摘要：曳引機(jī)制動(dòng)裝置在保障電梯運(yùn)行安全方面發(fā)揮著非常重要的作用。為了提升電梯運(yùn)行的安全性和可靠性，對(duì)曳引機(jī)的制動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)。在介紹傳統(tǒng)電梯曳引機(jī)鼓式制動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)及其工作原理的基礎(chǔ)上，分析了手動(dòng)松閘結(jié)構(gòu)在實(shí)際操作時(shí)存在的安全隱患問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上對(duì)手動(dòng)松閘結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，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(shí)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(jì)顯著提升了結(jié)構(gòu)的可靠性。根據(jù)制動(dòng)裝置設(shè)計(jì)方案制作了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，并對(duì)其開(kāi)展了500次的實(shí)驗(yàn)工作，發(fā)現(xiàn)改進(jìn)后的手動(dòng)松閘結(jié)構(gòu)運(yùn)行可靠、穩(wěn)定。通過(guò)對(duì)制動(dòng)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(shí)踐意義。

關(guān)鍵詞：電梯;曳引機(jī);制動(dòng)裝置;手動(dòng)松閘

中圖分類號(hào)：TU857文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：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(duì)于早年建設(shè)的老舊小區(qū)，國(guó)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(lái)了極大方便，節(jié)約了人們上下樓梯出行的時(shí)間。但電梯行業(yè)比較特殊，一旦發(fā)生故障問(wèn)題，可能引發(fā)嚴(yán)重的安全事故[3]。輕則對(duì)電梯設(shè)備自身造成機(jī)械損傷，重則造成嚴(yán)重的人員傷亡事故。因此保障民用電梯的安全可靠運(yùn)行是電梯行業(yè)亟需解決的重點(diǎn)問(wèn)題。電梯曳引機(jī)制動(dòng)裝置的可靠運(yùn)行是確保電梯安全的重要措施和保障，制動(dòng)裝置運(yùn)行的可靠性對(duì)于保障電梯安全具有重要的作用。雖然國(guó)家層面特別強(qiáng)調(diào)電梯安全問(wèn)題，社會(huì)也非常關(guān)注該問(wèn)題。但是近期我國(guó)已經(jīng)出現(xiàn)了多起由于制動(dòng)裝置失效導(dǎo)致的電梯安全事故，給社會(huì)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(dòng)裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)存在一定的缺陷，影響了其運(yùn)行的可靠性。基于此，有必要對(duì)電梯曳引機(jī)制動(dòng)裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，進(jìn)一步提升制動(dòng)裝置運(yùn)行的可靠性和安全性[6-7]。針對(duì)該問(wèn)題，本文在分析傳統(tǒng)電梯曳引機(jī)鼓式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)缺陷的基礎(chǔ)上，提出了對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)措施，對(duì)優(yōu)化改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)開(kāi)展了相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)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(duì)于提升電梯運(yùn)行過(guò)程的可靠性和安全性具有重要的實(shí)踐意義。

1 傳統(tǒng)曳引機(jī)鼓式制動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)及缺陷

1. 1整體結(jié)構(gòu)

電梯曳引機(jī)制動(dòng)裝置類型有很多種，常見(jiàn)的包括鼓式制動(dòng)器、盤式制動(dòng)器等[8-9]。不同結(jié)構(gòu)的制動(dòng)裝置有其各自的優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)，適用于不同場(chǎng)合。其中鼓式制動(dòng)器以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、安全性高等優(yōu)勢(shì)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(jī)鼓式制動(dòng)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(gè)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(yùn)動(dòng)。當(dāng)電梯正常運(yùn)行時(shí)，松閘線圈通電，制動(dòng)機(jī)械單元處于松開(kāi)狀態(tài)，此時(shí)該裝置不會(huì)起到制動(dòng)效果。特殊情況下，比如突然停電等，導(dǎo)致松閘線圈斷電無(wú)法工作，電磁力消失，在彈簧的彈性作用力下整個(gè)制動(dòng)機(jī)械單元抱緊制動(dòng)輪轂，達(dá)到制動(dòng)的效果，確保特殊情況下電梯的安全。可以看出，電梯曳引機(jī)鼓式制動(dòng)裝置的作用是保證特殊情況下電梯運(yùn)行的安全性，防止停電時(shí)電梯失去動(dòng)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(jī)無(wú)法正常啟動(dòng)或者工作時(shí)，會(huì)啟動(dòng)制動(dòng)裝置迫使電梯停止運(yùn)行。電梯停止運(yùn)行時(shí)如果電梯內(nèi)部仍然有被困人員，此時(shí)需要通過(guò)手動(dòng)松閘的方式，讓電梯緩慢移動(dòng)至附近樓層并開(kāi)啟電梯門，將內(nèi)部人員救出。具體操作時(shí)，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(yùn)動(dòng)，制動(dòng)機(jī)械單元放松對(duì)輪轂的抱緊狀態(tài)，電梯緩慢移動(dòng)?？梢钥闯?，手動(dòng)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(wèn)題

