電梯安全鉗動作受力分析及失效探究

許夢佳，李鴻偉

（廣東省特種設(shè)備檢測研究院惠州檢測院，廣東惠州 516081）

0 引言

電梯廣泛應(yīng)用在垂直運輸領(lǐng)域，具有較高的運輸效率。高頻率的工作就要對其進(jìn)行定期維修保養(yǎng)和檢驗檢測，確保在人員乘坐過程中防患危險于未然。在電梯運行超過限速器的安全設(shè)定值時，安全鉗作為其制動系統(tǒng)的最后一道屏障，能夠?qū)㈦娞堇卫蔚貖A持在電梯的導(dǎo)軌上，對電梯的運行起到保護(hù)作用。為了能夠更好了解電梯中安全鉗的受力和失效形式，首先就要了解、分析其工作原理。

1 安全鉗原理

安全鉗制停系統(tǒng)主要是由繩輪張緊裝置及連接部件、限速器、安全鉗組成。操縱轎廂安全鉗的限速器，動作速度為額定速度的115%及以上，但瞬時式與漸進(jìn)式安全鉗的動作速度根據(jù)電梯額定速度分情況而定：①當(dāng)電梯速度超過額定速度115%下行，限速器電氣開關(guān)動作，切斷控制回路電源，使轎廂停止；②如果轎廂未停止繼續(xù)下行超過額定速度125%，限速器機(jī)械裝置動作，通過限速器鋼絲繩提升安全鉗拉桿，安全鉗開關(guān)動作；③如果轎廂繼續(xù)下行，安全鉗楔塊牢牢剎在導(dǎo)軌上，迫使轎廂停止運行。

根據(jù)安全鉗的結(jié)構(gòu)形式的不同，將其分為偏心輪型、滾柱型、楔塊型等各種不同的結(jié)構(gòu)。根據(jù)GB 7588—2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》中的規(guī)定：①額定速度＞0.63 m/s，轎廂安全鉗應(yīng)使用漸進(jìn)式；②額定速度＜0.63 m/s，轎廂安全鉗可使用瞬時式；③若使用1 套及以上的安全鉗，應(yīng)均為漸進(jìn)式；④額定速度＞1 m/s，對重（或平衡重）安全鉗應(yīng)使用漸進(jìn)式，其他情況下可使用瞬時式。

安全鉗動作后的釋放工作需經(jīng)持證人員進(jìn)行。

2 限速器受力分析

2.1 安全鉗受力分析

（1）導(dǎo)軌和安全鉗塊接觸在一起時，安全鉗受到限速繩拉力、彈簧拉力、導(dǎo)軌摩擦力合力作用。此時的彈簧拉力過大可能會使得安全鉗無法觸發(fā)作用，而彈簧拉力過小往往會使得產(chǎn)生頻繁或偶發(fā)性誤動作，從而引發(fā)不必要的麻煩。

（2）安全鉗塊和導(dǎo)軌之間存在異物時，安全鉗塊要受到彈簧拉力和導(dǎo)軌間的摩擦力等。在其合力大于彈簧拉力時，安全鉗塊會被迫拉起發(fā)生錯誤工作；當(dāng)合力小于彈簧拉力時，安全鉗塊處于相對靜止?fàn)顟B(tài)。

（3）在安全鉗塊、電梯導(dǎo)軌和轎廂三者間無任何工作效用期間，鉗塊和導(dǎo)軌間的力近似于零，安全鉗塊和電梯轎廂間的相互作用力約等于零。鉗塊此時同時受重力與拉力兩者共同支配，根據(jù)牛頓力學(xué)推導(dǎo)出其所受到合力約等于零。

（4）在轎廂被安全鉗制停時，安全鉗塊要同時被6 個力支配：安全鉗塊的自身重力G，安全鉗塊于電梯轎廂之間的摩擦力T2，導(dǎo)軌與安全鉗塊之間的壓力N，拉桿上彈簧與安全鉗塊的拉力T1，導(dǎo)軌與安全鉗塊的摩擦力F，電梯轎廂對安全鉗塊的壓力W。在實際使用過程中，鉗塊的自身重力和彈簧拉力數(shù)值太小可以忽略不計，根據(jù)牛頓力學(xué)推導(dǎo)出鉗塊在此時處于受力為零的狀態(tài)：T1cosα+G+T2+F+N1sinα=0，N1cosα+T1sinα+N2=0，α 是鉗楔塊的楔形角（圖1）。

圖1 安全鉗受力分析

2.2 導(dǎo)軌螺栓預(yù)緊力分析

轎廂與導(dǎo)軌的連接方式一般通過螺栓聯(lián)結(jié)，TSG T7001—2009《電梯監(jiān)督檢驗和定期檢驗規(guī)則 曳引與強制驅(qū)動電梯》規(guī)定，導(dǎo)軌間接頭臺階必須＜0.05 mm，導(dǎo)軌間聯(lián)結(jié)錯位會導(dǎo)致安全鉗塊發(fā)生異常運行。此時導(dǎo)軌間錯誤聯(lián)結(jié)所導(dǎo)致的非正常位移，使得螺栓產(chǎn)生拉伸方向的力及時制動轎廂安全鉗來規(guī)避異常運行。檢驗導(dǎo)軌聯(lián)結(jié)是否有誤，可以通過檢測螺栓的預(yù)緊力來獲得有效結(jié)論。在導(dǎo)軌聯(lián)結(jié)處受力大于螺栓極限預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦力時，安全鉗不能如期正常工作，所以要保證避免安全鉗能如實工作，盡量使螺栓預(yù)緊力得到提高，同時確切保證螺栓質(zhì)量和安裝工藝精度要求。

