一起電梯曳引輪脫落事故的案例分析

王 進 范 圍 鄭軒伍

(湖南省特種設備檢驗檢測研究院 長沙 410117)

一起電梯曳引輪脫落事故的案例分析

王 進 范 圍 鄭軒伍

(湖南省特種設備檢驗檢測研究院 長沙 410117)

2016年3月，湖南某辦公樓一臺電梯發(fā)生了一起很少見的電梯曳引輪從主軸脫離的事故，曳引鋼絲繩也全部從曳引輪輪槽脫出，曳引輪的3顆端蓋固定螺栓全部斷裂，現(xiàn)場調查發(fā)現(xiàn)，曳引輪與主軸之間采用錐形連接配合，并且平鍵與鍵槽之間存在明顯的間隙，文章結合機械設計相關理論對事故進行綜合分析，解釋了事故主要原因為曳引輪與主軸的平鍵連接配合質量不合格，為制造單位改善設計，提高關鍵零部件的安全系數(shù)提供參考。

電梯 曳引輪 鍵 螺栓

2016年3月16日，湖南某辦公樓5號電梯在正常運行的過程中，在18樓附近轎廂突然出現(xiàn)了一次非常嚴重的跌振現(xiàn)象，電梯停止運行，當時轎廂內有3名乘客，乘客都受到了嚴重的驚嚇，情況十分緊急，轎廂停止位置也不在開門區(qū)域，救援人員需要到達機房通過手動盤車移動轎廂放人，但發(fā)現(xiàn)鋼絲繩已全部從曳引輪脫落下來，無法從機房移動轎廂。還好電梯配置有安全窗，隨即采用安全窗出口救援方法，順利解救了乘客，確保了乘客未受到更深的傷害。事故電梯載重量：1150kg；額定速度：2．0m/s；最高樓層：21層；制造日期：2005年。

1 曳引輪連接配合結構介紹

電梯是利用曳引鋼絲繩與曳引輪繩槽的摩擦力傳遞動力，如果是蝸輪蝸桿驅動，曳引輪安裝在減速器中的蝸輪軸上，如果是無齒輪曳引機，則裝在制動器的旁側，與電動機軸、制動器軸在同一軸線上。事故電梯是采用蝸輪蝸桿驅動，一般情況下曳引輪與主軸的連接配合面是圓柱形，而事故梯曳引輪與主軸的連接配合面是圓錐形的，也即錐形配合，采用一個平鍵聯(lián)接，詳細結構如圖1所示。

圖1 曳引輪連接結構圖

2 事故現(xiàn)場勘查

檢驗員到達事故電梯的機房進行事故調查，發(fā)現(xiàn)曳引輪幾乎全部從驅動主軸上向外脫落，如果沒有防護架的阻擋，曳引輪應該已經直接掉落地面，直接的損失就是曳引輪可能會因為撞擊而損壞報廢，曳引鋼絲繩也已全部從曳引輪脫離，搭落在驅動主軸上，見圖2。

圖2 現(xiàn)場原圖

曳引輪脫落的直接原因是因為曳引輪擋板的3顆端蓋固定螺栓全部斷裂，如圖3所示，導致曳引輪的軸向定位固定端蓋缺失，并且由于曳引輪與主軸的配合是帶斜角的錐形配合，假如曳引輪在驅動主軸上的位置因為振動而出現(xiàn)微小的軸向移位，曳引輪的軸向定位就會逐漸失去控制，從而造成曳引輪從主軸脫落的嚴重事故。

圖3 曳引輪斷面視圖

圖4 螺栓斷面圖

圖5 鍵連接配合圖

3 事故原因分析

如圖4所示，3顆端蓋螺栓的斷裂位置均發(fā)生在螺紋切口處，觀察斷面情況，可以判斷屬于疲勞脆性斷裂現(xiàn)象。

從機械設計的角度分析，此處的3顆端蓋固定螺栓應該只承受軸向預緊力的作用，并不會要求其承受交變載荷，如果機械加工與裝配符合設計要求，螺栓應該不會出現(xiàn)疲勞斷裂的現(xiàn)象。

