摘要：曳引機制動裝置在保障電梯運行安全方面發(fā)揮著非常重要的作用。為了提升電梯運行的安全性和可靠性，對曳引機的制動裝置的結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化改進。在介紹傳統(tǒng)電梯曳引機鼓式制動裝置結(jié)構(gòu)及其工作原理的基礎(chǔ)上，分析了手動松閘結(jié)構(gòu)在實際操作時存在的安全隱患問題。在此基礎(chǔ)上對手動松閘結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化改進，將一套松閘扳手和轉(zhuǎn)軸改為兩套松閘扳手和轉(zhuǎn)軸，同時將松閘轉(zhuǎn)軸截面由矩形改為底邊為銳角的等邊三角形。采用這種冗余設(shè)計顯著提升了結(jié)構(gòu)的可靠性。根據(jù)制動裝置設(shè)計方案制作了實驗樣機，并對其開展了500次的實驗工作，發(fā)現(xiàn)改進后的手動松閘結(jié)構(gòu)運行可靠、穩(wěn)定。通過對制動裝置的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，使得電梯的安全性得到顯著提升，具有重要的實踐意義。

關(guān)鍵詞：電梯;曳引機;制動裝置;手動松閘

中圖分類號：TU857文獻標志碼：A文章編號：1009-9492（2021）12-0263-03

Design and Experimental Research on Braking Device of Elevator Traction Machine

Shen Haiyan

（ Quanzhou Branch of Fujian Special Equipment Inspection and Research Institute，Quanzhou，F(xiàn)ujian 362010，China ）

Abstract：The braking device of the traction machine plays a very important role in ensuring the safety of elevator operation. In order to improve the safety and reliability of elevator operation，the structure of the braking device of the traction machine had been optimized and improved. Based on the introduction of the structure and working principle of the drum brake device of the traditional elevator traction machine，the hidden safety problems of the manual brake release structure in actual operation were analyzed. On this basis，the manual brake release structure was optimized and improved，mainly by changing one set of brake release wrench and rotating shaft to two sets of brake releasing wrench and rotatingshaft，and at the same time，changing the cross section of the brake releasing shaft from a rectangle to an equilateral bottom with an acute angletriangle. The use of this redundant design significantly improved the reliability of the structure. An experimental prototype was made according to the design scheme of the brake device，and 500 experiments were carried out on it，it was found that the improved manual brake release structurewas reliable and stable. By optimizing the structure of the braking device，the safety of the elevator has been significantly improved，which has important practical significance.

Key words：elevator;traction machine;braking device;manual brake release

0 引言

現(xiàn)階段電梯在建筑中的應(yīng)用非常廣泛，幾乎所有新修建的建筑都安裝了電梯，并且對于早年建設(shè)的老舊小區(qū)，國家正在推廣電梯的安裝使用[1-2]。電梯的大面積推廣使用給人們的日常生活帶來了極大方便，節(jié)約了人們上下樓梯出行的時間。但電梯行業(yè)比較特殊，一旦發(fā)生故障問題，可能引發(fā)嚴重的安全事故[3]。輕則對電梯設(shè)備自身造成機械損傷，重則造成嚴重的人員傷亡事故。因此保障民用電梯的安全可靠運行是電梯行業(yè)亟需解決的重點問題。電梯曳引機制動裝置的可靠運行是確保電梯安全的重要措施和保障，制動裝置運行的可靠性對于保障電梯安全具有重要的作用。雖然國家層面特別強調(diào)電梯安全問題，社會也非常關(guān)注該問題。但是近期我國已經(jīng)出現(xiàn)了多起由于制動裝置失效導(dǎo)致的電梯安全事故，給社會造成了一定的恐慌[4-5]。出現(xiàn)這種情況的原因主要是制動裝置的機械結(jié)構(gòu)存在一定的缺陷，影響了其運行的可靠性。基于此，有必要對電梯曳引機制動裝置進行優(yōu)化設(shè)計研究，進一步提升制動裝置運行的可靠性和安全性[6-7]。針對該問題，本文在分析傳統(tǒng)電梯曳引機鼓式制動器結(jié)構(gòu)缺陷的基礎(chǔ)上，提出了對應(yīng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進措施，對優(yōu)化改進后的結(jié)構(gòu)開展了相關(guān)實驗研究，實驗發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)取得了很好的效果，值得推廣應(yīng)用。對于提升電梯運行過程的可靠性和安全性具有重要的實踐意義。

1 傳統(tǒng)曳引機鼓式制動裝置結(jié)構(gòu)及缺陷

1. 1整體結(jié)構(gòu)

