漸進式安全鉗制動性能的研究

陳偉剛 韓 培 顧國明

（嘉興市特種設備檢驗檢測院 嘉興 314000）

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漸進式安全鉗制動性能的研究

陳偉剛 韓 培 顧國明

（嘉興市特種設備檢驗檢測院 嘉興 314000）

摘 要：安全鉗作為電梯的重要安全保護裝置，是增強電梯安全性的重要組成部分，對電梯的安全運行提供有效的保護。本文介紹了安全鉗的工作原理及其作用，采用制停距離和平均減速度兩項技術指標，通過對比試驗研究導軌抗拉強度、載荷以及安全鉗動作觸發速度對安全鉗制動性能的影響。試驗結果表明，導軌抗拉強度過高，超載及觸發速度過大都會使制停距離增大，從而降低安全鉗的制動性能。

關鍵詞：電梯 安全鉗 制動性能

隨著我國電梯生產和使用數量的日益增加，對保障電梯產品和使用安全的技術監督工作要求也不斷提高，必須將電梯安全運行放在首位。限速器—安全鉗系統作為電梯的重要安全保護裝置，主要是由限速器、張緊輪、安全鉗及其他連部件所組成，其工作原理為：當電梯出現失控快速下降或電梯下行速度超過限速器設定的限制速度時，限速器卡緊機構動作，從而停止限速輪轉動，通過聯動機構使安全鉗開關動作，同時帶動安全鉗楔塊停止運動，但此時如果轎廂仍在繼續向下運行，故楔塊相對轎廂作向上運動，即楔塊被提起并與導軌緊密結合，從而使電梯轎廂制停，避免電梯下墜引起安全事故，對保護乘客及電梯的安全運行提供有效的保護［1-4］。

本文通過試驗探討了電梯導軌抗拉強度、轎廂載荷及安全鉗動作觸發速度對其制動性能的影響，對于導軌抗拉強度的選取、轎廂超載保護設置及安全鉗動作觸發速度調試與校驗具有一定的工程指導意義。

1 試驗原理

1.1 制停減速度計算

下面采用的系統動力學解析的方法來分析漸進式安全鉗制停過程中轎廂的制停減速度［5］。電梯在實際運行中，當轎廂超速時，限速器超速開關和安全鉗操縱機構的安全開關均 起作用，將曳引機斷電，曳引機停止運轉，但轎廂仍在失速下降。由系統動力學分析可知，此時轎廂減速度的表達式為 （假設兩個安全鉗制停力相同，即

式中：

P——轎廂自重；

M——轎廂載荷；

W——提升鋼絲繩重量；

a——轎廂減速度；

G——對重重量；

F——安全鉗制停力；

α——曳引系數，即兩邊鋼絲繩的張力比；

對于漸進式安全鉗，根據GB 7588—2003《電梯制造與安裝安全規范》第9.8.4條規定“在裝有額定載重量的轎廂自由下落的情況下，漸進式安全鉗裝置制動時的平均減速度應在0.2g～1.0g”，即所測量的平均減速度必須滿足

1.2 制停距離計算

制停距離［5］作為衡量安全鉗制動性能的一項重要指標，其大小與制停時的轎廂初速度和制停減速度有關。制停距離的計算常用如下公式：

式中：

V——限速器動作速度；

amax——轎廂制停過程中的最大容許減速度；

amin——轎廂制停過程中的最小容許減速度；

A1、A2——是從限速器動作到安全鉗提升拉桿提起楔塊與導軌接觸期間轎廂運行距離，這是一個帶有經驗性的數值，A1=0.122m，A2=0.256m。

2 實驗數據與分析

本試驗在允許質量P+Q為2200kg（P為空轎廂和由轎廂支承的零部件的質量1200kg；Q為額定載重量1000kg），額定速度為2.5m/s條件下進行試驗。通過測量安全鉗的制動距離S和平均減速度a在滿足要求的前提下，考察導軌抗拉強度、轎廂載荷和安全鉗觸發速度等因素對其制動性能的影響。

2.1 導軌抗拉強度對制動性能的影響

導軌要有足夠的強度，以保證安全鉗制動時對轎廂及沖擊力的支撐。根據GB/T 22562—2008《電梯T型導軌》以及ISO7465：2007對導軌抗拉強度的要求為370～520MPa，本試驗采用導軌表面粗糙度為3.2μm，安全鉗觸發速度為3.23m/s，轎廂載重為1000kg，分別考察380MPa、430MPa、480MPa、530MPa條件下導軌抗拉強度對安全鉗制動性能的影響，如圖1和圖2所示。

