电梯鼓式制动器失效现象的分析

戴成云 汪家炜

台州市特种设备检验检测研究院 浙江 台州 318017

引言

近年来，电梯的运行故障时有发生。轻微的故障表现为电梯困人，一些严重的故障例如电梯突然失速产生的冲顶、蹲底等状况，经常会产生严重后果，甚至造成人身伤亡事故。据统计，2020年全国发生电梯事故25起，死亡人数19人。电梯制动器作为控制电梯停止运动并保持其静止状态的重要部件，其机械结构至关重要，有时制动器出现卡阻现象，导致电梯出现冲顶和蹲底的概率大大增加[1]。根据笔者实际电梯检验过程中积累的经验，目前市面上大部分异步电机的电梯都采用杠杠鼓式制动器。

电梯曳引机中的制动器通过电磁线圈的通断电来控制闸瓦的开合，然后实现电梯制停。对于永磁同步电梯和异步电梯，其制动器基本结构类似。

1 鼓式制动器原理

电梯采用鼓式制动器制动器，具体结构如图1所示，从图1可知制动线圈失电时，在制动弹簧的作用下制动闸瓦与制动轮摩擦产生制动力矩，使制动闸瓦紧密、均匀地贴合制动轮上，电梯停止运行，此时制动器的机械装置处于释放状态，该制动力矩要使装有125%额定载荷的电梯，由额定速度至停止这一过程的减速度不应大于安全钳动作，或者轿厢撞击缓冲器的减速度；制动线圈通电时，在电磁铁的作用下克服制动力矩使制动闸瓦离开制动轮，根据TSG7001-2009的要求[2]，电梯运行时制动闸瓦与制动轮不发生摩擦，其间隙在不发生摩擦的情况应该是越小越好，此时制动器的机械装置处于提起状态。这种鼓式制动器需要通过电磁铁来实现机械装置的提起与释放，所以电磁铁装置对于鼓式制动器是至关重要的。

图1 电磁铁内部结构图

图2 电磁铁内部结构图

2 鼓式制动器失效的原因

2021年5月广东湛江发生一起严重的电梯事故，一小区电梯冲向楼顶致1人死亡，经过市场监督管理局充分调查和分析，最终判断是电梯制动器故障造成。由于制动弹簧长时间反复动作，材质老化，强度降低，在电梯平层时，制动弹簧突然断裂造成电梯制动失效，从而导致这一事故的发生。在以往电梯事故中也常发生鼓式制动器失效而造成严重后果，如电梯冲顶、蹲底和层门位置剪切等事故，致死率非常高。通过调研，笔者总结以下这几点制动器失效的原因。①环境异物进入制动器或者内部橡胶老化脱落致使铁芯被卡阻。②制造材料（制动弹簧、制动臂等）疲劳强度不足，如此次湛江事件由于金属弹簧长期处于承受交变载荷，导致金属弹簧在使用过程出现疲劳断裂，造成制动器不能可靠制停轿厢。③制动闸瓦过度磨损致使闸瓦和制动轮间隙过大，制动力矩下降。④钢丝绳的润滑油、驱动主机轴承的润滑油、减速箱的润滑油污染了制动盘，导致制动能力不足。⑤采用导磁材料（铁质）的松闸顶杆在运行中发生磁化，在电磁力影响下产生摆动，容易引起铁芯卡阻等问题。

3 问题解决方案

根据TSG T5002-2017《电梯维护保养规则》的要求[3]，并结合笔者多年的工作经验，笔者简单地谈谈针对上述问题的解决方法。

鼓式制动器由于结构问题，在长期工作过程中混入灰尘形成油泥和铁屑，或者橡胶老化脱落致使铁芯卡阻,针对环境异物进入制动器内部或者橡胶老化脱落致使铁芯被卡阻的问题，通过定期拆解保养鼓式制动器电磁铁的方法来解决。

针对采用铁质等导磁材料的松闸顶杆磁化后，在电磁力作用下产生摆动，容易引起铁芯卡阻的问题。针对该问题要通过更换非导磁材料（如铜杆）的松闸顶杆来解决问题，电梯厂家应提供非导磁材料并指导维保人员进行更换松闸顶杆，或研制相应的机构避免磁化或者避免电磁力的影响。

