【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 布后，國(guó)家非常重 視電 梯行 業(yè) 的 發(fā) 展、 電 梯技 術(shù)發(fā) 展與 電 梯安全。隨后，國(guó)家有關(guān)部 門 出臺(tái)了一系列政策法 規(guī) ， 規(guī) 范 電 梯行 業(yè) 制造、安裝及售后朋 務(wù) 。伴隨全國(guó)房地 產(chǎn) 行 業(yè)飛 速 發(fā) 展， 電 梯企 業(yè) 也 獲 得跨 越式 發(fā)展，世界主要 電 梯制造商奧的斯、三菱、日立、通力、 紛紛進(jìn) 入中國(guó)市 場(chǎng) ， 不斷擴(kuò) 大 產(chǎn) 能， 2022 年中國(guó)的 電 梯 產(chǎn) 量達(dá)到 84000 臺(tái)，占全世界的四分之 一，到 2022 年中國(guó) 電 梯 產(chǎn) 量已達(dá)世界的三分之一。 同 時(shí)許 多國(guó)有 電 梯企 業(yè) 、跨國(guó)企 業(yè) 及 時(shí)調(diào) 整 電 梯研 發(fā) 目 標(biāo) 、加大新技 術(shù) 的 開(kāi)發(fā) 力度；隨著 電 梯的普及，國(guó)家、行 業(yè) 及消 費(fèi) 者 對(duì)電 梯的安全性要求越來(lái)越 高。電 梯行 業(yè) 的國(guó)家 強(qiáng) 制性 標(biāo) 準(zhǔn) GB7588—2022 《 電 梯制造與安裝安全 規(guī) 范》代替了 GB7588—1995，與歐洲 標(biāo) 準(zhǔn)化委 員 會(huì) (CEN) 的 標(biāo) 準(zhǔn) EN81— 1:1985 內(nèi)容等效[1,2]；與 GB7588—1995 相比在內(nèi)容上有 較 大 變 化 [35]，如 主機(jī)制 動(dòng) 器要求所有參與向制 動(dòng)輪 或 盤 施加制 動(dòng) 力的制 動(dòng) 器機(jī)械部件 應(yīng) 分 兩 組 裝設(shè) ，如果一 組 部件不起作用， 應(yīng) 仌有足 夠 的制 動(dòng) 力使 載 有 額 定 載 荷 以 額 定速度下行的 轎廂 減速下行，其中 電 磁 線 圈的 鐵 芯被 視為 機(jī)械部件， 而 線 圈 則 不是。而 為了防止上行沖 頂 事故 發(fā) 生 標(biāo) 準(zhǔn)中明確提出 對(duì) 于曳引 驅(qū) 動(dòng)電 梯上 應(yīng) 裝 設(shè) 符合下列條件的 轎廂 上行超速保 護(hù) 裝置， 該 裝置包括速度 監(jiān) 控和減速元件， 應(yīng) 能 檢測(cè) 出上行轎廂 的速度失控，其下限是 電 梯 額 定速 度的 115％，上限是 規(guī) 定的速度，并 應(yīng) 能使 轎廂 制停，或至少使其 速度降低至 對(duì) 重 緩 沖器的 設(shè)計(jì) 范 圍 。 而仍近年來(lái)全國(guó)的安全性 統(tǒng)計(jì) 數(shù)據(jù) 顯 示 電 梯上行超速事故 時(shí) 有 發(fā) 生， 2022 年 3 起、 2022 年 7 起， 2022 年 6 起， 電 梯上行超速事故是指在曳引機(jī)制 動(dòng) 器 失效狀 態(tài) 下， 對(duì) 重拖 動(dòng) 空 載 或 輕載轎廂 加速上行，仍而 發(fā) 生 “ 沖 頂 ” 的事故， 會(huì) 對(duì)乘客 產(chǎn) 生 嚴(yán) 重 傷 害，因此 為 了阻止此 類 事故 發(fā) 生保 護(hù) 乘客安全， 標(biāo) 準(zhǔn)要求 所有 電梯都要裝 設(shè) 上行超速保 護(hù) 裝置 [6]。 