浅析电梯安全钳的动作及失效问题

摘要：电梯安全钳动作系统直接影响着人或财产的安全。在进行电梯设计与生产过程中，需要保证其运行的可靠性，预防危险发生，需要设置安全装置。电梯安全钳动作系统属于电梯失控超速下坠过程中自动制停的一种安全装置，在确保电梯安全运行中起着很重要的作用。然而电梯安全钳系统在运行过程中，容易因异物或其他原因而导致安全钳失效或误动作。本文在分析安全钳动作受力状态的基础上，对安全钳失效等问题进行了研究与思考。

关键词：安全钳 动作 失效问题

1.电梯安全钳系统工作原理及其受力分析

1.1.电梯安全钳工作原理

电梯安全钳系统主要是由限速器、张紧轮、安全钳及其他连部件所组成（见右图），其工作原理为：当电梯出现时失控快速下降，或电梯下行速度超过限速器设定的限制速度时，限速器卡紧机构动作，从而停止限速轮转动，限速绳在限速器轮槽摩擦力影响下，带动安全钳动作，此时电梯轿厢仍才保持下行状态，相对轿厢而言，安全钳钳块作向上运动，通过钳块提起并与导轨紧密结合，从而对电梯轿厢制停，避免电梯下坠引起安全事故。

1.2.电梯安全钳系统受力分析

图2为在不同状况下，电梯安全钳钳块受力况：

在电梯轿厢被钳块完全卡住，电梯安全钳钳块受力状况如图1中a图所示，此时，钳块共承受6个力：轿厢施加给钳块的正压力F，轿厢施加给钳块的摩擦力F''，钳块自身重量P，拉杆弹簧施工给钳块作用力R，限速绳摩擦力T，导轨施加给钳块的正压力Q，导轨施加给钳块摩擦力Q''，此时，相对于F及Q受力值，R值与P值很小，在计算过程中可以忽略不计。

图2中b图，显示的是安全钳没有发生动作时钳块所处的受力状况，因钳块与导轨之间没有出现接触，则此时F=0，F''=0，Q=0，Q''=0。当有异物进入到安全钳与导轨之间时，钳块受力状况如图1中c图所示，此时，钳块受到N=Q1-F1cosθ-F1fsinθ的合力与拉杆施加给钳块的R作用力，在这种状态下，导轨施加给钳块的摩擦力Q1小于电梯正常制停时导轨施加给钳块的摩擦力Q''，则F1

在电梯安全钳发生动作时，钳块受力状态会出现两个阶段的变化，第一个阶段，为钳块与导轨没有接触时，钳块受力只包括其自重P、拉杆弹簧施加作用力R、限速绳摩擦力T，当T-P-R的值大于0时，则钳块被提起，反之，则安全钳系统不发生动作。第二个阶段，当钳块与导轨处于接触状态时，钳块受到多种作用力，此时T+N-P-R值大于0。由此，在进行拉杆弹簧力设置时，其弹簧力如太小，则会导致钳块误动作，如弹簧力太大，则可能导致安全钳失效。

2.连接导轨螺栓预紧力

在电梯安装相关规范中，要求电梯导轨接头台阶在0.05mm以内，如超过0.05mm，则需要采取措施进行修平处理。通过螺栓将导轨与接导板连接形成电梯导向系统。如导轨连接处出现位移，则会导致安全钳发生误动作，由此可见，需要对连接导轨螺栓的预紧力进行研究，当螺栓所施加的最大预紧力所产生摩擦力大于接导板位置所受力，则导轨连接处不会出现位移，如螺栓所施加的最大预紧力所产生摩擦力小于接导板位置所受力，则导轨在连接位置会出现位移，导致安全钳误动作。