電梯曳引機制動裝置類型有很多種，常見的包括鼓式制動器、盤式制動器等[8-9]。不同結(jié)構(gòu)的制動裝置有其各自的優(yōu)勢和缺點，適用于不同場合。其中鼓式制動器以其結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、安全性高等優(yōu)勢在電梯及其他行業(yè)應(yīng)用非常廣泛[10]。圖1所示為傳統(tǒng)電梯曳引機鼓式制動裝置結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可知，位于上方的圓筒內(nèi)部設(shè)置有兩個松閘線圈及鐵心，松閘線圈通電后可以產(chǎn)生電磁力迫使鐵心向外運動。當(dāng)電梯正常運行時，松閘線圈通電，制動機械單元處于松開狀態(tài)，此時該裝置不會起到制動效果。特殊情況下，比如突然停電等，導(dǎo)致松閘線圈斷電無法工作，電磁力消失，在彈簧的彈性作用力下整個制動機械單元抱緊制動輪轂，達到制動的效果，確保特殊情況下電梯的安全。可以看出，電梯曳引機鼓式制動裝置的作用是保證特殊情況下電梯運行的安全性，防止停電時電梯失去動力急速墜落引發(fā)安全事故。

當(dāng)電梯出現(xiàn)特殊情況電機無法正常啟動或者工作時，會啟動制動裝置迫使電梯停止運行。電梯停止運行時如果電梯內(nèi)部仍然有被困人員，此時需要通過手動松閘的方式，讓電梯緩慢移動至附近樓層并開啟電梯門，將內(nèi)部人員救出。具體操作時，需要將特制的松閘扳手插入松閘轉(zhuǎn)軸中旋轉(zhuǎn)，迫使鐵心向外運動，制動機械單元放松對輪轂的抱緊狀態(tài)，電梯緩慢移動。可以看出，手動松閘結(jié)構(gòu)的可靠性在保障電梯被困人員安全方面有非常重要的作用。

1. 2 存在的缺陷問題

從圖1中可以看出，整個曳引機制動裝置完全對稱。這樣設(shè)計不僅可以確保制動過程中力矩的平衡，也能提升整體制動效果，保障制動過程的可靠性[11-12]。但是在實踐過程中，經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)兩側(cè)的制動機械單元并沒有同時工作，而是只有其中一個正常工作，另一個并沒有真正抱緊輪轂。由于電梯曳引機制動裝置采用的是冗余設(shè)計，其中一個制動機械單元工作也能使電梯停止運動，但是存在很大的安全隱患，極端情況下會導(dǎo)致制動裝置失效，威脅電梯安全。

圖2所示為手動松閘部分的結(jié)構(gòu)簡圖以及手動松閘過程的基本原理。由圖2（ a ）可知，手動松閘部分的結(jié)構(gòu)主要包括松閘扳手和松閘轉(zhuǎn)軸兩部分。松閘轉(zhuǎn)軸為方塊型，正常情況下被夾在兩個鐵心中間，如圖2（b ）所示。當(dāng)需要進行手動松閘時，旋轉(zhuǎn)松閘扳手，迫使松閘轉(zhuǎn)軸發(fā)生旋轉(zhuǎn)運動，擠壓兩個鐵心向外運動，此時制動機械單元與制動輪轂松開，起到松閘的效果。根據(jù)相關(guān)行業(yè)要求，在手動松閘時必須持續(xù)施加作用力，當(dāng)外界作用力消失后，制動裝置能夠立即恢復(fù)制動狀態(tài)。但以上裝置在實際操作時，存在機械卡殼導(dǎo)致外力撤銷后，松閘轉(zhuǎn)軸無法及時恢復(fù)的問題，在實際中確實已經(jīng)發(fā)生過該問題，給電梯安全構(gòu)成了嚴重威脅。

2 曳引機制動裝置優(yōu)化改進設(shè)計

2. 1 優(yōu)化改進方案

針對上述的電梯曳引機制動裝置手動松閘結(jié)構(gòu)存在的缺陷問題，對其結(jié)構(gòu)形式進行優(yōu)化改進勢在必行，如若不然，長時間使用存在嚴重的安全隱患。優(yōu)化改進后的手動松閘結(jié)構(gòu)及工作過程原理如圖3所示，整個電梯曳引機制動裝置其他部分結(jié)構(gòu)基本沒有改變。對比圖2和圖3可知優(yōu)化改進的部分主要包含以下兩個方面：（1）將傳統(tǒng)的單個松閘扳手、單個松閘轉(zhuǎn)軸，改進為兩個松閘扳手、兩個松閘轉(zhuǎn)軸，兩套手動松閘結(jié)構(gòu)可以單獨進行操作，且每套結(jié)構(gòu)對應(yīng)其中一個鐵心，即旋轉(zhuǎn)其中一個松閘扳手只能迫使一個鐵心向外運動，同時操作兩個松閘扳手才可以起到松閘的效果，這種設(shè)計方法稱為冗余設(shè)計，能提升結(jié)構(gòu)的可靠性;（2）將原本容易出現(xiàn)卡殼的矩形松閘轉(zhuǎn)軸，改進成為等腰三角形截面，且底邊與鐵心接觸配合，三角形的兩個底邊即凸起部位均為銳角，從結(jié)構(gòu)原理上降低零部件出現(xiàn)卡殼的概率。

