摘要:電梯安全鉗作為一種重要的電梯安全保護(hù)裝置,其正常動(dòng)作與否關(guān)系到電梯能否安全運(yùn)行。現(xiàn)從電梯安全鉗的運(yùn)行原理出發(fā),對(duì)電梯限速器-安全鉗聯(lián)動(dòng)失效這一比較常見(jiàn)的故障類型進(jìn)行了分析,分別從電梯限速器和安全鉗兩個(gè)方面分析了產(chǎn)生故障的原因,并提出了電梯安全鉗性能測(cè)試分析的基本思路。
關(guān)鍵詞:電梯;安全鉗;運(yùn)行原理;故障原因;性能測(cè)試
0 引言
電梯在人們?nèi)粘I钪械膽?yīng)用越來(lái)越廣泛,其安全性也受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。安全鉗作為一種重要的電梯安全保護(hù)裝置,其能否正常動(dòng)作直接影響到電梯能否安全運(yùn)行。因此,研究安全鉗運(yùn)行原理,分析安全鉗產(chǎn)生故障的原因,對(duì)于保證電梯的安全運(yùn)行及乘客的生命財(cái)產(chǎn)安全具有至關(guān)重要的作用。吳春鴻[1]認(rèn)為,電梯安全鉗未正常動(dòng)作的原因主要包括兩個(gè)方面:安全鉗自身動(dòng)作開(kāi)關(guān)損壞和安全鉗機(jī)械執(zhí)行裝置未動(dòng)作或動(dòng)作不到位,并從安全鉗的極限設(shè)計(jì)、材質(zhì)選擇及安全裝置靈敏度等方面進(jìn)行了有針對(duì)性的探討。劉勤松[2]針對(duì)某一電梯轎廂墜落事故進(jìn)行了分析,認(rèn)為電梯墜落過(guò)程中雖然安全鉗動(dòng)作,但未能成功制止電梯墜落的主要原因在于,電梯使用年限較久,造成安全鉗鉗口磨損嚴(yán)重。為此,論證了定期對(duì)安全鉗性能進(jìn)行測(cè)試的必要性,并提出了一種用于電梯安全鉗測(cè)試的方法。湯坤林[3]和張濟(jì)斌[4]分別從電梯限速器、安全鉗兩個(gè)方面對(duì)電梯限速器-安全鉗聯(lián)動(dòng)失效的原因進(jìn)行了分析,并提出了故障解決措施及預(yù)防方案。蔡育生[5]對(duì)某一電梯限速器-安全鉗誤動(dòng)作的案例進(jìn)行了分析,提出了一些電梯的日常維護(hù)建議。本文在此基礎(chǔ)上,簡(jiǎn)要介紹了電梯安全鉗的運(yùn)行原理,并從安全鉗的設(shè)計(jì)、選型方面對(duì)其產(chǎn)生故障的原因進(jìn)行分析,以保證電梯的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
1 電梯安全鉗運(yùn)行原理
電梯安全鉗是保證電梯在緊急情況下能制停的一種安全裝置。電梯安全鉗的結(jié)構(gòu)原理如圖1所示,在電梯運(yùn)行過(guò)程中,一般情況下限速器和安全鉗組合配置,一旦電梯運(yùn)行速度超過(guò)限速器上限速度時(shí),或者在電梯曳引鋼絲繩、鋼帶發(fā)生斷裂等緊急情況下,電梯運(yùn)行將不受控制,此時(shí)安全鉗動(dòng)作,可以將電梯轎廂緊急制停在電梯的運(yùn)行導(dǎo)軌上,能有效保證電梯的運(yùn)行安全和設(shè)備安全。通常安全鉗可以分為單向安全鉗和雙向安全鉗兩類,其中雙向安全鉗制造工藝復(fù)雜,因此國(guó)內(nèi)目前應(yīng)用較多的是單向安全鉗。按照安全鉗的工作原理和結(jié)構(gòu)特征,可以將安全鉗分為瞬時(shí)式安全鉗和漸進(jìn)式安全鉗兩類。對(duì)于瞬時(shí)式安全鉗而言,其主要依靠自身的變形和擠壓來(lái)抵消安全鉗動(dòng)作時(shí)電梯轎廂自身的動(dòng)能和勢(shì)能。對(duì)于漸進(jìn)式安全鉗而言,在電梯安全鉗動(dòng)作時(shí),其主要依靠安全鉗自身的彈簧夾緊力將轎廂夾持在導(dǎo)軌上。通常而言,當(dāng)電梯的運(yùn)行額定速度較高時(shí)(超過(guò)0.63 m/s),宜選用漸進(jìn)式安全鉗。目前電梯額定運(yùn)行速度普遍較高,漸進(jìn)式安全鉗相對(duì)來(lái)說(shuō)使用得更加廣泛,因此,本文主要以漸進(jìn)式安全鉗為例,對(duì)其故障原因進(jìn)行分析。
