淺談電梯制動器的檢測及安全

鄧強

摘 要：制動器是保證電梯的安全運行重要安全部件，其質量好壞直接影響電梯的安全性能。在日常使用電梯過程中，有時會發生電梯溜車的突發情況。而造成溜車的主要原因則是因為電梯制動器的制動力不足或者存在附加的松閘的力。制動器一旦發生故障，電梯將存在嚴重安全隱患而無法正常運行。

關鍵詞：電梯 制動器 溜車 措施 檢測

將人或貨物及時準確地運送到建筑物內預定的樓層，而且在轎廂準確平層的條件下，使電梯轎廂能夠安全可靠地停站是電梯的作用。曳引機作為電梯運動的動力，當轎廂到站時，它必須將電機轉速降到零，電梯制動器實現“零速”剎車。為了使轎廂可以準確平層，電梯一般不會采用電動機的電氣制動方法，一旦采用這個方法，電梯就會在慣性的作用下，無法立刻停止。所以通常會選擇用制動器（抱閘）來停車，這種方法是電梯到站時曳引電機的轉速降到零，抱閘通過機械結構實現零速剎車。無論電梯運行時發生制 動器不抱閘還是制動失控，都會造成嚴重的安全后果。下面通過對電梯出現的溜車現象進行深入分析探討，希望可在電梯的檢驗和維修保證過程中找到發生這些問題的根本原因，同時還期望可找到能夠完全解決這類問題的有效方法。

1、電梯溜車事故案例

有一臺原來運行正常的電梯，當其按指令運行至10 樓平層開門時，在開門的瞬間，電梯發生向下溜車的現象，當電梯滑行到7樓時，電梯限速器帶動安全鉗動作緊急剎車，在此突發事故過程中幸無人員傷亡。事后經檢查，造成此次溜車的原因是因為電梯制動器在停站時未能正常動作剎住電梯。下面對電梯制動器在停站時未能正常動作的原因進行分析，尋找出預防及解決類似問題的方法。

2、 造成電梯溜車的原因分析

2.1 電梯制動器制動力分析

在電梯運行過程中，當發生以下兩種情況時，電梯的制動器會主動將電梯制停：①轎廂在 層站的位置保持靜止；②當緊急情況發生時。通過分析轎廂的運動狀態可以知道，轎廂在運行的過程中，會受到4個力的影響，即為：①曳引機的曳引力；②轎廂自重及載荷的重力；③對重的重量產生的重力；④運行時井道內風及轎廂、對重與導軌摩擦所產生的阻力（此阻力在此暫且忽略不計）。電梯在正常運行情況下，制動器在電梯平層時“零速”動作，使電梯在指定樓層準確停靠，這個時候就會存在制動器的制動力矩等于電梯轎廂與對重產生的靜力矩的情況。

若電梯在運行過程中突然停電，電梯要在制動器的作用下安全地制停轎廂，就必須考慮轎廂與對重兩側動力矩大小的影響。此時電梯處于突然失去曳引力而緊急剎車狀態，電梯就會同時受到2個力的影響：①制動器的制動力；②轎廂和對重的重力。不難看出，以上兩種情況的制動方式不同主要是因為制停時的減速度a 的大小不一樣。當電梯處于正常運行靠站停車，電梯停車的減速度a 小于0.65 m/s2，而緊急制動時的減速度a 在2 ～9.8 m/s2 之間。而減速度是加速度的一種情形，它是受物體質量（m） 以及產生減速度的力 （F）所影響的。同時，電梯無法對這兩種工況的 負荷作正確的選擇，而電梯緊急剎車時的最小減 速度amin > 2 m/s2，這個減速度是正常停車時的減速度的三倍。由此可見：電梯同時要滿足緊急，剎車情況下和正常制動工況下的減速度要求是十分困難的。按照GB7588-2003 《電梯制造與安裝安全規范》對制動器的規定，制動器設計時必須滿足緊急制動工況下減速度的要求。即假設轎廂以125%額定載荷的下行至最低站附近電梯斷電時能可靠制停，則會有：

