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热烈祝贺天域梯业员工姚长云在《中国电梯》杂志发表专业论文

2013-10-15 19:40:04

  2013年10月,第19期《中国电梯》杂志刊登了我公司员工姚长云同志撰写的题为《一种新型机电式柔性平层安全钳的设计方案》的专业技术文章。该文章的发表,是天域梯业技术力量的展示,也是公司鼓励创新精神的展现。

 该篇文章列举了当前机械式安全钳的若干优缺点,针对其优缺点,提出了一种新型机电式柔性平层安全钳的设计方案,介绍了该方案中安全钳的主要特点、工作原理、使用工况,并与普通机械式安全钳进行了比较,展示了新方案的各方面优点,现该方案目前正在申请专利。

 1998年,姚长云在电梯安装维保工作中开始对安全钳的设计产生了新的想法,多年来多次进行电梯模型试验,实地测试,积累经验与数据,经过多年坚持不懈的努力,设计出展现在读者面前这套设计方案。

 天域梯业一贯崇尚科技创新,姚长云的设计成果发表后,更加提高了公司员工的研发创新热情,在这股劲头的推动下,天域梯业将继续发扬创新精神,在提升与巩固技术力量的同时,更好的为广大客户服务。

     


 

《一种新型机电式柔性平层安全钳的设计方案》原文

  1、当前机械式安全钳的缺点
      带有机械式安全钳的电梯至今已经有100多年的历史,它在漫长的岁月里,给人类带来了便捷的垂直交通。电梯由于有了安全钳,人们在乘坐时便有了安全感,但是 机械式安全钳究竟避免了多少起桥厢下附的恶性事故,人们今天无从查起。然而,近年来发生的几起轿厢下坠致人死亡的事故,有关报道也指出了机械式安全钳的一 些不足之处。机械式安全钳的确存在着一些缺点,现举例如下。

 

(1)由于机械式安全钳与导轨之间的竟连间隙约有3mm,而几十乃几百米长的导轨的垂直度难免会有误差,所以很多电梯在运行中机械式安全钳容易与导轨发生摩擦而产生导响。

(2)如果安全钳的间隙出现单边的情况,钳口就会像一把锋利的刨刀切削导轨面,调整起来会非常困难。

(3)如果轿厢在顶层时安全钳动作,则必须把轿厢吊起来才能使电梯恢复正常状态,其麻烦程度可想而知。

(4)制动时间短,安全性能不高。电梯在年检时,通常以0.63m/s的检修速度点动做安全钳试验,轿厢几乎都是瞬间停止,因此一般抖动的比较厉害。当轿厢以2.00-4.00m/s的速度运行时,如果安全钳误动作,那么乘客不公会被困,而且还一定会受伤。

(5)GB/T 10058-2009《电梯技术条件》第3.7.4条规定:轿厢满载自由下落时,安全钳制动的平均减速度a应为0.2gn~1.0gn。如果以这样的减速度制动,那么根据计算式vt2-v02=2as ,取vt=0v0=2.30m/s,s=0.1m,则a=2.6gn。 显然,其平均减速度a根本无法控制在标准范围之内。我们以以设想:如果桥厢真的以自由落体下坠而安全钳动作的话,那么乘客从高空随厢厢急停与落在底坑内其 实没有本质的区别,因为两者的效果都是让乘客的下落速度瞬间为零,而两者惟一的区别就是桥厢把“地面”抬高了若干米而已。

(6)当电梯严重超载或厅门被短接时,电梯不仅可能会溜车使进出轿厢的乘客受到剪切而伤亡,而且轿厢还可能蹾底使乘客受伤。

 

 当然,机械式安全钳也有一个很大的优点,就是在心理上给人以安全感,尽管它有点像电梯机房的灭火器那样,虽然多年不用它,但不能没有它。另外,机械式安全钳 还有一个优点就是在更换曳引绳时,除了用手拉葫芦吊起轿厢外,还可以将安全钳人为动作把轿厢卡在导轨上,这样施工安全就更有了保障。

 

 鉴于机械式安全钳存在上述缺点,笔者经过多年的思考,决定设计一种比较完善的新型安全钳来取代机械式安全钳。由于这种新型安全钳是属于机电式控制,并且能够使轿厢平层和缓慢停车,所以取名为“机电式柔性平层安全钳”。

