电梯安全钳动作机理与检验探讨

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摘要：本文通过对电梯安全钳各工况下的受力分析，指出了影响安全钳动作的一些因素，指导实际检验，并从中获得分析问题，处理问题的方法

关键词：安全钳楔块 摩擦力 摩擦系数

中图分类号：O313.5文献标识码： A 文章编号：

1引言

安全钳是电梯保护系统中重要安全保护装置之一，即使其他所有电气、机械安全装置失效或曳引钢丝绳断绳等原因，导致电梯发生超速坠落的情况，安全钳在限速器的操纵下使轿厢可靠制停在导轨上，保护乘客及设备的安全。因此安全钳的检验，一直是电梯检验中的重要环节。安全钳发生误动作或者不动作都会危害乘客的安全，引起的原因很多，需要我们在检验中多留意细节，督促使用单位整改，才能保证电梯的安全运行。

2009年南山某小区刚定期检验不久就发生一起困人事故，经过检查发现其事故的原因，就是定期检验中做完限速器-安全钳联动试验后，限速器-安全钳系统没有完全调整恢复到最佳状态，由于安全钳与导轨间的间隙过小，经过一段时间的运行，安全钳遇到异物，发生了误动作，导致安全钳夹持在导轨无法脱离，引发了此次困人事故。

安全钳分为瞬时式安全钳和渐进式安全钳。瞬时式安全钳具有结构简单，制动迅速的特点，广泛应用与低速电梯，常用的形式是楔块式和滚柱式。渐进式安全钳与瞬时式安全钳在结构上的主要区别在于钳座上有弹性结构，渐进式安全钳由于其动作后产生的制动力恒定，制动平稳，对轿厢产生的冲击较小，多用在高速电梯上。楔块式安全钳在日常使用中较为常见，本文以此为例分析安全钳各工况下的受力情况。

2 楔块式安全钳的动作原理

当电梯的速度超过了限速器的动作速度，限速器钢丝绳被夹绳装置制动后，楔块被安全钳拉杆向上提起。由于楔块有一定楔形角，在被提起过程中，与导轨面间的距离越来越小，最终与导轨面接触，根据自锁原理，楔块与导轨之间的摩擦力使超速的轿厢夹持在导轨上。

3 安全钳各工况下受力分析

图一图二

T为限速轮槽与限速绳的摩擦拉力

G为楔块本身重量

F1为安全钳钳块作用于楔块的摩擦力

N1为安全钳钳块作用于楔块的力

F2为楔块与导轨面间的摩擦力

N2为导轨工作面作用于楔块的力

μ1为安全钳钳块作用于楔块的摩擦系数

μ2为楔块与导轨面间的摩擦系数

为楔块角

F3为拉杆上的弹簧对楔块的作用力

3.1电梯正常运行时，安全钳无动作。楔块受力见图1，因楔块和安全钳钳块及导轨均不受力，所以只有在竖直方向上有：T=G

3.2当限速器被触发后，安全钳楔块受力作用过程可分为尚未与导轨接触，刚与导轨接触，与导轨夹紧直至停止三个阶段。

3.2.1楔块尚未与导轨接触，这时楔块只受本身重力G与拉杆弹簧对其的作用力F3和限速轮槽与限速绳的摩擦拉力T，当T- F3- G>0时，楔块被提起；当T- F3-G

3..2.2当楔块刚与导轨接触时，楔块受到T、F3、 F1、N1、F2、

N2、G各力，见图二，此时在竖直方向上有：T+ F2 - N1sin- F1 cos- F3- G >0，由上面分析可知，拉杆上的弹簧力调得不宜太小，否则，易产生误动作；同时也不应太大，不然安全钳有可能失效。

3.2.3当楔块被向上提升，楔块与导轨逐渐夹紧直至停止，楔块相对于导轨有往下的运动趋势，所以导轨的摩擦力向上，楔块与钳块发生接触时，楔块相对于钳块有向上的运动趋势，所以钳块对楔块的摩擦力向下。此时的F3与自重G相对于N1和N2来说很小，可忽略不计，见图三，由此可得：

图三图四

在水平方向上有： N1 cos - F1sin- N2=0（1）

在竖直方向上有：F2- N1sin- F1 cos≥0(2)

因为F1=μ1N1F2=μ2 N2

N2= N1 cos -μ1 N1sin

F2=μ2 Q=μ2 (N1 cos -μ1 N1 sin)

代入(2)中，则μ2 (N1cos -μ1 N1 sin)- N1 s in-μ1 N1cos≥0

整理得

≥tan (3)