靜力矩為：MS=[（ 1.25Q+G-W ） ÷i﹢ML]·g·D/2I÷η （N·m），

其中：Q 為額定載重量（kg）；G 為轎廂自重（kg）；W 為對重重量（kg）；i 為鋼絲繩倍率；ML 為轎廂側鋼絲繩重量（kg）；D 為曳引輪節圓直徑（m）；I 為減速器傳動比；η為傳動系數總機械效率。

動力矩為：Md=J·ε=m·D·2n1/38.2tb （N·m），

其中：J 為當量化到制動輪軸上所有運動零件的轉動慣量（kg·m2）；ε為角減速度（rad/s2）；m 為當量化到制動輪上的全部質量 （kg）；n1 為制動開始時的電機轉速（r/min）；tb 為制停時間（s）。

制動器所需的制動力矩等于靜力矩加上動力矩之和，即Mb=MS+Md。如果制動器兩側的機械裝置的制動力相等，則要求制動器單邊的制動力：F1=Mb÷2r，r 為制動輪的半徑。

2.2 電梯制動器失效的原因分析

綜上所述，若制動器F1<（Mb÷2r）時，電梯制動器將無法安全地使電梯制停，這時就會發生剎不住車的問題。

從制動器的結構可以清楚知道，制動彈簧壓力N 的大小由兩個條件決定：①剎車皮與制動輪的接觸面積；②剎車皮的摩擦系數μ。因此制動器制動力不足，將給電梯安全運行帶來嚴重隱患。

（1）制動彈簧壓力不足根據力學原理可知道，當彈簧處于壓縮或拉伸狀態時，彈簧產生的彈力必由彈簧伸縮量和彈性系數的乘積所決定，即：F=Kx（其中：F 為彈 力，x 為伸縮量，K 為彈性系數）。對剛剛安裝的電梯來說，制動器的結構參數已為定值，不管轎廂負荷怎樣變化，制動力都不會再改變。然而電梯在正常運行的過程中，彈簧必然會產生一定程度的磨損或者彈簧彈性模量產生改變，制動器的壓緊彈簧力也相應地發生著變化，因而導致制動力大小隨之發生變化。

（2）制動器剎車皮長期使用引起磨損電梯制動器的剎車皮在正常的使用中，由于剎車皮與制動輪之間長期產生間隙性摩擦，因而會使剎車皮與制動輪的接觸面積發生不同程度的改變，還可能會導致剎車皮的摩擦系數μ產生相應的改變，從而使摩擦力產生改變，因而使制動器制動力變小，造成制動力小于設計要求。

（3）電梯載荷超出額定載荷如果電梯出現超載情況，則由于超載產生的作用于電梯制動器上的力F2>制動力F（常況），此時若這個作用力遠遠大于電梯所設計的制動力，電梯將發生溜車現象。

（4）存在附加的打開制動器抱閘的力一旦控制柜中的工作壞境有太多的灰塵或者濕度過大，這時接觸器觸點很容易會發生打火（短路），嚴重的還會使接觸器觸點被粘連。與此同時，若出現以下3 種情況，就會導致電梯制動器出現不抱閘情況：①電梯設計電路中控制制動 器的電流接觸器沒有防粘連措施；②控制制動器的電流接觸器數量少于兩個；③制動系統中發生卡阻現象。卡阻由以下兩種因素造成：一是制動器電磁鐵產生的電磁力過大；二是電磁鐵的鐵芯出現卡阻狀況。而電磁鐵的鐵芯出現卡阻狀況主要是因為下面的兩種情況：一是鐵芯中有雜質；二是鐵芯出現剩磁。

3、結束語

電梯制動系統是確保電梯安全運行的重要條件，如果設計時制動器的制動力矩的值取得不合適，很可能造成電梯溜車事故。電梯的安全運行，離不開制動系統的可靠動作。如果制動器發生故障，電梯將發生嚴重的安全事故。因此，在熟悉電梯的結構和電梯的工作原理后，定期對電梯進行安全檢查，及時更換不符合相關標準的電梯安全部件，才能保證電梯安全可靠運行。