關(guān)于電梯安全鉗動作受力分析及失效問題討論

1、關(guān)于電梯安全鉗動作受力分析及失效問題討論摘要：電梯安全鉗系統(tǒng)作為電梯失控超速下墜時自動制停的安全裝置，對電梯安全至關(guān)重要。往往電梯安全鉗因進(jìn)入異物或失控超速下墜造成安全鉗的誤動作或安全鉗的失效。根據(jù)本人多年檢驗電梯的經(jīng)驗，本文以詳細(xì)的受力分析和計算結(jié)果，討論了電梯安全鉗誤動作和安全鉗失效的問題，提出了解決安全鉗誤動作和失效的措施，望引起同行及各有關(guān)方面對此問題的重視，提高電梯安全技術(shù)狀況，確保電梯安全運行。1 前言隨著我國電梯生產(chǎn)和使用數(shù)量的日益增加，對保證電梯產(chǎn)品質(zhì)量和使用安全的技術(shù)監(jiān)督工作要求也不斷提高。電梯是載人的垂直交通工具，必須將安全放在首位。電梯的安全，首先是對人員的保護，同時也要

2、對電梯本身和所載物資以及安裝電梯的建筑物進(jìn)行保護。電梯的安全除了在結(jié)構(gòu)的合理性、可靠性、電氣控制和拖動的可靠性方面充分考慮外，還針對各種可能發(fā)生的危險，設(shè)置專門的安全裝置。電梯安全鉗系統(tǒng)作為電梯失控超速下墜時自動制停設(shè)置的專門安全裝置，在電梯安全保護裝置中，起著重要作用。安全鉗系統(tǒng)的誤動作及失效都將給電梯及乘客帶來影響甚至嚴(yán)重后果。2 安全鉗鉗塊與導(dǎo)軌之間進(jìn)入異物造成的誤動作2.1 安全鉗系統(tǒng)的組成：安全鉗系統(tǒng)由安全鉗、限速器及其繩輪張緊裝置以及其他連接部件所組成（略）。2.2 安全鉗系統(tǒng)的工作原理：當(dāng)電梯下行速度超過了限速器的動作速度，則限速器卡緊機構(gòu)動作使限速輪停止轉(zhuǎn)動，限速繩也在限速輪槽

3、摩擦力的作用下停止運動，從而帶動安全鉗鉗塊停止運動但轎廂仍在繼續(xù)下行，故鉗塊相對轎廂來說是作向上運動，即鉗塊被提起到與導(dǎo)軌緊密相貼，從而制停住轎廂。2.3 鉗塊受力分析2.3.1 在不同情況下鉗塊受力情況如圖1所示。當(dāng)轎廂被鉗塊完全卡住停止時鉗塊的受力(見圖-1a)，這時鉗塊共受到6個力；轎廂對鉗塊的正壓力F，轎廂給鉗塊的摩擦F，導(dǎo)軌給鉗塊的正壓力Q，導(dǎo)軌給鉗塊的摩擦Q，以及鉗塊自身重量P和拉桿上的彈簧對鉗塊的作用力R，限速繩摩擦力T，但此時的R與自重P相對于F和Q來說很小，可忽略不計，由此可得平衡方程式：F·sin-Ffcos-Q=0F·cos+Ffsin-T=0式中T摩

4、擦系數(shù)。2.3.2 當(dāng)安全鉗無動作時鉗塊受力見圖-1b，因鉗塊與轎廂及導(dǎo)軌無接觸，所以F=0，F(xiàn)=0，Q=0，Q=0。2.3.3 當(dāng)安全鉗與導(dǎo)軌之間進(jìn)入異物時，鉗塊受到一個合力N=Q1F1，cosF1fsin與拉桿對鉗塊的作用力R（見圖-1c），因為此時導(dǎo)軌對鉗塊的摩擦力Q1<Q電梯被正常制停時導(dǎo)軌對鉗塊的摩擦力，F(xiàn)1<F2，是否產(chǎn)生誤動作則視彈簧對鉗塊的作用力R與N的大小比較關(guān)系而定。若N>R，鉗塊被異物頂起，導(dǎo)致誤動作；若N<R，鉗塊保持靜止。2.3.4 當(dāng)限速器動作時，鉗塊受到的作用力可分為二個階段：2.3.4.1 鉗塊尚無與導(dǎo)軌接觸時，鉗塊只受自重P與拉桿彈簧對