2 電梯安全鉗產(chǎn)生故障的原因分析及其性能測(cè)試
電梯限速器-安全鉗聯(lián)動(dòng)失效是一種相對(duì)比較常見(jiàn)的故障類型,當(dāng)電梯發(fā)生意外時(shí),限速器-安全鉗正常聯(lián)動(dòng)能保證電梯安全,防止意外情況的發(fā)生,但電梯限速器-安全鉗聯(lián)動(dòng)失效的情況時(shí)有發(fā)生,嚴(yán)重威脅著電梯的安全運(yùn)行。電梯限速器-安全鉗聯(lián)動(dòng)失效的原因可以分為兩個(gè)方面:限速器故障和安全鉗故障。下面將從這兩個(gè)方面入手對(duì)其故障原因進(jìn)行分析。
2.1? ? 限速器
2.1.1? ? 限速器故障原因分析
電梯限速器產(chǎn)生故障的原因主要包括:
(1)電梯使用年限過(guò)長(zhǎng),電梯限速器缺少維護(hù)和保養(yǎng),造成限速器彈簧不能正常動(dòng)作或動(dòng)作不到位;
(2)限速器中的動(dòng)作速度設(shè)定值高于其整定值,造成限速器無(wú)法正常動(dòng)作;
(3)電梯限速器張緊輪的鋼絲繩長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)、鋼絲繩磨損或打滑時(shí),都有可能造成限速器功能失效;
(4)鋼絲繩過(guò)長(zhǎng),有可能導(dǎo)致接觸器觸地,鋼絲繩產(chǎn)生打滑現(xiàn)象,限速器將不能正常工作;
(5)電梯安全鉗使用頻繁,易造成安全鉗的機(jī)械結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,無(wú)法滿足電梯的安全運(yùn)行要求。
2.1.2? ? 限速器的設(shè)計(jì)及選型
根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),在電梯限速器選型過(guò)程中,限速器動(dòng)作轉(zhuǎn)速vsp的取值范圍應(yīng)該按式(1)選擇。
式中:v為電梯運(yùn)行的額定速度,當(dāng)v=1.5 m/s時(shí),vsp的取值范圍應(yīng)在1.42~1.73 m/s,在此區(qū)間內(nèi)設(shè)置限速器的動(dòng)作轉(zhuǎn)速,才能保證電梯安全運(yùn)行。
此外,為了保證電梯具有足夠的曳引力,使電梯限速器的鋼絲繩不會(huì)出現(xiàn)打滑的情況,需滿足式(2)的要求。
式中:T1、T2為電梯張緊輪兩側(cè)的轎廂和對(duì)重分別承受的拉力;f為曳引輪的當(dāng)量摩擦系數(shù),由張緊輪的材質(zhì)、形狀及結(jié)構(gòu)等參數(shù)共同決定;α為張緊輪的包角。
2.2? ? 安全鉗
2.2.1? ? 安全鉗故障原因分析
電梯限速器-安全鉗聯(lián)動(dòng)失效情況下,往往會(huì)出現(xiàn)限速器正常動(dòng)作但安全鉗未有效動(dòng)作的情況,安全鉗未正常動(dòng)作的原因主要包括:
(1)安全鉗開(kāi)關(guān)自身受損或安全鉗開(kāi)關(guān)未動(dòng)作到位;
(2)安全鉗鉗塊磨損,導(dǎo)致安全鉗的制動(dòng)力不足以抵消電梯自身的勢(shì)能和動(dòng)能;
(3)通常電梯安全鉗與其導(dǎo)軌之間的安裝間隙在2~3 mm,在電梯使用過(guò)程中,受各種因素影響,這個(gè)間隙值會(huì)變大,從而有可能導(dǎo)致安全鉗誤動(dòng)作。
2.2.2? ? 安全鉗的設(shè)計(jì)及選型
