一起電梯曳引輪脫落事故的案例分析

王 進(jìn) 范 圍 鄭軒伍

(湖南省特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)研究院 長(zhǎng)沙 410117)

一起電梯曳引輪脫落事故的案例分析

王 進(jìn) 范 圍 鄭軒伍

(湖南省特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)研究院 長(zhǎng)沙 410117)

2016年3月，湖南某辦公樓一臺(tái)電梯發(fā)生了一起很少見(jiàn)的電梯曳引輪從主軸脫離的事故，曳引鋼絲繩也全部從曳引輪輪槽脫出，曳引輪的3顆端蓋固定螺栓全部斷裂，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，曳引輪與主軸之間采用錐形連接配合，并且平鍵與鍵槽之間存在明顯的間隙，文章結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)理論對(duì)事故進(jìn)行綜合分析，解釋了事故主要原因?yàn)橐芬喤c主軸的平鍵連接配合質(zhì)量不合格，為制造單位改善設(shè)計(jì)，提高關(guān)鍵零部件的安全系數(shù)提供參考。

電梯 曳引輪 鍵 螺栓

2016年3月16日，湖南某辦公樓5號(hào)電梯在正常運(yùn)行的過(guò)程中，在18樓附近轎廂突然出現(xiàn)了一次非常嚴(yán)重的跌振現(xiàn)象，電梯停止運(yùn)行，當(dāng)時(shí)轎廂內(nèi)有3名乘客，乘客都受到了嚴(yán)重的驚嚇，情況十分緊急，轎廂停止位置也不在開(kāi)門(mén)區(qū)域，救援人員需要到達(dá)機(jī)房通過(guò)手動(dòng)盤(pán)車移動(dòng)轎廂放人，但發(fā)現(xiàn)鋼絲繩已全部從曳引輪脫落下來(lái)，無(wú)法從機(jī)房移動(dòng)轎廂。還好電梯配置有安全窗，隨即采用安全窗出口救援方法，順利解救了乘客，確保了乘客未受到更深的傷害。事故電梯載重量：1150kg；額定速度：2．0m/s；最高樓層：21層；制造日期：2005年。

1 曳引輪連接配合結(jié)構(gòu)介紹

電梯是利用曳引鋼絲繩與曳引輪繩槽的摩擦力傳遞動(dòng)力，如果是蝸輪蝸桿驅(qū)動(dòng)，曳引輪安裝在減速器中的蝸輪軸上，如果是無(wú)齒輪曳引機(jī)，則裝在制動(dòng)器的旁側(cè)，與電動(dòng)機(jī)軸、制動(dòng)器軸在同一軸線上。事故電梯是采用蝸輪蝸桿驅(qū)動(dòng)，一般情況下曳引輪與主軸的連接配合面是圓柱形，而事故梯曳引輪與主軸的連接配合面是圓錐形的，也即錐形配合，采用一個(gè)平鍵聯(lián)接，詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 曳引輪連接結(jié)構(gòu)圖

2 事故現(xiàn)場(chǎng)勘查

檢驗(yàn)員到達(dá)事故電梯的機(jī)房進(jìn)行事故調(diào)查，發(fā)現(xiàn)曳引輪幾乎全部從驅(qū)動(dòng)主軸上向外脫落，如果沒(méi)有防護(hù)架的阻擋，曳引輪應(yīng)該已經(jīng)直接掉落地面，直接的損失就是曳引輪可能會(huì)因?yàn)樽矒舳鴵p壞報(bào)廢，曳引鋼絲繩也已全部從曳引輪脫離，搭落在驅(qū)動(dòng)主軸上，見(jiàn)圖2。

圖2 現(xiàn)場(chǎng)原圖

曳引輪脫落的直接原因是因?yàn)橐芬啌醢宓?顆端蓋固定螺栓全部斷裂，如圖3所示，導(dǎo)致曳引輪的軸向定位固定端蓋缺失，并且由于曳引輪與主軸的配合是帶斜角的錐形配合，假如曳引輪在驅(qū)動(dòng)主軸上的位置因?yàn)檎駝?dòng)而出現(xiàn)微小的軸向移位，曳引輪的軸向定位就會(huì)逐漸失去控制，從而造成曳引輪從主軸脫落的嚴(yán)重事故。

圖3 曳引輪斷面視圖

圖4 螺栓斷面圖

圖5 鍵連接配合圖

3 事故原因分析

如圖4所示，3顆端蓋螺栓的斷裂位置均發(fā)生在螺紋切口處，觀察斷面情況，可以判斷屬于疲勞脆性斷裂現(xiàn)象。

從機(jī)械設(shè)計(jì)的角度分析，此處的3顆端蓋固定螺栓應(yīng)該只承受軸向預(yù)緊力的作用，并不會(huì)要求其承受交變載荷，如果機(jī)械加工與裝配符合設(shè)計(jì)要求，螺栓應(yīng)該不會(huì)出現(xiàn)疲勞斷裂的現(xiàn)象。