5、其的作用力R和限速輪槽與限速繩的摩擦拉力T，當(dāng)T-R-P>0時，鉗塊被提起；當(dāng)T-R-P<0時，安全鉗失效。2.3.4.2 當(dāng)鉗塊與導(dǎo)軌接觸時，鉗塊受到T、R及合力N=Q-Rsin-Fcos，此時T+N-R-P>0，由上面分析可知，拉桿上的彈簧力調(diào)得不宜太小，否則，易產(chǎn)生誤動作；但也不宜太大，否則，安全鉗有可能失效。3 連接導(dǎo)軌螺栓的預(yù)緊力電梯導(dǎo)向系統(tǒng)是由多根導(dǎo)軌用接導(dǎo)板用螺栓連接接長，GB100601993電梯安裝驗收規(guī)范規(guī)定“導(dǎo)軌接頭處允許臺階不大于0.05mm，如果超過0.05mm則應(yīng)修平，修光長度為150mm以上”，如果兩根導(dǎo)軌在連接處產(chǎn)生位移，將會使安全鉗產(chǎn)生誤動作

6、。由此知道，在壓螺栓的拉伸方向上，只有預(yù)緊力。克服導(dǎo)軌接導(dǎo)板處的位移趨勢的力，唯有預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦力。導(dǎo)軌是否會位移，只要比較螺栓所能提供的最大預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦力是否大于接導(dǎo)板處受到的力，大于則安全，否則，將會發(fā)生位移。3.1 求螺栓最大預(yù)緊力：3.1.1 螺栓規(guī)格：重型梯導(dǎo)軌連接螺栓，一般有M12.M14M16三種規(guī)格，以M12螺栓為例進(jìn)行分析。3.1.1.1 螺栓公稱直徑d=12mm、螺距P=1.75mm、基本三角形高度、P=1.52、螺紋底徑dl=10.106mm、螺紋中徑d2=10.863mm、危險剖面，螺栓材料選用：Q235或40Cr，則其抗拉強度：Q23為bl=440MPa；40C

7、r為b2=885MPa3.1.1.2 最大預(yù)緊力，因電梯安裝中，使用測力矩或定力矩扳手，所以安全系數(shù)(S)s取1.8，許用拉應(yīng)力1=b1/(s)s=440/1.8244.44N/mm22=b2/(S)s=885/1.8491.67N/mm2最大預(yù)緊力：F11·AC=244.44×84.267=20598.96N=2059.8kgfF2=2·AC=491.67×84.267=41433.03N=4143.3kgf最大摩擦力：F1=F1·f=2059.8×0.1=205.98kgf F2=F2·f=4143.3×0.1

8、=414.33kgf式中摩擦系數(shù)f，當(dāng)接合面干燥時f=0.10.6，當(dāng)接合面有油時f=0.060.1，現(xiàn)取f=0.1，同理，我們也可求得M14、M16的最大預(yù)緊力與最大摩擦力。4 求導(dǎo)軌連接部最大受力：4.2.1 圖2為導(dǎo)軌受力計算簡圖，A、B、C、D、E五點分別為導(dǎo)軌支架，G、H為橋廂的上下導(dǎo)靴；CF為導(dǎo)軌接導(dǎo)板的中心。取AB=BC=CD=DE=2500mm(標(biāo)準(zhǔn)允許最大范圍)GH=3600mm設(shè)CHDH1250mm已知:RG=RF1=417kgf，RH=RF2=417kgf4.2.2 求各點反力由于轎廂在BD段內(nèi)，對支點A、E影響甚小，故可將BD段看成簡單的一次超靜定問題，將C點化成RC,

9、求出各力在C點的撓度：同理，將BE段導(dǎo)軌看作超靜定問題，求出各力在D點的撓度，然后，根據(jù)各力在D點的撓度之和為0，列出下列方程：YDRG+YDRCYDRH+YDRE=0得RD196.3kgf利用平衡條件式在BD段，可得如下方程：RG·150+RC·250-RH·375-RD·5000=0求解得：RD177.32kgf，與用超靜定法解出的196.3kgf相比較，相差不大，為簡化計算，取RD177.24kgf在BE段利用平衡條件式得RB·7500RC·7350RD·5000+RH3700-RD·2500=0解得：RB4