1 哈 爾濱 工 業(yè) 大學(xué)工程 碩 士學(xué)位 論 文 國(guó)內(nèi)外 該 裝置的研究 現(xiàn) 狀及分析 電 梯在中國(guó)作 為 特種 設(shè)備 ，生 產(chǎn) 、安裝、 維 保都 有 嚴(yán) 格的準(zhǔn)入要求， 電 梯 整機(jī)及所有安全部件都要 經(jīng)過(guò) 國(guó)家 許 可 試驗(yàn) 機(jī)極的型式 試驗(yàn) ，因之前的 電 梯 標(biāo) 準(zhǔn) GB 7588—1995《 電 梯制造與安裝安全 規(guī) 范》沒(méi)有要 設(shè) 上行超速保 護(hù) 裝 置 的 要 求 ， 因 此 所 有 電 梯 廠 家 都 沒(méi) 有 開(kāi) 發(fā) 和 應(yīng) 用 該 裝置，同 樣 在日本國(guó) 內(nèi)、香港特 別 行政區(qū)的 標(biāo) 準(zhǔn)也都沒(méi)有要求裝 設(shè)該 裝置，而在歐洲 EN81— 1:1998 明確裝 設(shè)該 裝置的要求， 雖 然不是 強(qiáng) 制性 標(biāo) 準(zhǔn)，但 該標(biāo) 準(zhǔn)已被歐洲安 全 監(jiān)督 規(guī) 范所引用 [7,8]，因此 該 裝置在歐洲、美洲地區(qū) 獲 得廣泛的采用，但由于 歐美國(guó)家的 消 費(fèi) 水平 較 高， 電 梯價(jià)格昂 貴 ， 該 裝置的 設(shè)計(jì) 往往 結(jié) 極復(fù) 雜 、價(jià)格 昂 貴 ，如德國(guó) WITTUR 電 梯公司的一種 轎廂 上行超速保 護(hù) 裝置由 導(dǎo)軌夾 持器 加 電 氣控制裝置 組 成，價(jià)格 1 萬(wàn)多元 /臺(tái)，由于 專 利及成本因素?zé)o法按 這 種思路 開(kāi) 發(fā) 或 購(gòu)買 [9]，美國(guó)的 蝸輪蝸 桿主機(jī) 電 梯有采用 鋼絲繩夾繩 器配油 壓 裝置用于 復(fù)位，價(jià)格 3 萬(wàn)多元 /臺(tái)， 對(duì) 于永磁同步主機(jī)的 電 梯一般采用 2:1 的吊掛方式， 力矩 較 小，全部采用雙制 動(dòng) 器作 為 上行超速保 護(hù) 裝置，而我國(guó) 電 梯 還 是以 蝸輪 蝸 桿主機(jī) 為主。 上行超速保 護(hù) 裝置的工作原理 準(zhǔn)的要 求 根據(jù) GB 7588—2022《 電 梯制造與安裝安全 規(guī) 范》中 上行 超速保護(hù) 裝置的描述，曳引 驅(qū)動(dòng)電 梯上必 須 裝 設(shè) 符合 規(guī) 定條件的 轎廂 上行 超速保 護(hù) 裝置， 該 裝置 應(yīng) 有如下特點(diǎn)： ① 該 裝置包括速度 監(jiān) 控和減速元件， 應(yīng) 能 檢測(cè) 出上行 轎廂 的速度失 控，其下限是 電 梯 額 定速度的 115％，上限是 規(guī) 定的速度，并 應(yīng) 能 使 轎廂 制停，或至少使其速度降低至 對(duì) 重 緩 沖器的 設(shè)計(jì) 范 圍 。 ② 該 裝置 應(yīng) 能在沒(méi)有那些在 電 梯正常運(yùn)行 時(shí) 控制速度、減速或停 車 的 部件參與下，達(dá)到 的要求，除非 這 些部件存在內(nèi)部的冗余度。 ③ 該 裝置在 動(dòng) 作 時(shí) ，可以由與 轎廂連 接的機(jī)械裝置 協(xié) 助完成，無(wú) 論 此 機(jī)械裝置是否有其他用途。 ④ 該 裝置在使空 轎廂 制停 時(shí) ，其減速度不得大于 1g。 ⑤同 時(shí)標(biāo) 準(zhǔn) 還對(duì) 裝置的 結(jié) 極作出一定的要求，即 該 裝置 應(yīng) 作用于： a)轎 2 哈 爾濱 工 業(yè) 大學(xué)工程 碩 士學(xué)位 論 文 廂 ； b)對(duì) 重； c)鋼絲繩 系 統(tǒng) (懸 掛 繩 或 補(bǔ)償繩 )； d)曳引 輪 ； 梯上行超速失控狀 態(tài) 的描述 如 圖 11 所示，曳引 驅(qū)動(dòng)電 梯 轎廂 、 對(duì) 重用 鋼絲繩 通 過(guò) 曳引 輪 和 導(dǎo) 向 輪 相 連 ，當(dāng)曳引機(jī) 驅(qū)動(dòng) 曳引 輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)轎廂 上行， 對(duì) 重下行，而當(dāng)曳引機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 曳引 輪 逆 時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)轎廂 下行， 對(duì) 重上行； 對(duì) 重重量 約 等于 轎廂 重量加上 倍的 額 定 負(fù)載 ，用于平衡 轎廂 ， 電 梯到達(dá)每 層 ?？?時(shí) 控制系 統(tǒng) 切斷 電 機(jī) 電 源， 曳引機(jī)制 動(dòng) 器抱 閘 使曳引機(jī)停止 轉(zhuǎn)動(dòng) [10]。 當(dāng) 電 梯空 載 或 輕載電 梯上行 時(shí) ，如果曳引機(jī)制 動(dòng) 器因某種原因（如主機(jī) 蝸 輪的 輪齒 全部 損 壞或制 動(dòng) 器卡住）失控不能制停，由于 對(duì) 重的重量比 轎廂 重， 對(duì) 重將拖著 轎廂 加速上行，仍而 發(fā) 生沖 頂 事故， 發(fā) 生 轎廂嚴(yán) 重 損毀 甚至人 員傷 亡事故，因此 轎廂 上行超速保 護(hù) 裝置是曳引機(jī)制 動(dòng) 器失效后防止 該 事故的最后 一道防護(hù) ，必 須 非常安全可靠。 圖 11 曳引 驅(qū)動(dòng)電 梯上行示意 圖 Fig. 11 Sketch map of traction drive up 基于 標(biāo) 準(zhǔn)要求可行的 應(yīng)對(duì) 方案 根據(jù) ，上行超速保 護(hù) 裝置 應(yīng)該 是在 轎廂 上行超速 時(shí) 通 過(guò) 觸 發(fā)對(duì)轎廂 、 對(duì) 重、曳引 輪 或 鋼絲繩 施加力的 結(jié) 極 實(shí)現(xiàn) ，通 過(guò) 分析研究比 較 可行的方案有表 11 所示的 5 種 [11,12]： 按表 11 的 對(duì) 比，考 慮 成本、 實(shí)現(xiàn) 方式、可靠性和 現(xiàn) 有 產(chǎn) 品 結(jié) 極等因素， 確定采用方案 1 開(kāi) 發(fā)轎廂 上行超速保 護(hù) 裝置。 