制動器對電梯安全的影響分析

近年來，電梯事故頻繁，造成了嚴重的經濟損失與人員傷亡。制動器是電梯運行中的獨立結構，與電梯運行安全息息相關。應不斷提高制動器的安全性與可靠性，確保電梯處于獨立安全的狀態，進而為電梯的正常運行保駕護航。
1 電梯制動器概述
1．1 電梯制動器的獨立性
隨著電梯數量的大幅度增加，其運行安全性與可靠性已經受到了社會各界的廣泛關注。制動器主要由電磁鐵、制動臂、制動瓦、制動彈簧等部件構成，是電梯運行中使用最頻繁的安全設備之一。制動器的獨立性直接影響著電梯運行安全，可以為電梯提供足夠的動力，使電梯完成精確制動，避免安全事故的發生。制動器的獨立性主要包括兩方面，機械制動結構的獨立性和機械制動動作的獨立性。電磁線圈是制動器的核心元件，與其他元件一起為電梯制動創造條件，保證電梯在標準載荷下正常減速或制動。制動器應具有強大的制動能力，在重錘、制動盤等設備的協助下完成電梯的制動過程。在制動過程中，壓縮彈簧產生了與制動輪方向相反的反作用力。同時，電磁鐵分為兩組，彼此保持獨立，各自完成制動動作。
1．2 電梯制動器的獨立性表現
一般情況下，制動器結構較為簡單，主要由制動拉桿、制動彈簧、制動臂及其他細小零件構成。在實際運行中，制動臂受拉桿控制，為電梯制動提供動力。由此可知，制動器的獨立性主要表現在自身結構上，以自身結構為中心，不需要外力就可完成整個制動過程。正如硬幣具有兩面，制動器的獨立性也具有一定隱患，例如某一零件出現問題，整個制動系統便會失靈，不利于電梯的安全運行。針對這一問題，可將拉桿、彈簧等重要部件設置成獨立結構，最大程度地控制風險等級。隨著科學技術的不斷發展，電磁制動器逐漸應用于現實生活，與傳統制動器相比更能適應現代電梯的制動需求。該類制動器主要利用鐵芯產生的力量驅動轉臂，進而完成制動過程。由于拉桿不具備獨立能力，因此其獨立性較差。
1．3 常見的制動器種類
生活中常見的制動器主要包括單抱閘式制動器、雙抱閘制動器及盤式制動器三類，下文對其進行詳細論述。單抱閘式制動器是最傳統的制動器，由電磁鐵和閘瓦制動器兩部分組成，當電磁線圈有電流通過時，兩塊鐵芯相互吸合，與閘瓦架一起給壓縮彈簧施加壓力，此時制動器停止工作，電梯可上下運行。斷電后，電磁效應消失，在彈簧拉力的作用下閘瓦合攏，電梯停止運行。雙抱閘制動器克服了單抱閘式制動器中存在的隱患，當一組制動臂失效時仍能保證電梯及時制動，在實際生活中應用效果良好。盤式制動器的結構復雜，主要依靠摩擦力實現制動過程，顯著縮短了制動時間，延長了制動器的使用壽命，同時一定程度上降低了制動噪音，有可能成為未來電梯的主要制動器。
1．4 電梯制動器的動力分析
電梯轎廂在樓層靜止或有意外事故發生時需要進行制動，對制動過程中的轎廂進行受力分析，此時電梯主要受自身重力、乘客重量、曳引力及軌道摩擦阻力四種力影響，制動器為了保證電梯能夠靜止，需要使制動器的制動力等于自身重力的靜力矩。如果電梯在上下運行中需要緊急制動，則需將轎廂與對重兩側動力矩大小的影響納入考慮范圍。一般來說，緊急制動時的加速度為2 ～ 9．8 m/s2，是正常停車時的3 倍左右，制動器對抗這種加速度需要產生更大的力量。
2 電梯制動器失效的原因
2．1 制動彈簧壓力不足
制動彈簧壓力不足是制動器效果降低甚至失效的主要原因，因此需要保證制動彈簧完好無損，以免威脅電梯的安全運行。力學原理表明，彈簧保持原長時不產生彈力，當其處于壓縮或拉伸狀態時，彈力大小等于長度變化量與彈性系數的乘積，其中彈性系數與彈簧自身性質密切相關，而伸縮量則與所受外界力大小有關。對于安裝好的電梯，制動器的各項參數已經確定，隨著時間的推移，彈簧會老化磨損，導致彈性系數變小，制動力也隨之發生變化，打破了制動平衡，給電梯運行安全造成了不良影響。
2．2 剎車皮磨損嚴重
制動器的剎車皮在電梯運行過程中也存在磨損問題，降低了制動器運行的安全性與可靠性。剎車皮與制動輪之間的摩擦屬于間隙性摩擦，不僅影響剎車皮的摩擦系數，還會使剎車皮與制動器的接觸面積發生變化，進而影響制動力。另外，電梯如果超載運行，制動器提供的制動力將會大于正常運行時的制動力，長此以往，制動器的工作質量會下降，使用壽命也會縮短，無法滿足電梯設計時規定的制動要求，很可能發生溜車、驟降等安全事故，威脅乘客的人身安全。
