电梯安全钳动作受力分析及失效探究

王松华　王皓

摘要：目前，电梯作为高层建筑的交通工具保有量越来越大，电梯的使用给人们的生活带来了极大的方便。电梯的安全运行至关重要，制动系统是保证电梯安全运行的关键部件。在电梯安全系统中，安全钳系统对电梯失控下坠时起到制停作用，是保证电梯安全的重要装置。文章通过对电梯安全钳动作受力分析及失效探究，为电梯安全运行提供帮助。

关键词：电梯安全钳；高层建筑；电梯运行；电梯安全；电梯事故 文献标识码：A

中图分类号：TU857 文章编号：1009-2374（2015）32-0074-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.32.040

近年来，随着电梯的广泛使用，电梯事故频发，电梯的安全性和可靠性成为人们广泛关注的焦点问题。电梯作为载人工具，其安全性是第一位的。安全钳是保证电梯安全的重要设备，能够在电梯超速和失控时起到保障电梯人员安全的重要作用。本文通过对安全钳失效或者误动的问题进行研究探讨，提出一些解决方法。

1 安全钳工作原理

电梯安全钳是保证电梯安全的最重要的保护装置。安全钳按照制停减速度的不同分为瞬时式的和渐进式的，瞬时式安全钳使用于速度不大于0.63m/s的电梯中，渐进安全钳用于速度大于0.63m/s的电梯。电梯安全钳如果按照制动元件结构的不同可分为滚柱型、锲块型和偏心轮型三种。

电梯的安全钳系统主要由限速器、安全钳、张紧轮及其他部件组成，结构见图1。电梯安全钳的工作原理为：在电梯运行过程中，如果电梯出现意外发生失控快速下降或当电梯下行速度过快（超过限速器设定的限制速度）时，这时限速器卡紧机构使限速轮停止转动，限速绳在摩擦力作用下带动安全钳动作，这时电梯轿厢仍继续下行，安全钳钳块相对于轿厢作向上运动，钳块提起并与导轨并紧，由于摩擦力的作用使电梯轿厢制停，从而避免电梯下坠引起安全事故。

2 安全钳受力分析

安全钳块受力情况在不同情况的不同，大致分为以下五种受力情况，见图2：

图2

第一，图2（a）此时为电梯轿厢被安全钳块完全卡住停止时的受力情况，由图可见此时钳块共受到6个力的作用；轿厢与钳块相互作用产生的正压力F，轿厢给钳块的反作用摩擦力F′，导轨与钳块的相互作用产生的正压力Q，导轨给钳块的反作用摩擦力Q′，P为钳块自身重量，R为拉杆上的弹簧对钳块的拉力R，限速绳产生的摩擦力T，其中R与自重P非常小，忽略不计。根据力平衡原理，可得方程式：F·sinθ-Ffcosθ-Q=0F·cosθ+Ffsinθ-T=0，其中T为摩擦系数。

第二，图2（b）为钳块与轿厢及导轨无相互作用，即安全钳无动作时钳块的受力情况，此时Q=0，Q′=0，F=0，F′=0。

第三，图2（c）安全钳与导轨之间有力的作用（可能进入异物），这是安全钳块受到合力N=Q1-F1fsinθ-F1cosθ，安全钳块还受到拉杆的作用力R，这时导轨对钳块产生摩擦力Q1小于Q′。当电梯是正常制停的状况，导轨对钳块的摩擦力F1′小于F2′，根据R与N的大小关系来判断安全钳是否会产生误动作。当R小于N时，钳块会被异物顶起，产生误动作；当R大于N时，钳块无动作保持静止。

第四，图2（d）为限速器产生动作时，安全钳块受到的作用力的状况，分两种情况：（1）当安全钳块与导轨发生接触时，此时钳块受到R、T及合力N三个力作用（N=Q-R′sinθ-Fcosθ），以为发生接触，此时T+N-R-P大于0，拉杆上的弹簧力调得太小时，容易产生误动作；当弹簧力太大时，安全钳有可能失效。（2）钳块与导轨不接触时，此时安全钳块只受自重P、拉杆弹簧的作用力R及限速轮槽与限速绳的摩擦力T，当T-R-P小于0时，安全钳失效；当T-R-P大于0时，钳块被提起。

3 连接导轨螺栓的预紧力

电梯导向系统各种各样，都是用螺栓将导轨连接，在导轨连接处有相应的规定，即《电梯安装验收规范》（GB 10060-1993）中规定导轨接头处允许的台阶小于等于0.05mm，如果大于0.05mm要做相应的修光，修光长度要大于150mm。当两根导轨连接处有错位，产生位移，就会导致安全钳出现误动作。螺栓在拉伸方向有预紧力。而预紧力的存在能避免导轨连接处的位移。只要对螺栓的最大预紧力产生的摩擦力跟导轨连接处受到的力大小比较，就能判断导轨是否会发生位移。当摩擦力大于连接处受力时，不会发生位移，反之，就会发生位移。因此，为保证安全钳不出现误动，就要提高螺栓最大预紧力。一般重型梯的导轨处连接螺栓主要采用三种：M12、M14、M16，要选用质量好的螺栓。

