電梯安全鉗動作受力分析及失效探究

王松華　王皓

摘要：目前，電梯作為高層建筑的交通工具保有量越來越大，電梯的使用給人們的生活帶來了極大的方便。電梯的安全運行至關重要，制動系統(tǒng)是保證電梯安全運行的關鍵部件。在電梯安全系統(tǒng)中，安全鉗系統(tǒng)對電梯失控下墜時起到制停作用，是保證電梯安全的重要裝置。文章通過對電梯安全鉗動作受力分析及失效探究，為電梯安全運行提供幫助。

關鍵詞：電梯安全鉗；高層建筑；電梯運行；電梯安全；電梯事故 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU857 文章編號：1009-2374（2015）32-0074-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.32.040

近年來，隨著電梯的廣泛使用，電梯事故頻發(fā)，電梯的安全性和可靠性成為人們廣泛關注的焦點問題。電梯作為載人工具，其安全性是第一位的。安全鉗是保證電梯安全的重要設備，能夠在電梯超速和失控時起到保障電梯人員安全的重要作用。本文通過對安全鉗失效或者誤動的問題進行研究探討，提出一些解決方法。

1 安全鉗工作原理

電梯安全鉗是保證電梯安全的最重要的保護裝置。安全鉗按照制停減速度的不同分為瞬時式的和漸進式的，瞬時式安全鉗使用于速度不大于0.63m/s的電梯中，漸進安全鉗用于速度大于0.63m/s的電梯。電梯安全鉗如果按照制動元件結構的不同可分為滾柱型、鍥塊型和偏心輪型三種。

電梯的安全鉗系統(tǒng)主要由限速器、安全鉗、張緊輪及其他部件組成，結構見圖1。電梯安全鉗的工作原理為：在電梯運行過程中，如果電梯出現(xiàn)意外發(fā)生失控快速下降或當電梯下行速度過快（超過限速器設定的限制速度）時，這時限速器卡緊機構使限速輪停止轉動，限速繩在摩擦力作用下帶動安全鉗動作，這時電梯轎廂仍繼續(xù)下行，安全鉗鉗塊相對于轎廂作向上運動，鉗塊提起并與導軌并緊，由于摩擦力的作用使電梯轎廂制停，從而避免電梯下墜引起安全事故。

2 安全鉗受力分析

安全鉗塊受力情況在不同情況的不同，大致分為以下五種受力情況，見圖2：

圖2

第一，圖2（a）此時為電梯轎廂被安全鉗塊完全卡住停止時的受力情況，由圖可見此時鉗塊共受到6個力的作用；轎廂與鉗塊相互作用產(chǎn)生的正壓力F，轎廂給鉗塊的反作用摩擦力F′，導軌與鉗塊的相互作用產(chǎn)生的正壓力Q，導軌給鉗塊的反作用摩擦力Q′，P為鉗塊自身重量，R為拉桿上的彈簧對鉗塊的拉力R，限速繩產(chǎn)生的摩擦力T，其中R與自重P非常小，忽略不計。根據(jù)力平衡原理，可得方程式：F·sinθ-Ffcosθ-Q=0F·cosθ+Ffsinθ-T=0，其中T為摩擦系數(shù)。

第二，圖2（b）為鉗塊與轎廂及導軌無相互作用，即安全鉗無動作時鉗塊的受力情況，此時Q=0，Q′=0，F(xiàn)=0，F(xiàn)′=0。

第三，圖2（c）安全鉗與導軌之間有力的作用（可能進入異物），這是安全鉗塊受到合力N=Q1-F1fsinθ-F1cosθ，安全鉗塊還受到拉桿的作用力R，這時導軌對鉗塊產(chǎn)生摩擦力Q1小于Q′。當電梯是正常制停的狀況，導軌對鉗塊的摩擦力F1′小于F2′，根據(jù)R與N的大小關系來判斷安全鉗是否會產(chǎn)生誤動作。當R小于N時，鉗塊會被異物頂起，產(chǎn)生誤動作；當R大于N時，鉗塊無動作保持靜止。

第四，圖2（d）為限速器產(chǎn)生動作時，安全鉗塊受到的作用力的狀況，分兩種情況：（1）當安全鉗塊與導軌發(fā)生接觸時，此時鉗塊受到R、T及合力N三個力作用（N=Q-R′sinθ-Fcosθ），以為發(fā)生接觸，此時T+N-R-P大于0，拉桿上的彈簧力調得太小時，容易產(chǎn)生誤動作；當彈簧力太大時，安全鉗有可能失效。（2）鉗塊與導軌不接觸時，此時安全鉗塊只受自重P、拉桿彈簧的作用力R及限速輪槽與限速繩的摩擦力T，當T-R-P小于0時，安全鉗失效；當T-R-P大于0時，鉗塊被提起。

