電梯安全鉗動(dòng)作受力分析及失效探究

許夢(mèng)佳，李鴻偉

（廣東省特種設(shè)備檢測(cè)研究院惠州檢測(cè)院，廣東惠州 516081）

0 引言

電梯廣泛應(yīng)用在垂直運(yùn)輸領(lǐng)域，具有較高的運(yùn)輸效率。高頻率的工作就要對(duì)其進(jìn)行定期維修保養(yǎng)和檢驗(yàn)檢測(cè)，確保在人員乘坐過(guò)程中防患危險(xiǎn)于未然。在電梯運(yùn)行超過(guò)限速器的安全設(shè)定值時(shí)，安全鉗作為其制動(dòng)系統(tǒng)的最后一道屏障，能夠?qū)㈦娞堇卫蔚貖A持在電梯的導(dǎo)軌上，對(duì)電梯的運(yùn)行起到保護(hù)作用。為了能夠更好了解電梯中安全鉗的受力和失效形式，首先就要了解、分析其工作原理。

1 安全鉗原理

安全鉗制停系統(tǒng)主要是由繩輪張緊裝置及連接部件、限速器、安全鉗組成。操縱轎廂安全鉗的限速器，動(dòng)作速度為額定速度的115%及以上，但瞬時(shí)式與漸進(jìn)式安全鉗的動(dòng)作速度根據(jù)電梯額定速度分情況而定：①當(dāng)電梯速度超過(guò)額定速度115%下行，限速器電氣開(kāi)關(guān)動(dòng)作，切斷控制回路電源，使轎廂停止；②如果轎廂未停止繼續(xù)下行超過(guò)額定速度125%，限速器機(jī)械裝置動(dòng)作，通過(guò)限速器鋼絲繩提升安全鉗拉桿，安全鉗開(kāi)關(guān)動(dòng)作；③如果轎廂繼續(xù)下行，安全鉗楔塊牢牢剎在導(dǎo)軌上，迫使轎廂停止運(yùn)行。

根據(jù)安全鉗的結(jié)構(gòu)形式的不同，將其分為偏心輪型、滾柱型、楔塊型等各種不同的結(jié)構(gòu)。根據(jù)GB 7588—2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》中的規(guī)定：①額定速度＞0.63 m/s，轎廂安全鉗應(yīng)使用漸進(jìn)式；②額定速度＜0.63 m/s，轎廂安全鉗可使用瞬時(shí)式；③若使用1 套及以上的安全鉗，應(yīng)均為漸進(jìn)式；④額定速度＞1 m/s，對(duì)重（或平衡重）安全鉗應(yīng)使用漸進(jìn)式，其他情況下可使用瞬時(shí)式。

安全鉗動(dòng)作后的釋放工作需經(jīng)持證人員進(jìn)行。

2 限速器受力分析

2.1 安全鉗受力分析

（1）導(dǎo)軌和安全鉗塊接觸在一起時(shí)，安全鉗受到限速繩拉力、彈簧拉力、導(dǎo)軌摩擦力合力作用。此時(shí)的彈簧拉力過(guò)大可能會(huì)使得安全鉗無(wú)法觸發(fā)作用，而彈簧拉力過(guò)小往往會(huì)使得產(chǎn)生頻繁或偶發(fā)性誤動(dòng)作，從而引發(fā)不必要的麻煩。

（2）安全鉗塊和導(dǎo)軌之間存在異物時(shí)，安全鉗塊要受到彈簧拉力和導(dǎo)軌間的摩擦力等。在其合力大于彈簧拉力時(shí)，安全鉗塊會(huì)被迫拉起發(fā)生錯(cuò)誤工作；當(dāng)合力小于彈簧拉力時(shí)，安全鉗塊處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)。

（3）在安全鉗塊、電梯導(dǎo)軌和轎廂三者間無(wú)任何工作效用期間，鉗塊和導(dǎo)軌間的力近似于零，安全鉗塊和電梯轎廂間的相互作用力約等于零。鉗塊此時(shí)同時(shí)受重力與拉力兩者共同支配，根據(jù)牛頓力學(xué)推導(dǎo)出其所受到合力約等于零。