针对制造材料（制动弹簧、制动臂等）疲劳强度不足的问题，电梯制造厂家对制动臂材料选择要尽量选择高强度的材料，延长使用次数与寿命，避免疲劳断裂。维保人员在月度、季度和年度这三种自检中，要关注制动臂有无产生塑性变形，在发生韧性断裂和疲劳断裂之前解决潜在的隐患。

针对制动闸瓦过度磨损致使闸瓦和制动轮间隙过大，制动力矩下降的问题，有以下几种情况[4]，①激励或维持电压过低致使制动器没有完全打开，引起制动摩擦片的过度磨损；②制动弹簧的调节螺栓位置不恰当，制动闸瓦与制动轮间隙过小，当制动器打开时，制动闸瓦仍有部分贴合在制动轮，导致摩擦片过度磨损。以上制动闸瓦过度磨损的原因是笔者在日常检验过程中碰到过的。在自检和定期检验过程，根据《电梯监督检验和定期检验规则》 （TSG T7001-2009）8.11来进行下行制动工况曳引检查，使轿厢装载125%额定载重量，以正常运行速度下行行程下半部分，切断动力电源，轿厢应完全停止。如发现轿厢不能完全停止，则应该检查制动器的情况，针对笔者前文所提情况①首先得根据现场更换制动闸瓦，再者得分析电压过低的原因，根据实际原因来解决电压过低的问题。情况②维保单位应该调整制动弹簧的调节螺栓，使制动器机械装置处于提起状态时，制动闸瓦与制动轮不摩擦。

钢丝绳的润滑油、驱动主机轴承的油、减速箱的润滑油污染了制动盘，导致制动能力不足的问题。异步曳引机的轴承和油封在长期使用后会出现一定磨损，尤其电机与减速箱相连的轴承和油封磨损后会导致润滑油污染制动器（如图3）。故维保人员和检验人员在自检和定期检验过程要仔细观察油污是否污染制动轮和制动闸瓦，如发现污染制动器，应及时停止使用电梯，并及时清洗制动器和更换轴承和油封。

图3 减速箱漏油

4 鼓式制动器维护与保养

笔者根据多年检验经验大致提供以下对鼓式制动器比较关键的维保项目。①检查制动闸瓦下部（如图4）与制动轮间的最小间隙，其值参考标准在0.1~0.15范围内，如不在该范围内应进行调整。②检查制动闸瓦的厚度。若制动闸瓦有台阶结构，其截面图如图4所示，当制动闸瓦磨损至台阶底部时，应更换制动闸瓦；若制动闸瓦无台阶时，制动闸瓦磨损达到制造单位更换要求，应及时更换制动闸瓦。③检查制动轮和制动闸瓦是否存在油污。④检查电磁铁动作是否流畅，当电磁铁动作有迟滞现象应及时更换电磁铁；当电磁铁动作超过200万次时建议维保单位更换电磁铁。⑤检查制动臂的灵活性。通断电，观察制动臂动作（特别制动臂销轴部分）是否流畅。

图4 最小处间隙

图5 制动闸截面图

最后笔者针对总局印发的关于鼓式制动器隐患排查的通知（市监特设函〔2021〕564号）谈谈鼓式制动器拆解流程[5]。①通知使用单位，停用要拆解清洗的电梯，做好安全防护（如在基站放置防护栏等），将电梯运行到顶层，将电梯处于紧急电动运行状态，将对重完全压在缓冲器上，切断电源。②测量制动弹簧并记录，拆前做相应标记以便后期组装。松开制动弹簧调节螺栓，操作前测量弹簧长度并进行相应标记，以便安装时按原位置调整。拆卸销轴，让制动臂松开。进行机械部件的检查、润滑、闸瓦的检查。③拆解并清洗电磁铁铁芯与铜套，如顶杆是导磁材料，更换非导磁材料（如厂家提供相应证明文件保证导磁材料不会影响电梯制动，则无须更换顶杆）。④按照与拆解相反的顺序进行制动器的组装，组装完毕后要检查制动器的灵活性与准确性。⑤通电，检查制动器是否灵活动作，然后先后慢车和快车，检查制动器动作是否正常。⑥确认制动器恢复正常后，移除安全防护将电梯交付使用单位。⑦拆解、清洗和更换的过程，维保单位需留有照片以便追溯。

5 结束语

本文主要简单地阐述电梯鼓式制动器原理，通过分析以往电梯事故发生的原因，总结了几点鼓式制动器失效的原因，并提出几点笔者认为可以解决问题的方法，最后在本文结尾粗略地谈谈鼓式制动器维护与保养的注意点。