由式(3)可知，（一）楔块的楔角不是随意可确定的。楔角的大小必须满足(3)的要求才能使安全钳起作用。（二）也可以看到楔角与

μ2-μ1有关，因为楔角总是大于零度的，所以μ2总是大于μ1。(三)摩擦系数μ2值的降低，会破坏安全钳的自锁条件，导致安全钳制动距离增大，甚至无法刹住。

3.3当安全钳与导轨之间进入异物时，楔块在到F1 ，N1，N2，F2，G, 以及拉杆弹簧对楔块的作用力F3，见图四，是否会产生误动作取决于各力的大小比较关系而定。在竖直方向上：F2- N1 sin- F1 cos- F3- G >0，楔块被异物顶起，导致误动作；若，F2- N1 sin- F1 cos- F3- G≤0楔块保持静止。由上面分析可知，F2摩擦力要是过大的话，容易产生误动作，电梯运行过程中影响F2环境因素很多，需要我们在检验和日常检查中排除。拉杆上的弹簧力也调得不宜太小，不然同样也容易产生误动作。

4 检验安全钳应注意的问题及分析

上一节通过对安全钳各工况的受力情况进行了分析,指出了导致安全钳不动作和误动作的各种的因素。下面对实际检验中发现的安全钳存在的一些问题进行分析并提出解决的方法。

4．1检查安全钳契块发现的问题及分析

（1）楔块与导轨侧工作面的间隙不符合要求，主要表现为间隙过大，间隙过小，各安全钳契块间隙不一致。这些问题的主要原因有安装调整不到位或者在在电梯使用过程中，楔块与导轨的间隙会由于震动、磨损等原因产生变化，导致楔块与导轨侧向间隙发生变化而不一致。当导轨起毛刺不平整或者因为长期运行使一些杂物、油污混合在一起，堆积在楔块与导轨之间，没有及时清除掉，造成了楔块随轿厢一起运行时，与导轨之间产生摩擦力，而摩擦力达到足够大。这些原因都会致使间隙小的一侧楔块容易动作而造成安全钳的误动作。楔块与导轨侧工作面的间隙过大会使安全钳的动作时间过长，制停的距离过大。发现应要求维护单位调整安全钳楔块和导轨侧工作面的间隙，使间隙在2～3mm范围内；减少各楔块间的高度差。

（2）楔块动作不灵活。主要原因是楔块与楔块座体间油污、杂物过多，降低了楔块动作的灵敏度还会导致安全钳动作后，楔块复位不完全，因为这时安全钳与导轨侧工作面的间隙过小，在摩擦力的作用下容易引起安全钳的误动作。发现应要求维护单位定期清除安全钳所有机构零件的杂物和油污并保持机构零件的。

（3）楔块及相邻摩擦表面锈蚀。主要因为是缺乏保养，摩擦表面生锈，会降低摩擦系数，使安全钳无法满足自锁条件，导致安全钳无法刹住轿厢。应要求维护单位加强对安全钳定期的保养，避免锈蚀的发生。

4.2检查安全钳拉杆组件发现的问题及分析

安全钳的连杆拉臂传动部分缺少、锈蚀致使拉杆动作不灵活，限速器动作后，杠杆系统响应慢或者未完全提起，致使安全钳动作时间长或导致安全钳楔块磨着导轨运行，如果遇到导轨接口等凸起的地方时会使安全钳再次动作，发现应要求维护单位定期清理拉杆转动部分，并定期。

安全钳拉杆组件失灵，或者安装不到位，导致提拉杆铰接部分被卡住，使安全钳一边动作，另外一边安全钳无法动作，导致安全钳制停轿厢后，轿厢明显歪斜。发现应要求维护单位及时调整。

4.3检查安全钳相关联部件发现的问题及分析

（1）导轨接头处不平，楔块在摩擦力增大的作用下容易引起安全钳的误动作。发现应要求维护单位调校导轨接头。

（2）导靴衬板过度磨损，位于楔块下的导靴衬套的磨损，减低了轿箱导靴的侧向定位性，而使安全钳楔块与导轨侧向间隙增大或减小，间隙增大容易引起安全钳响应时间过长，制停的距离过大；间隙减小容易在摩擦力的作用下引起安全钳的误动作。若发现导靴衬套过度磨损应要求维护单位更换。

（3）轿厢过度偏载，导致轿厢不平，使安全钳楔块与导轨侧向一边间隙增大而一边间隙减小，同样容易引起安全钳的误动作。发现应要求使用单位平时应注意负载的均匀摆放。

5 总结

楔角和楔块两接触面摩擦系数的比较关系;楔块两接触面摩擦力与其他各力的比较关系是影响安全钳动作的重要因素。安全钳的设计安装和日常维护检查都应以此作考虑，消除各种不利的因素，保证安全钳能够可靠的动作。