3 安全鉗失效分析

在定期對電梯安檢和抽檢、維護(hù)保養(yǎng)等工作外的日常使用中，要及時關(guān)注轎廂日常運行中發(fā)生的異常聲音，按時排查隱患，找到與之相對應(yīng)的處理方式。

（1）電梯轎廂限速器夾繩裝置老舊、磨損過于光滑導(dǎo)致的控制力不足問題，引起安全鉗不能運行。當(dāng)限速器夾繩鉗制動力不足時，它不能有效地夾住限速器鋼繩，進(jìn)而導(dǎo)致安全鉗提起失敗、制停功能不能正常工作導(dǎo)致事故發(fā)生。經(jīng)排查檢測到安全鉗失去作用時，因為限速器張緊力所導(dǎo)致的問題，電梯檢修一定要按照檢規(guī)規(guī)定步驟調(diào)整處理。

（2）限速器輪槽老化引發(fā)的制動功能失效，限速器輪在電梯運行年限過長引發(fā)的老化磨損。在磨損老化發(fā)生后，其相對位置也會距離所規(guī)定的位置發(fā)生下移，從而導(dǎo)致夾繩鉗不再接觸鋼繩，制動力就會發(fā)生變化，鋼繩牽引過程中引發(fā)打滑，安全鉗無法工作。限速器輪槽的老化也是正?，F(xiàn)象，檢修人員應(yīng)該按照檢規(guī)定期檢查其老化磨損的狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)問題調(diào)整其兩者的位置，確保達(dá)到其規(guī)定所需要的制動力。

（3）電梯所控制的限速器鋼繩位置異位會引發(fā)一系列問題，當(dāng)鋼繩脫離繩槽時，夾繩鉗就無法接觸鋼繩來制動電梯。如果發(fā)生此類事件導(dǎo)致的偏差失效，可以通過如下辦法來解決問題：先按照檢規(guī)調(diào)整限速器鋼繩位置，使其在一個合理范圍內(nèi)；然后當(dāng)檢測發(fā)現(xiàn)鋼繩位偏差時，可以根據(jù)實際情況來調(diào)整限速器的位置，復(fù)位夾繩鉗和限速器輪槽的相對位置，而不只是調(diào)整鋼繩的位置。

（4）安全鉗間隙過大所引發(fā)的誤動作。鉗塊間隙不合理會引發(fā)提拉單元處于即將工作的極限位置時，楔塊無法觸碰到導(dǎo)軌引發(fā)安全鉗制動失去功能。這種問題的處理往往要需要檢修員通過調(diào)節(jié)安全鉗間隙，使其達(dá)到預(yù)期的控制目的。

（5）提拉單元尺寸失誤所引發(fā)的錯誤工作。在使用過程中，安全鉗提拉單元會時刻涉及到安全鉗的工作靈敏程度。當(dāng)提拉桿過短時，其與鉗塊的提拉無法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，會直接導(dǎo)致楔塊無法貼合到導(dǎo)軌，由此就會引發(fā)制動的異常工作。當(dāng)安全鉗因為提拉單元尺寸不合適而引發(fā)錯誤工作時，電梯從業(yè)人員要先明辨電梯型號尺寸，更換合適尺寸的提拉機(jī)構(gòu)。

（6）限速器配置方向失誤引發(fā)的電梯安全鉗問題。新更換的電梯安全鉗錯誤工作有可能是因限速器配置方向錯誤所引發(fā)的。限速器配置方向失誤會讓限速繩區(qū)間帶來偏差，引發(fā)限速器夾繩鉗無法精確地夾住目標(biāo)鋼繩，引起制動效果的失效。電梯檢修人員在如實確定錯誤原因后，一定要根據(jù)實際情況如實將限速器配置恢復(fù)到合理范圍內(nèi)。

（7）安全鉗在日常使用過程中由于粉塵或雜物等引發(fā)的制動功能失效。在使用過程中可能因為鉗口進(jìn)入粉塵或雜物，進(jìn)而鉗塊無法再與導(dǎo)軌正常聯(lián)動，安全鉗就會失去功能，此時工作人員應(yīng)該及時檢查、維護(hù)安全鉗的正常工作。

4 檢驗安全鉗的措施

安全鉗對電梯安全保障有極其重要的作用，應(yīng)采取相關(guān)措施進(jìn)行及時有效的排查，使電梯鉗正常工作，保證電梯使用者的生命安全：①檢驗階段排查檢測記錄，不斷提升檢查效率，如檢查限速器使用是否得當(dāng)、安全鉗塊能否正常工作、安全鉗間隙是否在合理區(qū)間內(nèi)等；②如實按期排查電梯安全鉗隱患，保證電梯的順利運行和使用者的安全；③按時排查記錄電梯維護(hù)記錄。

電梯從業(yè)人員在日常的維護(hù)和檢修過程中不僅關(guān)注安全鉗部件，同時要如實檢查相關(guān)的維護(hù)記錄，了解歷次電梯裝置的維護(hù)情況，做到心中有數(shù)，并使工作人員能夠更有章法和效率，為后期工作提供了數(shù)據(jù)支持和每部電梯維保歷史情況的詳盡了解。

5 結(jié)語

確保電梯的有效安全是維保人員和相關(guān)從業(yè)者的責(zé)任，從業(yè)人員必須完整了解電梯安全鉗的使用原理和情況分析，盡量避免事故的發(fā)生，并且要做到對問題的多發(fā)隱患處心中有數(shù)，當(dāng)安全鉗失效時及時采用手段解決。