張鵬飛
(贛州市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)中心,江西贛州 341000)
電梯作為高層住宅中人們出行的必要工具,其安全問題越來越受到人們的廣泛關(guān)注,近些年來,墜梯事故也時(shí)有發(fā)生,當(dāng)電梯發(fā)生超速下降時(shí),電梯的安全鉗就成為了保障電梯安全的重要一環(huán),安全鉗與限速器進(jìn)行聯(lián)動(dòng)作用,達(dá)到限制電梯超速的功效。安全鉗制停電梯時(shí)將轎廂夾持在導(dǎo)軌上,其安全性取決于力的大小,有效分析受力是十分重要的。安全鉗的規(guī)格比較多,不同生產(chǎn)廠家能力不同,所生產(chǎn)的成品自然也有不同,可能產(chǎn)生不同的制動(dòng)效果,就需要對(duì)安全鉗的性能進(jìn)行測(cè)試,并且對(duì)其失效模式深入分析。
每一部電梯想要安全運(yùn)動(dòng),均要有安全鉗作為安全保障,也才能有效保障電梯安全穩(wěn)定的運(yùn)行。當(dāng)電梯下降速度過快,速度達(dá)到限速器的設(shè)定速度時(shí),一般為額定速度的1.15倍,限速器將觸發(fā)安全鉗,安全鉗將電梯夾在導(dǎo)軌上,整個(gè)過程就阻止了電梯轎廂繼續(xù)運(yùn)行。避免電梯墜落,有效地保護(hù)乘客。目前,大部分電梯所使用的安全鉗有兩種不同的形式,即瞬時(shí)式、漸進(jìn)式。后者常用,下面以該形式作為分析內(nèi)容。
該部件可以近似為一個(gè)梯形結(jié)構(gòu),除了自身的重量外,還受到來自于導(dǎo)軌的壓力F和導(dǎo)軌給安全鉗的摩擦力f,圖1為電梯安全鉗受力分析圖,限速器在電梯超過規(guī)定速度快速墜落之時(shí),其拉桿需被上提,這樣操作能讓安全鉗楔塊產(chǎn)生移動(dòng)(上升或水平方面),引發(fā)曳引機(jī)電源斷切而停罷。制動(dòng)器斷電之后,減速轎廂同時(shí)通過安全鉗制動(dòng)的作用,安置于導(dǎo)軌。一般情況下,電梯是受到安全鉗的摩擦力的作用停下來的,以某臺(tái)自重1600 kg的電梯為例,對(duì)其在超速情況下的安全鉗的受力進(jìn)行分析。
假設(shè)轎廂從超速到安全停穩(wěn)的制動(dòng)距離為13 mm,制動(dòng)時(shí)轎廂的加速度為式(1):
其中,a為安全鉗對(duì)轎廂施加的加速度。X為轎廂的制動(dòng)后的位移,可以算出a為50.87 m/s2,假設(shè)轎廂滿載運(yùn)行,可以算出安全鉗受到豎直向上受到的摩擦力f:
其中f=81 392 N。通過摩擦力可以算出垂直于鉗塊的正壓力。通常情況下,導(dǎo)軌的材料為鋼材,一般取摩擦因數(shù)為μ=0.1,運(yùn)用公式(3):
可以算出:F=813 920 N,安全鉗為兩個(gè)鉗塊同時(shí)對(duì)導(dǎo)軌兩側(cè)作用,所以每一個(gè)鉗塊的作用力為每一塊鉗塊所受豎直方向上的摩擦力f1=f2=F/2=40 696 N。安全鉗受力分析見圖1。
圖1 安全鉗受力分析
漸進(jìn)式安全鉗制動(dòng)時(shí)的平均減速度,正如標(biāo)準(zhǔn)GB 7588—2003對(duì)于電梯制動(dòng)平均減速度的要求所描述的,裝有額定載重量的轎廂自由下落的情況下,在電梯超速運(yùn)行時(shí),安全鉗受限速器超速開關(guān)和安全鉗作用,(如上所述安全鉗的受力分析可知)曳引機(jī)斷開電源,停止運(yùn)轉(zhuǎn),減速度要求的范圍大于0.2g且小于1.0g。
為了進(jìn)一步探究安全鉗的失效模式,分析電梯轎廂的超載使用會(huì)對(duì)超速運(yùn)行的電梯的制動(dòng)過程產(chǎn)生的影響,從而總結(jié)安全鉗的制動(dòng)效果。依然選取上文的電梯為例,電梯載荷為1600 kg,分別選取額定載荷的50%到150%幾組載荷分別進(jìn)行試驗(yàn),對(duì)漸進(jìn)式安全鉗分析其失效的原因。對(duì)制動(dòng)距離、平均減速的速度進(jìn)行測(cè)量,有效分析載荷量對(duì)于降低速度的影響。所得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為在載荷50%的情況下制動(dòng)距離為600 mm,轎廂載荷對(duì)制動(dòng)距離和平均減速度的影響見表1。
