電梯鼓式制動器失效現(xiàn)象的分析

戴成云 汪家煒

臺州市特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測研究院 浙江 臺州 318017

引言

近年來，電梯的運(yùn)行故障時有發(fā)生。輕微的故障表現(xiàn)為電梯困人，一些嚴(yán)重的故障例如電梯突然失速產(chǎn)生的沖頂、蹲底等狀況，經(jīng)常會產(chǎn)生嚴(yán)重后果，甚至造成人身傷亡事故。據(jù)統(tǒng)計，2020年全國發(fā)生電梯事故25起，死亡人數(shù)19人。電梯制動器作為控制電梯停止運(yùn)動并保持其靜止?fàn)顟B(tài)的重要部件，其機(jī)械結(jié)構(gòu)至關(guān)重要，有時制動器出現(xiàn)卡阻現(xiàn)象，導(dǎo)致電梯出現(xiàn)沖頂和蹲底的概率大大增加[1]。根據(jù)筆者實(shí)際電梯檢驗(yàn)過程中積累的經(jīng)驗(yàn)，目前市面上大部分異步電機(jī)的電梯都采用杠杠鼓式制動器。

電梯曳引機(jī)中的制動器通過電磁線圈的通斷電來控制閘瓦的開合，然后實(shí)現(xiàn)電梯制停。對于永磁同步電梯和異步電梯，其制動器基本結(jié)構(gòu)類似。

1 鼓式制動器原理

電梯采用鼓式制動器制動器，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，從圖1可知制動線圈失電時，在制動彈簧的作用下制動閘瓦與制動輪摩擦產(chǎn)生制動力矩，使制動閘瓦緊密、均勻地貼合制動輪上，電梯停止運(yùn)行，此時制動器的機(jī)械裝置處于釋放狀態(tài)，該制動力矩要使裝有125%額定載荷的電梯，由額定速度至停止這一過程的減速度不應(yīng)大于安全鉗動作，或者轎廂撞擊緩沖器的減速度；制動線圈通電時，在電磁鐵的作用下克服制動力矩使制動閘瓦離開制動輪，根據(jù)TSG7001-2009的要求[2]，電梯運(yùn)行時制動閘瓦與制動輪不發(fā)生摩擦，其間隙在不發(fā)生摩擦的情況應(yīng)該是越小越好，此時制動器的機(jī)械裝置處于提起狀態(tài)。這種鼓式制動器需要通過電磁鐵來實(shí)現(xiàn)機(jī)械裝置的提起與釋放，所以電磁鐵裝置對于鼓式制動器是至關(guān)重要的。

圖1 電磁鐵內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

圖2 電磁鐵內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

2 鼓式制動器失效的原因

2021年5月廣東湛江發(fā)生一起嚴(yán)重的電梯事故，一小區(qū)電梯沖向樓頂致1人死亡，經(jīng)過市場監(jiān)督管理局充分調(diào)查和分析，最終判斷是電梯制動器故障造成。由于制動彈簧長時間反復(fù)動作，材質(zhì)老化，強(qiáng)度降低，在電梯平層時，制動彈簧突然斷裂造成電梯制動失效，從而導(dǎo)致這一事故的發(fā)生。在以往電梯事故中也常發(fā)生鼓式制動器失效而造成嚴(yán)重后果，如電梯沖頂、蹲底和層門位置剪切等事故，致死率非常高。通過調(diào)研，筆者總結(jié)以下這幾點(diǎn)制動器失效的原因。①環(huán)境異物進(jìn)入制動器或者內(nèi)部橡膠老化脫落致使鐵芯被卡阻。②制造材料（制動彈簧、制動臂等）疲勞強(qiáng)度不足，如此次湛江事件由于金屬彈簧長期處于承受交變載荷，導(dǎo)致金屬彈簧在使用過程出現(xiàn)疲勞斷裂，造成制動器不能可靠制停轎廂。③制動閘瓦過度磨損致使閘瓦和制動輪間隙過大，制動力矩下降。④鋼絲繩的潤滑油、驅(qū)動主機(jī)軸承的潤滑油、減速箱的潤滑油污染了制動盤，導(dǎo)致制動能力不足。⑤采用導(dǎo)磁材料（鐵質(zhì)）的松閘頂桿在運(yùn)行中發(fā)生磁化，在電磁力影響下產(chǎn)生擺動，容易引起鐵芯卡阻等問題。