（4）在轎廂被安全鉗制停時(shí)，安全鉗塊要同時(shí)被6 個(gè)力支配：安全鉗塊的自身重力G，安全鉗塊于電梯轎廂之間的摩擦力T2，導(dǎo)軌與安全鉗塊之間的壓力N，拉桿上彈簧與安全鉗塊的拉力T1，導(dǎo)軌與安全鉗塊的摩擦力F，電梯轎廂對(duì)安全鉗塊的壓力W。在實(shí)際使用過(guò)程中，鉗塊的自身重力和彈簧拉力數(shù)值太小可以忽略不計(jì)，根據(jù)牛頓力學(xué)推導(dǎo)出鉗塊在此時(shí)處于受力為零的狀態(tài)：T1cosα+G+T2+F+N1sinα=0，N1cosα+T1sinα+N2=0，α 是鉗楔塊的楔形角（圖1）。

圖1 安全鉗受力分析

2.2 導(dǎo)軌螺栓預(yù)緊力分析

轎廂與導(dǎo)軌的連接方式一般通過(guò)螺栓聯(lián)結(jié)，TSG T7001—2009《電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則 曳引與強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)電梯》規(guī)定，導(dǎo)軌間接頭臺(tái)階必須＜0.05 mm，導(dǎo)軌間聯(lián)結(jié)錯(cuò)位會(huì)導(dǎo)致安全鉗塊發(fā)生異常運(yùn)行。此時(shí)導(dǎo)軌間錯(cuò)誤聯(lián)結(jié)所導(dǎo)致的非正常位移，使得螺栓產(chǎn)生拉伸方向的力及時(shí)制動(dòng)轎廂安全鉗來(lái)規(guī)避異常運(yùn)行。檢驗(yàn)導(dǎo)軌聯(lián)結(jié)是否有誤，可以通過(guò)檢測(cè)螺栓的預(yù)緊力來(lái)獲得有效結(jié)論。在導(dǎo)軌聯(lián)結(jié)處受力大于螺栓極限預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦力時(shí)，安全鉗不能如期正常工作，所以要保證避免安全鉗能如實(shí)工作，盡量使螺栓預(yù)緊力得到提高，同時(shí)確切保證螺栓質(zhì)量和安裝工藝精度要求。

3 安全鉗失效分析

在定期對(duì)電梯安檢和抽檢、維護(hù)保養(yǎng)等工作外的日常使用中，要及時(shí)關(guān)注轎廂日常運(yùn)行中發(fā)生的異常聲音，按時(shí)排查隱患，找到與之相對(duì)應(yīng)的處理方式。

（1）電梯轎廂限速器夾繩裝置老舊、磨損過(guò)于光滑導(dǎo)致的控制力不足問(wèn)題，引起安全鉗不能運(yùn)行。當(dāng)限速器夾繩鉗制動(dòng)力不足時(shí)，它不能有效地夾住限速器鋼繩，進(jìn)而導(dǎo)致安全鉗提起失敗、制停功能不能正常工作導(dǎo)致事故發(fā)生。經(jīng)排查檢測(cè)到安全鉗失去作用時(shí)，因?yàn)橄匏倨鲝埦o力所導(dǎo)致的問(wèn)題，電梯檢修一定要按照檢規(guī)規(guī)定步驟調(diào)整處理。

（2）限速器輪槽老化引發(fā)的制動(dòng)功能失效，限速器輪在電梯運(yùn)行年限過(guò)長(zhǎng)引發(fā)的老化磨損。在磨損老化發(fā)生后，其相對(duì)位置也會(huì)距離所規(guī)定的位置發(fā)生下移，從而導(dǎo)致夾繩鉗不再接觸鋼繩，制動(dòng)力就會(huì)發(fā)生變化，鋼繩牽引過(guò)程中引發(fā)打滑，安全鉗無(wú)法工作。限速器輪槽的老化也是正?，F(xiàn)象，檢修人員應(yīng)該按照檢規(guī)定期檢查其老化磨損的狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題調(diào)整其兩者的位置，確保達(dá)到其規(guī)定所需要的制動(dòng)力。

（3）電梯所控制的限速器鋼繩位置異位會(huì)引發(fā)一系列問(wèn)題，當(dāng)鋼繩脫離繩槽時(shí)，夾繩鉗就無(wú)法接觸鋼繩來(lái)制動(dòng)電梯。如果發(fā)生此類(lèi)事件導(dǎo)致的偏差失效，可以通過(guò)如下辦法來(lái)解決問(wèn)題：先按照檢規(guī)調(diào)整限速器鋼繩位置，使其在一個(gè)合理范圍內(nèi)；然后當(dāng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)鋼繩位偏差時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際情況來(lái)調(diào)整限速器的位置，復(fù)位夾繩鉗和限速器輪槽的相對(duì)位置，而不只是調(diào)整鋼繩的位置。

