李洪

(沈陽(yáng)特種設(shè)備檢測(cè)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110035)

1 引言

全面了解電梯制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)型式、安全要求和檢驗(yàn)檢測(cè)項(xiàng)目和方法，對(duì)開展電梯制動(dòng)器的設(shè)計(jì)制造、安裝調(diào)試、日常維護(hù)保養(yǎng)等工作，保障電梯制動(dòng)器的安全、可靠性能，具有非常重要的意義。

2 電梯常用制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)型式及工作原理

本文以常用的機(jī)－電摩擦型常閉塊式(閘瓦式)直流電磁制動(dòng)器、盤式電磁制動(dòng)器、碟式電磁制動(dòng)器為例，介紹其結(jié)構(gòu)型式和工作原理。

2.1 機(jī)－電摩擦型常閉塊式(閘瓦式)直流電磁制動(dòng)器

電梯一般采用機(jī)－電摩擦型常閉塊式(閘瓦式)直流電磁制動(dòng)器，此類型制動(dòng)器在電梯上應(yīng)用最為廣泛，所謂常閉式制功器，指機(jī)械不工作時(shí)制動(dòng)器制動(dòng)，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)松閘的制動(dòng)器。其性能穩(wěn)定，噪聲小，制動(dòng)可靠。結(jié)構(gòu)組成主要有:制動(dòng)電磁鐵、制動(dòng)臂、制動(dòng)瓦塊、制動(dòng)彈簧。

工作原理:當(dāng)電梯處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，曳引電動(dòng)機(jī)、電磁制動(dòng)器的線圈中無電流通過，這時(shí)因制動(dòng)電磁鐵的鐵芯之間沒有吸引力，制動(dòng)瓦塊在制動(dòng)彈簧的壓力作用下，將制動(dòng)輪抱緊，保證了電梯處于不工作的靜止?fàn)顟B(tài);當(dāng)曳引電動(dòng)機(jī)通電旋轉(zhuǎn)的瞬間，制動(dòng)電磁鐵中的線圈也同時(shí)通上電流，電磁鐵迅速磁化吸合的同時(shí)，帶動(dòng)制動(dòng)臂克服制動(dòng)彈簧的作用力，使制動(dòng)瓦塊張開，與制動(dòng)輪完全脫離，從而使電梯在無制動(dòng)力的情況下得以運(yùn)行;當(dāng)電梯轎廂到達(dá)所需層站停車時(shí)，曳引電動(dòng)機(jī)失電，制動(dòng)電磁鐵中的線圈也同時(shí)失電，電磁鐵芯中的磁力迅速消失，鐵芯在制動(dòng)彈簧的作用下通過制動(dòng)臂復(fù)位，使制動(dòng)瓦塊再次將制動(dòng)輪抱住，則電梯停止。

圖1 塊式(閘瓦式)電磁制動(dòng)器

對(duì)于有齒輪曳引機(jī)，制動(dòng)器安裝在電動(dòng)機(jī)的旁邊，即在電動(dòng)機(jī)軸與蝸輪軸相聯(lián)的制動(dòng)輪處;若是無齒輪曳引機(jī)，則安裝在電動(dòng)機(jī)與曳引輪之間。

2.2 機(jī)－電摩擦型常閉盤式電磁制動(dòng)器

盤式電磁制動(dòng)器由電磁線圈、銜鐵、摩擦盤、彈簧、聯(lián)接軸套等零部件組成，如圖2所示。

圖2 盤式電磁制動(dòng)器

工作原理:盤式制動(dòng)器也是常閉式的，當(dāng)制動(dòng)器電磁線圈得電時(shí)，制動(dòng)器銜鐵被吸引，彈簧被壓縮，這時(shí)制動(dòng)器銜鐵上的摩擦盤脫離開曳引機(jī)的制動(dòng)盤，曳引機(jī)的制動(dòng)盤在摩擦盤與固定機(jī)架的縫隙中自由旋轉(zhuǎn);當(dāng)制動(dòng)器電磁線圈失電時(shí)，由于電磁力消失，在彈簧的作用下，使制動(dòng)器銜鐵上的摩擦盤和曳引機(jī)的制動(dòng)盤完全接觸，依靠摩擦力，使之實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。

