電梯安全鉗動作受力分析及失效探究

袁超

（宜春市特種設備監督檢驗中心，江西 宜春 336000）

當電梯發生超速下降時，電梯的安全鉗能夠作為電梯重要安全部件，與電梯的限速器發生聯動反應，達到限制電梯超速運行的作用。由于安全鉗的種類不同，受力也會有所區別，這就需要對安全鉗的受力進行分析。安全鉗由于結構不盡相同，生產廠家也有所區別，質量良莠不齊。這就需要對安全鉗的性能作進一步測試，并且對其失效模式進行探究，對使用中的安全鉗進行安全評估。

1 安全鉗的工作原理

安全鉗的工作原理為：一旦電梯下行過快或者意外失控而速度達到限速器的動作速度，由限速器操縱安全鉗工作，停止電梯轎廂繼續運行，可以使得轎廂安全地夾持在軌道上，從而避免電梯意外的墜落，對乘客進行有效的保護。安全鉗作為電梯重要安全裝置之一，一般安裝在轎廂上端或者下端分為漸進式和瞬時式兩種。下面選取漸進式進行分析。

2 電梯安全鉗的受力分析

我們可以運用力學受力分析原理圖來分析安全鉗的受力，圖1為安全鉗受力分析圖，安全鉗可以近似為一個梯形結構，除了自身的重量外分別受到四個力，其分別可以表示為：F1——轎廂的壓力，F2——轎廂與安全鉗的摩擦力，F3——鉗塊與導軌之間的摩擦力，F4——導軌對鉗塊的反作用力，電梯安全鉗的動作由于限速器觸發的，當電梯超速或墜落時限速器拉桿被提起，使安全鉗的楔塊產生上升或水平移動，將電梯的曳引機斷電，最終停止運轉。當制動器斷電后，使轎廂減速并被安全鉗制動在導軌上。

通過分析可知，轎廂運行速度達到限定值時，安全鉗在接收到來自于限速器所發出的電信號以及機械動作時，鉗塊會抱緊導軌，憑借著摩擦力使電梯停止。基于此種特性，就要對安全鉗的失效情況進行分析。

圖1 安全鉗受力分析圖

3 安全鉗的失效分析及實驗原理

3.1 制動的減速度公式

運用動力學公式來描述漸進式安全鉗的制動停止過程，就要提到制動減速度，正如檢規中所要求的，在電梯超速運行時，安全鉗受限速器超速開關和安全鉗作用，（如上所述安全鉗的受力分析可知）曳引機斷開電源，停止運轉，減速度要求的范圍為0.2～1g之間，此時減速度可用公式表述為：

Q為轎廂帶載荷重量與鋼絲繩重量和；a為轎廂減速度；G為對重；F為安全鉗制停力；?曳引系數，鋼絲繩張力比。

3.2 安全鉗分析實驗

實驗1：電梯轎廂的超載使用會對超速運行的電梯的制動過程產生一定的影響，為了更進一步分析安全鉗的失效情況，可選取不同載重量的載荷進行實驗，以對漸進式安全進行失效實驗分析。檢規中對平均減速的要求范圍為0.2～1g。為了能夠分析電梯在不同載荷下所對應的安全鉗制動效果的影響，可分別選取載重量為額定載荷的50%、75%、100%、125%、145%、150%的幾組數據進行實驗。測量其平均減速度以及相對應的制動距離，分析出載荷量對減速度的影響。如表1所測量的實驗數據。

由于有些電梯使用者對電梯的內部裝潢有要求，這就使得電梯在重新裝潢時候，增加了自重，雖然其他裝置并未改變，但是根據上述實驗可以看出，電梯的制動效果發生了明顯改變，在載荷量逐步增加的同時，載荷量和制動距離成正比，而和平均減速度成反比。當載荷量超過額定載荷45%時候，減速度達到了臨界值，進一步增加載荷量導致平均減速度降低到了0.15g，超出了檢規的要求，制動距離也較大，達到了2700mm，嚴重的可能會產生蹲底的危險。這樣在實際使用過程中，當電梯極速下降時，安全鉗達不到檢規所要求的減速度范圍，就會產生危險，不符合使用要求。所以電梯在二次裝潢或者翻新時候，要注意這一點，必要時候進行一定的技術檢驗，達到安全使用標準。