圖1 抗拉強度對制動距離的影響

圖2 抗拉強度對平均減速度的影響

從圖1和圖2中可以看出，導軌抗拉強度在GB/T 22562—2008的要求范圍內，即370～520MPa范圍內時，安全鉗的制停距離和平均減速度隨著抗拉強度的增大而變小，其制動性能增強；當導軌抗拉強度超過520MPa時，安全鉗的制停距離突然加長，平均減速度突然減小，其制動性能大幅降低，并且平均減速度已經超出了GB 7588—2003中所規定的0.2g～1.0g的標準，不符合要求。

2.2 轎廂載荷對制動性能的影響

電梯在實際使用過程中，電梯轎廂的二次裝修增加了轎廂的重量，當電梯滿載時，實際上已超過額定載荷，為研究轎廂裝修后對安全鉗制動性能的影響，本試驗采用導軌抗拉強度為480MPa，安全鉗觸發速度為3.23m/s，分別在50%、75%、100%、125%和150%的額定載重量條件下進行試驗，考察轎廂載荷對安全鉗制動性能的影響，如圖3和圖4所示。

圖3 轎廂載荷對制動距離的影響

圖4 轎廂載荷對平均減速度的影響

根據式（1）、式（2）、式（3）分析可得，電梯轎廂經過二次裝修，使轎廂自重增加，而其他參數不變，使電梯的制停減速度減小，使制停距離增大，使安全鉗制動性能減弱。從圖3和圖4中可以看出，隨著轎廂載重的增加，安全鉗的制停距離變大，平均減速度減小，其制動性能減弱；當轎廂載重超過額定載荷時，安全鉗的制停距離突然加長，平均減速度突然減小，其制動性能大幅降低，當轎廂載荷超過50%時，平均減速度已經超出了GB 7588—2003中所規定的0.2g～1.0g 的標準，不符合要求。

2.3 觸發速度對制動性能的影響

根據GB 7588—2003第9.9.1條規定“當電梯額定速度大于1m/s時，漸進式安全鉗的動作應發生在速度至少等于額定速度的115%，但應小于1.25v+0.25/v（v為額定速度）”。本試驗在導軌抗拉強度為480MPa，額定載荷條件下進行試驗，分別考察v，1.15v，1.30v 和1.45v條件下安全鉗觸發速度對其制動性能的影響，如圖5和圖6所示。

圖5 觸發速度對制動距離的影響

圖6 觸發速度對平均減速度的影響

從圖3和圖4中可以看出，平均減速度與安全鉗觸發速度無關，而安全鉗制停距離隨著安全鉗觸發速度的增大而增大，當觸發速度超過1.25v+0.25/v時，制停距離增大，其制動性能大幅降低。從影響安全鉗制停距離分析，安全鉗調試的觸發速度應滿足GB 7588—2003的規定，且不宜過大。

3 結論

1）電梯導軌抗拉強度選擇在380MPa～480MPa范圍內，安全鉗的制動性能隨著導軌抗拉強度的增大而增強，當導軌抗拉強度超過530MPa時，安全鉗制動性能大幅度降低，平均減速度小于0.2g不符GB 7588—2003的要求。

2）安全鉗的制動性能隨著轎廂載荷的增加而降低，當轎廂載荷超過150%額定載荷時，平均減速度小于0.2g不符合GB 7588—2003的要求，合理設置超載保護，有利于提高安全鉗制停性能。

3）觸發速度對電梯安全鉗制動性能有一定影響，合理調試其觸發速度并按規定進行校驗，能夠提高電梯運行的安全可靠性。

參考文獻

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［3］ 余豪.電梯安全鉗動作受力分析及失效問題討論［J］.寧夏機械，2007，（4）：3-5.

［4］ 楊華江.電梯安全鉗的作用及常見故障［J］.工藝與裝備，2009，（3）：51-52.

［5］ 朱昌明，張惠俗，陳剛.電梯安全鉗的制停性能分析［J］.機電安全，2008，（1）：38-42.

Study on Braking Performance of Progressive Safety Gear

Chen Weigang Han Pei Gu Guoming
（Jiaxing Special Equipment Inspection and Testing Institute Jiaxing 314000）

AbstractSafety gear is an important elevator safety device and a necessary part to enhance safety of elevators， provides effective protection for the elevator safe operation. This paper introduces the working principle and the role of safety gear in elevator system， using the technical index of braking distance and average deceleration，researches the influences of rail tensile strength， load and trig speed on safety gear braking performance by contrast test. The research shows that rail tensile strength， overload and trig speed will increase braking-distance and reduce the safety gear braking performance.

KeywordsElevator Safety gear Braking performance

作者簡介：陳偉剛（1982～），男，碩士，工程師，從事電梯檢驗工作。

收稿日期：（2016-01-19）

中圖分類號：X941

文獻標識碼：B

文章編號：1673-257X（2016）06-0028-03

DOI：10.3969/j.issn.1673-257X.2016.06.006