受拉力, 而Q则代表轿厢在运行的过程中, 其额定载荷的质量;P则是轿厢以及各附件的总质量;K是平衡系数, 一般取值为0.4~0.5;a则是制停平均减速度;H则是电梯的总行程。

2.2.2 额载轿厢下行在底层制停分析

当额载轿厢下行在底层制停的过程中, 其轿厢以及对重的受力方式如下:F1= (P+Hmy) (g+a) ;F2= (P+KQ+Hmb) (g-a) 。

3 结果分析

通过对于上述的计算分析可以得知:随着轿厢以及各附件的总质量的逐渐增加, 的数值则出现了不断减小的趋势, 从而更加容易满足曳引条件的相关需求。基于此, 在实际的操作过程中, 相关的技术人员可以选用大质量的轿厢, 从而满足电梯的曳引条件, 促进电梯的安全运行。或者采取增大钢丝绳的抱角等措施, 促进电梯曳引能力的提升。

此外, 当125%额载下行状态时, 技术人员在进行底层紧急制停试验的过程中往往是允许钢丝绳适度打滑状况的出现。在此过程中, 往往需要对钢丝绳的滑移长度进行有效的测量, 继而在此基础之上计算出电梯轿厢的平均制停减速度。在实际的操作过程中, 需要设钢丝绳的滑移量为L, 轿厢的额定速度以及平均减速度为V、a, 一般情况下a的范围为0.2~1g之间。在实验的过程中, 若钢丝绳不出现打滑的状况, 则说明电梯的曳引能力有充足的余量。

在125%额载下行的状态下进行底层紧急制停试验时, 从前文的分析结果可知, 曳引力在空载轿厢位于高层时的紧急制动工况往往不能够有效的满足相关的标准要求, 故而不需要技术人员采取措施, 促使曳引力在各种工况中都满足国标的要求。

4 状况分析

一般情况下, 当电梯处于空载上行或者超载下行的状况是, 电梯也会因为紧急制动而加速了闸皮与制动轮之间的摩擦, 继而由此导致闸皮表面温度急剧升高, 超过了闸皮允许的温度标准值, 从而引发闸皮表面的损坏。在此过程中, 需要相关的设计人员依据预测闸皮在紧急制停过程中产生的发热量选择合适的闸皮材料, 设计合理的摩擦面积, 促进相关工作的有序进行。

5 结语

本文基于此, 主要分析了电梯曳引系统以及电梯曳引力, 并对电梯的紧急制动曳引力进行了具体的论述, 最后分析了相关的结果。事实上, 电梯在使用的过程中, 由于实际的使用条件变化, 往往会对电梯的紧急制动时的曳引能力产生不同程度的影响。为此, 需要相关的技术人员加强对于电梯的监控以及管理, 促进电梯的安全、平稳的运行, 实现更多的社会效益的取得。

参考文献

[1]于克勇, 李青, 张国华.曳引式电梯钢丝绳打滑原因分析[J].金属制品, 2012 (5) :41~47.

[2]张梁娟, 朱昌明, 史熙, 张鹏.事故环境下电梯系统动力学建模[J].上海交通大学学报, 2013 (12) :1997~2001.

[3]郭俊一.电梯曳引系统严重磨损的危险分析[J].中国特种设备安全, 2016 (8) :62~64+71.

[4]郑祥盘, 陈凯峰, 陈淑梅.曳引电梯磁流变制动装置的温度特性研究[J].中国机械工程, 2016 (16) :2141~2147+2154.

[5]刘德勇.对电梯曳引力和平衡系数的研究及相关影响[J].机电工程技术, 2015 (4) :149~152.

电梯制动器可靠性分析 篇6

1 无机房电梯锁定装置

1.1 无机房电梯的轿顶检修安全保障

当驱动主机、控制柜、限速器安装在井道顶部或轿顶时, 轿顶作为作业场地用于维修、检查工作。在对相关部件维修或检查时, 存在轿厢有滑动或意外失控的可能, 会对作业人员造成影响, 并有可能引发事故, 带来人身伤害的危险。因此, 无机房电梯设置了机械锁定装置, 保证电梯轿厢危险移动保证电梯检修人员生命安全。

1.2 无机房电梯机械锁定装置

无机房电梯机械锁定装置的机械结构图如图1所示。无机房轿厢机械锁定装置的构成分为两个机械结构, 一部分是指的装载电梯轿厢架的插销轴, 插销轴的作用主要实现了对电梯档位的控制, 电梯的运行需要插销轴并没有真正的插进导轨的的插销定位板。电梯的在进行检修的过程中插销轴主要固定在检修的档位并固定在导轨的插销定位板。另外一部分主要实现对导轨压板的后板固定, 从而促进厚板能够安装在导轨上, 保证厚板的高厚需要满足轿顶的平面与井道。并对应的导轨需要对机械装置进行设置, 并安装的高度务必要低于驱动主机支撑的承重梁, 有利于检修人员的故障检修。另外在原板上安装符合标准规范的电气控制装置。机械锁定装置的电气控制实现对于轿厢移动过程中停放位置的阻止操作。对于一般的轿顶除非在检修操作状态下, 机械锁定装置都是放在正常档位。轿顶一般采取的作业运行方式的电气安全装置都是进入工作检修档位, 防止轿厢的任何移动。轿厢运行时段一般包括接机械锁定装置进入工作过程中保证轿厢安全。

