渐进式安全钳制动性能的研究

陈伟刚 韩 培 顾国明

（嘉兴市特种设备检验检测院 嘉兴 314000）



渐进式安全钳制动性能的研究

陈伟刚 韩 培 顾国明

（嘉兴市特种设备检验检测院 嘉兴 314000）

摘 要：安全钳作为电梯的重要安全保护装置，是增强电梯安全性的重要组成部分，对电梯的安全运行提供有效的保护。本文介绍了安全钳的工作原理及其作用，采用制停距离和平均减速度两项技术指标，通过对比试验研究导轨抗拉强度、载荷以及安全钳动作触发速度对安全钳制动性能的影响。试验结果表明，导轨抗拉强度过高，超载及触发速度过大都会使制停距离增大，从而降低安全钳的制动性能。

关键词：电梯 安全钳 制动性能

随着我国电梯生产和使用数量的日益增加，对保障电梯产品和使用安全的技术监督工作要求也不断提高，必须将电梯安全运行放在首位。限速器—安全钳系统作为电梯的重要安全保护装置，主要是由限速器、张紧轮、安全钳及其他连部件所组成，其工作原理为：当电梯出现失控快速下降或电梯下行速度超过限速器设定的限制速度时，限速器卡紧机构动作，从而停止限速轮转动，通过联动机构使安全钳开关动作，同时带动安全钳楔块停止运动，但此时如果轿厢仍在继续向下运行，故楔块相对轿厢作向上运动，即楔块被提起并与导轨紧密结合，从而使电梯轿厢制停，避免电梯下坠引起安全事故，对保护乘客及电梯的安全运行提供有效的保护［1-4］。

本文通过试验探讨了电梯导轨抗拉强度、轿厢载荷及安全钳动作触发速度对其制动性能的影响，对于导轨抗拉强度的选取、轿厢超载保护设置及安全钳动作触发速度调试与校验具有一定的工程指导意义。

1 试验原理

1.1 制停减速度计算

下面采用的系统动力学解析的方法来分析渐进式安全钳制停过程中轿厢的制停减速度［5］。电梯在实际运行中，当轿厢超速时，限速器超速开关和安全钳操纵机构的安全开关均 起作用，将曳引机断电，曳引机停止运转，但轿厢仍在失速下降。由系统动力学分析可知，此时轿厢减速度的表达式为 （假设两个安全钳制停力相同，即

式中：

P——轿厢自重；

M——轿厢载荷；

W——提升钢丝绳重量；

a——轿厢减速度；

G——对重重量；

F——安全钳制停力；

α——曳引系数，即两边钢丝绳的张力比；

对于渐进式安全钳，根据GB 7588—2003《电梯制造与安装安全规范》第9.8.4条规定“在装有额定载重量的轿厢自由下落的情况下，渐进式安全钳装置制动时的平均减速度应在0.2g～1.0g”，即所测量的平均减速度必须满足

1.2 制停距离计算

制停距离［5］作为衡量安全钳制动性能的一项重要指标，其大小与制停时的轿厢初速度和制停减速度有关。制停距离的计算常用如下公式：

式中：

V——限速器动作速度；

amax——轿厢制停过程中的最大容许减速度；

amin——轿厢制停过程中的最小容许减速度；

A1、A2——是从限速器动作到安全钳提升拉杆提起楔块与导轨接触期间轿厢运行距离，这是一个带有经验性的数值，A1=0.122m，A2=0.256m。

2 实验数据与分析

本试验在允许质量P+Q为2200kg（P为空轿厢和由轿厢支承的零部件的质量1200kg；Q为额定载重量1000kg），额定速度为2.5m/s条件下进行试验。通过测量安全钳的制动距离S和平均减速度a在满足要求的前提下，考察导轨抗拉强度、轿厢载荷和安全钳触发速度等因素对其制动性能的影响。

2.1 导轨抗拉强度对制动性能的影响

导轨要有足够的强度，以保证安全钳制动时对轿厢及冲击力的支撑。根据GB/T 22562—2008《电梯T型导轨》以及ISO7465：2007对导轨抗拉强度的要求为370～520MPa，本试验采用导轨表面粗糙度为3.2μm，安全钳触发速度为3.23m/s，轿厢载重为1000kg，分别考察380MPa、430MPa、480MPa、530MPa条件下导轨抗拉强度对安全钳制动性能的影响，如图1和图2所示。

图1 抗拉强度对制动距离的影响

图2 抗拉强度对平均减速度的影响

从图1和图2中可以看出，导轨抗拉强度在GB/T 22562—2008的要求范围内，即370～520MPa范围内时，安全钳的制停距离和平均减速度随着抗拉强度的增大而变小，其制动性能增强；当导轨抗拉强度超过520MPa时，安全钳的制停距离突然加长，平均减速度突然减小，其制动性能大幅降低，并且平均减速度已经超出了GB 7588—2003中所规定的0.2g～1.0g的标准，不符合要求。

