電梯制動器中機械部分失效情況分析及檢驗方法

俞正豪 中國鐵路上海局集團有限公司科研所

1 電梯制動器作用及工作原理

1.1 電梯制動器的作用

（1）電梯失電時，能夠有效制停轎廂。

（2）電梯上任何一個安全開關動作時，能夠有效制停轎廂。

（3）保證電梯能在負載125%額定載荷運行情況下，提供制動力矩，使轎廂可靠制停。

（4）在電梯平層時，通過制動襯片和制動輪之間的動摩擦力提供乘坐舒適度和平層的準確性。

1.2 電梯制動器的工作原理

在曳引式電梯上最常用的是機-電式摩擦型制動器，如圖1所示。

圖1 制動器機械結構圖

在沒有通電的狀態(tài)下，制動彈簧用漲緊力將制動閘瓦通過制動臂壓在制動輪面上，形成制動力矩；

當線圈通電時，電磁柱塞與線圈之間形成電磁力，電磁力克服彈簧漲緊力，摩擦片脫離制動輪，曳引機運轉(zhuǎn)。

2 制動器機械部分常見失效形式及檢驗方法

2.1 機械部件磨損（老化）失效及檢驗方法

很多在用電梯，特別是辦公大樓或者住宅樓一梯多戶的電梯，會長時間處于連續(xù)工作的狀態(tài)，制動器的很多部件會出現(xiàn)機械部件磨損的問題。

（1）制動彈簧壓力不平衡會導致制動閘瓦兩側受力失衡，閘瓦單側磨損加劇，其與制動輪之間的間距越來越大，彈簧壓力也會越來越不平衡，如果維保人員沒有及時調(diào)整制動彈簧，這種情況的出現(xiàn)會很大程度上影響制動力，乃至于引發(fā)事故，事實上很多事故都是由小小的制動彈簧失效引起的。

檢驗人員需要在電梯正常運行時，檢查制動閘瓦與制動盤之間的間隙，確認其符合廠家資料規(guī)定，制動閘瓦與制動盤之間的間隙應基本均勻。

（2）制動輪或者制動襯片表面有異物，或者部分零件出現(xiàn)腐蝕，會造成制動閘瓦和制動輪之間的摩擦力下降，這種情況也會加劇閘瓦的磨損。

檢驗人員需要在檢查制動器時,檢查制動工作面是否清潔、是否有異物和明顯銹蝕。

（3）除以上兩點之外，制動器彈簧因老化而失去漲緊力也是影響制動力矩的主要因素之一。

檢驗人員在觀察制動臂工作的靈活情況后，需通過空載上行試驗來驗證制動器的制動力矩是否滿足要求，并且每五年一次由維保單位進行125%制動試驗，檢驗人員需現(xiàn)場確認，觀察制動器能否使主機停止運轉(zhuǎn)，制動試驗的具體方法詳見本文3.1。

2.2 機械卡阻失效及檢驗方法

隨著曳引式電梯使用年限的增長，其機械部分發(fā)生卡阻問題的可能性也在日益增加。

（1）其中比較常見的是制動器內(nèi)的制動桿以及制動臂銷軸在長期的工作狀態(tài)后受到磨損影響或者銹蝕，造成制動器內(nèi)部的套管和推桿相互之間運行不匹配，如圖2所示，在這種情況下，制動臂難以到達正常工作位置，從而發(fā)生卡阻現(xiàn)象，制動器無法正常工作。

圖2 電梯卡阻問題

（2）另一種情況是制動器線圈兩端未設計二極管或者電容器來吸收制動器線圈釋放后的剩余電能，導致線圈升溫，鐵芯潤滑脂固化，在多次高溫情況下多次啟停運行，會導致鐵芯上出現(xiàn)高低不平的臺階，制動器就會發(fā)生卡阻，無法正常工作。

（3）塊式和閘瓦式的制動器的氣隙和行程都很小，如果有雜物掉進去，也會產(chǎn)生卡死無法打開的現(xiàn)象。此外，現(xiàn)在的制動器一般有降低噪音的緩沖墊，當緩沖墊產(chǎn)生不良磨損時，其融化物滲漏到氣隙面，也會導致卡阻現(xiàn)象。