电梯轿厢锁定装置的插销轴的伸出通过电气安全装置进行检验的, 插销伸出插入定位板之后, UKS打开电梯进入检修状态, 检修人员完成检修必须对插销轴进行回档操作。完成开会归位操作流程, 电梯回归正常工作运行状态, 否则电梯处于检修或者电路断开的状态。

鉴于轿厢的扭转, 一台电梯的轿厢必须设置两套锁定装置机构, 轿厢的梁柱必须标明机械锁定装置到运行过程中, 还需要对某些注意事项进行观察, 并按照手动操作机械装置的相关作业说明操作。无机房电梯机械锁定装置的安装进一步防止轿厢的移动。值得关注的是机械锁定装置一旦锁定, 无机房电梯的检修平台只能为轿顶, 不允许拆换驱动主机以及悬挂装置。

2 电梯机械锁定装置检验

2.1 相关检验要求

无机房电梯的检修驱动的主机以及控制柜装置设置在电梯轿顶或轿内的情况下, 在进行检验过程中应当具备以下安全防范措施:

(1) 纺织轿厢机械锁定装置。

(2) 设置检查机械锁定装置的电气安全装置, 预防检修过程中轿厢移动。

2.2 对应检验方法

(1) 机械锁定装置的目测以及轿厢内部检修控制装置。

(2) 通过对轿厢机械锁定装置的电气装置进行模拟操作, 实现对机械锁定装置及电气安全控制的测试目的。

目前检验机构的检验方法还只是局限于目测其是否有无以及简单的试验电气安全装置是否有效, 没有明确要求进行打滑试验, 其功能可靠性无法确认, 或者是安装工艺不过关, 部分厂家只在一侧安装机械锁定装置, 打滑试验是否会产生相应的危险和安全问题, 如导轨受力不均导致弯曲变形, 这些都要综合考虑, 才能进行打滑试验。

3 电梯机械锁定装置可靠性分析

机械锁定装置的强度以及相关的安全性都是由许多因素造成的, 进行设计以及选才过程中结合实际的应用情况选取合适的机械材料, 从而保证电梯的机械安全系数。由于对于电梯机械设计规范存在诸多漏洞因此电梯的机械生产过程中加工工艺简单导致无机房电梯轿顶机械特性不达标。以某种规格的电梯机械锁定装置为例。图1为机械锁定装置 (电气开关, 锁定轴和轿顶上的固定挡板) , 当处于轿顶检修状态时, 锁定轴左半截插入固定在导轨上的挡板中, 从而起到机械锁定作用。

通过图2无机房电梯机械锁定装置的机械分析, 假设分析轿顶的检修平台工况分析最具不利因素的状况, 一方面电梯贿赂发生故障, 轿厢空载检修, 一旦检修人员误操作会导致安全回路失灵, 导致操作失误方向牵引向上行驶, 这种情况必须保证锁定轴牵引发生牵引滑轮打滑, 防止人员安全。二是在维修作业中, 锁定轴需能承受轿厢、检修人员、检修仪器和检修设备的重量。电梯部分性能参数:额定载重量Q=1000kg;轿厢质量P=1400kg;对重包括滑轮质量Mout=1900kg。随行电缆实际质量Msrout=23.25kg。对重侧钢丝绳总质量=72.17kg。包角α=159°, 曳引轮半圆槽开口角γ=30°, 曳引轮半圆槽下部切口角β=105°。摩擦系数μ=0.2;钢丝绳倍率r=2。机械锁定装置安装2套, 压导板用6个12螺栓固定, 预紧力F0=16000N, 挡板材料为Q235普通碳素钢, σs=225MPa, 锁定轴材料为45#钢, σs=355MPa, 直径Dn=20mm。安全系数均取1, 重力加速度gn=9.58m/s2。

机械锁定装置的工作轿厢主要是位于垫层的平顶位置, 可以看做轿厢的滞留现象。对于轿厢位于最上位置, 轿顶的曳引绳以及轿厢的重底部平衡连质量科忽略不计, 滑动轮惯量折算值与导轨摩擦力因数值小忽略不计。

当量摩擦系数:

要破坏曳引条件, 需要锁定轴的最小应力满足:

计算判断锁定轴是否符合要求。

结论

无机房电梯的轿厢的顶部的机械锁定装置的安装和检验方法还存在诸多不合理性以及不规范之处。随着当前电梯的功能结构的设计以及生产安装不断的被安全检修人员重视, 无机房轿顶检修平台机械锁定装置的检验方法的不断改进以及机械锁定装置的可靠性分析的不断重视, 将很大程度上促进无机房电梯产品生产安装的规范化及科学化。

参考文献

[1]伊新.浅谈无机房电梯的检验[J].中国设备工程, 2013 (03) .