电梯下行制动时轿厢滑行距离的探讨

王家文 丁玉俊 张伟刚

摘 要：一直以来，电梯进行下行制动检查项目，尤其是下行制动工况曳引检查时，轿厢的制动距离缺乏判定依据，行业内存在诸多争议。本文的研究方法解得了电梯的下行制动距离，为下行制动工况曵引检查及下行制动试验是否符合要求提供了量化依据，确保电梯曳引能力和制动能力符合要求。

关键词：下行制动；曳引检查；制动距离

TSG 7001-2009《电梯监督检验和定期检验规则-曳引与强制驱动电梯》第二号修改单中，电梯下行制动项目分为8.11项下行制动工况曳引检查和8.13项制动试验，分别验证曳引能力和制动能力。其中8.13项定期检验仅针对乘客电梯，且每5年进行一次试验。

规范中8.11项规定：“轿厢装载125%额定载重量，以正常运行速度下行至行程下部，切断电动机与制动器供电，轿厢应完全停止”，但未对轿厢的滑行距离给出判定标准，以笔者的工作经验，在实际的试验过程中，尤其对老旧电梯进行试验时经常会遇到切断电动机与制动器供电后，轿厢滑行了相当长的距离才停止的情况，笔者所经历的极端情况会滑行五米左右。这种情况判定下行制动工况曵引检查及下行制动试验符合要求与否，也成为业内的争议话题。目前主要由以下几种观点，但经过分析，均缺乏有力的理论支撑。对此，笔者尝试理论联系实际，根据科学的计算方法，解得电梯的下行制动距离范围。

1 目前行业内的主流观点及局限性分析

观点一：依据GB7588-2003第9.3条和第12.4.2.1条的规定，当轿厢载有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，在上述情况下，轿厢的减速度不应超过安全钳动作或轿厢撞击缓冲器所产生的减速度。结合9.8.4条的规定，在装有额定载重量的轿厢自由下落的情况下，渐进式安全钳制动时的平均减速度应为0.2gn-1.0gn。由此得出电梯制动试验时的减速度也在0.2gn-1.0gn之间，再通过公式S=v2/（2a）即可计算出下行制动时轿厢的滑行距离的范围。

此类观点局限性如下：（1）GB7588-2003中未对瞬时式安全钳及线性缓冲器作用时的减速度范围做出规定，因此这种计算方法不适用于装设瞬时式安全钳和线性缓冲器的电梯。（2）9.8.4条中给出渐进式安全钳动作时减速度范围的前提是轿厢装有额定载重量，并不能代表125%额定载荷时安全钳动作的减速度范围。因此电梯制动试验时的减速度在0.2gn-1.0gn之间这一说法并无准确依据。

观点二：依据GB7588-2003第9.3条和第12.4.2.1条的规定，当轿厢载有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，在上述情况下，轿厢的减速度不应超过安全钳动作或轿厢撞击缓冲器所产生的减速度，即1.0gn。结合附录M2.1.2规定，对于紧急制动工况，任何情况下，减速度不应小于下面数值：a）对于正常情况，为0.5m/s2；b）对于使用了减行程缓冲器的情况，为0.8 m/s2。通过公式S=v2/（2a）即可计算出下行制动时轿厢的滑行距离的范围。

此類观点局限性如下：（1）附录M中紧急制动工况，应按照轿厢空载或装有额定载荷时在井道的不同位置的的最不利情况进行计算。因此0.5 m/s2（0.8 m/s2）并不一定适用于轿厢装载125%额定载荷时下行制动的工况。（2）GB7588-2003第 9.3项中钢丝绳曳引条件并未涉及125%额定载荷下行制动工况，因此并不适用。

观点三：罗智菲[2]则认为，根据规范中轿厢运行至行程下部任意位置（包括底层减速区的起点）时“切断电动机与制动器电源”，轿厢应当“完全停止”且“无明显变形和损坏”的要求，从轿厢下行至额定速度运行的行程最末端（即电梯下端站减速区的起点）时制动，电梯处于最不利状态，从此时电梯不发生墩底的要求进行考虑，则轿厢的最大允许制动距离应是电梯额定速度运行时的正常减速平层距离与轿厢缓冲器的越程距离之和。