4 安全钳的失效探究

安全钳的作用是在电梯的轿厢超速下滑或坠落的速度达到限速器发生动作速度时，安全钳起作用使电梯轿厢安全制停后能夹持在导轨上，防止发生意外事故。但在实际使用过程中，存在安全钳失效的情况。

第一，如果限速器夹绳的钳制动力不足，夹不住限速器钢绳时。当电梯超速，限速器动作时限速器钢绳发生打滑提不动安全钳，造成失效。按照《电梯制造与安装安全规范》的相关规定：限速器绳的张紧力在限速器动作时不得小于以下两个数字值的较大者：安全钳装置起作用所需要力的2倍或者200N。此时解决措施：按照要求调整限速器绳的张紧力。

第二，在电梯使用过程中，限速器轮槽会发生磨损，造成限速器钢绳相对位置下降，这时夹绳钳可能接触不到钢绳或相应的制动力不够，也会造成限速器钢绳打滑。解决措施：定期检查，按要求调整限速器夹绳钳与钢绳的位置。

第三，限速器钢绳位置有误差，可能不在夹绳钳有效作用范围内，造成夹绳钳夹不到限速器钢绳，造成安全钳失效。解决措施分三种情况：当钢绳位置不正确时，及时调整钢丝绳的位置即可；当限速器本身的安装位置不合理时，就会造成钢绳与夹绳钳的位置不正确，这时需要调整限速器位置；当夹绳钳与限速器本身轮槽相对位置不正确，需要调整彼此的相对位置。

第四，因安全钳间隙过大造成失效。安全钳间隙过大，造成安全钳的提拉机构拉到极限位置时，安全钳楔块不能与导轨工作面接触，造成不能制动，造成失效。解决措施：按照相关标准要求调整安全钳间隙，并使安全钳两侧间隙均匀。

第五，安全钳本身提拉机构结构尺寸不正确，有可能提拉杆行程不够，造成提拉不到位，导致楔块接触不到轨道工作面无法制动，造成无效动作。解决措施：由于不同的电梯安全钳的提拉机构结构也有所不同，需要根据实际情况进行调整。

第六，对于新安装的电梯，限速器安装方向有可能安装不正确，电梯向上运行时，夹绳钳夹住钢绳，当电梯向下运行时，限速器夹绳钳不能作用，夹不住限速器钢绳成失效。解决措施：需要重新对限速器的方向进行调整。

第七，电梯安全钳钳口内进入杂物（如沙子、油泥等），安全钳楔块会受阻夹不住导轨电梯，轿厢会继续下滑，造成失效。解决措施：定期检查，拆下安全钳清理这些异物。

5 防止电梯安全钳失效的检查措施

安全钳失效是非常危险的事故，是绝对不能发生的。必须找出其不动作的原因，这就要做好相应的安全钳检验，检验过程中要做安全钳联动试验，检验过程中要注意三点：（1）要根据可能产生安全钳误动作原因进行分析，检查限速器调整得怎么样，偏心凸轮与橡胶轮接触表面是否有杂物干扰安全钳的动作，检查安全钳的提拉杆是否灵活转动、张紧轮动作是否灵活、限速器钢丝绳是否松弛、内部是否有异物；（2）要对安全钳相关的电气开关进行检查，看能否顺利动作及复位；（3）要及时检查维保单位的维保记录，看是否做好安全部件保养，对日常出现的问题能否及时排除及后期检查能否有针对性检查。要建立每部电梯的保养数据库，为以后维修提供数据支持。

6 结语

电梯是高层建筑的交通工具，电梯安全至关重要，安全钳作为保证电梯的重要环节，主要针对电梯在失控或超速下坠时自动制停的一种安全装置。如果安全钳系统存在误动作或者失效，会造成非常严重的后果。本文通过对电梯安全钳动作受力情况进行分析，对可能造成安全钳失效的因素分析提出解决措施，为保障电梯安全运行提供帮助。

参考文献

[1] 林永光.电梯安全钳动作原因分析及检验注意点[J].机电技术，2009，（1）.

[2] 张萌.电梯安全钳夹紧机构与自锁问题研究[J].科技致富向导，2011，（19）.

[3] 刘晓洋.浅析电梯检验中安全钳动作分析及检验探讨[J].商品与质量·学术观察，2013，（3）.

作者简介：王松华（1980-），男，浙江东阳人，浙江省特种设备检验研究院工程师，工程硕士，研究方向：起重机械、电梯检验。

（责任编辑：秦逊玉）