10、23kgf，依據(jù)上法可求得RE0.06kgfRA0.17kgf，可見RA·RE都可忽略不計。在BD段，C點為導(dǎo)軌一連接點，現(xiàn)需知C點所受到的內(nèi)力，將DC段看成不變形的剛體，則DC段就相當(dāng)于D截面固定的懸臂梁，即：FB=R=RB+RH-RGRC=177kgf。則C點處導(dǎo)軌接導(dǎo)板所需的摩擦力為：式中fs接合面摩擦系數(shù)。當(dāng)接合面干燥時，fs=0.10.16；當(dāng)接合面沾有油時，fs=0.060.1；今取fs=0.1；F預(yù)緊力，f考慮摩擦傳力的可靠系數(shù)，一般f=1.11.5；現(xiàn)取f=1.3；rl，r2分別為各螺栓中心至導(dǎo)軌旋轉(zhuǎn)中心的距離。AB分別為兩螺栓中心，取導(dǎo)軌型號T125，則OC=3mm

11、，BC=25mm，AC=125mm，rl=130.6mm，r2=45.5mm，將數(shù)據(jù)代入公式得=409.43kgf，預(yù)緊力F=409.40.1=4094kgf，將其與測力矩或定力矩板手的預(yù)緊力相比較，當(dāng)螺栓采用A3，則F>M16螺栓所能提供的最大預(yù)緊力，選用A3材料不可靠；當(dāng)選用40Cr時，雖然F<M12螺栓所提供的預(yù)緊力，但其值相當(dāng)接近，由于計算時，未考慮到在轎廂寬度方向的偏載及轎廂本身制造安裝上的不均勻等惡劣工況，顯然即使用40Cr的材料，選用M12螺栓也是不可靠的，所以，重荷大轎廂電梯除了必須使用重型導(dǎo)軌之外，還需用較好材料制造的螺栓，且其公稱直徑不得小于12mm。5 關(guān)于安

12、全鉗失效檢驗分析通常的安全鉗檢測方法是“一人位于轎頂，一人位于機房，轎內(nèi)裝有額載(瞬時式安全鉗)或125的額定載荷量(漸進(jìn)式安全鉗)，以額定速度下行(瞬時式)或檢修速度下行(漸進(jìn)式)，機房內(nèi)手動限速器動作，安全鉗應(yīng)被提起并可靠夾住導(dǎo)軌，制停住轎廂”。從該項試驗方法得知以下幾點：5.1 限速器的限速輪輪槽與限速繩的摩擦力>安全鉗上的彈簧力。5.2 安全鉗拉桿的提拉量足夠保證安全鉗鉗塊與導(dǎo)軌間隙為零，即安全鉗可靠夾緊導(dǎo)軌。但這種試驗方法并不能保證安全鉗不發(fā)生誤動作，所以，在上面的試驗結(jié)束后，又要檢測鉗塊與導(dǎo)軌的間隙，如果檢測結(jié)果間隙<2，則判安全鉗間隙不合格，需調(diào)整放大間隙，當(dāng)間隙放大

13、后，可能產(chǎn)生安全鉗提拉量不夠，即鉗塊在安全鉗動作時不能與導(dǎo)軌可靠拉合，即安全鉗失效。可前面的安全鉗可靠性試驗判為合格，在鉗塊間隙調(diào)整后，一般不重復(fù)上述試驗，于是便可能有通過了檢測合格的電梯出現(xiàn)安全鉗失效或其他與之相關(guān)的故障。例如，某賓館的電梯，由于安全鉗拉桿沒有留出足夠的提拉量，當(dāng)安全鉗動作時，安全鉗拉桿嚴(yán)重彎曲，突出導(dǎo)軌支架之外，勾住感應(yīng)插板支架，以致當(dāng)電梯復(fù)原時，拉桿被切斷，但所幸的是其鉗塊尚能與導(dǎo)軌接觸，且拉桿的抗彎強度低，更為嚴(yán)重的是在這種情況下，拉桿具有足夠的抗彎強度，當(dāng)拉桿受到限制后，致使鉗塊與導(dǎo)軌沒可靠接觸，電梯直落底坑；還有在電梯下行時將限速器繩拉斷，安全鉗失效。6 結(jié)論綜上所述，為防止安全鉗誤動作及發(fā)生失效，建議采取以下措施：6.1 增大安全鉗拉桿上的彈簧力或放大安全鉗鉗塊與導(dǎo)軌的間隙時，安全鉗可靠性試驗必須重作。6.2 減小安全鉗彈簧拉力或減小安全鉗鉗塊與導(dǎo)軌的間隙時，要注意防止安全鉗誤動作。6.3 在檢測重荷大轎廂電