表1 轎廂載荷對(duì)制動(dòng)距離和平均減速度的影響
從上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出,電梯的制動(dòng)效果發(fā)生了明顯改變,載荷量越大制動(dòng)距離越長(zhǎng),而平均減速度越小,載荷量>額定載荷,超出量145%時(shí)平均速度已處在臨界值,如果此時(shí)進(jìn)一步增加載荷,造成平均減少速度下降至0.15g,而在標(biāo)準(zhǔn)的要求為0.1g,已經(jīng)超出允許范圍,制動(dòng)距離一旦過大,可能導(dǎo)致蹲底的的可能。實(shí)際使用電梯超速下降,安全鉗無法達(dá)到檢驗(yàn)規(guī)定要求減少的速度范圍內(nèi),與使用要求不符合而造成危險(xiǎn)發(fā)生,引發(fā)事故。
由上述內(nèi)容分析,載荷過大,對(duì)于制動(dòng)距離、平均速度等,均有極大影響,產(chǎn)生安全的隱患問題,對(duì)于運(yùn)動(dòng)的電梯出現(xiàn)的故障情況才能引起更多的重視,定時(shí)、定量做好檢查工作,有效將故障一一排除。
3.3.1 間隙不當(dāng)
(1)由于電梯重新裝修或是在維修過程中,施工人員在施工期間,有雜物掉落在導(dǎo)軌與安全鉗的縫隙之中,沒有及時(shí)清理,雜物產(chǎn)生堆積,并且維保階段沒有注意,在電梯運(yùn)行階段引發(fā)電梯安全鉗的誤動(dòng)作。這就需要在施工階段,發(fā)現(xiàn)存在垃圾堆積現(xiàn)象就要及時(shí)清理,并且在安裝階段避免楔塊之間存在高度差,一旦出現(xiàn)問題及時(shí)調(diào)整。
(2)在電梯正常運(yùn)行過程中,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求,安全鉗與導(dǎo)軌之間的間隙要留有至少2~3 mm,電梯運(yùn)動(dòng)過程中,振動(dòng)是不可避免的,而不停的振動(dòng)會(huì)造成安全鉗、導(dǎo)軌間隙有一定的變化。如果電梯導(dǎo)軌或安全鉗有磨損,容易造成安全鉗誤動(dòng)。
3.3.2 限速器調(diào)整不當(dāng)
限速器與安全鉗始終處于聯(lián)動(dòng)狀態(tài),一旦限速器出現(xiàn)問題也極容易造成失效發(fā)生。分析原因在于限速器調(diào)整未能到位,原因可能是由于偏心凸輪處油結(jié)垢而造成的,此時(shí)運(yùn)行時(shí),滾輪可能導(dǎo)致楔塊卡凸輪齒槽。要做到早發(fā)現(xiàn),早清理,必要時(shí)調(diào)整限速器的彈簧,保證曳引機(jī)轉(zhuǎn)速與限速器的轉(zhuǎn)速同步。
3.3.3 楔塊動(dòng)作不靈敏
楔塊動(dòng)作不靈敏也會(huì)導(dǎo)致安全鉗失效,由于楔塊座體上可能會(huì)積累過多的油污,在安全鉗動(dòng)作之后楔塊無法完全復(fù)位,此時(shí)導(dǎo)軌、楔塊之間間隙不足,導(dǎo)致安全鉗失誤。
3.3.4 提拉桿動(dòng)作失靈
如果在安全鉗的連桿臂傳動(dòng)部分,潤(rùn)滑油不足或是傳動(dòng)部分腐蝕,可能導(dǎo)致提拉桿動(dòng)作失靈,且影響非常大。如果提拉桿沒有辦法運(yùn)作,當(dāng)電梯安全鉗運(yùn)作后仍會(huì)沿導(dǎo)軌繼續(xù)進(jìn)行,在總體運(yùn)行中,如果遇到凸起則可能再次引發(fā)安全鉗的二次運(yùn)作。這就需要使用單位定期對(duì)安全鉗的拉桿轉(zhuǎn)動(dòng)部分進(jìn)行檢查與清理。
安全鉗是電梯安全系統(tǒng)的重要部分,保障著電梯安全可靠運(yùn)行。使用單位、維保人員以及電梯檢驗(yàn)人員要充分了解電梯安全鉗動(dòng)作受力情況及失效原因,針對(duì)出現(xiàn)的故障制定有效的防護(hù)措施,希望對(duì)安全鉗的受力分析以及失效形式的探究能夠?yàn)橄嚓P(guān)從業(yè)人員提供幫助,保障人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。