電梯安全鉗動作受力分析及失效探究

王松華　王皓

摘要：目前，電梯作為高層建筑的交通工具保有量越來越大，電梯的使用給人們的生活帶來了極大的方便。電梯的安全運行至關重要，制動系統是保證電梯安全運行的關鍵部件。在電梯安全系統中，安全鉗系統對電梯失控下墜時起到制停作用，是保證電梯安全的重要裝置。文章通過對電梯安全鉗動作受力分析及失效探究，為電梯安全運行提供幫助。

關鍵詞：電梯安全鉗；高層建筑；電梯運行；電梯安全；電梯事故 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU857 文章編號：1009-2374（2015）32-0074-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.32.040

近年來，隨著電梯的廣泛使用，電梯事故頻發，電梯的安全性和可靠性成為人們廣泛關注的焦點問題。電梯作為載人工具，其安全性是第一位的。安全鉗是保證電梯安全的重要設備，能夠在電梯超速和失控時起到保障電梯人員安全的重要作用。本文通過對安全鉗失效或者誤動的問題進行研究探討，提出一些解決方法。

1 安全鉗工作原理

電梯安全鉗是保證電梯安全的最重要的保護裝置。安全鉗按照制停減速度的不同分為瞬時式的和漸進式的，瞬時式安全鉗使用于速度不大于0.63m/s的電梯中，漸進安全鉗用于速度大于0.63m/s的電梯。電梯安全鉗如果按照制動元件結構的不同可分為滾柱型、鍥塊型和偏心輪型三種。

電梯的安全鉗系統主要由限速器、安全鉗、張緊輪及其他部件組成，結構見圖1。電梯安全鉗的工作原理為：在電梯運行過程中，如果電梯出現意外發生失控快速下降或當電梯下行速度過快（超過限速器設定的限制速度）時，這時限速器卡緊機構使限速輪停止轉動，限速繩在摩擦力作用下帶動安全鉗動作，這時電梯轎廂仍繼續下行，安全鉗鉗塊相對于轎廂作向上運動，鉗塊提起并與導軌并緊，由于摩擦力的作用使電梯轎廂制停，從而避免電梯下墜引起安全事故。

2 安全鉗受力分析

安全鉗塊受力情況在不同情況的不同，大致分為以下五種受力情況，見圖2：

圖2

第一，圖2（a）此時為電梯轎廂被安全鉗塊完全卡住停止時的受力情況，由圖可見此時鉗塊共受到6個力的作用；轎廂與鉗塊相互作用產生的正壓力F，轎廂給鉗塊的反作用摩擦力F′，導軌與鉗塊的相互作用產生的正壓力Q，導軌給鉗塊的反作用摩擦力Q′，P為鉗塊自身重量，R為拉桿上的彈簧對鉗塊的拉力R，限速繩產生的摩擦力T，其中R與自重P非常小，忽略不計。根據力平衡原理，可得方程式：F·sinθ-Ffcosθ-Q=0F·cosθ+Ffsinθ-T=0，其中T為摩擦系數。

第二，圖2（b）為鉗塊與轎廂及導軌無相互作用，即安全鉗無動作時鉗塊的受力情況，此時Q=0，Q′=0，F=0，F′=0。

第三，圖2（c）安全鉗與導軌之間有力的作用（可能進入異物），這是安全鉗塊受到合力N=Q1-F1fsinθ-F1cosθ，安全鉗塊還受到拉桿的作用力R，這時導軌對鉗塊產生摩擦力Q1小于Q′。當電梯是正常制停的狀況，導軌對鉗塊的摩擦力F1′小于F2′，根據R與N的大小關系來判斷安全鉗是否會產生誤動作。當R小于N時，鉗塊會被異物頂起，產生誤動作；當R大于N時，鉗塊無動作保持靜止。

第四，圖2（d）為限速器產生動作時，安全鉗塊受到的作用力的狀況，分兩種情況：（1）當安全鉗塊與導軌發生接觸時，此時鉗塊受到R、T及合力N三個力作用（N=Q-R′sinθ-Fcosθ），以為發生接觸，此時T+N-R-P大于0，拉桿上的彈簧力調得太小時，容易產生誤動作；當彈簧力太大時，安全鉗有可能失效。（2）鉗塊與導軌不接觸時，此時安全鉗塊只受自重P、拉桿彈簧的作用力R及限速輪槽與限速繩的摩擦力T，當T-R-P小于0時，安全鉗失效；當T-R-P大于0時，鉗塊被提起。

3 連接導軌螺栓的預緊力

電梯導向系統各種各樣，都是用螺栓將導軌連接，在導軌連接處有相應的規定，即《電梯安裝驗收規范》（GB 10060-1993）中規定導軌接頭處允許的臺階小于等于0.05mm，如果大于0.05mm要做相應的修光，修光長度要大于150mm。當兩根導軌連接處有錯位，產生位移，就會導致安全鉗出現誤動作。螺栓在拉伸方向有預緊力。而預緊力的存在能避免導軌連接處的位移。只要對螺栓的最大預緊力產生的摩擦力跟導軌連接處受到的力大小比較，就能判斷導軌是否會發生位移。當摩擦力大于連接處受力時，不會發生位移，反之，就會發生位移。因此，為保證安全鉗不出現誤動，就要提高螺栓最大預緊力。一般重型梯的導軌處連接螺栓主要采用三種：M12、M14、M16，要選用質量好的螺栓。