3 問題解決方案

根據(jù)TSG T5002-2017《電梯維護(hù)保養(yǎng)規(guī)則》的要求[3]，并結(jié)合筆者多年的工作經(jīng)驗(yàn)，筆者簡單地談?wù)勧槍ι鲜鰡栴}的解決方法。

鼓式制動器由于結(jié)構(gòu)問題，在長期工作過程中混入灰塵形成油泥和鐵屑，或者橡膠老化脫落致使鐵芯卡阻,針對環(huán)境異物進(jìn)入制動器內(nèi)部或者橡膠老化脫落致使鐵芯被卡阻的問題，通過定期拆解保養(yǎng)鼓式制動器電磁鐵的方法來解決。

針對采用鐵質(zhì)等導(dǎo)磁材料的松閘頂桿磁化后，在電磁力作用下產(chǎn)生擺動，容易引起鐵芯卡阻的問題。針對該問題要通過更換非導(dǎo)磁材料（如銅桿）的松閘頂桿來解決問題，電梯廠家應(yīng)提供非導(dǎo)磁材料并指導(dǎo)維保人員進(jìn)行更換松閘頂桿，或研制相應(yīng)的機(jī)構(gòu)避免磁化或者避免電磁力的影響。

針對制造材料（制動彈簧、制動臂等）疲勞強(qiáng)度不足的問題，電梯制造廠家對制動臂材料選擇要盡量選擇高強(qiáng)度的材料，延長使用次數(shù)與壽命，避免疲勞斷裂。維保人員在月度、季度和年度這三種自檢中，要關(guān)注制動臂有無產(chǎn)生塑性變形，在發(fā)生韌性斷裂和疲勞斷裂之前解決潛在的隱患。

針對制動閘瓦過度磨損致使閘瓦和制動輪間隙過大，制動力矩下降的問題，有以下幾種情況[4]，①激勵或維持電壓過低致使制動器沒有完全打開，引起制動摩擦片的過度磨損；②制動彈簧的調(diào)節(jié)螺栓位置不恰當(dāng)，制動閘瓦與制動輪間隙過小，當(dāng)制動器打開時，制動閘瓦仍有部分貼合在制動輪，導(dǎo)致摩擦片過度磨損。以上制動閘瓦過度磨損的原因是筆者在日常檢驗(yàn)過程中碰到過的。在自檢和定期檢驗(yàn)過程，根據(jù)《電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則》 （TSG T7001-2009）8.11來進(jìn)行下行制動工況曳引檢查，使轎廂裝載125%額定載重量，以正常運(yùn)行速度下行行程下半部分，切斷動力電源，轎廂應(yīng)完全停止。如發(fā)現(xiàn)轎廂不能完全停止，則應(yīng)該檢查制動器的情況，針對筆者前文所提情況①首先得根據(jù)現(xiàn)場更換制動閘瓦，再者得分析電壓過低的原因，根據(jù)實(shí)際原因來解決電壓過低的問題。情況②維保單位應(yīng)該調(diào)整制動彈簧的調(diào)節(jié)螺栓，使制動器機(jī)械裝置處于提起狀態(tài)時，制動閘瓦與制動輪不摩擦。

