电梯安全钳动作受力分析及失效探究

电梯安全钳动作受力分析及失效探究

饶韩涛  ,江长桦

身份证号：330802199405105016

身份证号：431226198601012114

摘要：安全钳是电梯运行中的重要保护装置，可以防止电梯在运行过程中出现因安全保护系统失效而造成的人员伤亡和财产损失。自电梯诞生以来，安全钳作为其不可缺少的部件，在保护电梯及乘客等方面发挥着重要作用。但是由于多方面因素的影响，导致了电梯在使用过程中存在诸多问题，例如在电梯运行过程中安全钳受力不稳定、安全钳卡死以及磨损严重等，严重影响了电梯的安全运行。因此，研究和分析电梯安全钳动作受力和失效问题具有十分重要的意义。

关键字：电梯；安全钳；动作受力；失效

引言

电梯的安全运转非常重要，而刹车系统又是其中的一个重要组成部分。在升降机的安全控制中，安全夹是升降机在升降机失控和下降时对升降机进行制动和制动的关键设备。但是，电梯安全夹持器工作时，其受力情况比较复杂，有可能发生故障。作者根据自己的工作经历，对在正常状态下的安全钳受力情况、电梯导轨接触状态下的受力情况、电梯无导轨接触受力情况，电梯安全钳系统的故障原因，以及它们所带来的后果，并对此进行了总结，并对如何预防电梯安全钳故障，做好电梯安全钳的检查工作，给出了一些具体的对策。

一、安全钳结构特点及工作原理

安全钳是一种通过安全装置对电梯进行控制的设备，是电梯上不可缺少的保护装置。安全钳在工作时，通过杠杆原理将电梯轿厢与导轨连接，在此过程中，杠杆可以使夹钳与导轨间形成一个相对滑动的接触面积，当电梯运行时，导轨产生的压力会通过夹钳与导轨接触处传递到安全钳定子上，从而使安全钳定子产生一个向上的力。而当电梯运行速度超过安全钳的动作速度时，该安全钳则会发出信号启动制动装置进行制动。通过上述原理可以看出，安全钳主要包括两个部分，即定子的弹簧、销轴以及导轨等结构，其中定子主要起到固定作用，当电梯运行时导轨出现位移时就会使得安全钳发生动作从而使其停止工作。

利用杠杆原理进行分析可以得出如下结论：①如果要使安全钳产生一个向上的力，首先应该保证电梯轿厢在运行过程中保持平衡状态；②由于弹簧在自由状态下可以保证定子受力作用下产生的向上力大于定子本身所受阻力；③如果想使安全钳受力改变则需要保持定子、弹簧等结构不变。

二、安全钳动作过程受力分析

对电梯进行受力分析时，要对安全钳受力情况进行分析，这就需要在保证受力分析的前提下，通过一定的数学模型和数学方法来实现。本文主要运用 Mathematica软件对安全钳的受力进行模拟分析。利用 Mathematica软件建立电梯安全钳动作过程中受力计算模型，包括制动钳夹爪、缓冲器夹爪、导向轮等主要零部件，并将电梯运行过程中的载荷分为静载荷和动载荷。其中静载荷主要是电梯运行过程中的制动力矩，动载则为电梯在运行过程中的制动力。

通过 Mathematica软件建立电梯安全钳受力分析模型，根据电梯运行情况进行安全性能分析，得出当电梯在制动过程中制动钳夹爪夹持力为51240N时，电梯处于安全状态。将此数据代入到 Mathematica软件中，计算出制动钳夹爪夹持力为55815N。从安全钳的受力分析来看，制动钳夹爪力为55815N，制动钳力为51240N，二者差值为11750N。制动钳夹持力小于制动钳的夹持力时，可以得出结论：当制动钳夹持力大于制动钳的夹持力时，就可以得出结论：制动钳部分已经产生了变形。因此，根据安全钳的受力分析结果可以得出：当制动钳夹爪部分发生变形时，在制动力矩的作用下，就会出现电梯轿厢向外移动的情况。

从上述分析可知，安全钳受力分为静载荷和动载荷两种情况。安全钳夹持力小于制动钳的夹持力是指当制动钳夹爪发生变形时受力情况；安全钳夹持力大于制动钳的夹持力是指当制动钳夹持力大于制动钳的夹持力时受力情况。因此我们可以得出结论：当制动钳夹持力大于制动钳的夹持力时，会使安全钳发生变形。在电梯运行过程中应尽量避免安全钳夹持力超过制动钳的夹持力。对于电梯安全系统中的所有部件来说，其对电梯起到重要作用。因此为保证电梯能够安全运行，需要对电梯进行定期维护保养工作。当发现电梯安全系统出现异常时，要及时对其进行检修。检修后应确保该设备能够正常运行并达到所需的性能参数。

