淺談電梯制動器的結(jié)構(gòu)型式與檢驗檢測

李洪

(沈陽特種設(shè)備檢測研究院，遼寧 沈陽 110035)

1 引言

全面了解電梯制動器的結(jié)構(gòu)型式、安全要求和檢驗檢測項目和方法，對開展電梯制動器的設(shè)計制造、安裝調(diào)試、日常維護保養(yǎng)等工作，保障電梯制動器的安全、可靠性能，具有非常重要的意義。

2 電梯常用制動器的結(jié)構(gòu)型式及工作原理

本文以常用的機－電摩擦型常閉塊式(閘瓦式)直流電磁制動器、盤式電磁制動器、碟式電磁制動器為例，介紹其結(jié)構(gòu)型式和工作原理。

2.1 機－電摩擦型常閉塊式(閘瓦式)直流電磁制動器

電梯一般采用機－電摩擦型常閉塊式(閘瓦式)直流電磁制動器，此類型制動器在電梯上應(yīng)用最為廣泛，所謂常閉式制功器，指機械不工作時制動器制動，機械運轉(zhuǎn)時松閘的制動器。其性能穩(wěn)定，噪聲小，制動可靠。結(jié)構(gòu)組成主要有:制動電磁鐵、制動臂、制動瓦塊、制動彈簧。

工作原理:當(dāng)電梯處于靜止?fàn)顟B(tài)時，曳引電動機、電磁制動器的線圈中無電流通過，這時因制動電磁鐵的鐵芯之間沒有吸引力，制動瓦塊在制動彈簧的壓力作用下，將制動輪抱緊，保證了電梯處于不工作的靜止?fàn)顟B(tài);當(dāng)曳引電動機通電旋轉(zhuǎn)的瞬間，制動電磁鐵中的線圈也同時通上電流，電磁鐵迅速磁化吸合的同時，帶動制動臂克服制動彈簧的作用力，使制動瓦塊張開，與制動輪完全脫離，從而使電梯在無制動力的情況下得以運行;當(dāng)電梯轎廂到達(dá)所需層站停車時，曳引電動機失電，制動電磁鐵中的線圈也同時失電，電磁鐵芯中的磁力迅速消失，鐵芯在制動彈簧的作用下通過制動臂復(fù)位，使制動瓦塊再次將制動輪抱住，則電梯停止。

圖1 塊式(閘瓦式)電磁制動器

對于有齒輪曳引機，制動器安裝在電動機的旁邊，即在電動機軸與蝸輪軸相聯(lián)的制動輪處;若是無齒輪曳引機，則安裝在電動機與曳引輪之間。

2.2 機－電摩擦型常閉盤式電磁制動器

盤式電磁制動器由電磁線圈、銜鐵、摩擦盤、彈簧、聯(lián)接軸套等零部件組成，如圖2所示。

圖2 盤式電磁制動器

工作原理:盤式制動器也是常閉式的，當(dāng)制動器電磁線圈得電時，制動器銜鐵被吸引，彈簧被壓縮，這時制動器銜鐵上的摩擦盤脫離開曳引機的制動盤，曳引機的制動盤在摩擦盤與固定機架的縫隙中自由旋轉(zhuǎn);當(dāng)制動器電磁線圈失電時，由于電磁力消失，在彈簧的作用下，使制動器銜鐵上的摩擦盤和曳引機的制動盤完全接觸，依靠摩擦力，使之實現(xiàn)制動。

其優(yōu)點是體積小、重量輕，轉(zhuǎn)動慣量小、動作靈敏，制動性能穩(wěn)定，制動軸也不承受附加彎矩，目前，在有些行星傳動曳引機和一些其他新型傳動裝置小型化的曳引機上應(yīng)用。

2.3 機－電摩擦型常閉碟式電磁制動器

碟式電磁制動器由電樞、制動銜鐵盤、彈簧、及聯(lián)接座等零部件組成。用于帶制動盤的曳引機上，該制動器為失電制動，通過連接座上的兩個軸孔與曳引機相聯(lián)。

圖3 碟式電磁制動器

工作原理:當(dāng)制動器電樞得電時，制動器銜鐵盤被吸引，彈簧被壓縮，這時曳引機的制動盤可在制動銜鐵盤與聯(lián)接座行程的縫隙中自由旋轉(zhuǎn);當(dāng)制動器電樞失電時，由于電磁力消失，在彈簧的作用下，使制動銜鐵盤和連接座夾緊曳引機的制動盤，使之實現(xiàn)制動。

碟式電磁制動器用于帶制動盤的各類曳引機上，可以通過使用碟式電磁制動器的數(shù)量來滿足不同曳引機制動力矩的需要。

3 電梯制動器的安全要求

3.1 電梯制動系統(tǒng)通則

(1)電梯必須設(shè)有制動系統(tǒng)，在出現(xiàn)下述情況時能自動動作:

①動力電源失電;②控制電路電源失電。

(2)制動系統(tǒng)應(yīng)具有一個機—電式制動器(摩擦型)。此外，還可裝設(shè)其他制動裝置(如電氣制動)。

3.2 電梯制動器的電氣要求

(1)電梯制動器線圈耐壓應(yīng)滿足，導(dǎo)電部分對地間施以1000V電壓，歷時1min，不應(yīng)出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象。