 

 2、机电式柔性平层安全钳的设计方案
     由于额定速度为1.00~4.00m/s的电梯约点电梯市总量的70%,所以下面就以额定速度为2.00m/s、额定载重量为1000kg、楼层为30层的电梯为例,对机电式柔性平层安全钳的工作原理进行简要说明。

 

 2.1机电式柔性平层安全钳的机械工作原理

 机电式柔性平层安全钳的机构示意图见图1(双点划线为轿厢底部外形)。图1中,限速器钢丝绳经过定滑轮与U形止动杆相边。当轿厢超速导致限速器钢丝绳(图1 中1或2)上行或下行被限速器拉动时,U形止动杆就会向下移动,使串联在安全回路上的双触点自动复件开关KT动作,导致电梯安全回路断开,抱闸刹车。

 同时,挡杆在弹簧的作用下向两边快速伸出轿底,使挡杆能同时作用于安装在井道壁的左、右两个金属定位块ZDi、YDi(i为楼层数,i=1,2,3…28,29,30)上。因抱闸不能使轿厢瞬间停止,在惯性的作用下,轿厢会缓慢地在平层处被金属定位块卡住停车。

 根据计算式vt2-v02=2as,取vt=0,v0=2.30m/ss=0.3m,则a=0.9gn。这样其平均速度a就可以控制在标准规定的范围之内。对于4.00mm/s以上电梯,可以通过调整制动距离和弹簧的数量,将平均减速度a控制在标准规定的范围之内。

 由于在轿厢所有平层位置的墙面上都安装了左、右两个金属定位块ZDi、YDi,它们能同时卡住挡杆,所以能保证轿厢缓慢地停在平层位置上,弹簧用于止动杆的自动复位。

 

 2.2电梯在各种工况下运行时安全钳的情况

 工况1:正常运行。当电梯正常起动时,主机抱闸打开,挡杆在与主机抱闸线圈并联的挡杆线圈(图1中未画出)的作用下,同时缩回轿底,使电梯可以正常运行。电梯到站后,主机抱闸失电刹车,挡杆线圈也失电使挡杆伸出轿底,卡在金属定位块内。

 工况2:电梯故障。当电梯运行中发生故障时,安全回路断开,抱闸断电刹车,挡杆伸出。因抱闸不能使轿厢瞬间停止,在惯性的作用下,轿厢会缓慢地在平层处被金属定位块卡住停车。下面情况相同。

 工况3:电梯超速。当电梯超速时,限速器开关动作或测速装置动作,安全回路断开,抱闸断电刹车,挡杆伸出。

 工况4:超载溜车。当轿厢严重超载时,轿厢会开门溜车,睛时情况非常危险。因挡杆已经但出,故轿厢不能上、下移动,确保了乘客的安全。

 工况5:电梯停电。当电梯在运行中停电时,安全回路断开,抱闸断电刹车,挡杆伸出。

 工况6:曳引断绳。与工况3相同。

 工况7:检修运行。安全回路导通,主机抱闸打开,挡杆缩回。

 工况8:检修停止。安全回路导能抱闸刹车,挡杆伸出。

 工况9:无电滑行。人为打开主机抱闸,人为缩回挡杆,轿厢可滑行。

 

 2.3新型安全钳的速度检测电路的工作原理

 机电式柔性平层安全钳的测速装置电路图见图2。

 两个光电开关GK1、GK2安装在轿顶上,多块测速桥板GK1-i、GK2-i(i=1,2,3)分装在导轨的上、中、下部。当轿厢经过桥板GK1-i、GK2-i时,当电开关GK1、GK2先后导通。

 当轿厢下行经过桥板GK1-3时,光电开关GK1导通,延时继电器吸合触点JG-1闭合(延时1.5s断开)。设定GK1-3与GK2-2的距离为4m,当 电梯速度正常时,轿厢经过桥板GK2-2时,光电开关GK2闭合所需时间为2s,而JG-1触点已经提前0.5s断开,未能使继电器线圈JD得电吸合,则 继电器线圈JA无电,电磁铁CT不动作。

