机电式电梯安全钳的有效安全性
详细内容
机电式电梯安全钳的有效安全性
老式电梯上的所有零部件和装置，只要是实现其功能和安全钳的整体安全性的，都要进行分析。除了超速限速器、安全绳、涨紧轮和导轨部件外，同步机械装置、轿厢架/对重架、导靴、导轨连接件及接头甚至结构井道及地基，对于轿厢的有效的安全保护都有很重要的作用。所以，我们建议在谈及安全钳系统（SGS）时，应包含这些部件的功能。对于SGS的每一个零部件，设计、生产过程、装配及安装过程、测试、检验及维修都应该考虑。人们得出这样一个结论：第一步是提高现用电梯的安全性，这是很有必要的，而且也不昂贵。简而言之，GS应该按照这里所说的风险和整体概念进行检测。另外，还建议采用不同形式的规范方式。
简介：
根据相关的规定和电梯工程实践，安全钳被认为是一个"部件"，一个与超速限速器相关连的部件，它可以对电梯的轿厢和/或对重提供超速保护。因此，它可以避免或降低自由下落的风险。
通过多年来与从事设计工作的电梯工程师的接触，有一点非常清楚，那就是如果我们考虑电梯的有效安全性，就应该对安全钳有一个整体的概念。
一个针对新型设计和开发的安全钳的统计研究表明，实际上并没有多大意义。我们认为造成这种情况的原因并不是这个课题所带来的利益，而主要是因为这些新发现对经济的影响。
John Inglis证实了在设计和选用安全钳的过程中，导靴形式、导轨加工面、安全钳的操作方法、环境条件、标准及规定的重要性。很显然，直接或间接提到的零部件对安全钳的性能有影响。
Lee-Gang关于安全钳同步机械装置的分析，表时了对于安全钳正常功能的影响，特别是轿底倾的情况。
ZhongJianyuan说明了环境条件对安全钳正确动作的影响，并对如何修正以使其满足户外运行的要求。
最新版的EN81确认了我们所关注的将限速器和安全钳作为防止超速的部件的疑虑（CEN2001a）。
通过对去年在西班牙发生的几起事故以及有关安全钳的科研课题进行分析，结果表明电梯安全钳的有效性可以有所提高。
分析方法
分析方法由科研活动和收集到的有关安全钳和限速器的经验组成，必须涉及对试验的分析以便设计出进行CEE电梯检测的试验用机器及设备；根据EN81-1基于以前所进行的试验的规定，测试过程已有改进；西班牙政府研究机构对现在大批量使用的安全钳和限速器的检测与试验，最后，对于结构模型和安全钳性能的实验认证。
结果：安全钳系统
图1所示的是在电梯超速保护过程中所用到的所有零部件一个简图。它就构成了SGS。连接两个零部件的线表示其间存在着刚性连接。导轨和轿架之间有两条路径，这表明系统运行是超静定的，所以，由于横向位移的限制，标准服务和应急服务存在一定的不兼性。而且，轿厢上安装四个导靴以确定其运动过程中处于一个平面，明确实现超静。
下面详细说明构成安全钳的所有零件（装配件或期散件），我们描述一下其主要的功用，并说明其应用的必要性。另外，还指出其直接或间接影响系统整体安全性的主要的性能与特点。
限速器
超速限速器能够探测到轿厢或对重的超速现象，然后使曳引机制停，并通过阻止限速器轮的转动使安全绳过度涨紧并滑动（通常情况下，这就是传递超速状态的一个途径）。
可以将超速限速器看作是一个独立的部件，但是，在确定安全绳（如下面的安全绳一节中所说）的规格时应该特别注意。由于磨损引起的限速器轮槽的形状改变也有影响，EN81-1中（CEN2001b）也可以看出这一点，在模拟过大张力的传递时也适用。如果这个力低于某个极限，则安全钳不能动作。而且，所需的加速度最小，确保正常运行的速度范围或其它极限值也需要考虑。人们还检测到活动部件之间不规则的干扰可使超速限速器在很短的时间里停下来，之后又继续转动，一些批量产品中就存在这种现象。
超速限速器还对电梯的一般性能也有影响，特别在停止和开始一次行程时，通过安全钳夹板所受的惯性作用力产生，所以，活动部件的惯量和无源阻力所产生的极大的挤压作用力对其也有影响。而且，经过长期的使用，轮槽产生磨损，可使涨紧轮或轮臂的重量随之变化。
安全绳
如果预先已经涨紧（涨紧轮可以避免不可预见的空间干扰及其与超速限速器轮槽相互作用的重复出现），安全绳则可通过张力增量或前面提到的过度涨紧来给同步装置传输超速状态，绳的端头应合理布置以免扩大，减小过度涨紧作用。
EN81中涉及到了在超速限速器轮上的包角、型式、性能及其润滑，通过模拟是适用的，对安全钳动作所需的涨紧力也有影响。
涨紧轮