2. 2 改進結(jié)構(gòu)工作原理及優(yōu)勢分析

對于優(yōu)化改進后的手動松閘結(jié)構(gòu)，當(dāng)需要通過手動方式松開曳引機制動裝置時，需要同時旋轉(zhuǎn)兩個松閘扳手，迫使左右兩側(cè)鐵心同時向外運動，曳引機制動裝置才可以松開。如果只是操作其中一套松閘結(jié)構(gòu)，則只會松開一側(cè)的制動機械單元，另一側(cè)的制動機械單元仍然處于制動狀態(tài)。同樣的道理，在完成手動松閘操作后，需要對曳引機進行制動時，只需要松開其中一套制動機構(gòu)，則制動裝置就會恢復(fù)制動狀態(tài)。優(yōu)化改進后的手動松閘結(jié)構(gòu)，在恢復(fù)制動狀態(tài)的過程中，即便有一套制動機構(gòu)由于卡殼無法及時恢復(fù)，另一套結(jié)構(gòu)能夠正常恢復(fù)也能夠確保電梯的安全，通過這種冗余設(shè)計顯著提升了手動松閘操作過程的安全性和可靠性。另一方面，對松閘轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化改進后，采用底邊為銳角的等邊三角形，在結(jié)束手動松閘的過程中，由于結(jié)構(gòu)上的特殊性，更加不容易出現(xiàn)機械卡殼的問題，同樣能夠提升制動裝置運行的可靠性。綜上所述，通過對手動松閘結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改進，使其性能得到了顯著提升。與優(yōu)化改進前相比較而言，可以更好地保障電梯運行過程的安全性。

3 優(yōu)化改進結(jié)構(gòu)實驗測試研究

為了檢驗優(yōu)化改進后曳引機制動裝置手動松閘結(jié)構(gòu)的可行性和可靠性，根據(jù)以上優(yōu)化設(shè)計改進方案，加工制作了對應(yīng)的樣機，并模擬電梯正常運行過程中的手動松閘操作過程。在相同的實驗條件下，連續(xù)進行了500次手動松閘及恢復(fù)過程的實驗工作。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)：優(yōu)化改進后的制動裝置手動松閘結(jié)構(gòu)必須同時旋轉(zhuǎn)兩個松閘扳手才能夠起到松閘效果，如果只是旋轉(zhuǎn)其中一個松閘扳手，則制動裝置無法解除制動狀態(tài)。在完成手動松閘操作恢復(fù)制動狀態(tài)時，只需要撤掉其中一套松閘扳手的外力，即可將制動裝置恢復(fù)到制動狀態(tài)。另外，在500次的實驗過程中，手動松閘結(jié)構(gòu)沒有出現(xiàn)機械卡殼的問題。

基于以上實驗過程和結(jié)果可以看出，本次針對曳引機制動裝置手動松閘結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改進工作取得了預(yù)期的效果，通過對手動松閘結(jié)構(gòu)的冗余設(shè)計顯著提升了操作過程的安全性和可靠性，為電梯的安全可靠運行奠定了堅實的基礎(chǔ)，獲得了相關(guān)技術(shù)人員的一致認可。優(yōu)化改進后的手動松閘結(jié)構(gòu)值得在電梯行業(yè)推廣應(yīng)用，從而從整體上提升電梯的安全性。

4 結(jié)束語

曳引機制動裝置是電梯中的重要構(gòu)成部分，在保障電梯安全方面發(fā)揮著舉足輕重的作用。一旦電梯出現(xiàn)緊急情況，比如停電時，制動裝置即可啟動對電梯進行制動，確保電梯箱內(nèi)人員的安全。對于傳統(tǒng)的鼓式制動器，其手動松閘結(jié)構(gòu)在實際操作時存在一定的缺陷問題，有一定的安全隱患。為了提升制動器運行的可靠性和安全性，將原有的一套松閘扳手和轉(zhuǎn)軸改為兩套松閘扳手和轉(zhuǎn)軸，同時將松閘轉(zhuǎn)軸截面由矩形改為底邊為銳角的等邊三角形。此優(yōu)化改進方案使得手動松閘操作過程的安全性和可靠性得到顯著提升。根據(jù)優(yōu)化改進方案制作了對應(yīng)的樣機，并開展了500次實驗工作，發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)達到了預(yù)期效果，驗證了結(jié)構(gòu)的可靠性和安全性。

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作者簡介：沈海燕（1979-），男，福建龍巖人，大學(xué)本科，工程師，研究領(lǐng)域為特種設(shè)備檢驗。（ 編輯：王智圣）