三、常见失效形式及分析

电梯在运行过程中，可能会因为安全钳动作失灵、安全钳与轿厢不匹配等问题而产生各种失效问题，本文主要对电梯安全钳动作的常见失效形式进行分析和探讨。

安全钳动作失灵。通常情况下，造成电梯安全钳卡死的原因有以下几种：一是由于安全钳弹簧伸长或受力变形，从而导致其作用于轿厢上的制动力不足，进而在轿厢运行过程中发生故障；二是由于弹簧弹性系数变大，致使其与轿厢的匹配性降低，当轿厢出现变形时，其制动力便会发生变化；三是由于电梯的载荷较大，使得弹簧所承受的外力无法与制动力相匹配，导致安全钳出现卡死现象。

安全钳受力不稳。安全钳受力不稳主要表现为以下几个方面：一是在电梯运行过程中发生位移；二是当电梯运行时需要维修人员进行维修时，由于安全钳与井道之间的间隙较小，致使安全钳受力不稳；三是当电梯出现故障时，由于电梯与井道之间的间隙较小，致使轿厢位移；四是在电梯运行过程中，当轿厢内移动时会出现移动现象；五是当电梯在运行过程中受到外力作用时会使安全钳发生位移。

安全钳磨损严重。通常情况下，安全钳的磨损情况会影响到其使用寿命。因为在实际情况中通常是通过调整安全钳杆上的固定螺母来改变其受力情况。而当安全钳的固定螺母松动后就会导致安全钳与轿厢之间间隙变大、接触面积减小等情况出现，进而使安全钳受到的作用力降低并加大了安全钳与井道之间的间隙，最终导致安全钳受力不稳。

安全钳卡死。常见的卡死情况有两种：一是在电梯运行过程中由于轿厢和井道之间的间隙过小而出现了安全钳卡死现象；二是由于电梯在运行过程中由于运行速度过快或者导轨磨损严重等原因而使轿厢产生运动，当轿厢出现上下位移时就会出现卡死现象。当电梯在运行过程中发生以上问题时可通过调整导轨或对其进行润滑等方式来缓解。

四、提高电梯安全钳可靠性的建议

针对以上电梯安全钳存在的问题，从多个方面提出了相应的改进建议。

通过对安全钳动作原理的分析，可以看到影响电梯安全钳性能的因素有很多，其中最为关键的就是制动器。因此，应当采用可靠性更高的制动器。例如，采用制动效率更高、可靠性更好的机电一体化制动器；采用制动效率更高、制动力矩更大的碟形弹簧制动器；使用质量更好、可靠性更高的液压制动器等等。

在控制方面，应当制定出更为严格的标准，对电梯制造和安装单位提出更为严格要求，保证其所制造和安装出来的安全钳具有更加稳定的性能和更加可靠的使用寿命。此外，在安装方面，应当充分考虑电梯安全钳动作时所受力是否符合国家标准。另外，还需要安装人员具备专业的理论知识以及丰富的实践经验。

对于安全钳设计方面，应当考虑到机械强度问题。电梯安全钳动作时所受力是非常大的，因此电梯设计人员应该充分考虑到电梯结构强度、材料选择和焊接工艺等问题。同时还应该注重提高制造和安装人员的技术水平。

结束语

电梯安全夹具故障是造成事故的主要因素之一，其后果严重，必须重视。电梯安全钳是保证电梯安全的基础，要实现对电梯安全钳的有效运行，首先需要对电梯安全钳动作分析，明确电梯安全运行状态下的受力情况与电梯安全钳工作，直到电梯钳停这以状态进行解读，明确两个状态下电梯的受力情况。然后针对具体的电梯故障进行分析，并提出相应的对策，以促进电梯的安全运行，避免出现安全问题。

参考文献

[1]电梯安全钳动作受力分析及失效探究[J].刘晨.中国设备工程.2019(03)

[2]电梯安全钳动作受力分析及失效探究[J].汪小东.化工管理.2017(17)

[3]电梯安全钳动作受力分析及失效问题漫谈[J].乐晓东.硅谷.2018(02)