 而当电梯超速时(速度大于2.70m/s), 轿厢经过桥板GK2-2时,光电开关GK2闭合,所需时间小于1.48s,此时延时继电器JG-1触点还未断开,于是继电器线圈JD得电,从而使继电器线 圈JA得电吸合驱动电磁铁CT使U形止动杆动作。同时,挡杆在弹簧的作用下向两边快速伸出轿底,使挡杆能同时作用于安装在井道壁的金属定位块上,使轿厢缓 慢平层停车。与此同时,U形止动杆压到双触点自动复位开关KT后使安全回路断电,抱闸刹车。

 轿厢在上行超速时其工作原理同上


 2.4机电式柔性平层安全钳测速电路元件的安装

 机电式柔性平层安全钳测速元件的安装图见图3.由于速度检测电路仅为轿厢超速限速器动作失效时的二重保护,所以测速桥板不需要在每层楼都安装,在整个井道内安装3~5组即可。

 

 3、机电式柔性平层安全钳的主要特点

 

 机电式柔性平层安全钳在原机械式安全钳的基础上作了原理上的改变,其主要特点如下。

(1)工况要求。机电式柔性平层安全钳的工况要求见表1。

   (2)柔性停车。它制动的着力点不在导轨面上,而是在井道两侧墙壁上的带橡胶垫和弹簧的金属定位块上。当电梯超速时,原限速器可以使其动作,由于金属定位块上的橡胶垫和弹簧可以吸收轿厢的能量,从而使桥厢缓慢地停车。

(3)平层性好。由于每层楼的平层处都安装有金属定位块,所以只要电梯发生故障或新型安全钳动作,轿厢一定会停在平层处。这样既可以避免乘客身体爱到伤害,也可以让乘客直接打开门自救,因为此时轿厢已经不能上、下移动了。

(4) 可靠性高。虽然原有的机械式安全钳体被去掉了,但原有的限速器依然可以用来带动新型安全动作。另外,它还增加了一套速度检测电气装置来控制新型安全钳的动 作。(注:GB/T 10058-2009《电梯技术条件》对此项的规定,已由“禁止”改为“不应”了。)根据机械可靠性比电气可靠性高的特点为,可以调整机械装置优先于电气 装置动作。而且,当限速器失效时,速度检测电气装置也可以使新型安全钳动作,从而进一步提高了安全错的可靠性。

(5)功能齐全。它对电梯的故障和上、下行超速以及断绳下坠等危险都能起到保护作用。

(6)调整方便。它的部件分别安装在轿底、井道壁和导轨上,因而检查、调整都很方便。

(7)换绳方便。电梯在更换曳引绳时,它也能把轿厢卡在井道的任意层,既安全又方便。

 

 4、新、旧安全钳的比较

 

 机电式柔性平层安全钳不但消除了原有机械式安全钳的不许不足之处,而且还提高了安全钳的可靠性,使电梯发生故障或安全钳动作后一定会困人的现象成为历史,从 而使未来的电梯产品真正成为乘客放心的安全产品。采用新型安全钳还可以节约大量的钢材,其经济价值不可估量。此外,由于新型安全钳结构简单,而且都是一些 精度要求不高的零部件和标准件,所以新型安全钳设计方案后续产品化的工作量不会很大。如果能在工厂组装成部件后,在现场是很容易安装的。

 

 4.1现实情况与个人愿望

 目前,电梯的电气控制技术日新月异,而安全钳的设计长期以来几乎没有什么较大的改变。近年来发生的几起伤亡事故,使许多乘客觉得电梯已经没有安全感了。
新型安全钳设计方案经过网上检索,未发现同类专利早请,笔者希望通过这一设计方案对我国电梯行业的技术进步起到一定的推动作用。

 

 4.2设计思想的产生
  图4是笔者在1998年为电梯安全钳的改进而做的1:10的电梯试验模型,从这张图可以说明,笔者的设计方案非一时的灵感所有,而是来自多年的思考和实际工作经验的积累。

 

 4.3标准与技术进少的关系

 160年前,当时没有电梯产品的标准规范,美国的奥的斯先生发明了一种机械式安全钳,从而使人类有了安全电梯;160年后的今天,希望不要因为有了标准规范却影响了电梯行业的技术进步。