為了查找原因，將曳引輪等相關(guān)零件重新裝配，檢修慢車上下運(yùn)行，曳引輪與驅(qū)動(dòng)主軸的平鍵連接結(jié)構(gòu)處出現(xiàn)了如圖5所示的情況，平鍵與驅(qū)動(dòng)主軸、曳引輪的鍵槽配合面之間存在較大的間隙，檢查同一個(gè)機(jī)房同型號(hào)的其他幾臺(tái)電梯，鍵與鍵槽的配合不存在間隙，而且此處的平鍵聯(lián)接需要傳遞大扭矩，存在頻繁的正反轉(zhuǎn)，安裝精度要求高，不需要經(jīng)常拆卸，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)理論判斷，此處鍵與鍵槽的配合要求為過(guò)盈配合，所以電梯曳引輪鍵與鍵槽配合存在間隙是不允許的。

如果傳遞扭矩的平鍵與鍵槽之間存在間隙，端蓋與曳引輪之間的摩擦力不足以保證兩零件之間的相對(duì)靜止，端蓋板與曳引輪之間就會(huì)發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，由于螺栓與端蓋通孔之間的間隙很小，端蓋的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)對(duì)螺栓施加額外的剪切作用，如圖6所示，由于正反轉(zhuǎn)，剪切載荷還是交替變化的，并且螺栓的受剪位置處在容易應(yīng)力集中的螺紋部位，也因此極易產(chǎn)生疲勞斷裂，從螺栓斷裂的位置來(lái)判斷也符合這樣的分析。

圖6 螺栓受剪示意圖

4 總結(jié)及建議

通過(guò)前面的分析得出，此次事故的根本原因是曳引輪與主軸之間平鍵與鍵槽的裝配質(zhì)量嚴(yán)重不合格。

根據(jù)《中華人民共和國(guó)特種設(shè)備安全法》第十九條：“特種設(shè)備生產(chǎn)單位應(yīng)當(dāng)保證特種設(shè)備生產(chǎn)符合安全技術(shù)規(guī)范及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，對(duì)其生產(chǎn)的特種設(shè)備的安全性能負(fù)責(zé)。”電梯整機(jī)制造單位對(duì)電梯曳引機(jī)的安全性能負(fù)責(zé)，這就要求電梯整機(jī)制造單位對(duì)曳引機(jī)的質(zhì)量必須嚴(yán)格把關(guān)，曳引機(jī)設(shè)計(jì)制造單位也要借此案例分析，設(shè)計(jì)采用更加保險(xiǎn)可靠的聯(lián)接結(jié)構(gòu)。

曳引輪驅(qū)動(dòng)部件是屬于曳引機(jī)的一個(gè)重要的機(jī)械構(gòu)件，每臺(tái)電梯的曳引機(jī)都有其獨(dú)立的質(zhì)量合格證明和型式試驗(yàn)報(bào)告，很多電梯整機(jī)制造單位對(duì)曳引機(jī)都是整體外購(gòu)的，并且在相關(guān)的安全規(guī)范中，對(duì)曳引輪與主軸的連接配合方面也沒(méi)有相應(yīng)的要求，檢驗(yàn)員在不拆卸的情況下根本無(wú)法判斷，如果曳引機(jī)設(shè)計(jì)制造單位在質(zhì)量控制環(huán)節(jié)存在問(wèn)題，造成曳引機(jī)存在類似的安全性缺陷，這種事故隱患將很難通過(guò)后面的法定檢驗(yàn)排除預(yù)防，建議在電梯技術(shù)條件GB/T 10058—2009或電梯曳引機(jī)GB/T 24478—2009中增加對(duì)類似曳引輪聯(lián)接配合質(zhì)量的明確要求，同時(shí)建議電梯維保、使用、檢驗(yàn)等單位在條件允許下對(duì)此類曳引機(jī)的曳引輪聯(lián)接配合情況注意檢查，避免此類安全事故的再次發(fā)生。

[1] GB 7588—2003 電梯制造與安裝安全規(guī)范[S]．

[2] 濮良貴，紀(jì)名剛．機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）[M]．北京：高等教育出版社，2001．

[3] 朱健，趙忠賢，王秉新．GH4033高強(qiáng)螺栓斷裂原因分析[J]．中國(guó)特種設(shè)備安全，2009，25(11)：62-64．

[4] 王曉青，夏水華．螺栓斷裂影響因素與影響機(jī)制[J]．起重運(yùn)輸機(jī)械，2010，(11)：45-49．

[5] 賀能，喻穎，蔣濱羽．一起電梯曳引鋼絲繩嚴(yán)重落槽案例的分析[J]．中國(guó)特種設(shè)備安全，2015，31(10)：73-76．

Case Analysis of a Traction Wheel Lift Fall off Accident in Elevator

Wang Jin Fan Wei Zheng Xuanwu
（Hunan Special Equipment Inspection & Testing Research Institute Changsha 410117）

In March 2016, an accident happened in an offce building in Hunan, because the elevator traction wheel separated from the main shaft, and the traction rope fell out from the traction wheel slot, three bolts on the traction wheel end cover fractured. Investigation was taken to analyze the reasons, it is found that tapered shape connection is used for the connect between traction wheel and spindle, and gaps are found between the fat key and the keyway. The paper explains the main causes of accident according to the mechanical design theory. It is found that the accident main reason is the unqualifed fat key connection between the traction wheel and the spindle. The result provides a reference for design to improve the safety factor of the key parts.

Elevator Traction wheel Key Bolt

X941

B

1673-257X(2016)12-0071-03

10．3969/j．issn．1673-257X．2016．12．017

王進(jìn)(1985～)，男，碩士，工程師，從事機(jī)電類特種設(shè)備檢驗(yàn)工作。

2016-07-13）