從圖1中可以看出，整個(gè)曳引機(jī)制動(dòng)裝置完全對(duì)稱。這樣設(shè)計(jì)不僅可以確保制動(dòng)過(guò)程中力矩的平衡，也能提升整體制動(dòng)效果，保障制動(dòng)過(guò)程的可靠性[11-12]。但是在實(shí)踐過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)兩側(cè)的制動(dòng)機(jī)械單元并沒(méi)有同時(shí)工作，而是只有其中一個(gè)正常工作，另一個(gè)并沒(méi)有真正抱緊輪轂。由于電梯曳引機(jī)制動(dòng)裝置采用的是冗余設(shè)計(jì)，其中一個(gè)制動(dòng)機(jī)械單元工作也能使電梯停止運(yùn)動(dòng)，但是存在很大的安全隱患，極端情況下會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)裝置失效，威脅電梯安全。

圖2所示為手動(dòng)松閘部分的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖以及手動(dòng)松閘過(guò)程的基本原理。由圖2（ a ）可知，手動(dòng)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(gè)鐵心中間，如圖2（b ）所示。當(dāng)需要進(jìn)行手動(dòng)松閘時(shí)，旋轉(zhuǎn)松閘扳手，迫使松閘轉(zhuǎn)軸發(fā)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，擠壓兩個(gè)鐵心向外運(yùn)動(dòng)，此時(shí)制動(dòng)機(jī)械單元與制動(dòng)輪轂松開(kāi)，起到松閘的效果。根據(jù)相關(guān)行業(yè)要求，在手動(dòng)松閘時(shí)必須持續(xù)施加作用力，當(dāng)外界作用力消失后，制動(dòng)裝置能夠立即恢復(fù)制動(dòng)狀態(tài)。但以上裝置在實(shí)際操作時(shí)，存在機(jī)械卡殼導(dǎo)致外力撤銷后，松閘轉(zhuǎn)軸無(wú)法及時(shí)恢復(fù)的問(wèn)題，在實(shí)際中確實(shí)已經(jīng)發(fā)生過(guò)該問(wèn)題，給電梯安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。

2 曳引機(jī)制動(dòng)裝置優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計(jì)

2. 1 優(yōu)化改進(jìn)方案

針對(duì)上述的電梯曳引機(jī)制動(dòng)裝置手動(dòng)松閘結(jié)構(gòu)存在的缺陷問(wèn)題，對(duì)其結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)勢(shì)在必行，如若不然，長(zhǎng)時(shí)間使用存在嚴(yán)重的安全隱患。優(yōu)化改進(jìn)后的手動(dòng)松閘結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程原理如圖3所示，整個(gè)電梯曳引機(jī)制動(dòng)裝置其他部分結(jié)構(gòu)基本沒(méi)有改變。對(duì)比圖2和圖3可知優(yōu)化改進(jìn)的部分主要包含以下兩個(gè)方面：（1）將傳統(tǒng)的單個(gè)松閘扳手、單個(gè)松閘轉(zhuǎn)軸，改進(jìn)為兩個(gè)松閘扳手、兩個(gè)松閘轉(zhuǎn)軸，兩套手動(dòng)松閘結(jié)構(gòu)可以單獨(dú)進(jìn)行操作，且每套結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)其中一個(gè)鐵心，即旋轉(zhuǎn)其中一個(gè)松閘扳手只能迫使一個(gè)鐵心向外運(yùn)動(dòng)，同時(shí)操作兩個(gè)松閘扳手才可以起到松閘的效果，這種設(shè)計(jì)方法稱為冗余設(shè)計(jì)，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(jìn)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(gè)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(jìn)結(jié)構(gòu)工作原理及優(yōu)勢(shì)分析