3 連接導軌螺栓的預緊力

電梯導向系統(tǒng)各種各樣，都是用螺栓將導軌連接，在導軌連接處有相應的規(guī)定，即《電梯安裝驗收規(guī)范》（GB 10060-1993）中規(guī)定導軌接頭處允許的臺階小于等于0.05mm，如果大于0.05mm要做相應的修光，修光長度要大于150mm。當兩根導軌連接處有錯位，產(chǎn)生位移，就會導致安全鉗出現(xiàn)誤動作。螺栓在拉伸方向有預緊力。而預緊力的存在能避免導軌連接處的位移。只要對螺栓的最大預緊力產(chǎn)生的摩擦力跟導軌連接處受到的力大小比較，就能判斷導軌是否會發(fā)生位移。當摩擦力大于連接處受力時，不會發(fā)生位移，反之，就會發(fā)生位移。因此，為保證安全鉗不出現(xiàn)誤動，就要提高螺栓最大預緊力。一般重型梯的導軌處連接螺栓主要采用三種：M12、M14、M16，要選用質量好的螺栓。

4 安全鉗的失效探究

安全鉗的作用是在電梯的轎廂超速下滑或墜落的速度達到限速器發(fā)生動作速度時，安全鉗起作用使電梯轎廂安全制停后能夾持在導軌上，防止發(fā)生意外事故。但在實際使用過程中，存在安全鉗失效的情況。

第一，如果限速器夾繩的鉗制動力不足，夾不住限速器鋼繩時。當電梯超速，限速器動作時限速器鋼繩發(fā)生打滑提不動安全鉗，造成失效。按照《電梯制造與安裝安全規(guī)范》的相關規(guī)定：限速器繩的張緊力在限速器動作時不得小于以下兩個數(shù)字值的較大者：安全鉗裝置起作用所需要力的2倍或者200N。此時解決措施：按照要求調整限速器繩的張緊力。

第二，在電梯使用過程中，限速器輪槽會發(fā)生磨損，造成限速器鋼繩相對位置下降，這時夾繩鉗可能接觸不到鋼繩或相應的制動力不夠，也會造成限速器鋼繩打滑。解決措施：定期檢查，按要求調整限速器夾繩鉗與鋼繩的位置。

第三，限速器鋼繩位置有誤差，可能不在夾繩鉗有效作用范圍內(nèi)，造成夾繩鉗夾不到限速器鋼繩，造成安全鉗失效。解決措施分三種情況：當鋼繩位置不正確時，及時調整鋼絲繩的位置即可；當限速器本身的安裝位置不合理時，就會造成鋼繩與夾繩鉗的位置不正確，這時需要調整限速器位置；當夾繩鉗與限速器本身輪槽相對位置不正確，需要調整彼此的相對位置。

第四，因安全鉗間隙過大造成失效。安全鉗間隙過大，造成安全鉗的提拉機構拉到極限位置時，安全鉗楔塊不能與導軌工作面接觸，造成不能制動，造成失效。解決措施：按照相關標準要求調整安全鉗間隙，并使安全鉗兩側間隙均勻。

第五，安全鉗本身提拉機構結構尺寸不正確，有可能提拉桿行程不夠，造成提拉不到位，導致楔塊接觸不到軌道工作面無法制動，造成無效動作。解決措施：由于不同的電梯安全鉗的提拉機構結構也有所不同，需要根據(jù)實際情況進行調整。

第六，對于新安裝的電梯，限速器安裝方向有可能安裝不正確，電梯向上運行時，夾繩鉗夾住鋼繩，當電梯向下運行時，限速器夾繩鉗不能作用，夾不住限速器鋼繩成失效。解決措施：需要重新對限速器的方向進行調整。

第七，電梯安全鉗鉗口內(nèi)進入雜物（如沙子、油泥等），安全鉗楔塊會受阻夾不住導軌電梯，轎廂會繼續(xù)下滑，造成失效。解決措施：定期檢查，拆下安全鉗清理這些異物。

5 防止電梯安全鉗失效的檢查措施

安全鉗失效是非常危險的事故，是絕對不能發(fā)生的。必須找出其不動作的原因，這就要做好相應的安全鉗檢驗，檢驗過程中要做安全鉗聯(lián)動試驗，檢驗過程中要注意三點：（1）要根據(jù)可能產(chǎn)生安全鉗誤動作原因進行分析，檢查限速器調整得怎么樣，偏心凸輪與橡膠輪接觸表面是否有雜物干擾安全鉗的動作，檢查安全鉗的提拉桿是否靈活轉動、張緊輪動作是否靈活、限速器鋼絲繩是否松弛、內(nèi)部是否有異物；（2）要對安全鉗相關的電氣開關進行檢查，看能否順利動作及復位；（3）要及時檢查維保單位的維保記錄，看是否做好安全部件保養(yǎng)，對日常出現(xiàn)的問題能否及時排除及后期檢查能否有針對性檢查。要建立每部電梯的保養(yǎng)數(shù)據(jù)庫，為以后維修提供數(shù)據(jù)支持。

6 結語

電梯是高層建筑的交通工具，電梯安全至關重要，安全鉗作為保證電梯的重要環(huán)節(jié)，主要針對電梯在失控或超速下墜時自動制停的一種安全裝置。如果安全鉗系統(tǒng)存在誤動作或者失效，會造成非常嚴重的后果。本文通過對電梯安全鉗動作受力情況進行分析，對可能造成安全鉗失效的因素分析提出解決措施，為保障電梯安全運行提供幫助。

參考文獻

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作者簡介：王松華（1980-），男，浙江東陽人，浙江省特種設備檢驗研究院工程師，工程碩士，研究方向：起重機械、電梯檢驗。

（責任編輯：秦遜玉）