4 安全鉗的失效探究

安全鉗的作用是在電梯的轎廂超速下滑或墜落的速度達到限速器發生動作速度時，安全鉗起作用使電梯轎廂安全制停后能夾持在導軌上，防止發生意外事故。但在實際使用過程中，存在安全鉗失效的情況。

第一，如果限速器夾繩的鉗制動力不足，夾不住限速器鋼繩時。當電梯超速，限速器動作時限速器鋼繩發生打滑提不動安全鉗，造成失效。按照《電梯制造與安裝安全規范》的相關規定：限速器繩的張緊力在限速器動作時不得小于以下兩個數字值的較大者：安全鉗裝置起作用所需要力的2倍或者200N。此時解決措施：按照要求調整限速器繩的張緊力。

第二，在電梯使用過程中，限速器輪槽會發生磨損，造成限速器鋼繩相對位置下降，這時夾繩鉗可能接觸不到鋼繩或相應的制動力不夠，也會造成限速器鋼繩打滑。解決措施：定期檢查，按要求調整限速器夾繩鉗與鋼繩的位置。

第三，限速器鋼繩位置有誤差，可能不在夾繩鉗有效作用范圍內，造成夾繩鉗夾不到限速器鋼繩，造成安全鉗失效。解決措施分三種情況：當鋼繩位置不正確時，及時調整鋼絲繩的位置即可；當限速器本身的安裝位置不合理時，就會造成鋼繩與夾繩鉗的位置不正確，這時需要調整限速器位置；當夾繩鉗與限速器本身輪槽相對位置不正確，需要調整彼此的相對位置。

第四，因安全鉗間隙過大造成失效。安全鉗間隙過大，造成安全鉗的提拉機構拉到極限位置時，安全鉗楔塊不能與導軌工作面接觸，造成不能制動，造成失效。解決措施：按照相關標準要求調整安全鉗間隙，并使安全鉗兩側間隙均勻。

第五，安全鉗本身提拉機構結構尺寸不正確，有可能提拉桿行程不夠，造成提拉不到位，導致楔塊接觸不到軌道工作面無法制動，造成無效動作。解決措施：由于不同的電梯安全鉗的提拉機構結構也有所不同，需要根據實際情況進行調整。

第六，對于新安裝的電梯，限速器安裝方向有可能安裝不正確，電梯向上運行時，夾繩鉗夾住鋼繩，當電梯向下運行時，限速器夾繩鉗不能作用，夾不住限速器鋼繩成失效。解決措施：需要重新對限速器的方向進行調整。

第七，電梯安全鉗鉗口內進入雜物（如沙子、油泥等），安全鉗楔塊會受阻夾不住導軌電梯，轎廂會繼續下滑，造成失效。解決措施：定期檢查，拆下安全鉗清理這些異物。

5 防止電梯安全鉗失效的檢查措施

安全鉗失效是非常危險的事故，是絕對不能發生的。必須找出其不動作的原因，這就要做好相應的安全鉗檢驗，檢驗過程中要做安全鉗聯動試驗，檢驗過程中要注意三點：（1）要根據可能產生安全鉗誤動作原因進行分析，檢查限速器調整得怎么樣，偏心凸輪與橡膠輪接觸表面是否有雜物干擾安全鉗的動作，檢查安全鉗的提拉桿是否靈活轉動、張緊輪動作是否靈活、限速器鋼絲繩是否松弛、內部是否有異物；（2）要對安全鉗相關的電氣開關進行檢查，看能否順利動作及復位；（3）要及時檢查維保單位的維保記錄，看是否做好安全部件保養，對日常出現的問題能否及時排除及后期檢查能否有針對性檢查。要建立每部電梯的保養數據庫，為以后維修提供數據支持。

6 結語

電梯是高層建筑的交通工具，電梯安全至關重要，安全鉗作為保證電梯的重要環節，主要針對電梯在失控或超速下墜時自動制停的一種安全裝置。如果安全鉗系統存在誤動作或者失效，會造成非常嚴重的后果。本文通過對電梯安全鉗動作受力情況進行分析，對可能造成安全鉗失效的因素分析提出解決措施，為保障電梯安全運行提供幫助。

參考文獻

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[3] 劉曉洋.淺析電梯檢驗中安全鉗動作分析及檢驗探討[J].商品與質量·學術觀察，2013，（3）.

作者簡介：王松華（1980-），男，浙江東陽人，浙江省特種設備檢驗研究院工程師，工程碩士，研究方向：起重機械、電梯檢驗。

（責任編輯：秦遜玉）