其優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量輕，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、動(dòng)作靈敏，制動(dòng)性能穩(wěn)定，制動(dòng)軸也不承受附加彎矩，目前，在有些行星傳動(dòng)曳引機(jī)和一些其他新型傳動(dòng)裝置小型化的曳引機(jī)上應(yīng)用。

2.3 機(jī)－電摩擦型常閉碟式電磁制動(dòng)器

碟式電磁制動(dòng)器由電樞、制動(dòng)銜鐵盤、彈簧、及聯(lián)接座等零部件組成。用于帶制動(dòng)盤的曳引機(jī)上，該制動(dòng)器為失電制動(dòng)，通過連接座上的兩個(gè)軸孔與曳引機(jī)相聯(lián)。

圖3 碟式電磁制動(dòng)器

工作原理:當(dāng)制動(dòng)器電樞得電時(shí)，制動(dòng)器銜鐵盤被吸引，彈簧被壓縮，這時(shí)曳引機(jī)的制動(dòng)盤可在制動(dòng)銜鐵盤與聯(lián)接座行程的縫隙中自由旋轉(zhuǎn);當(dāng)制動(dòng)器電樞失電時(shí)，由于電磁力消失，在彈簧的作用下，使制動(dòng)銜鐵盤和連接座夾緊曳引機(jī)的制動(dòng)盤，使之實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。

碟式電磁制動(dòng)器用于帶制動(dòng)盤的各類曳引機(jī)上，可以通過使用碟式電磁制動(dòng)器的數(shù)量來滿足不同曳引機(jī)制動(dòng)力矩的需要。

3 電梯制動(dòng)器的安全要求

3.1 電梯制動(dòng)系統(tǒng)通則

(1)電梯必須設(shè)有制動(dòng)系統(tǒng)，在出現(xiàn)下述情況時(shí)能自動(dòng)動(dòng)作:

①動(dòng)力電源失電;②控制電路電源失電。

(2)制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)具有一個(gè)機(jī)—電式制動(dòng)器(摩擦型)。此外，還可裝設(shè)其他制動(dòng)裝置(如電氣制動(dòng))。

3.2 電梯制動(dòng)器的電氣要求

(1)電梯制動(dòng)器線圈耐壓應(yīng)滿足，導(dǎo)電部分對(duì)地間施以1000V電壓，歷時(shí)1min，不應(yīng)出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象。

(2)在滿足制動(dòng)要求的情況下，制動(dòng)器電磁鐵的最低吸合電壓和最高釋放電壓應(yīng)分別低于額定電壓的80%和55%。

(3)切斷制動(dòng)器電流，至少應(yīng)用兩個(gè)獨(dú)立的電氣裝置來實(shí)現(xiàn)，這些電氣裝置可以是同時(shí)用來切斷電梯驅(qū)動(dòng)主機(jī)電流的接觸器。

當(dāng)電梯停止時(shí)，如果其中一個(gè)接觸器的主觸點(diǎn)未打開，最遲到下一次運(yùn)行方向改變時(shí)，應(yīng)防止電梯再運(yùn)行。

(4)正常運(yùn)行時(shí)，制動(dòng)器應(yīng)在持續(xù)通電下保持松開狀態(tài);斷開制動(dòng)器的釋放電路后，電梯應(yīng)無附加延遲地被有效制動(dòng)。

(5)當(dāng)電梯的電動(dòng)機(jī)有可能起發(fā)電機(jī)作用時(shí)，應(yīng)防止該電動(dòng)機(jī)向操縱制動(dòng)器的電氣裝置饋電。