（4）安全鉗間隙過(guò)大所引發(fā)的誤動(dòng)作。鉗塊間隙不合理會(huì)引發(fā)提拉單元處于即將工作的極限位置時(shí)，楔塊無(wú)法觸碰到導(dǎo)軌引發(fā)安全鉗制動(dòng)失去功能。這種問(wèn)題的處理往往要需要檢修員通過(guò)調(diào)節(jié)安全鉗間隙，使其達(dá)到預(yù)期的控制目的。

（5）提拉單元尺寸失誤所引發(fā)的錯(cuò)誤工作。在使用過(guò)程中，安全鉗提拉單元會(huì)時(shí)刻涉及到安全鉗的工作靈敏程度。當(dāng)提拉桿過(guò)短時(shí)，其與鉗塊的提拉無(wú)法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)直接導(dǎo)致楔塊無(wú)法貼合到導(dǎo)軌，由此就會(huì)引發(fā)制動(dòng)的異常工作。當(dāng)安全鉗因?yàn)樘崂瓎卧叽绮缓线m而引發(fā)錯(cuò)誤工作時(shí)，電梯從業(yè)人員要先明辨電梯型號(hào)尺寸，更換合適尺寸的提拉機(jī)構(gòu)。

（6）限速器配置方向失誤引發(fā)的電梯安全鉗問(wèn)題。新更換的電梯安全鉗錯(cuò)誤工作有可能是因限速器配置方向錯(cuò)誤所引發(fā)的。限速器配置方向失誤會(huì)讓限速繩區(qū)間帶來(lái)偏差，引發(fā)限速器夾繩鉗無(wú)法精確地夾住目標(biāo)鋼繩，引起制動(dòng)效果的失效。電梯檢修人員在如實(shí)確定錯(cuò)誤原因后，一定要根據(jù)實(shí)際情況如實(shí)將限速器配置恢復(fù)到合理范圍內(nèi)。

（7）安全鉗在日常使用過(guò)程中由于粉塵或雜物等引發(fā)的制動(dòng)功能失效。在使用過(guò)程中可能因?yàn)殂Q口進(jìn)入粉塵或雜物，進(jìn)而鉗塊無(wú)法再與導(dǎo)軌正常聯(lián)動(dòng)，安全鉗就會(huì)失去功能，此時(shí)工作人員應(yīng)該及時(shí)檢查、維護(hù)安全鉗的正常工作。

4 檢驗(yàn)安全鉗的措施

安全鉗對(duì)電梯安全保障有極其重要的作用，應(yīng)采取相關(guān)措施進(jìn)行及時(shí)有效的排查，使電梯鉗正常工作，保證電梯使用者的生命安全：①檢驗(yàn)階段排查檢測(cè)記錄，不斷提升檢查效率，如檢查限速器使用是否得當(dāng)、安全鉗塊能否正常工作、安全鉗間隙是否在合理區(qū)間內(nèi)等；②如實(shí)按期排查電梯安全鉗隱患，保證電梯的順利運(yùn)行和使用者的安全；③按時(shí)排查記錄電梯維護(hù)記錄。

電梯從業(yè)人員在日常的維護(hù)和檢修過(guò)程中不僅關(guān)注安全鉗部件，同時(shí)要如實(shí)檢查相關(guān)的維護(hù)記錄，了解歷次電梯裝置的維護(hù)情況，做到心中有數(shù)，并使工作人員能夠更有章法和效率，為后期工作提供了數(shù)據(jù)支持和每部電梯維保歷史情況的詳盡了解。

5 結(jié)語(yǔ)

確保電梯的有效安全是維保人員和相關(guān)從業(yè)者的責(zé)任，從業(yè)人員必須完整了解電梯安全鉗的使用原理和情況分析，盡量避免事故的發(fā)生，并且要做到對(duì)問(wèn)題的多發(fā)隱患處心中有數(shù)，當(dāng)安全鉗失效時(shí)及時(shí)采用手段解決。