一起电梯曳引轮脱落事故的案例分析

王 进 范 围 郑轩伍

(湖南省特种设备检验检测研究院 长沙 410117)

一起电梯曳引轮脱落事故的案例分析

王 进 范 围 郑轩伍

(湖南省特种设备检验检测研究院 长沙 410117)

2016年3月，湖南某办公楼一台电梯发生了一起很少见的电梯曳引轮从主轴脱离的事故，曳引钢丝绳也全部从曳引轮轮槽脱出，曳引轮的3颗端盖固定螺栓全部断裂，现场调查发现，曳引轮与主轴之间采用锥形连接配合，并且平键与键槽之间存在明显的间隙，文章结合机械设计相关理论对事故进行综合分析，解释了事故主要原因为曳引轮与主轴的平键连接配合质量不合格，为制造单位改善设计，提高关键零部件的安全系数提供参考。

电梯 曳引轮 键 螺栓

2016年3月16日，湖南某办公楼5号电梯在正常运行的过程中，在18楼附近轿厢突然出现了一次非常严重的跌振现象，电梯停止运行，当时轿厢内有3名乘客，乘客都受到了严重的惊吓，情况十分紧急，轿厢停止位置也不在开门区域，救援人员需要到达机房通过手动盘车移动轿厢放人，但发现钢丝绳已全部从曳引轮脱落下来，无法从机房移动轿厢。还好电梯配置有安全窗，随即采用安全窗出口救援方法，顺利解救了乘客，确保了乘客未受到更深的伤害。事故电梯载重量：1150kg；额定速度：2．0m/s；最高楼层：21层；制造日期：2005年。

1 曳引轮连接配合结构介绍

电梯是利用曳引钢丝绳与曳引轮绳槽的摩擦力传递动力，如果是蜗轮蜗杆驱动，曳引轮安装在减速器中的蜗轮轴上，如果是无齿轮曳引机，则装在制动器的旁侧，与电动机轴、制动器轴在同一轴线上。事故电梯是采用蜗轮蜗杆驱动，一般情况下曳引轮与主轴的连接配合面是圆柱形，而事故梯曳引轮与主轴的连接配合面是圆锥形的，也即锥形配合，采用一个平键联接，详细结构如图1所示。

图1 曳引轮连接结构图

2 事故现场勘查

检验员到达事故电梯的机房进行事故调查，发现曳引轮几乎全部从驱动主轴上向外脱落，如果没有防护架的阻挡，曳引轮应该已经直接掉落地面，直接的损失就是曳引轮可能会因为撞击而损坏报废，曳引钢丝绳也已全部从曳引轮脱离，搭落在驱动主轴上，见图2。

图2 现场原图

曳引轮脱落的直接原因是因为曳引轮挡板的3颗端盖固定螺栓全部断裂，如图3所示，导致曳引轮的轴向定位固定端盖缺失，并且由于曳引轮与主轴的配合是带斜角的锥形配合，假如曳引轮在驱动主轴上的位置因为振动而出现微小的轴向移位，曳引轮的轴向定位就会逐渐失去控制，从而造成曳引轮从主轴脱落的严重事故。

图3 曳引轮断面视图

图4 螺栓断面图

图5 键连接配合图

3 事故原因分析

如图4所示，3颗端盖螺栓的断裂位置均发生在螺纹切口处，观察断面情况，可以判断属于疲劳脆性断裂现象。

从机械设计的角度分析，此处的3颗端盖固定螺栓应该只承受轴向预紧力的作用，并不会要求其承受交变载荷，如果机械加工与装配符合设计要求，螺栓应该不会出现疲劳断裂的现象。

为了查找原因，将曳引轮等相关零件重新装配，检修慢车上下运行，曳引轮与驱动主轴的平键连接结构处出现了如图5所示的情况，平键与驱动主轴、曳引轮的键槽配合面之间存在较大的间隙，检查同一个机房同型号的其他几台电梯，键与键槽的配合不存在间隙，而且此处的平键联接需要传递大扭矩，存在频繁的正反转，安装精度要求高，不需要经常拆卸，根据机械设计理论判断，此处键与键槽的配合要求为过盈配合，所以电梯曳引轮键与键槽配合存在间隙是不允许的。

如果传递扭矩的平键与键槽之间存在间隙，端盖与曳引轮之间的摩擦力不足以保证两零件之间的相对静止，端盖板与曳引轮之间就会发生相对转动，由于螺栓与端盖通孔之间的间隙很小，端盖的相对转动会对螺栓施加额外的剪切作用，如图6所示，由于正反转，剪切载荷还是交替变化的，并且螺栓的受剪位置处在容易应力集中的螺纹部位，也因此极易产生疲劳断裂，从螺栓断裂的位置来判断也符合这样的分析。

图6 螺栓受剪示意图

4 总结及建议

通过前面的分析得出，此次事故的根本原因是曳引轮与主轴之间平键与键槽的装配质量严重不合格。

根据《中华人民共和国特种设备安全法》第十九条：“特种设备生产单位应当保证特种设备生产符合安全技术规范及相关标准的要求，对其生产的特种设备的安全性能负责。”电梯整机制造单位对电梯曳引机的安全性能负责，这就要求电梯整机制造单位对曳引机的质量必须严格把关，曳引机设计制造单位也要借此案例分析，设计采用更加保险可靠的联接结构。

曳引轮驱动部件是属于曳引机的一个重要的机械构件，每台电梯的曳引机都有其独立的质量合格证明和型式试验报告，很多电梯整机制造单位对曳引机都是整体外购的，并且在相关的安全规范中，对曳引轮与主轴的连接配合方面也没有相应的要求，检验员在不拆卸的情况下根本无法判断，如果曳引机设计制造单位在质量控制环节存在问题，造成曳引机存在类似的安全性缺陷，这种事故隐患将很难通过后面的法定检验排除预防，建议在电梯技术条件GB/T 10058—2009或电梯曳引机GB/T 24478—2009中增加对类似曳引轮联接配合质量的明确要求，同时建议电梯维保、使用、检验等单位在条件允许下对此类曳引机的曳引轮联接配合情况注意检查，避免此类安全事故的再次发生。

[1] GB 7588—2003 电梯制造与安装安全规范[S]．

[2] 濮良贵，纪名刚．机械设计（第七版）[M]．北京：高等教育出版社，2001．

[3] 朱健，赵忠贤，王秉新．GH4033高强螺栓断裂原因分析[J]．中国特种设备安全，2009，25(11)：62-64．

[4] 王晓青，夏水华．螺栓断裂影响因素与影响机制[J]．起重运输机械，2010，(11)：45-49．

[5] 贺能，喻颖，蒋滨羽．一起电梯曳引钢丝绳严重落槽案例的分析[J]．中国特种设备安全，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

王进(1985～)，男，硕士，工程师，从事机电类特种设备检验工作。

2016-07-13）