(6)應(yīng)裝設(shè)對(duì)制動(dòng)器的每組機(jī)械部件工作情況進(jìn)行檢測(cè)的裝置。如果有一組制動(dòng)器機(jī)械部件不起作用，電梯曳引機(jī)應(yīng)停止運(yùn)行或不能啟動(dòng)。

(7)采用B級(jí)或F級(jí)絕緣時(shí)，制動(dòng)器線圈溫升應(yīng)分別不超過80K或105K。對(duì)裸露表面溫度超過60℃的制動(dòng)器，應(yīng)增加防止?fàn)C傷的警示標(biāo)志。

3.3 電梯制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)要求

(1)當(dāng)電梯轎廂載有125%額定載荷并以額定速度向下運(yùn)行時(shí)，操作電梯制動(dòng)器應(yīng)能使曳引機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，且轎廂的減速度不應(yīng)超過安全鉗動(dòng)作或轎廂撞擊緩沖器所產(chǎn)生的減速度。

(2)所有參與向制動(dòng)輪或盤施加制動(dòng)力的制動(dòng)器機(jī)械部件應(yīng)分兩組裝設(shè)。如果一組部件不起作用，應(yīng)仍有足夠的制動(dòng)力使載有額定載荷以額定速度下行的轎廂減速下行。

(3)制動(dòng)器的被制動(dòng)部件應(yīng)以機(jī)械方式與曳引輪或卷筒、鏈輪直接剛性連接。

(4)裝有手動(dòng)緊急操作裝置的電梯驅(qū)動(dòng)主機(jī)，應(yīng)能用手松開制動(dòng)器并需要以一持續(xù)力保持其松開狀態(tài)。

(5)制動(dòng)器應(yīng)用有導(dǎo)向的壓縮彈簧或重鉈向制動(dòng)閘瓦或襯墊施加壓力。

(6)禁止使用帶式制動(dòng)器;制動(dòng)襯應(yīng)是不易燃的。

4 電梯制動(dòng)器的檢驗(yàn)檢測(cè)

隨著電梯的廣泛使用，因電梯制動(dòng)器故障造成的電梯溜車、沖頂或暾底等事故時(shí)有發(fā)生。因此，在電梯制造、安裝、日常維護(hù)保養(yǎng)、檢驗(yàn)檢測(cè)過程中，必須嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定項(xiàng)目、內(nèi)容、要求和方法實(shí)施檢驗(yàn)，才能確保電梯制動(dòng)器性能安全可靠。

4.1 電梯制動(dòng)器的出廠檢驗(yàn)和型式試驗(yàn)項(xiàng)目及方法

電梯制動(dòng)器是電梯曳引機(jī)的重要組成部分，只有經(jīng)檢驗(yàn)合格后才能出廠。且出現(xiàn):①新產(chǎn)品投產(chǎn)或老產(chǎn)品轉(zhuǎn)廠生產(chǎn);②正式生產(chǎn)后，如結(jié)構(gòu)、材料、工藝有較大改變，影響產(chǎn)品性能;③產(chǎn)品停產(chǎn)兩年以上恢復(fù)生產(chǎn);④出廠檢驗(yàn)結(jié)果與上次型式試驗(yàn)由較大差異;⑤國(guó)家法律法規(guī)有要求;均應(yīng)進(jìn)行型式試驗(yàn)。

4.1.1 制動(dòng)力矩(型式試驗(yàn)、出廠檢驗(yàn))

根據(jù)計(jì)算給出的制動(dòng)力矩，在試驗(yàn)臺(tái)上測(cè)定制動(dòng)能力。試驗(yàn)時(shí)曳引機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)，在制動(dòng)輪軸上施加的給出的扭矩，觀察制動(dòng)器是否打滑。兩組制動(dòng)元件同時(shí)起作用和每組制動(dòng)元件單獨(dú)起作用時(shí)分別試驗(yàn)。

