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众所周知,电梯曳引机中有一个重要的安全部件—— 制动器。而制动器要发挥其制动的效果重点在于其能够提供足够的制动力矩。因此GB 7588-2003《电梯制造与安装安全规范》第12.4.2.1条做出了明确规定:“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。”GB/T 24478-2009《电梯曳引机》的第4.2.2.2 条中做出了更量化的规定:“曳引机的额定制动力矩应按GB 7588-2003中12.4.2.1与曳引机用户商定,或为额定转矩拆算到制动轮(盘)上的力矩的2.5倍。”
根据上述标准的规定,对曳引机的制动力矩有了数据化的概念,并且在GB/T24478-2009的第5.3条中对制动力矩的检测方法做出如下规定:“将曳引机固定在试验平台上,使制动器处于制动状态,采用力矩传感器测定曳引轮匀速转动时的力矩,其平均值为制动力矩。”然而在实际的检测过程中发现,此条款的规定过于笼统,在诸多细节方面未做出明确说明而致使检测数据有相当大的偏差,严重时将可能出现曳引机制动力矩不足、电梯溜车等,存在安全隐患。
1.案例一及分析
案例一:曳引机A在电梯试验塔做100%负载试验,在试验前对制动器力矩进行检测轿厢以125%的额定载荷以额定速度向下运行,制动器断电释放曳引机能停止运转,未触发安全钳动作、轿厢未接触缓冲器,说明制动力矩合格,在100%额定负载放入轿厢之后电梯开始跑随机楼层,随着电梯运行时间的增加,制动器与曳引机到达温升平衡之后,轿厢在电梯停车之后出现了向下的溜车,显然此时的制动力矩出现不足。
为何出现案例一中的情况?事后在査阅相关资料后得到启发:摩擦制动过程是将物体的运动能转化为热能和其他形式的能量,从而达到制动的目的。虽然电梯曳引机采用零速制动,但是电梯运行过程中,电动机以及制动器会产生热能,达到热平衡(特别永磁同步曳引机制动器摩擦面直接作用在电动机表面)使热能传递到摩擦材料,使摩擦材料的物质内部分子动能增加,从而一方面提高了各运动单元的热运动能力,另一方面由于热膨胀,分子间距离增加,增大了各运动单元活动空间,使物质的松弛时间缩短,松弛过程加快。伴随着材料的松弛,它的热力学性能,粘弹性能和其他物理性质会发生急剧的改变。而材料的摩擦系数作为最常用的一项力学指标,同样也受到了温度升高的影响。所以随着温度的升高,材料表面的摩擦系数会有一定的变化,变化的大小因材料而异。
显然在案例一中,制动器摩擦材料的摩擦系数在温升之后变小了,而根据GB/T24478—2009的第4.2.3.2 条的“……b)采用B级或F级绝缘时,电动机定子绕阻温升应分别不超过80K和105K。C)减速箱的油温不应超过85℃;滚动轴承的温度不应超过95℃,滑动轴承的温度不应超过80℃”,结合曳引机工作条件,环境空气温度应保持在5 ~ 40℃之间,应要求摩擦片生产厂家提供对应曳引机工作温度范围内(环境温度到热平衡温度)摩擦材料的最小摩擦系数,以此来验证曳引机在温升之后是否有足够的制动力矩。
2案例二分析
案例二:将曳引机B(永磁同步内转曳引机配盘式制动器)固定在地面测试台上,使制动器处于制动状态,采用力矩传感器测定曳引轮匀速转动时的力矩。开始永磁电动机以20r/min速度旋转,采用力矩传感器测量5次,取平均值为1050N·m;然后电动机以额定速度119r/min旋转,采用力矩传感器测量5次,取平均值为1300N·m,
两次试验制动力矩相差250N·m,在电梯实际使用中这个差距足可以导致制动力矩不足,电梯轿厢溜车;然而根据GB/T24478-2009的第5.3条中对制动力矩的检测方法,两组数据都是合乎标准的制动力矩,但为何两组数据会有如此大的差别?
经过进一步观察发现,在制动器处于制动状态,电动机以额定速度119r/min旋转,制动材料表面有少量的粉末飞出,此时的摩擦材料已开始磨损,根据测量5次制动力矩之后摩擦片厚度,发现摩擦片磨损0.15mm。虽然摩擦片的磨损不影响制动器的使用(在磨损范围内),但是结合实际的电梯使用零速制动的工况,在电梯正常使用过程中(特别是满载)试验曳引机并不能提供足够的制动力矩,所以第2组测试方法得到的制动力矩是不正确的,应该采用力矩传感器测定曳引轮以低匀速转动(10~20r/min)时的力矩为准。
3结语
综合上述两个案例发现,GB/T24478-2009第5.3条中对制动力矩的检测忽视了摩擦材料温升对摩擦系数的影响,以及检测速度不同导致制动力矩的差异。为了能更好地消除差异,应该结合曳引机自身工况以更加严谨的检测方法来检测曳引机的制动力矩,才能给每一位电梯使用者多加一把安全保护伞。
作者:周磊,爱默生电梯有限公司