表1 轎廂載荷對制動距離和平均減速度的影響

實驗2：為了能夠確定安全鉗在制動過程中，減速度是否一直處在0.1g 以內，本試驗依然選取上述實驗用漸進式安全鉗，在額定載荷下，實驗設備可以選用減速度測試裝置。檢規規定，漸進式安全鉗在額定載荷的情況下，轎廂的自由下落減速度的取值范圍為0.2～1g，但是上述實驗主要驗證了在不同載荷試驗下，安全鉗的性能，而為了檢測安全鉗是否合格，就要在轎廂的下降速度達到安全鉗觸發的時候，從轎廂開始作減速運動起，開始記錄整個過程中的減速度，使用減速度測試裝置進行測量，對整個過程的減速度進行采樣，面圖2為減速度曲線圖。

圖2 電梯減速度曲線圖

通過繪制減速度曲線圖可以看出，電梯的減速度始終保持在0.1g以內，制動效果良好。

3.3 安全鉗失效探究

從以上兩組實驗可以看出，轎廂載荷過大對制動距離和平均減速度的影響也會很大，并且將會產生嚴重安全隱患，為了更好的為電梯做安全運行保障，安裝時應該嚴格按照檢驗規范，除定期對正常運行的電梯進行檢查或者是抽查之外，對于運行之中的電梯所出現的異響情況，給予高度的重視，及時檢查，排除故障。以下為安全鉗常見失效模式及其解決辦法。

3.3.1 間隙不當

安全鉗的楔塊和導軌之間所存在的正常間隙有可能會引發的誤動作情況。（1）電梯在運行的過程中，導軌中可能混有雜物，如果不及時清理，會產生堆積，在運行階段對電梯運行產生阻力。電梯的安全鉗就有可能產生誤動作。只有在安裝時避免楔塊之間存在高度差，發現問題時及時調整，才能有效避免。（2）電梯運行難免會存在振動，這就會存在安全鉗與導軌間隙發生明顯變化。假如電梯存在磨損狀況，電梯的安全鉗就很可能產生誤動作現象。這就需要在安裝時候讓安全鉗與導軌側面之間的間隙控制到2～3mm之間。

3.3.2 限速器調整不當

由于限速器調整不到位或者是偏心凸輪可能存在油垢層，滾輪在運行時會引發楔塊卡在凸輪齒槽的情況，引起安全鉗誤動作。在發現問題時候就應及時調整限速器的彈簧，保證曳引機轉速與限速器的轉速同步并對限速輪進行保養。

3.3.3 楔塊動作不靈敏

楔塊與楔塊座體之間積累過多的油污，會對楔塊動作的靈敏性產生影響，在安全鉗動作之后其楔塊未得到充分完全的復位，楔塊與導軌間的間隙就會不足，也會引起安全鉗誤動作。

3.3.4 安全鉗提拉桿動作不靈

如果安全鉗連桿臂傳動部分出現腐蝕或者是缺油的情況，將對安全鉗拉桿動作的靈活性產生較大的影響，一旦提拉桿作用不足，電梯安全鉗動作之后仍舊沿著導軌運行，在其整個運動過程之中一旦遇到凸起時就會引起安全鉗的再次動作情況發生。應確保安全鉗提拉桿動作的靈活性，及時對安全鉗的拉桿轉動部分進行清理。

3.3.5 限速器鋼絲繩張緊力不夠

電梯之中的限速器鋼絲繩出現松弛亦或者是張緊力不足的情況，尤其是高層建筑之中所使用的電梯限速器鋼絲繩出現如此情況，極其容易引起該限速器鋼絲繩和其下限位的開關、下減速開關亦或者是下極限開關相纏繞的情況發生，進而引起安全鉗誤動作發生。應及時維修張緊力不足或松弛的鋼絲繩。

4 結語

本文首先對電梯安全鉗原理及受力進行了分析，給出了電梯制動減速度公式，分析了兩組安全鉗性能實驗，給出了相應的實驗分析，最后對安全鉗常見的失效模式進行分析，總結了載荷對于安全鉗的制動距離與制動減速度的影響。希望能夠為使用人員和維保人員提供幫助，今后為了能夠更好的保證電梯的正常運行，相關部門應該做到監管到位，保障電梯的安全運行，保障人生命財產安全。

[1]電梯監督檢驗和定期檢驗規則—曳引與強制驅動電梯TSG T7001-2009）[s].

[2]電梯及相關標準匯編GB10060-1993《電梯安裝驗收規范》.