加扭矩時(shí)可將一杠桿用夾具固定在電機(jī)軸上，用卷尺從軸心往外測(cè)得1m距離，在該位置用測(cè)力計(jì)垂直拉杠桿到剛打滑為止，此時(shí)的拉力乘以距離即為靜態(tài)制動(dòng)扭矩。

4.1.2 制動(dòng)器電磁鐵的最低吸合電壓和最高釋放電壓、制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間(型式試驗(yàn)、出廠檢驗(yàn)時(shí)抽查)

用調(diào)壓器和電壓表，檢測(cè)制動(dòng)器線圈的最低起動(dòng)電壓和最高釋放電壓。

用電秒表或電子計(jì)時(shí)器，測(cè)量制動(dòng)器開啟滯后時(shí)間。

4.1.3 制動(dòng)器線圈耐壓試驗(yàn)(型式試驗(yàn)、出廠檢驗(yàn))

使用耐壓測(cè)試儀逐漸升高電壓，檢測(cè)制動(dòng)器線圈導(dǎo)電部分對(duì)地之間的絕緣。

4.1.4 制動(dòng)器動(dòng)作試驗(yàn)(型式試驗(yàn)、出廠檢驗(yàn)時(shí)抽查)

將制動(dòng)器組裝在曳引機(jī)上，使電機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)，然后進(jìn)行不少于200萬次周期不小于5s的連續(xù)不間斷的制動(dòng)器試驗(yàn)，試驗(yàn)過程不應(yīng)進(jìn)行任何維護(hù)，試驗(yàn)結(jié)束后其制動(dòng)力矩及最低吸合電壓和最高釋放電壓、制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間滿足要求。

4.1.5 制動(dòng)器線圈溫升試驗(yàn)(型式試驗(yàn)、出廠檢驗(yàn)時(shí)抽查)

制動(dòng)線圈溫升采用電阻法測(cè)量，對(duì)曳引機(jī)施加額定載荷，通電持續(xù)率為40%時(shí)，在檢驗(yàn)平臺(tái)上做高速正反方向運(yùn)轉(zhuǎn)，每個(gè)工作周期通電時(shí)間為1min，試驗(yàn)時(shí)間為2h。在運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)束后，切斷電路立即采用直流電橋測(cè)量線圈熱態(tài)電阻R2。溫升計(jì)算公式為:

式中，τPj為被測(cè)線圈的平均溫升，℃;θ2為被測(cè)線圈在發(fā)熱情況下的溫度，℃;θ01為測(cè)量被測(cè)線圈冷態(tài)電阻時(shí)周圍空氣溫度，℃;θ02為測(cè)量被測(cè)線圈熱態(tài)電阻時(shí)周圍空氣溫度，℃;R2為溫度為θ2時(shí)，被測(cè)線圈的電阻值，Ω;R1—溫度為θ01時(shí)，被測(cè)線圈的電阻值，Ω;α為在0℃時(shí)被測(cè)線圈導(dǎo)體材料的電阻溫度系數(shù)(對(duì)紫銅為1/234.5，對(duì)鋁為 1/245)。

4.2 電梯制動(dòng)器的安裝監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)項(xiàng)目及方法

按照國(guó)家《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》規(guī)定，電梯的安裝、改造、重大維修過程，必須經(jīng)檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)督檢驗(yàn);未經(jīng)監(jiān)督檢驗(yàn)合格的不得出廠或者交付使用。電梯使用單位對(duì)在用電梯應(yīng)當(dāng)至少每月進(jìn)行一次自行檢查，并作出記錄。在安全檢驗(yàn)合格有效期屆滿前1個(gè)月向檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)提出定期檢驗(yàn)要求。未經(jīng)定期檢驗(yàn)或者檢驗(yàn)不合格的特種設(shè)備，不得繼續(xù)使用。由此可見，制動(dòng)器在電梯安裝、改造、重大維修后，應(yīng)進(jìn)行監(jiān)督檢驗(yàn);在使用中應(yīng)定期自行檢查，且安全檢驗(yàn)合格有效期滿后，應(yīng)進(jìn)行定期檢驗(yàn)。