卡阻失效的檢驗方法需要檢驗人員觀察制動器的開啟閉合是否平滑，制動臂能否順利而靈活地到達工作位置。

如果出現(xiàn)制動器能夠有效制動，制動臂可以到達工作位置，但是制動臂的活動不夠靈活，則有可能是情況（2）中的線圈溫升過高，鐵芯潤滑脂固化的情況，這種情況下需要檢驗人員測量制動器的線圈溫升，具體檢驗方法詳見本文3.3。

如果制動臂難以到達工作位置，則可能是（1）和（3）中所說的情況，需要檢驗人員檢查制動器的制動臂各銷軸動作是否靈活、是否有銹蝕，開口銷的固定是否良好，并檢查制動器的制動氣隙是否清潔，以及制動器的緩沖墊是否有不良磨損的情況。

此外卡阻現(xiàn)象也有可能由鐵芯剩磁情況引起，當電梯處于斷電狀態(tài)時，由于剩磁現(xiàn)象，鐵芯會仍然處于吸和，這種情況就會導致制動力不足，甚至電梯可能會出現(xiàn)斷電后不制動的情況。解決剩磁問題的方法是制動器在設計上增加剩磁附加氣隙。檢驗人員在發(fā)現(xiàn)電梯出現(xiàn)斷電不制動的情況后，需要查閱電梯的出廠設計資料，確認電梯制動器的剩磁氣隙位置，檢查剩磁氣隙是否清潔完好。

2.3 制動器機械部件形式問題

GB7588-2003第12.4.2.1條要求：“所有參與向制動輪或盤施加制動力的制動器機械部件應分兩組裝設。如果一組部件不起作用，應仍有足夠的制動力使載有額定載荷以額定速度下行的轎廂減速下行”。

假若制動彈簧和動鐵芯只裝設了一組時，其中一邊的制動閘瓦不能回到正常工作位置時，剩下一邊的閘瓦也會因連桿的支撐作用而無法回到工作位置，從而導致制動器整體制動功能完全失效。而有兩組機械部分的制動器，當一組失效時，另一組也可以繼續(xù)起到有效制停的作用，其完全失效的可能性下降了幾個數(shù)量級。

在用時間超過20年的曳引式乘客電梯保有量很大，其中有一部分電梯的制造和安裝標準依據(jù)的是《GB7588-1995電梯制造與安裝安全規(guī)范》，在當時該規(guī)范中針對“曳引機制動器應裝設兩組或兩組以上獨立的機械制動結構”這一制動器機械部件設置狀況并沒有進行明確的規(guī)定，而GB7588-2003則對這一點作出了明確的要求，也因此在2003年之前出產(chǎn)的大部分電梯的機械部分為單組裝設，是不符合現(xiàn)行標準要求的。這批老電梯制動器設計冗余不足，安全性和可靠性是明顯不足的。

檢驗人員在年檢時應重點注意和檢查根據(jù)GB7588-1995規(guī)范制造電梯的制動器部分，評估其失效的風險。在在用電梯安全評估時，檢驗人員需指出其風險，并向委托方作出建議。

在判定制動器機械部件分兩組裝設這一點時，檢驗人員應查驗電梯的出廠資料，必要時聯(lián)系電梯制造廠家，獲得該型號電梯的資料，以判斷制動器機械部件是否分兩組裝設，是否符合7588-2003中的要求。

2.4 制動輪油污

當制動輪上有油污時，會嚴重影響電梯制動力，從而發(fā)生事故。檢驗人員除了觀察制動輪上是否有油污之外，還需要評估曳引機密封情況，一些老舊電梯曳引機密封情況出問題很多，當減速器油封破裂，減速器的齒輪油會留到接油槽中，有一部分電梯設計存在缺陷，接油槽沒有排油口，這樣會造成大量齒輪油堆積，如果沒有及時清理，齒輪油就會有可能接觸到制動輪，造成制動力矩的不足，乃至于制動失效，通過空載上行試驗來驗證制動器的制動力矩是否滿足要求，必要時進行125%載荷的制動試驗來判斷，制動試驗的具體方法詳見本文3.1。