根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),漸進(jìn)式安全鉗的有效制動(dòng)力F應(yīng)滿足式(3)的要求。
式中:P、Q為電梯轎廂質(zhì)量和電梯額定載重量。
由式(3)可以看出,在電梯額定載重量一定的情況下,轎廂質(zhì)量決定著安全鉗的有效制動(dòng)力大小。假設(shè)轎廂質(zhì)量為900 kg,電梯額定載重量為1 600 kg,則安全鉗的制動(dòng)力應(yīng)為40 000 N。
在式(3)中,忽略了電梯軸承等零部件的質(zhì)量,因此使得安全鉗制動(dòng)力的設(shè)計(jì)值較低,容易出現(xiàn)意外情況。因此,從電梯安全性角度出發(fā),需要考慮電梯的相關(guān)零部件質(zhì)量Mmax,得到式(4):
相關(guān)研究表明,隨著電梯拉升高度的上升,Mmax對(duì)F的影響越來(lái)越大[6],因此,在安全鉗選型時(shí),有必要考慮Mmax對(duì)電梯安全性造成的影響。
2.3? ? 電梯安全鉗性能測(cè)試分析
為了避免電梯墜落事故的發(fā)生,對(duì)安全鉗進(jìn)行性能測(cè)試具有重要意義,特別是使用年限較長(zhǎng)的電梯,需定期對(duì)其進(jìn)行性能測(cè)試。當(dāng)電梯安全鉗動(dòng)作時(shí),理論上電梯轎廂將做自由落體運(yùn)動(dòng),電梯在超速情況下安全鉗將緊急制停電梯,在這一過(guò)程中,對(duì)安全鉗嵌體進(jìn)行受力分析,得到式(5)。
為了在電梯空載情況下進(jìn)行安全鉗性能測(cè)試,需要計(jì)算電梯空載情況下安全鉗制動(dòng)時(shí)的轎廂減速度ae,其最小值的計(jì)算公式如式(7)所示。
式中:T為電梯曳引鋼絲繩的張力,在電梯安全鉗動(dòng)作時(shí),此時(shí)T為0。
因此,可以近似認(rèn)為在極短時(shí)間內(nèi),轎廂減速工況與轎廂被安全鉗制動(dòng)時(shí)的工況相同,兩者具有相同的加速度。據(jù)此,可對(duì)電梯的安全鉗性能進(jìn)行分析。
3 結(jié)語(yǔ)
本文簡(jiǎn)要介紹了電梯安全鉗的運(yùn)行原理,針對(duì)電梯限速器-安全鉗聯(lián)動(dòng)失效導(dǎo)致電梯墜落的事故進(jìn)行了探討,分別從電梯限速器和安全鉗兩個(gè)方面進(jìn)行了故障原因分析,同時(shí),為了更好地保證電梯的運(yùn)行安全,提出了電梯安全鉗性能測(cè)試分析的基本思路。本文的研究?jī)?nèi)容對(duì)于保證電梯運(yùn)行安全具有一定的參考意義。
[參考文獻(xiàn)]
[1] 吳春鴻.常見(jiàn)電梯故障的設(shè)計(jì)分析與探討[J].科技風(fēng),2019(36):164.
[2] 劉勤松.電梯安全鉗性能測(cè)試分析[J].建材與裝飾,2020(12):210-211.
[3] 湯坤林.電梯定期檢驗(yàn)中限速器安全鉗聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)故障分析[J].中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化,2019(12):168-169.
[4] 張濟(jì)斌.電梯定期檢驗(yàn)中限速器安全鉗聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)故障淺析[J].科技風(fēng),2020(5):183.
[5] 蔡育生.一起限速器安全鉗誤動(dòng)作的案例分析及探討[J].機(jī)電技術(shù),2019(5):85-87.
[6] 梁鑫旺,曹兆根,柴海萍.電梯安全鉗選型計(jì)算分析[J].中國(guó)電梯,2019,30(19):29-30.
收稿日期:2020-07-03
作者簡(jiǎn)介:劉韶慧(1985—),男,江蘇無(wú)錫人,工程師,研究方向:電梯機(jī)械。