4.2.1 制動(dòng)器機(jī)械部件設(shè)置(監(jiān)督檢驗(yàn))

根據(jù)提供的型式試驗(yàn)報(bào)告，對(duì)照電梯制動(dòng)器，查驗(yàn)參與向制動(dòng)輪或盤施加制動(dòng)力的各機(jī)械部件設(shè)置。

4.2.2 制動(dòng)器電氣裝置設(shè)置(監(jiān)督檢驗(yàn))

根據(jù)電梯電氣原理圖和實(shí)物狀況，在機(jī)房對(duì)制動(dòng)器進(jìn)行模擬操作檢查，電梯運(yùn)行后，按住控制制動(dòng)器電磁線圈電氣裝置中的一個(gè)接觸器的主觸點(diǎn)，電梯繼續(xù)運(yùn)行，直到到站停層。電梯停止后，仍按住其主觸點(diǎn)不放開，最遲到下一次運(yùn)行方向改變時(shí)，電梯應(yīng)不能再運(yùn)行。

4.2.3 手動(dòng)緊急操作裝置(監(jiān)督檢驗(yàn)、定期檢驗(yàn))

通過操作手動(dòng)松閘裝置松開制動(dòng)器，驗(yàn)證是否需要一個(gè)持續(xù)力保持其松開狀態(tài)。

4.2.4 上行制動(dòng)試驗(yàn)(監(jiān)督檢驗(yàn)、定期檢驗(yàn))

轎廂空載以正常運(yùn)行速度上行至行程上部時(shí)，斷開主開關(guān)，檢查轎廂制停和變形損壞情況。

4.2.5 下行制動(dòng)試驗(yàn)(監(jiān)督檢驗(yàn))

轎廂裝載125%額定載荷，以額定速度向下運(yùn)行至行程下部，切斷電動(dòng)機(jī)與制動(dòng)器供電，檢查轎廂制停和變形損壞情況。

5 結(jié)束語(yǔ)

電梯制動(dòng)器是電梯安全、可靠運(yùn)行的重要部件，一旦發(fā)生故障，會(huì)造成電梯沖頂、墜落，甚至導(dǎo)致人員傷亡事故發(fā)生。只要電梯制動(dòng)器的設(shè)計(jì)、制造單位嚴(yán)格按照制動(dòng)器的安全要求進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造，認(rèn)真進(jìn)行型式試驗(yàn)和出廠檢驗(yàn)，電梯安裝、改造、維修、維護(hù)保養(yǎng)單位在掌握制動(dòng)器結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格按照制動(dòng)器的安全要求，進(jìn)行安裝調(diào)試、檢查維護(hù)，檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)在電梯制動(dòng)器的型式試驗(yàn)、監(jiān)督檢驗(yàn)、定期檢驗(yàn)過程中，按照制動(dòng)器的安全要求，嚴(yán)格把關(guān)，就能使電梯制動(dòng)器保持在良好的工作狀態(tài)，發(fā)揮應(yīng)有的保護(hù)作用，確保電梯安全可靠、舒適方便。

［1］GB/T 24478—2009，電梯曳引機(jī)［S］.

［2］GB 7588—2003，電梯制造與安裝安全規(guī)范［S］.

［3］GB/T 10059—2009，電梯試驗(yàn)方法［S］.

［4］TSG T7001－2009，電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則—曳引與強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)電梯［S］.

［5］何峰峰.電梯基本原理及安裝維修全書［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

［6］童夢(mèng)菊，陳景和.淺談電梯制動(dòng)器電梯控制及其檢驗(yàn)［J］.福建質(zhì)量信息，2007(12):38 －39.