(2)在滿足制動要求的情況下，制動器電磁鐵的最低吸合電壓和最高釋放電壓應(yīng)分別低于額定電壓的80%和55%。

(3)切斷制動器電流，至少應(yīng)用兩個獨立的電氣裝置來實現(xiàn)，這些電氣裝置可以是同時用來切斷電梯驅(qū)動主機電流的接觸器。

當(dāng)電梯停止時，如果其中一個接觸器的主觸點未打開，最遲到下一次運行方向改變時，應(yīng)防止電梯再運行。

(4)正常運行時，制動器應(yīng)在持續(xù)通電下保持松開狀態(tài);斷開制動器的釋放電路后，電梯應(yīng)無附加延遲地被有效制動。

(5)當(dāng)電梯的電動機有可能起發(fā)電機作用時，應(yīng)防止該電動機向操縱制動器的電氣裝置饋電。

(6)應(yīng)裝設(shè)對制動器的每組機械部件工作情況進行檢測的裝置。如果有一組制動器機械部件不起作用，電梯曳引機應(yīng)停止運行或不能啟動。

(7)采用B級或F級絕緣時，制動器線圈溫升應(yīng)分別不超過80K或105K。對裸露表面溫度超過60℃的制動器，應(yīng)增加防止?fàn)C傷的警示標(biāo)志。

3.3 電梯制動器的結(jié)構(gòu)要求

(1)當(dāng)電梯轎廂載有125%額定載荷并以額定速度向下運行時，操作電梯制動器應(yīng)能使曳引機停止運轉(zhuǎn)，且轎廂的減速度不應(yīng)超過安全鉗動作或轎廂撞擊緩沖器所產(chǎn)生的減速度。

(2)所有參與向制動輪或盤施加制動力的制動器機械部件應(yīng)分兩組裝設(shè)。如果一組部件不起作用，應(yīng)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。

(3)制動器的被制動部件應(yīng)以機械方式與曳引輪或卷筒、鏈輪直接剛性連接。

(4)裝有手動緊急操作裝置的電梯驅(qū)動主機，應(yīng)能用手松開制動器并需要以一持續(xù)力保持其松開狀態(tài)。

(5)制動器應(yīng)用有導(dǎo)向的壓縮彈簧或重鉈向制動閘瓦或襯墊施加壓力。

(6)禁止使用帶式制動器;制動襯應(yīng)是不易燃的。

4 電梯制動器的檢驗檢測

隨著電梯的廣泛使用，因電梯制動器故障造成的電梯溜車、沖頂或暾底等事故時有發(fā)生。因此，在電梯制造、安裝、日常維護保養(yǎng)、檢驗檢測過程中，必須嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定項目、內(nèi)容、要求和方法實施檢驗，才能確保電梯制動器性能安全可靠。

4.1 電梯制動器的出廠檢驗和型式試驗項目及方法

電梯制動器是電梯曳引機的重要組成部分，只有經(jīng)檢驗合格后才能出廠。且出現(xiàn):①新產(chǎn)品投產(chǎn)或老產(chǎn)品轉(zhuǎn)廠生產(chǎn);②正式生產(chǎn)后，如結(jié)構(gòu)、材料、工藝有較大改變，影響產(chǎn)品性能;③產(chǎn)品停產(chǎn)兩年以上恢復(fù)生產(chǎn);④出廠檢驗結(jié)果與上次型式試驗由較大差異;⑤國家法律法規(guī)有要求;均應(yīng)進行型式試驗。

4.1.1 制動力矩(型式試驗、出廠檢驗)

根據(jù)計算給出的制動力矩，在試驗臺上測定制動能力。試驗時曳引機處于停止?fàn)顟B(tài)，在制動輪軸上施加的給出的扭矩，觀察制動器是否打滑。兩組制動元件同時起作用和每組制動元件單獨起作用時分別試驗。

加扭矩時可將一杠桿用夾具固定在電機軸上，用卷尺從軸心往外測得1m距離，在該位置用測力計垂直拉杠桿到剛打滑為止，此時的拉力乘以距離即為靜態(tài)制動扭矩。

4.1.2 制動器電磁鐵的最低吸合電壓和最高釋放電壓、制動響應(yīng)時間(型式試驗、出廠檢驗時抽查)

用調(diào)壓器和電壓表，檢測制動器線圈的最低起動電壓和最高釋放電壓。

用電秒表或電子計時器，測量制動器開啟滯后時間。

4.1.3 制動器線圈耐壓試驗(型式試驗、出廠檢驗)

使用耐壓測試儀逐漸升高電壓，檢測制動器線圈導(dǎo)電部分對地之間的絕緣。

4.1.4 制動器動作試驗(型式試驗、出廠檢驗時抽查)