為了查找原因，將曳引輪等相關零件重新裝配，檢修慢車上下運行，曳引輪與驅動主軸的平鍵連接結構處出現(xiàn)了如圖5所示的情況，平鍵與驅動主軸、曳引輪的鍵槽配合面之間存在較大的間隙，檢查同一個機房同型號的其他幾臺電梯，鍵與鍵槽的配合不存在間隙，而且此處的平鍵聯(lián)接需要傳遞大扭矩，存在頻繁的正反轉，安裝精度要求高，不需要經常拆卸，根據機械設計理論判斷，此處鍵與鍵槽的配合要求為過盈配合，所以電梯曳引輪鍵與鍵槽配合存在間隙是不允許的。

如果傳遞扭矩的平鍵與鍵槽之間存在間隙，端蓋與曳引輪之間的摩擦力不足以保證兩零件之間的相對靜止，端蓋板與曳引輪之間就會發(fā)生相對轉動，由于螺栓與端蓋通孔之間的間隙很小，端蓋的相對轉動會對螺栓施加額外的剪切作用，如圖6所示，由于正反轉，剪切載荷還是交替變化的，并且螺栓的受剪位置處在容易應力集中的螺紋部位，也因此極易產生疲勞斷裂，從螺栓斷裂的位置來判斷也符合這樣的分析。

圖6 螺栓受剪示意圖

4 總結及建議

通過前面的分析得出，此次事故的根本原因是曳引輪與主軸之間平鍵與鍵槽的裝配質量嚴重不合格。

根據《中華人民共和國特種設備安全法》第十九條：“特種設備生產單位應當保證特種設備生產符合安全技術規(guī)范及相關標準的要求，對其生產的特種設備的安全性能負責?！彪娞菡麢C制造單位對電梯曳引機的安全性能負責，這就要求電梯整機制造單位對曳引機的質量必須嚴格把關，曳引機設計制造單位也要借此案例分析，設計采用更加保險可靠的聯(lián)接結構。

曳引輪驅動部件是屬于曳引機的一個重要的機械構件，每臺電梯的曳引機都有其獨立的質量合格證明和型式試驗報告，很多電梯整機制造單位對曳引機都是整體外購的，并且在相關的安全規(guī)范中，對曳引輪與主軸的連接配合方面也沒有相應的要求，檢驗員在不拆卸的情況下根本無法判斷，如果曳引機設計制造單位在質量控制環(huán)節(jié)存在問題，造成曳引機存在類似的安全性缺陷，這種事故隱患將很難通過后面的法定檢驗排除預防，建議在電梯技術條件GB/T 10058—2009或電梯曳引機GB/T 24478—2009中增加對類似曳引輪聯(lián)接配合質量的明確要求，同時建議電梯維保、使用、檢驗等單位在條件允許下對此類曳引機的曳引輪聯(lián)接配合情況注意檢查，避免此類安全事故的再次發(fā)生。

[1] GB 7588—2003 電梯制造與安裝安全規(guī)范[S]．

[2] 濮良貴，紀名剛．機械設計（第七版）[M]．北京：高等教育出版社，2001．

[3] 朱健，趙忠賢，王秉新．GH4033高強螺栓斷裂原因分析[J]．中國特種設備安全，2009，25(11)：62-64．

[4] 王曉青，夏水華．螺栓斷裂影響因素與影響機制[J]．起重運輸機械，2010，(11)：45-49．

[5] 賀能，喻穎，蔣濱羽．一起電梯曳引鋼絲繩嚴重落槽案例的分析[J]．中國特種設備安全，2015，31(10)：73-76．

Case Analysis of a Traction Wheel Lift Fall off Accident in Elevator

Wang Jin Fan Wei Zheng Xuanwu
（Hunan Special Equipment Inspection & Testing Research Institute Changsha 410117）

In March 2016, an accident happened in an offce building in Hunan, because the elevator traction wheel separated from the main shaft, and the traction rope fell out from the traction wheel slot, three bolts on the traction wheel end cover fractured. Investigation was taken to analyze the reasons, it is found that tapered shape connection is used for the connect between traction wheel and spindle, and gaps are found between the fat key and the keyway. The paper explains the main causes of accident according to the mechanical design theory. It is found that the accident main reason is the unqualifed fat key connection between the traction wheel and the spindle. The result provides a reference for design to improve the safety factor of the key parts.

Elevator Traction wheel Key Bolt

X941

B

1673-257X(2016)12-0071-03

10．3969/j．issn．1673-257X．2016．12．017

王進(1985～)，男，碩士，工程師，從事機電類特種設備檢驗工作。

2016-07-13）