谈电梯制动器的检测及安全分析.docx

doi: 10. 3969 / j. issn. 1009-9492. 2013. 06. 055谈电梯制动器的检测及安全分析陈伟森（广州市特种机电设备检测研究院， 广东广州510180）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；检测中图分类号：tu857文献标识码：a文章编号：10099492 (2013) 06019303a method of elevator brake safety inspection and analysischen wei-sen（guangzhou academy of special equipment inspection testing，guangzhou510180，china）abstract: brake is a key safety part for elevator，which safety performance is directly determined by the quality of brake. if the brakes brake resistance is not enough， or the brake is forced open， there will be a problem of driving sliding. in these cases， the elevator is danger and can not run normally. based on the detailed analysis of a driving sliding case，this paper studies the factors of brake fade，and puts forward a method of how to effectively inspect the elevator brake.key words: elevator；brake；driving sliding； method；inspection0 引言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：轿厢在 层站的位置保持静止； 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：曳引机 的曳引力；轿厢自重及载荷的重力；对重的收稿日期：20121205经验交流重量产生的重力；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：制动器的制动力；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 gb75882003 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：ms=( 1.25q+g-w ) imlgd/2i （nm）， 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；为传动系数总机械效 率。动力矩为：md=j=md2 n1/38.2tb （nm）， 其中：j 为当量化到制动轮轴上所有运动零件的转动惯量 （kgm2）；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=mb2r，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 （mb2r） 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.调整螺杆图 1电梯制动器结构图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：刹车皮与制动轮 的接触面积；刹车皮的摩擦系数。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。194机电工程技术 2013 年第 42 卷第 06 期经验交流陈伟森：谈电梯制动器的检测及安全分析（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：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；控制制动器 的电流接触器数量少于两个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