2.5 制動器噪音

制動器的噪音過大表示制動器可能存在一些安全隱患，檢驗人員需要對其進行分析和判定。

GB 24478的第4.2.3.3條中是對制動噪音有明確的要求的，曳引機額定轉(zhuǎn)矩不大于700 Nm的，噪音應小于70 db，額定轉(zhuǎn)矩大于700 Nm不大于1 500 Nm的，噪音應小于75 db，額定轉(zhuǎn)矩大于1 500 Nm的，噪音應小于80 db。制動器噪音一般分為開閘和抱閘噪音，開閘噪音過大主要是

由于開閘緩沖墊磨損，而抱閘噪音大除了電梯的額定制動力矩大導致的正常噪音之外，也可能是抱閘間隙過大，或者制動工作面有異物。

除此之外，制動器噪音也可能是由接觸器的老化故障而引起的，也可能是由電梯的帶閘運行引起的，所以制動器噪音過大除了會導致擾民，影響使用者的舒適，也表明電梯有可能存在安全隱患，如果發(fā)現(xiàn)制動器噪音過大，需要第一時間對這些問題進行排查。

2.6 救援裝置

根據(jù)GB7588的12.5.1和12.5.2條，如果松閘的所需要的操作力不大于400 N，主機應裝設手動緊急操作裝置，松閘需要的力大于400 N時，機房內(nèi)應設置緊急電動運行的操作裝置。

在檢驗人員檢查松閘裝置時，需要注意一部分電梯由于制動彈簧的老化，松閘所需要的力可能會和出廠的時候相比有一定的變化，如果在評估時發(fā)現(xiàn)手動松閘需要的力過大，卻沒有安裝緊急電動運行，應該對其作出建議。

3 電梯制動器機械部分有關的試驗項目

3.1 制動力矩的試驗方法

根據(jù)GB7588-2003的12.4.2.1條，曳引機上的額定力矩應符合：當轎廂載有125%額定載荷并以額定速度向下運行時，操作制動器應該能使曳引機停止運轉(zhuǎn)。

檢規(guī)TSG7001-2009的2號修改單中新增了8.13項制動試驗，具體的規(guī)定和7588中沒有太大區(qū)別，需要維保人員每五年進行一次制動試驗，并由檢驗人員現(xiàn)場觀察和確認。實際檢驗中需要注意的一點是，125%額定載荷的砝碼應該分2-3次搬運到頂層來做下行制動試驗，這個試驗在在用電梯安全評估中一般會與電梯平衡系數(shù)的測量，以及驗證超載的有效性輪流進行，用以測定制動器的制動力矩是否符合要求。

3.2 維持電壓的測量

根據(jù)GB/T 24478-2009的2.2.3條，制動器電磁鐵的最低吸和電壓和最高釋放電壓應該分別低于額定電壓的80%和55%。

電梯安全回路的額定電壓，大多都是DC 110 V或AC 110 V。制動器維持電壓一般是70 V~80 V，如果維持電壓過高，制動器線圈溫度會升高，乃至于有可能燒毀制動器線圈。如果維持電壓過低，就有可能會出現(xiàn)制動器開閘開不到工作位置的情況，造成電梯帶閘運行，從而引發(fā)安全事故。

3.3 制動器線圈溫升的測量

根據(jù)GB/T 24478-2009的4.2.3.2條，制動器線圈采用B級或F級絕緣時，制動器線圈溫升應分別不超過80 K和105 K。

測量制動器線圈溫升首先需要查看曳引機制動器控制回路，確認其規(guī)格與待測制動器匹配，并查看制動器控制回路各線路，確認回路接地良好，線路連接可靠無松動，無線路損壞或?qū)Ь€裸露等異常。在測量前需要先測量制動器線圈的冷態(tài)電阻，確認冷態(tài)電阻折算到20℃時符合規(guī)格要求，這里需要注意的是測試制動器線圈電阻前應確認制動器線圈已斷電，因為直流測電阻的儀器均不能帶電檢測。在線圈通電至熱穩(wěn)定之后，測量線圈溫度，隨后計算溫升，得出結論。

4 結束語

電梯制動器作為曳引式電梯中最重要的安全部件，對整個電梯的安全、可靠性有非常大的影響。只有在掌握制動器原理的基礎上，能夠?qū)χ苿悠鳈C械部分失效的原因進行系統(tǒng)化的分析，檢驗人員才能在檢驗時對制動器的整體工作狀況有全方面的掌握，才能對制動器所存在的安全隱患有一個準確且全面的判斷。