鋼絲繩的潤滑油、驅(qū)動主機(jī)軸承的油、減速箱的潤滑油污染了制動盤，導(dǎo)致制動能力不足的問題。異步曳引機(jī)的軸承和油封在長期使用后會出現(xiàn)一定磨損，尤其電機(jī)與減速箱相連的軸承和油封磨損后會導(dǎo)致潤滑油污染制動器（如圖3）。故維保人員和檢驗(yàn)人員在自檢和定期檢驗(yàn)過程要仔細(xì)觀察油污是否污染制動輪和制動閘瓦，如發(fā)現(xiàn)污染制動器，應(yīng)及時停止使用電梯，并及時清洗制動器和更換軸承和油封。

圖3 減速箱漏油

4 鼓式制動器維護(hù)與保養(yǎng)

筆者根據(jù)多年檢驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)大致提供以下對鼓式制動器比較關(guān)鍵的維保項(xiàng)目。①檢查制動閘瓦下部（如圖4）與制動輪間的最小間隙，其值參考標(biāo)準(zhǔn)在0.1~0.15范圍內(nèi)，如不在該范圍內(nèi)應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。②檢查制動閘瓦的厚度。若制動閘瓦有臺階結(jié)構(gòu)，其截面圖如圖4所示，當(dāng)制動閘瓦磨損至臺階底部時，應(yīng)更換制動閘瓦；若制動閘瓦無臺階時，制動閘瓦磨損達(dá)到制造單位更換要求，應(yīng)及時更換制動閘瓦。③檢查制動輪和制動閘瓦是否存在油污。④檢查電磁鐵動作是否流暢，當(dāng)電磁鐵動作有遲滯現(xiàn)象應(yīng)及時更換電磁鐵；當(dāng)電磁鐵動作超過200萬次時建議維保單位更換電磁鐵。⑤檢查制動臂的靈活性。通斷電，觀察制動臂動作（特別制動臂銷軸部分）是否流暢。

圖4 最小處間隙

圖5 制動閘截面圖

最后筆者針對總局印發(fā)的關(guān)于鼓式制動器隱患排查的通知（市監(jiān)特設(shè)函〔2021〕564號）談?wù)劰氖街苿悠鞑鸾饬鞒蘙5]。①通知使用單位，停用要拆解清洗的電梯，做好安全防護(hù)（如在基站放置防護(hù)欄等），將電梯運(yùn)行到頂層，將電梯處于緊急電動運(yùn)行狀態(tài)，將對重完全壓在緩沖器上，切斷電源。②測量制動彈簧并記錄，拆前做相應(yīng)標(biāo)記以便后期組裝。松開制動彈簧調(diào)節(jié)螺栓，操作前測量彈簧長度并進(jìn)行相應(yīng)標(biāo)記，以便安裝時按原位置調(diào)整。拆卸銷軸，讓制動臂松開。進(jìn)行機(jī)械部件的檢查、潤滑、閘瓦的檢查。③拆解并清洗電磁鐵鐵芯與銅套，如頂桿是導(dǎo)磁材料，更換非導(dǎo)磁材料（如廠家提供相應(yīng)證明文件保證導(dǎo)磁材料不會影響電梯制動，則無須更換頂桿）。④按照與拆解相反的順序進(jìn)行制動器的組裝，組裝完畢后要檢查制動器的靈活性與準(zhǔn)確性。⑤通電，檢查制動器是否靈活動作，然后先后慢車和快車，檢查制動器動作是否正常。⑥確認(rèn)制動器恢復(fù)正常后，移除安全防護(hù)將電梯交付使用單位。⑦拆解、清洗和更換的過程，維保單位需留有照片以便追溯。

5 結(jié)束語

本文主要簡單地闡述電梯鼓式制動器原理，通過分析以往電梯事故發(fā)生的原因，總結(jié)了幾點(diǎn)鼓式制動器失效的原因，并提出幾點(diǎn)筆者認(rèn)為可以解決問題的方法，最后在本文結(jié)尾粗略地談?wù)劰氖街苿悠骶S護(hù)與保養(yǎng)的注意點(diǎn)。