涨紧轮可以用来避免不可预见的空间干扰和超速限速器与安全绳之间反复的相互作用，这对于使安全钳运作的过度涨紧9如上所述）有直接影响。在双向安全钳动作的情况下，涨紧轮的质量中心不能有大的圾现的过度涨紧来具体表现出来。然后，从安全绳到一对夹板的电影胶片状的链条应不能自由运动，以避免一个或两个夹板不能动作。而且，过度涨紧作用必须均匀地分布在两个安全钳上。按照EN81规定的条件，当安全钳动作时，轿底的倾斜量不能大于5%，其性能应特别灵敏。另外，在安全钳因极大的不平衡性和/或轿厢及导轨的横向刚性最优的条件下，轿厢甚至有可能离开导轨平面而自由运动。
安全钳
由于同步机械装置的过度涨紧，夹板会受到力的作用，安全钳就会将导轨夹在钳块和夹板之间，这个力必须超过一个极限以补偿自动松开弹簧的反作用力以及在无横向支撑压力的情况下在导轨表面上滑动的趋势。
捕捉功能对钳块和夹板的强度和钢度有一定的要求。同时，安全钳作为一个整体必须能适当地消耗轿厢的动能，这是基于不同的原于理，由于导轨和安全钳的接触所产生的摩擦能、由于导轨或钳块的滚动所产生的塑性能量以及钳块的弹塑性离必张力。
捕捉功能还要求，在电梯正常运行的情况下，导轨和安全钳之间不能有空隙，这就暗示钳块和导轨之间的相对横向运动。一个可选方案就是通过一个带有弹簧和止动器的滑板将安全钳连接到轿底上。另一个方案就是采用弹性导靴，即添加横向弹簧。其它情况下，轿厢不能"停止"，因为禁止由于轿底、导靴、导轨及其与结构井道的连接件的刚性而引起的水平运动（参见图2）。
轿底
轿底上装有安全钳、导靴及同步机械装置，很显然，它应用强度和刚性特征。刚性要符合轿厢功能要求，允许轿厢沿着与导轨平行的方向运动有不同的位移值。但是，安全钳动作的情况下，应当考虑横向（垂直于导轨工作平面）运动，任何方案都应在安全钳应用的章节中指出，否则，应限定轿底刚性形变以使其自身的形变能够不会引起问题。一般情况下，横向运动为2-3厘米，所以，导靴的横间隙也起到了很重要的作用。
当安全钳两个钳块不同时动作时，其它形式的轿底与导轨之间的横向运动也可能会发生，所以，轿底在垂直于导轨平面的轴上也应有刚性。
导靴
导靴将轿底与导轨相接起来，并允许其滑动。如果完全不允许在其它方向上运动，轿底或导轨就会因为导轨的发装误差而变形，即就是说，导轨的夹紧表面必须在同一个平面，方向平行。
导轨
由于导轨特有的强度、硬度、刚性及稳定性等属性，这些是电梯安全钳正确运行所必须的，它可以用来保证电梯的位置、形状，即使是在制动力动作的情况下，并能重复使用。
对于渐进式安全钳，其钳块端头的形状及误差，还有润滑状况对于轿厢的制停时间有影响。
质量在轿厢内没有平均分布的情况下，特别是偏心导向的轿厢，安全钳必须与不断变化的扭动及导轨的弯曲相匹配。这种情况下，由于制动表面不能完全与相应的导轨工作面一致，所以安全钳不能有效地工作（参见图3）。再者，轿底或导轨，包括其接头及连接件，甚至结构井道的形变量都应该提前规定，以确保安全钳的正常工作。即使在检测过程中，轿厢正确配置楔块，安全钳也可能超过最长时间才能制停，原因就在于所启零部件较大的活动性。
导轨连接件，结构井道及地基
如果安全钳动作时，要求轿底和导轨之间的横向运动超出刚性范围，这时，就要考虑导轨接头、导轨连接件及结构井道在不同方向的灵活性。
在建筑的使用寿命中，活动井道和/或地基相于地面（不同的底座）的运动会引起导轨的扭曲和/或弯曲，再说，导轨一节中所涉及的相同作用依然适用。
探讨及结论
上面所展示的论题说明了影响安全钳运行的所有部件。我们相信这会对安全钳运行可靠性有所影响。我们来看一下EN81-1中的处理方案，它是否符合所述的风险？
渐进式安全钳、安全绳和涨紧轮都具有高水平的控制安全性能，因为这些产品的样品需要重复好多次（超速限速器30次，渐进式安全钳3次，至少2次）进行试验。但是，瞬时式安全钳的样品也必须进行测试，但是要在具有决定意义的条件下进行。
同步机械装置在电梯中投入使用之前，也应分成部件进行检测，因为轿底相对于导轨的位置与轿厢行程中的某个点相对应。
再者，轿底、导靴和导轨在投入使用前需要部分和间接受检验和测试。在第一种情况下，这是非常有限的，因为在速度和重量降低时受测，系统的能量需求大大降低，无需进行任何推断。两种情况下，导轨与轿厢的相对位置及系统的刚性只能在行程中非常小的部分进行检测。
关于导轨连接件、结构井道及地基只字未提。只有在强度有一定的限制时才涉及，但是，在其使用寿命中，关于活动性或刚性却没有限制。
这些足够了吗？根据我们的观点，这个问题的答案取决于改善SGS可靠性和期望的受益9（大众可以认可的）所需的费用。
第一步就是要弄清这一点，这也是本文的目的。
一个廉价的方案就是只允先安全钳运行一次，这与汽车上使用的气袋是一个道理。如果将系统中的所有风险都考虑进去，那么，使用备选的汽车制动工具必须与现在所用的一样有效，在芬兰就是这样。
仅以此文献给欲与我们一道共同改善电梯安全性能的电梯工程师们。
行武奇 译自 《电梯世界》