對(duì)于優(yōu)化改進(jìn)后的手動(dòng)松閘結(jié)構(gòu)，當(dāng)需要通過(guò)手動(dòng)方式松開(kāi)曳引機(jī)制動(dòng)裝置時(shí)，需要同時(shí)旋轉(zhuǎn)兩個(gè)松閘扳手，迫使左右兩側(cè)鐵心同時(shí)向外運(yùn)動(dòng)，曳引機(jī)制動(dòng)裝置才可以松開(kāi)。如果只是操作其中一套松閘結(jié)構(gòu)，則只會(huì)松開(kāi)一側(cè)的制動(dòng)機(jī)械單元，另一側(cè)的制動(dòng)機(jī)械單元仍然處于制動(dòng)狀態(tài)。同樣的道理，在完成手動(dòng)松閘操作后，需要對(duì)曳引機(jī)進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，只需要松開(kāi)其中一套制動(dòng)機(jī)構(gòu)，則制動(dòng)裝置就會(huì)恢復(fù)制動(dòng)狀態(tài)。優(yōu)化改進(jìn)后的手動(dòng)松閘結(jié)構(gòu)，在恢復(fù)制動(dòng)狀態(tài)的過(guò)程中，即便有一套制動(dòng)機(jī)構(gòu)由于卡殼無(wú)法及時(shí)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(guò)這種冗余設(shè)計(jì)顯著提升了手動(dòng)松閘操作過(guò)程的安全性和可靠性。另一方面，對(duì)松閘轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)后，采用底邊為銳角的等邊三角形，在結(jié)束手動(dòng)松閘的過(guò)程中，由于結(jié)構(gòu)上的特殊性，更加不容易出現(xiàn)機(jī)械卡殼的問(wèn)題，同樣能夠提升制動(dòng)裝置運(yùn)行的可靠性。綜上所述，通過(guò)對(duì)手動(dòng)松閘結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改進(jìn)，使其性能得到了顯著提升。與優(yōu)化改進(jìn)前相比較而言，可以更好地保障電梯運(yùn)行過(guò)程的安全性。

3 優(yōu)化改進(jìn)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)測(cè)試研究

為了檢驗(yàn)優(yōu)化改進(jìn)后曳引機(jī)制動(dòng)裝置手動(dòng)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(jì)改進(jìn)方案，加工制作了對(duì)應(yīng)的樣機(jī)，并模擬電梯正常運(yùn)行過(guò)程中的手動(dòng)松閘操作過(guò)程。在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，連續(xù)進(jìn)行了500次手動(dòng)松閘及恢復(fù)過(guò)程的實(shí)驗(yàn)工作。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：優(yōu)化改進(jìn)后的制動(dòng)裝置手動(dòng)松閘結(jié)構(gòu)必須同時(shí)旋轉(zhuǎn)兩個(gè)松閘扳手才能夠起到松閘效果，如果只是旋轉(zhuǎn)其中一個(gè)松閘扳手，則制動(dòng)裝置無(wú)法解除制動(dòng)狀態(tài)。在完成手動(dòng)松閘操作恢復(fù)制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，只需要撤掉其中一套松閘扳手的外力，即可將制動(dòng)裝置恢復(fù)到制動(dòng)狀態(tài)。另外，在500次的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，手動(dòng)松閘結(jié)構(gòu)沒(méi)有出現(xiàn)機(jī)械卡殼的問(wèn)題。

基于以上實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果可以看出，本次針對(duì)曳引機(jī)制動(dòng)裝置手動(dòng)松閘結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改進(jìn)工作取得了預(yù)期的效果，通過(guò)對(duì)手動(dòng)松閘結(jié)構(gòu)的冗余設(shè)計(jì)顯著提升了操作過(guò)程的安全性和可靠性，為電梯的安全可靠運(yùn)行奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，獲得了相關(guān)技術(shù)人員的一致認(rèn)可。優(yōu)化改進(jìn)后的手動(dòng)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(yǔ)

曳引機(jī)制動(dòng)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(shí)，制動(dòng)裝置即可啟動(dòng)對(duì)電梯進(jìn)行制動(dòng)，確保電梯箱內(nèi)人員的安全。對(duì)于傳統(tǒng)的鼓式制動(dòng)器，其手動(dòng)松閘結(jié)構(gòu)在實(shí)際操作時(shí)存在一定的缺陷問(wèn)題，有一定的安全隱患。為了提升制動(dòng)器運(yùn)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(shí)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(jìn)方案使得手動(dòng)松閘操作過(guò)程的安全性和可靠性得到顯著提升。根據(jù)優(yōu)化改進(jìn)方案制作了對(duì)應(yīng)的樣機(jī)，并開(kāi)展了500次實(shí)驗(yàn)工作，發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)達(dá)到了預(yù)期效果，驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)的可靠性和安全性。

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作者簡(jiǎn)介：沈海燕（1979-），男，福建龍巖人，大學(xué)本科，工程師，研究領(lǐng)域?yàn)樘胤N設(shè)備檢驗(yàn)。（ 編輯：王智圣）