電梯鼓式制動器失效現(xiàn)象的分析

戴成云 汪家煒

臺州市特種設(shè)備檢驗檢測研究院 浙江 臺州 318017

引言

近年來，電梯的運行故障時有發(fā)生。輕微的故障表現(xiàn)為電梯困人，一些嚴重的故障例如電梯突然失速產(chǎn)生的沖頂、蹲底等狀況，經(jīng)常會產(chǎn)生嚴重后果，甚至造成人身傷亡事故。據(jù)統(tǒng)計，2020年全國發(fā)生電梯事故25起，死亡人數(shù)19人。電梯制動器作為控制電梯停止運動并保持其靜止狀態(tài)的重要部件，其機械結(jié)構(gòu)至關(guān)重要，有時制動器出現(xiàn)卡阻現(xiàn)象，導(dǎo)致電梯出現(xiàn)沖頂和蹲底的概率大大增加[1]。根據(jù)筆者實際電梯檢驗過程中積累的經(jīng)驗，目前市面上大部分異步電機的電梯都采用杠杠鼓式制動器。

電梯曳引機中的制動器通過電磁線圈的通斷電來控制閘瓦的開合，然后實現(xiàn)電梯制停。對于永磁同步電梯和異步電梯，其制動器基本結(jié)構(gòu)類似。

1 鼓式制動器原理

電梯采用鼓式制動器制動器，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，從圖1可知制動線圈失電時，在制動彈簧的作用下制動閘瓦與制動輪摩擦產(chǎn)生制動力矩，使制動閘瓦緊密、均勻地貼合制動輪上，電梯停止運行，此時制動器的機械裝置處于釋放狀態(tài)，該制動力矩要使裝有125%額定載荷的電梯，由額定速度至停止這一過程的減速度不應(yīng)大于安全鉗動作，或者轎廂撞擊緩沖器的減速度；制動線圈通電時，在電磁鐵的作用下克服制動力矩使制動閘瓦離開制動輪，根據(jù)TSG7001-2009的要求[2]，電梯運行時制動閘瓦與制動輪不發(fā)生摩擦，其間隙在不發(fā)生摩擦的情況應(yīng)該是越小越好，此時制動器的機械裝置處于提起狀態(tài)。這種鼓式制動器需要通過電磁鐵來實現(xiàn)機械裝置的提起與釋放，所以電磁鐵裝置對于鼓式制動器是至關(guān)重要的。

圖1 電磁鐵內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

圖2 電磁鐵內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

2 鼓式制動器失效的原因

2021年5月廣東湛江發(fā)生一起嚴重的電梯事故，一小區(qū)電梯沖向樓頂致1人死亡，經(jīng)過市場監(jiān)督管理局充分調(diào)查和分析，最終判斷是電梯制動器故障造成。由于制動彈簧長時間反復(fù)動作，材質(zhì)老化，強度降低，在電梯平層時，制動彈簧突然斷裂造成電梯制動失效，從而導(dǎo)致這一事故的發(fā)生。在以往電梯事故中也常發(fā)生鼓式制動器失效而造成嚴重后果，如電梯沖頂、蹲底和層門位置剪切等事故，致死率非常高。通過調(diào)研，筆者總結(jié)以下這幾點制動器失效的原因。①環(huán)境異物進入制動器或者內(nèi)部橡膠老化脫落致使鐵芯被卡阻。②制造材料（制動彈簧、制動臂等）疲勞強度不足，如此次湛江事件由于金屬彈簧長期處于承受交變載荷，導(dǎo)致金屬彈簧在使用過程出現(xiàn)疲勞斷裂，造成制動器不能可靠制停轎廂。③制動閘瓦過度磨損致使閘瓦和制動輪間隙過大，制動力矩下降。④鋼絲繩的潤滑油、驅(qū)動主機軸承的潤滑油、減速箱的潤滑油污染了制動盤，導(dǎo)致制動能力不足。⑤采用導(dǎo)磁材料（鐵質(zhì)）的松閘頂桿在運行中發(fā)生磁化，在電磁力影響下產(chǎn)生擺動，容易引起鐵芯卡阻等問題。

3 問題解決方案

根據(jù)TSG T5002-2017《電梯維護保養(yǎng)規(guī)則》的要求[3]，并結(jié)合筆者多年的工作經(jīng)驗，筆者簡單地談?wù)勧槍ι鲜鰡栴}的解決方法。

鼓式制動器由于結(jié)構(gòu)問題，在長期工作過程中混入灰塵形成油泥和鐵屑，或者橡膠老化脫落致使鐵芯卡阻,針對環(huán)境異物進入制動器內(nèi)部或者橡膠老化脫落致使鐵芯被卡阻的問題，通過定期拆解保養(yǎng)鼓式制動器電磁鐵的方法來解決。

針對采用鐵質(zhì)等導(dǎo)磁材料的松閘頂桿磁化后，在電磁力作用下產(chǎn)生擺動，容易引起鐵芯卡阻的問題。針對該問題要通過更換非導(dǎo)磁材料（如銅桿）的松閘頂桿來解決問題，電梯廠家應(yīng)提供非導(dǎo)磁材料并指導(dǎo)維保人員進行更換松閘頂桿，或研制相應(yīng)的機構(gòu)避免磁化或者避免電磁力的影響。

