关于电梯制动器安全重要性的探讨及设计应用

唐慧莹

摘要：电梯的制动器是电梯动作最频繁的安全装置，它保证电梯在运行过程中能安全、平稳地制停电梯。如果电梯制动器闸瓦及制动轮磨损严重，将引起制动器失效，极易发生电梯坠落或冲顶等事故。

关键词：电梯；制动器；安全

一、电梯制动器的重要性

在现代社会和经济活动中，计算机技术、自动控制技术和电力电子技术得到了迅速的发展，电梯已经成为城市物质文明的一种标志。电梯已像汽车、轮船一样，成为人类不可缺少的交通运输工具。与此同时，电梯事故的频繁发生，让电梯的安全也越来越被人们所关注，逐步成为社会的焦点。为了保证电梯的正常运行和不发生坠落、溜梯等事故，制动系统是必不可少的。

制动系统中的制動器是具有使运动部件（或运动机械）减速、停止或保持停止状态等功能的装置。制动器主要由制架、制动件和操纵装置等组成。有些制动器还装有制动件间隙的自动调整装置。为了减小制动力矩和结构尺寸，制动器通常装在设备的高速轴上，但对安全性要求较高的大型设备（如矿井提升机、电梯等）则应装在靠近设备工作部分的低速轴上。

二、制动器的分类

制动器是电梯的一个重要组成部件，电梯的正常启动离开不了它。它是电梯实现一切程序保护和电气保护的基础环节，它还是防止电梯冲顶、蹾底的一个重要设施。制动器是电梯重要的安全装置，它的安全、可靠是保证电梯安全运行的重要因素之一。制动器的作用可以归纳为两个：（1）能够使运行中的电梯在切断电源时自动把轿厢制停。（2）电梯停止运行时，制动器应能保证在125%的额定载荷情况下，使轿厢保持静止，位置不变。所以电梯制动器保障了电梯的安全运行，从而满足人们对电梯的使用要求，使电梯在建筑上广泛使用。

制动器按制动部件可分为：电磁制动器带式制动器、盘式制动器和带式制动器。电磁制动器是制动部件与运动部件借助于磁粉间的电磁吸力形成的磁粉链，同工作面之间的摩擦力产生制动功能的制动器。盘式制动器是用圆盘的端面作为摩擦副接触面的制动器。带式制动器是用制动带的内侧面作为摩擦副接触面的制动器。

三、电磁制动器工作原理

电磁制动器的工作原理是当电梯处于静止的状态时，曳引电动机、电磁制动器的线圈中均无电流通过，这时因电磁铁芯间没有吸引力、制动瓦块在制动弹簧压力作用下，将制动轮抱紧，保证电梯不工作。此时，制动闸瓦应紧密贴合在制动轮的工作面上，制动轮与闸瓦的接触面积应大于闸瓦面积的80%。当曳引电动机通电瞬间时，制动电磁铁中线圈通电，动铁芯产生吸力，定铁芯把动铁芯吸合。铁芯吸合时，动铁芯向下运动，顶杆推动转臂转动，将两侧制动臂推开而达到松闸目的，电梯曳引轮轴转动，电梯启动工作。

在电梯安全运行时，制动闸瓦与被制动轮应完全松开，两边间隙均匀，约为0.5mm，此时制动闸瓦与被制动轮不能有接触，否则会产生附加转矩损失，使制动闸瓦磨损加快，从而影响乘坐的舒适感和平层准确度。原理图如图1所示。

当电梯失电时即乘客需要电梯停止运动的时候，线圈中没有电流的通过，动铁芯失电，此时定铁芯仍然对动铁芯有个很小的吸引力，但制动弹簧在制动时是被压缩的，制动弹簧有个回收力，制动弹簧弹回制动臂，制动臂推动转臂转动而回到原位，此时的动铁芯和顶杆回到原位，制动臂又推动闸瓦抱紧制动轮从而达到制动的效果。

四、电梯制动器的设计

只有当制动器在零速状态下抱闸制动时，正常工作的机械制动力矩等于静力矩。GB7588规定：轿厢载有125%额定载荷并以额定速度向下运行时，操作制动器应能使曳引机停止运转。而且要保证轿厢在准确的位置及时停靠，需要更大的扭矩，所以静力矩和动态力矩都应该考虑。

静力矩的计算公式为

式中，为传动系统的机械效率，即=

其中为曳引机效率

为电机和曳引轮之间的反向动力传递情况下的机械效率，即考虑涡轮主传动。所以=0.96 =0.85算得=0.960.85=0.816

固静力矩为

动态力矩按下式计算为

式中，J为量化到制动轮轴（一般是高速轴）上所有运动零件的转动惯量

为制动轮轴的角减速度。其中，传动系统的总转动惯量J为

++

为电机转子。制动轮和涡杆的转动惯量

为涡轮。曳引轮转化到高速轴上的转动惯量

为系统中做线性运动的所有零件转化到高速轴上的转动惯量

其中=0.325Kg

则相对较小（通常为0.3）现=0.2=0..65 Kg

=（1.25Q+P-G） =（12.51000+1200+1700）0.816

=0.338 Kg

故总转动惯量为J=0.325+0.065+0.338=0.728 Kg

角减速度为

=

其中，电机转速为1465r/min；根据减速度a计算出。减速度大小应根据正常运行状态下的制动距离确定。根据要求可以设定加速度a=4m/s，

故制动时间=s=0.25s

则角速度为

=613.34rad/

动态力矩 0.728613.13=446.5

故总制动力矩为= +=59.97+446.5=506.48

五、电梯制动器的应用

电梯制动器的抱闸状态是常态，当紧急情况或者是停电时，电梯也能安全制动，不会因为断电而发生溜梯、滑坠等现象。而且电梯制动器需要两个独立的电气信号作为启动条件，只有当两个条件都满足时，制动器才会放开抱闸，减少了因为电梯控制系统发生故障而造成的严重事故。

可以利用电磁制动器对电梯进行快速制动，当电磁制动器有运行的电流信号和楼层触点电流信号通过时，抱闸线圈形成电磁铁，吸引衔铁向内部运动，从而拉动制动器的制动臂，放开曳引机转轴，使电梯正常运行。而当电磁制动器系统没有接收到由电梯上行/下行控制器和电梯楼层触点接触器发出的电流信号或只接到其中一种电流信号时，抱闸线圈不会通电，制动臂会紧紧卡住曳引机转轴，使电梯悬停或制动。

参考文献：

[1]张汉达，王锡仲，朱学莉编著.现代电梯控制技术.[M] 哈尔冰：工业大学出版社发行，2001.

[2]张汉杰.现代电梯控制技术[M].哈尔冰：哈尔冰工业大学出版社，2004

[3]刘剑.电梯电气设计[M].北京：中国电力出版社，2003（40）