關于電梯制動器安全重要性的探討及設計應用

唐慧瑩

摘要：電梯的制動器是電梯動作最頻繁的安全裝置，它保證電梯在運行過程中能安全、平穩地制停電梯。如果電梯制動器閘瓦及制動輪磨損嚴重，將引起制動器失效，極易發生電梯墜落或沖頂等事故。

關鍵詞：電梯；制動器；安全

一、電梯制動器的重要性

在現代社會和經濟活動中，計算機技術、自動控制技術和電力電子技術得到了迅速的發展，電梯已經成為城市物質文明的一種標志。電梯已像汽車、輪船一樣，成為人類不可缺少的交通運輸工具。與此同時，電梯事故的頻繁發生，讓電梯的安全也越來越被人們所關注，逐步成為社會的焦點。為了保證電梯的正常運行和不發生墜落、溜梯等事故，制動系統是必不可少的。

制動系統中的制動器是具有使運動部件（或運動機械）減速、停止或保持停止狀態等功能的裝置。制動器主要由制架、制動件和操縱裝置等組成。有些制動器還裝有制動件間隙的自動調整裝置。為了減小制動力矩和結構尺寸，制動器通常裝在設備的高速軸上，但對安全性要求較高的大型設備（如礦井提升機、電梯等）則應裝在靠近設備工作部分的低速軸上。

二、制動器的分類

制動器是電梯的一個重要組成部件，電梯的正常啟動離開不了它。它是電梯實現一切程序保護和電氣保護的基礎環節，它還是防止電梯沖頂、蹾底的一個重要設施。制動器是電梯重要的安全裝置，它的安全、可靠是保證電梯安全運行的重要因素之一。制動器的作用可以歸納為兩個：（1）能夠使運行中的電梯在切斷電源時自動把轎廂制停。（2）電梯停止運行時，制動器應能保證在125%的額定載荷情況下，使轎廂保持靜止，位置不變。所以電梯制動器保障了電梯的安全運行，從而滿足人們對電梯的使用要求，使電梯在建筑上廣泛使用。

制動器按制動部件可分為：電磁制動器帶式制動器、盤式制動器和帶式制動器。電磁制動器是制動部件與運動部件借助于磁粉間的電磁吸力形成的磁粉鏈，同工作面之間的摩擦力產生制動功能的制動器。盤式制動器是用圓盤的端面作為摩擦副接觸面的制動器。帶式制動器是用制動帶的內側面作為摩擦副接觸面的制動器。

三、電磁制動器工作原理

電磁制動器的工作原理是當電梯處于靜止的狀態時，曳引電動機、電磁制動器的線圈中均無電流通過，這時因電磁鐵芯間沒有吸引力、制動瓦塊在制動彈簧壓力作用下，將制動輪抱緊，保證電梯不工作。此時，制動閘瓦應緊密貼合在制動輪的工作面上，制動輪與閘瓦的接觸面積應大于閘瓦面積的80%。當曳引電動機通電瞬間時，制動電磁鐵中線圈通電，動鐵芯產生吸力，定鐵芯把動鐵芯吸合。鐵芯吸合時，動鐵芯向下運動，頂桿推動轉臂轉動，將兩側制動臂推開而達到松閘目的，電梯曳引輪軸轉動，電梯啟動工作。

在電梯安全運行時，制動閘瓦與被制動輪應完全松開，兩邊間隙均勻，約為0.5mm，此時制動閘瓦與被制動輪不能有接觸，否則會產生附加轉矩損失，使制動閘瓦磨損加快，從而影響乘坐的舒適感和平層準確度。原理圖如圖1所示。

當電梯失電時即乘客需要電梯停止運動的時候，線圈中沒有電流的通過，動鐵芯失電，此時定鐵芯仍然對動鐵芯有個很小的吸引力，但制動彈簧在制動時是被壓縮的，制動彈簧有個回收力，制動彈簧彈回制動臂，制動臂推動轉臂轉動而回到原位，此時的動鐵芯和頂桿回到原位，制動臂又推動閘瓦抱緊制動輪從而達到制動的效果。

四、電梯制動器的設計

只有當制動器在零速狀態下抱閘制動時，正常工作的機械制動力矩等于靜力矩。GB7588規定：轎廂載有125%額定載荷并以額定速度向下運行時，操作制動器應能使曳引機停止運轉。而且要保證轎廂在準確的位置及時停靠，需要更大的扭矩，所以靜力矩和動態力矩都應該考慮。

靜力矩的計算公式為

式中，為傳動系統的機械效率，即=

其中為曳引機效率

為電機和曳引輪之間的反向動力傳遞情況下的機械效率，即考慮渦輪主傳動。所以=0.96 =0.85算得=0.960.85=0.816

固靜力矩為

動態力矩按下式計算為

式中，J為量化到制動輪軸（一般是高速軸）上所有運動零件的轉動慣量

為制動輪軸的角減速度。其中，傳動系統的總轉動慣量J為

++

為電機轉子。制動輪和渦桿的轉動慣量

為渦輪。曳引輪轉化到高速軸上的轉動慣量

為系統中做線性運動的所有零件轉化到高速軸上的轉動慣量

其中=0.325Kg

則相對較小（通常為0.3）現=0.2=0..65 Kg

=（1.25Q+P-G） =（12.51000+1200+1700）0.816

=0.338 Kg

故總轉動慣量為J=0.325+0.065+0.338=0.728 Kg

角減速度為

=

其中，電機轉速為1465r/min；根據減速度a計算出。減速度大小應根據正常運行狀態下的制動距離確定。根據要求可以設定加速度a=4m/s，

故制動時間=s=0.25s

則角速度為

=613.34rad/

動態力矩 0.728613.13=446.5

故總制動力矩為= +=59.97+446.5=506.48

五、電梯制動器的應用

電梯制動器的抱閘狀態是常態，當緊急情況或者是停電時，電梯也能安全制動，不會因為斷電而發生溜梯、滑墜等現象。而且電梯制動器需要兩個獨立的電氣信號作為啟動條件，只有當兩個條件都滿足時，制動器才會放開抱閘，減少了因為電梯控制系統發生故障而造成的嚴重事故。

可以利用電磁制動器對電梯進行快速制動，當電磁制動器有運行的電流信號和樓層觸點電流信號通過時，抱閘線圈形成電磁鐵，吸引銜鐵向內部運動，從而拉動制動器的制動臂，放開曳引機轉軸，使電梯正常運行。而當電磁制動器系統沒有接收到由電梯上行/下行控制器和電梯樓層觸點接觸器發出的電流信號或只接到其中一種電流信號時，抱閘線圈不會通電，制動臂會緊緊卡住曳引機轉軸，使電梯懸停或制動。

參考文獻：

[1]張漢達，王錫仲，朱學莉編著.現代電梯控制技術.[M] 哈爾冰：工業大學出版社發行，2001.

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[3]劉劍.電梯電氣設計[M].北京：中國電力出版社，2003（40）