將制動器組裝在曳引機上，使電機處于靜止?fàn)顟B(tài)，然后進行不少于200萬次周期不小于5s的連續(xù)不間斷的制動器試驗，試驗過程不應(yīng)進行任何維護，試驗結(jié)束后其制動力矩及最低吸合電壓和最高釋放電壓、制動響應(yīng)時間滿足要求。

4.1.5 制動器線圈溫升試驗(型式試驗、出廠檢驗時抽查)

制動線圈溫升采用電阻法測量，對曳引機施加額定載荷，通電持續(xù)率為40%時，在檢驗平臺上做高速正反方向運轉(zhuǎn)，每個工作周期通電時間為1min，試驗時間為2h。在運轉(zhuǎn)結(jié)束后，切斷電路立即采用直流電橋測量線圈熱態(tài)電阻R2。溫升計算公式為:

式中，τPj為被測線圈的平均溫升，℃;θ2為被測線圈在發(fā)熱情況下的溫度，℃;θ01為測量被測線圈冷態(tài)電阻時周圍空氣溫度，℃;θ02為測量被測線圈熱態(tài)電阻時周圍空氣溫度，℃;R2為溫度為θ2時，被測線圈的電阻值，Ω;R1—溫度為θ01時，被測線圈的電阻值，Ω;α為在0℃時被測線圈導(dǎo)體材料的電阻溫度系數(shù)(對紫銅為1/234.5，對鋁為 1/245)。

4.2 電梯制動器的安裝監(jiān)督檢驗和定期檢驗項目及方法

按照國家《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》規(guī)定，電梯的安裝、改造、重大維修過程，必須經(jīng)檢驗檢測機構(gòu)進行監(jiān)督檢驗;未經(jīng)監(jiān)督檢驗合格的不得出廠或者交付使用。電梯使用單位對在用電梯應(yīng)當(dāng)至少每月進行一次自行檢查，并作出記錄。在安全檢驗合格有效期屆滿前1個月向檢驗檢測機構(gòu)提出定期檢驗要求。未經(jīng)定期檢驗或者檢驗不合格的特種設(shè)備，不得繼續(xù)使用。由此可見，制動器在電梯安裝、改造、重大維修后，應(yīng)進行監(jiān)督檢驗;在使用中應(yīng)定期自行檢查，且安全檢驗合格有效期滿后，應(yīng)進行定期檢驗。

4.2.1 制動器機械部件設(shè)置(監(jiān)督檢驗)

根據(jù)提供的型式試驗報告，對照電梯制動器，查驗參與向制動輪或盤施加制動力的各機械部件設(shè)置。

4.2.2 制動器電氣裝置設(shè)置(監(jiān)督檢驗)

根據(jù)電梯電氣原理圖和實物狀況，在機房對制動器進行模擬操作檢查，電梯運行后，按住控制制動器電磁線圈電氣裝置中的一個接觸器的主觸點，電梯繼續(xù)運行，直到到站停層。電梯停止后，仍按住其主觸點不放開，最遲到下一次運行方向改變時，電梯應(yīng)不能再運行。

4.2.3 手動緊急操作裝置(監(jiān)督檢驗、定期檢驗)

通過操作手動松閘裝置松開制動器，驗證是否需要一個持續(xù)力保持其松開狀態(tài)。

4.2.4 上行制動試驗(監(jiān)督檢驗、定期檢驗)

轎廂空載以正常運行速度上行至行程上部時，斷開主開關(guān)，檢查轎廂制停和變形損壞情況。

4.2.5 下行制動試驗(監(jiān)督檢驗)

轎廂裝載125%額定載荷，以額定速度向下運行至行程下部，切斷電動機與制動器供電，檢查轎廂制停和變形損壞情況。

5 結(jié)束語

電梯制動器是電梯安全、可靠運行的重要部件，一旦發(fā)生故障，會造成電梯沖頂、墜落，甚至導(dǎo)致人員傷亡事故發(fā)生。只要電梯制動器的設(shè)計、制造單位嚴(yán)格按照制動器的安全要求進行設(shè)計、制造，認(rèn)真進行型式試驗和出廠檢驗，電梯安裝、改造、維修、維護保養(yǎng)單位在掌握制動器結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格按照制動器的安全要求，進行安裝調(diào)試、檢查維護，檢驗檢測機構(gòu)在電梯制動器的型式試驗、監(jiān)督檢驗、定期檢驗過程中，按照制動器的安全要求，嚴(yán)格把關(guān)，就能使電梯制動器保持在良好的工作狀態(tài)，發(fā)揮應(yīng)有的保護作用，確保電梯安全可靠、舒適方便。

［1］GB/T 24478—2009，電梯曳引機［S］.

［2］GB 7588—2003，電梯制造與安裝安全規(guī)范［S］.

［3］GB/T 10059—2009，電梯試驗方法［S］.

［4］TSG T7001－2009，電梯監(jiān)督檢驗和定期檢驗規(guī)則—曳引與強制驅(qū)動電梯［S］.

［5］何峰峰.電梯基本原理及安裝維修全書［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2009.

［6］童夢菊，陳景和.淺談電梯制動器電梯控制及其檢驗［J］.福建質(zhì)量信息，2007(12):38 －39.