針對制造材料（制動彈簧、制動臂等）疲勞強度不足的問題，電梯制造廠家對制動臂材料選擇要盡量選擇高強度的材料，延長使用次數(shù)與壽命，避免疲勞斷裂。維保人員在月度、季度和年度這三種自檢中，要關(guān)注制動臂有無產(chǎn)生塑性變形，在發(fā)生韌性斷裂和疲勞斷裂之前解決潛在的隱患。

針對制動閘瓦過度磨損致使閘瓦和制動輪間隙過大，制動力矩下降的問題，有以下幾種情況[4]，①激勵或維持電壓過低致使制動器沒有完全打開，引起制動摩擦片的過度磨損；②制動彈簧的調(diào)節(jié)螺栓位置不恰當，制動閘瓦與制動輪間隙過小，當制動器打開時，制動閘瓦仍有部分貼合在制動輪，導(dǎo)致摩擦片過度磨損。以上制動閘瓦過度磨損的原因是筆者在日常檢驗過程中碰到過的。在自檢和定期檢驗過程，根據(jù)《電梯監(jiān)督檢驗和定期檢驗規(guī)則》 （TSG T7001-2009）8.11來進行下行制動工況曳引檢查，使轎廂裝載125%額定載重量，以正常運行速度下行行程下半部分，切斷動力電源，轎廂應(yīng)完全停止。如發(fā)現(xiàn)轎廂不能完全停止，則應(yīng)該檢查制動器的情況，針對筆者前文所提情況①首先得根據(jù)現(xiàn)場更換制動閘瓦，再者得分析電壓過低的原因，根據(jù)實際原因來解決電壓過低的問題。情況②維保單位應(yīng)該調(diào)整制動彈簧的調(diào)節(jié)螺栓，使制動器機械裝置處于提起狀態(tài)時，制動閘瓦與制動輪不摩擦。

鋼絲繩的潤滑油、驅(qū)動主機軸承的油、減速箱的潤滑油污染了制動盤，導(dǎo)致制動能力不足的問題。異步曳引機的軸承和油封在長期使用后會出現(xiàn)一定磨損，尤其電機與減速箱相連的軸承和油封磨損后會導(dǎo)致潤滑油污染制動器（如圖3）。故維保人員和檢驗人員在自檢和定期檢驗過程要仔細觀察油污是否污染制動輪和制動閘瓦，如發(fā)現(xiàn)污染制動器，應(yīng)及時停止使用電梯，并及時清洗制動器和更換軸承和油封。

圖3 減速箱漏油

4 鼓式制動器維護與保養(yǎng)

筆者根據(jù)多年檢驗經(jīng)驗大致提供以下對鼓式制動器比較關(guān)鍵的維保項目。①檢查制動閘瓦下部（如圖4）與制動輪間的最小間隙，其值參考標準在0.1~0.15范圍內(nèi)，如不在該范圍內(nèi)應(yīng)進行調(diào)整。②檢查制動閘瓦的厚度。若制動閘瓦有臺階結(jié)構(gòu)，其截面圖如圖4所示，當制動閘瓦磨損至臺階底部時，應(yīng)更換制動閘瓦；若制動閘瓦無臺階時，制動閘瓦磨損達到制造單位更換要求，應(yīng)及時更換制動閘瓦。③檢查制動輪和制動閘瓦是否存在油污。④檢查電磁鐵動作是否流暢，當電磁鐵動作有遲滯現(xiàn)象應(yīng)及時更換電磁鐵；當電磁鐵動作超過200萬次時建議維保單位更換電磁鐵。⑤檢查制動臂的靈活性。通斷電，觀察制動臂動作（特別制動臂銷軸部分）是否流暢。

圖4 最小處間隙

圖5 制動閘截面圖

最后筆者針對總局印發(fā)的關(guān)于鼓式制動器隱患排查的通知（市監(jiān)特設(shè)函〔2021〕564號）談?wù)劰氖街苿悠鞑鸾饬鞒蘙5]。①通知使用單位，停用要拆解清洗的電梯，做好安全防護（如在基站放置防護欄等），將電梯運行到頂層，將電梯處于緊急電動運行狀態(tài)，將對重完全壓在緩沖器上，切斷電源。②測量制動彈簧并記錄，拆前做相應(yīng)標記以便后期組裝。松開制動彈簧調(diào)節(jié)螺栓，操作前測量彈簧長度并進行相應(yīng)標記，以便安裝時按原位置調(diào)整。拆卸銷軸，讓制動臂松開。進行機械部件的檢查、潤滑、閘瓦的檢查。③拆解并清洗電磁鐵鐵芯與銅套，如頂桿是導(dǎo)磁材料，更換非導(dǎo)磁材料（如廠家提供相應(yīng)證明文件保證導(dǎo)磁材料不會影響電梯制動，則無須更換頂桿）。④按照與拆解相反的順序進行制動器的組裝，組裝完畢后要檢查制動器的靈活性與準確性。⑤通電，檢查制動器是否靈活動作，然后先后慢車和快車，檢查制動器動作是否正常。⑥確認制動器恢復(fù)正常后，移除安全防護將電梯交付使用單位。⑦拆解、清洗和更換的過程，維保單位需留有照片以便追溯。

5 結(jié)束語

本文主要簡單地闡述電梯鼓式制動器原理，通過分析以往電梯事故發(fā)生的原因，總結(jié)了幾點鼓式制動器失效的原因，并提出幾點筆者認為可以解決問題的方法，最后在本文結(jié)尾粗略地談?wù)劰氖街苿悠骶S護與保養(yǎng)的注意點。