根据电梯螺栓规格及其他条件，可以计算出螺栓最大预紧力。当前，重型电梯导轨连接螺栓多应用的是M12、M14、M16三种规格，根据实际螺栓规格，计算螺栓预紧力计算，本文以M12型号螺栓为例。M12螺栓直径d为12mm，三角形高度P为1.52，螺距P为1.75mm，螺纹底部直径为10.106mm，危险剖面AC为84.267m㎡，危险剖面选择Q235或40Cr，螺栓抗拉强度Q235为440MPa，40Cr螺栓抗拉强度为885MPa。在安装电梯过程中，应用定力矩扳手或侧力矩，在螺栓安全系

数上S上选择为1.8，拉应力[σ]1=440/1.8=244.44N/mm?；[σ]2=885/1.8=491.67N/mm?。最大预紧力F1=[σ]1×AC=244.44×84.267=2059.8kgf；最大预紧力F2= [σ]2×AC=4143.3kgf。通过计算获得，最大摩擦力F1''=205.95kgf，F2''=414.33kgf。

3.电梯安全钳系统失效检验分析

一般在电梯安全钳系统失效检验时，用以下检测方法：检测是由两个工作人员协作完成，一个工作人员位于机房内，一个工作人员位置电梯轿顶，如电梯采取的是瞬时式安全钳，则保持轿内额载，并以额定速度下行，通过机房内手动限速器动作，查看安全钳是否被提起牢固夹紧导轨，实现轿厢制停；如电梯应用的是渐进式安全钳，则保持轿内125%额定荷载量，其下行速度以检修速度为准，通过手动控制让限速器动作，查看安全钳是否被提起牢固夹紧导轨，实现轿厢制停。通过电梯安全钳系统失效检验试验，获得以下两点：第一，安全钳弹簧力小于限速器限速轮轮槽摩擦力与限速绳摩擦力之和；第二，安全钳拉杆提升量可以实现安全钳块与到导轨之间的间隙为0，即可以实现安全钳与导轨的安全可靠夹紧。

然而在进行以上电梯安全钳系统失效检验时，其检验并不能保证安全钳不存在误动作的可能性，为此，在完成以上检验之后，还需要杂对钳块与导轨之间的间隙进行检测。如钳块与导轨之间的间隙小于2mm，则可以判断其间隙设置不符合设计要求，需要将两者之间的间隙放大调整。然而将钳块与导轨之间的间隙调整后，可能会引起安全钳拉量不足等问题，导致安全钳在执行动作时，不能顺利的与导轨紧密拉合，从而出现安全钳失效问题。

4.防止电梯安全钳误误动作及失效的措施

在操作中，如增加了安全钳拉杆弹簧力，或对安全钳钳块与导轨间隙放大调整后，需要重新进行安全钳可靠性试验，保证安全钳能够发挥有效作用；在减小安全钳拉杆弹簧拉力或将安全钳钳块与导轨间隙缩小时，需要通过试验分析，避免安全钳出现误动作；在进行荷载较大轿厢电梯检测时，需要综合考虑螺栓规格、材料等因素，保证电梯运行的安全性。

5.结语

电梯作为建筑的重要组成部分，电梯设置有电梯安全钳系统。安全钳系统主要针对电梯失控超速下坠时自动制停的一种安全装置。然而异常的因素，有可能导致安全钳系统误动作或失效，从而无法制停电梯，造成严重的损失。本文通过对电梯安全钳动作受力状况的分析，对安全钳误动作及失效问题进行了思考，并提出了保障电梯安全钳发挥有效作用的措施。

参考文献：

[1]张萌.电梯安全钳夹紧机构与自锁问题研究[J].科技致富向导，2011，（19）：41，39.

[2]卢健恩，唐平.电梯安全钳检验及常见故障问题分析[J].科学之友，2011，（18）：35-36.

[3]刘晓洋.浅析电梯检验中安全钳动作分析及检验探讨[J].商品与质量·学术观察，2013，（3）：266.

[4]晏洪财.电梯限速器安全钳试验失效原因的分析[J].科技信息，2012，（33）：582.