2.2 轿厢载荷对制动性能的影响

电梯在实际使用过程中，电梯轿厢的二次装修增加了轿厢的重量，当电梯满载时，实际上已超过额定载荷，为研究轿厢装修后对安全钳制动性能的影响，本试验采用导轨抗拉强度为480MPa，安全钳触发速度为3.23m/s，分别在50%、75%、100%、125%和150%的额定载重量条件下进行试验，考察轿厢载荷对安全钳制动性能的影响，如图3和图4所示。

图3 轿厢载荷对制动距离的影响

图4 轿厢载荷对平均减速度的影响

根据式（1）、式（2）、式（3）分析可得，电梯轿厢经过二次装修，使轿厢自重增加，而其他参数不变，使电梯的制停减速度减小，使制停距离增大，使安全钳制动性能减弱。从图3和图4中可以看出，随着轿厢载重的增加，安全钳的制停距离变大，平均减速度减小，其制动性能减弱；当轿厢载重超过额定载荷时，安全钳的制停距离突然加长，平均减速度突然减小，其制动性能大幅降低，当轿厢载荷超过50%时，平均减速度已经超出了GB 7588—2003中所规定的0.2g～1.0g 的标准，不符合要求。

2.3 触发速度对制动性能的影响

根据GB 7588—2003第9.9.1条规定“当电梯额定速度大于1m/s时，渐进式安全钳的动作应发生在速度至少等于额定速度的115%，但应小于1.25v+0.25/v（v为额定速度）”。本试验在导轨抗拉强度为480MPa，额定载荷条件下进行试验，分别考察v，1.15v，1.30v 和1.45v条件下安全钳触发速度对其制动性能的影响，如图5和图6所示。

图5 触发速度对制动距离的影响

图6 触发速度对平均减速度的影响

从图3和图4中可以看出，平均减速度与安全钳触发速度无关，而安全钳制停距离随着安全钳触发速度的增大而增大，当触发速度超过1.25v+0.25/v时，制停距离增大，其制动性能大幅降低。从影响安全钳制停距离分析，安全钳调试的触发速度应满足GB 7588—2003的规定，且不宜过大。

3 结论

1）电梯导轨抗拉强度选择在380MPa～480MPa范围内，安全钳的制动性能随着导轨抗拉强度的增大而增强，当导轨抗拉强度超过530MPa时，安全钳制动性能大幅度降低，平均减速度小于0.2g不符GB 7588—2003的要求。

2）安全钳的制动性能随着轿厢载荷的增加而降低，当轿厢载荷超过150%额定载荷时，平均减速度小于0.2g不符合GB 7588—2003的要求，合理设置超载保护，有利于提高安全钳制停性能。

3）触发速度对电梯安全钳制动性能有一定影响，合理调试其触发速度并按规定进行校验，能够提高电梯运行的安全可靠性。

参考文献

［1］ 陈国华，李刚，王新华，等.电梯安全钳型式试验结果分析［J］.工业安全与环保，2013，39（7）：83-86.

［2］ 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，2014，32（01）：84-85.

［3］ 余豪.电梯安全钳动作受力分析及失效问题讨论［J］.宁夏机械，2007，（4）：3-5.

［4］ 杨华江.电梯安全钳的作用及常见故障［J］.工艺与装备，2009，（3）：51-52.

［5］ 朱昌明，张惠俗，陈刚.电梯安全钳的制停性能分析［J］.机电安全，2008，（1）：38-42.

Study on Braking Performance of Progressive Safety Gear

Chen Weigang Han Pei Gu Guoming
（Jiaxing Special Equipment Inspection and Testing Institute Jiaxing 314000）

AbstractSafety gear is an important elevator safety device and a necessary part to enhance safety of elevators， provides effective protection for the elevator safe operation. This paper introduces the working principle and the role of safety gear in elevator system， using the technical index of braking distance and average deceleration，researches the influences of rail tensile strength， load and trig speed on safety gear braking performance by contrast test. The research shows that rail tensile strength， overload and trig speed will increase braking-distance and reduce the safety gear braking performance.

KeywordsElevator Safety gear Braking performance

作者简介：陈伟刚（1982～），男，硕士，工程师，从事电梯检验工作。

收稿日期：（2016-01-19）

中图分类号：X941

文献标识码：B

文章编号：1673-257X（2016）06-0028-03

DOI：10.3969/j.issn.1673-257X.2016.06.006