这一观点局限性如下：缺乏有力的理论计算依据，这一观点仅从规范的要求中推算出电梯在底层附近的最大制动距离，一定程度上符合实际情况，但忽略了制动减速过程中的物理学定律，若电梯额定速度运行时的正常减速平层距离与轿厢缓冲器的越程距离之和大于计算出来的制动距离，显然取两者之和作为最大制动距离是错误的。

2 笔者观点及理论依据

笔者认为，电梯下行制动时，不论钢丝绳在曳引轮槽中是否打滑，只要最终轿厢完全停止，且未撞击缓冲器，则试验结果应是符合要求的。轿厢应受向上的减速度作用，对重应受向下的减速度作用，这一过程满足牛顿第二定律；最不利情况应为电梯下行至底层平层时制动，且钢丝绳与曳引轮槽之间发生相对滑动，结合欧拉公式，可计算出轿厢制动时的最小减速度，再由公式 S=v2/（2a）可计算出轿厢制动时的最大制动距离。为保证轿厢下行制动时不与缓冲器发生碰撞，最大制动距离还需满足不大于减速平层距离与轿厢缓冲器的越程距离之和，两者取较小值，才是科学而全面的方法。

2.1 制动减速度理论计算的条件

现实中，电梯曳引比最常见的是1：1和2：1，本文中对这两种曳引比的电梯的制动减速度进行计算。为简化计算，张紧装置及滑轮的质量、张紧装置的滑轮惯量的折算质量、轿厢和对重在井道上的摩擦力等均忽略不计，且当轿厢位于最低层站时，视为钢丝绳质量全部作用于轿厢侧，补偿装置质量全部作用于对重侧，随行电缆质量不作用于轿厢，忽略不计。

各参数如下：m1—轿厢总质量（即轿厢质量与125%额定载重量之和）；m2—对重质量；m3—曳引钢丝绳质量；m4—补偿装置重量（电梯无补偿装置时为零）；a—轿厢加速度；v—轿厢速度；ω—曳引轮角速度；ε—曳引轮角加速度；f—当量摩擦系数；α—钢丝绳在曳引轮上的包角。

需要注意的是，钢丝绳与曳引轮之间发生相对滑动时应满足：

由式2-3和式2-5可分别得出曳引比1：1及2：1时电梯下行制动时的最小减速度，进而可计算出最大制动距离。

3 实例计算

某电梯额定载重量为1000kg，空载轿厢质量1000kg，平衡系数为0.45，额定速度1.75m/s，减速平层距离2m，轿厢缓冲器越程距离0.35m。曳引钢丝绳质量170kg，补偿链质量140kg，曳引比2：1，曳引轮槽为半圆形，参数如下：

该电梯计算所得最大下行制动距离为1.21m，按罗智菲的观点则为2.35m，显然最大制动距离应选取1.21m。

4 结语

电梯下行制动过程较为复杂，钢丝绳与曳引轮是否打滑对制动距离影响较大，因此计算时应从最不利的工况计算（曳引能力不足），参数例如摩擦系数应按滞留工况选择，这一点容易被忽略。另外，还需和规范的安全要求综合考虑，保证下行制动时不会发生墩底事故。本文的研究方法为下行制动工况曵引检查及下行制动试验是否符合要求提供了量化依据，确保电梯曳引能力和制动能力符合要求。

参考文献：

[1]GB7588-2003，电梯制造与安装安全规范[S].

[2]罗智菲.再议电梯制动试验时轿厢的最大滑行距离[J].中国电梯，2016，27（1）：45-47.

[3]关金山.电梯紧急制动减速度的理论分析[J].中国电梯，2014，25（1）：17-22.

作者简介：第一作者王家文，男，大专，高级工程师，从事特种设备检验及研究工作。

*通讯作者：丁玉俊，男，硕士，工程师，从事特种设备检验及研究工作。