2．3 存在打開制動器抱閘的附加力
電梯制動器需要在干燥整潔的環境中工作，避免出現接觸器觸點短路或粘連的問題。外界力量可能影響制動器抱閘，通過研究分析可知，制動器出現不抱閘情況的情況主要包括以下三種。①電流接觸器出現粘連，原因是防粘連裝置安裝不合理或受灰塵、水分影響而失效。②電流接觸器數量不合理，只有保證數量在兩個以上時才能有效控制制動器運行，如果數量較少，電梯的制動功能將會大大降低。③卡阻現象。當制動器所處的電磁環境能量過大或鐵芯中存在雜質時，制動系統會因卡阻問題而停止工作，導致制動器無法正常抱閘。
3 電梯制動器對電梯安全的影響
3．1 提高控制能力
穩定可靠的控制力是電梯進行制動的前提與基礎，能夠使電梯停留在固定位置，還能在電梯出現危險時進行緊急制動。在電梯運行過程中，制動器產生了相反方向的電磁力，為剎車奠定基礎。同時，還能實現瞬間減速，提高了電梯的運行質量與效率。制動器具有自動化能力，一定程度上促進了電梯的自動化與智能化發展。
3．2 優化電梯制動環境
制動器具有獨立性特點，為電梯運行營造了制動環境，保證了電梯運行安全。為了滿足制動要求，進行電梯電氣設計時應嚴格遵循相關標準，設計出科學合理的電路，并提高接觸點的工作性能，克服電氣電路中的缺陷。電梯制動經常出現機械問題，表現在閘體和制動臂兩個零件上，如果有灰塵、雜質等污染閘體，那么閘體的分合將會受到影響，嚴重時還有可能導致電梯發生溜車、沖頂、蹲底等安全事故。電梯制動器可以保證分閘、合閘正常進行，通過控制制動臂優化制動環境，進而提升電梯的運行質量與效率。
3．3 提高安全性能級別
電梯在運行時無法保持統一的狀態，制動器具有獨立性，能夠保證電梯運行與電源處于同步狀態，使得電梯能夠及時制動。另外，當電梯停留在某一位置時，制動力能夠平衡轎廂自身荷載，使電梯能穩定靜止。制動器在設計制造時，其相關參數得到了反復驗證，解決了可能出現的各種問題，保障電梯在安全的環境中運行。除此之外，制動器在出廠之前還需經過嚴格的質量測試，最大程度地降低了安全風險，同時提高了電梯的安全級別，具有重要的實用價值。
4 提高制動器安全性的措施
4．1 加強巡檢與維護
制動彈簧壓力不足、剎車皮磨損嚴重等問題阻礙了電梯的安全運行，雖然不會立刻破壞制動系統，但也對制動能力造成了不利影響，需加強巡視檢查，做到及時發現問題及時解決。一般來說，電梯每月需要進行2 次維修檢查，檢查內容涉及方方面面，不僅要檢查制動裝置是否完好，還需確定其他設備能否滿足電梯運行需求。同時還應定期清洗制動設備，為制動器提供一個整潔干燥的工作環境，以此確保工作質量與效率。巡檢與維護人員應具備良好的專業能力與綜合素質，明確自身職責，仔細檢查制動器各部分元件的磨損程度，及時更換老化及磨損嚴重的元件。電梯檢查與維護需要投入大量的人力與財力，相關單位應加強重視，進行細致的維修保養，確保電梯處于最佳狀態。
4．2 優化制動獨立性
制動獨立性對電梯運行質量有著重要影響，可通過以下三種措施進行優化。①異步制動。應保證電梯的一個制動組件先啟動，另一個后啟動，如此才能消除溜車風險。為了實現這一過程，可將電磁線圈平均分為兩組，并保證單個組件的制動能力滿足設計要求，減小設備磨損，最后還需縮短制動襯更換時間。②采用雙制動結構。可在電動機尾部增加一個制動系統，作為后備使用，一旦原有制動系統失靈可提供雙重保險。③增設制停器。制停裝置能為制動器提供保護，避免制動器因摩擦等問題造成損壞，延長了設備的使用壽命，同時提高了制動器的獨立性。電動夾繩器是現階段應用較多的制停裝置，為電梯的安全運行提供了二次保護。
5 結語
制動器在電梯運行中具有舉足輕重的地位，使用頻率較高，應優化其具有的獨立性優勢，加強制動裝置的安全性與可靠性研究，進而消除電梯運行的安全隱患，將電梯安全事故的發生概率控制在最低水平。