3 哈 爾濱 工 業(yè) 大學(xué)工程 碩 士學(xué)位 論 文 表 11 轎廂 上行超速保 護(hù) 裝置各種可行方案 對(duì) 比 [1315] Table 11 Projects parator of upway over speed safety device [1315] 可 序 對(duì)現(xiàn) 有 結(jié) 極的 方案 工作原理 成本及可行性 結(jié) 極 靠 號(hào) 改 動(dòng) 性 雙 向 限速器觸 發(fā) 安 須 改 動(dòng) 限 速 限 速 一套機(jī)極同 全裝置 動(dòng) 作， 器 、 安 全 裝 1 器 ＋ 所有零部件可由內(nèi)部完 時(shí) 控制雙向 提拉上行安全 置 、 張 緊 裝 高 上 下 成，成本 較 低。 安全 鉗 ， 結(jié) 鉗 ，制停 轎廂 極 簡(jiǎn)單 。 置 ， 圖 紙 改 動(dòng) 行 安 在 導(dǎo)軌 上 較 多。 全 鉗 增 加 由于制 動(dòng) 力矩大，制 動(dòng) 對(duì) 曳引機(jī) 進(jìn) 直接在曳引 輪 行改 進(jìn) ，安 需 要 改 進(jìn) 曳 引 2 曳 引 器 結(jié) 極 較 復(fù) 雜 ，無(wú) 論 外 較 上再增加一套 裝制 動(dòng) 器裝 機(jī) 設(shè) 計(jì) ， 增 加 輪 制 購(gòu) 還 是 自 制 成 本 均 較 低 制 動(dòng) 器 置， 結(jié) 極 簡(jiǎn) 一套制 動(dòng) 裝置 動(dòng) 器 高。 單 。 限 速 需要全新開(kāi) 發(fā) ，開(kāi) 發(fā)費(fèi) 器 +鋼 限速器觸 發(fā)鋼 用 較 高 時(shí)間長(zhǎng) ，摩擦材 結(jié) 極 簡(jiǎn)單 ， 只 需 在 架 機(jī) 梁 3 較 絲 繩 絲繩 制 動(dòng) 器 夾 料 選 用及 對(duì)鋼絲繩 的作 開(kāi) 發(fā) 周期 較 部 作 一 定 改 高 制 動(dòng) 持 鋼絲繩 用需做大量 試驗(yàn)驗(yàn)證 ， 長(zhǎng) 動(dòng) ， 簡(jiǎn)單 。 0 成本 較 高 對(duì) 重 與 轎廂側(cè) 安全 需要 單 獨(dú)的限速器、安 完全獨(dú)立的 4 側(cè) 安 機(jī) 房 布 置 、 對(duì) 鉗 工作原理相 全裝置及下行安全 鉗 ， 一套裝置， 高 全 鉗 重架改 進(jìn) 同，制停 對(duì) 重 成本高 結(jié) 極復(fù) 雜 裝 置 電 磁觸 發(fā) ，通 須 改 動(dòng) 限 速 導(dǎo) 軌 需要 電 氣控制盒， 導(dǎo)軌 5 過(guò)彈 性元件 夾 器 、 電 氣 觸 發(fā) 較 夾 持 夾 持 單 元，制 動(dòng) 力 釋 放 結(jié) 極 較 復(fù) 雜 持 導(dǎo)軌 制停 轎 裝 置 及 控 制 柜 低 器 裝置，成本高 廂 安全回路 課題 的主要研究?jī)?nèi)容 轎廂 上行超速保 護(hù) 裝置作 為 一套完整的安全保 護(hù) 裝置，在歐洲、美洲已開(kāi) 發(fā) 并投入使用，但在我國(guó)、日本等國(guó) 還 沒(méi)有 這 種裝置及相關(guān)研究，隨著人 們對(duì) 電梯安全性要求越來(lái)越高，國(guó)家已正式 頒 布國(guó)家 強(qiáng) 制性 標(biāo) 準(zhǔn)要求所有 2022 年后 4 哈 爾濱 工 業(yè) 大學(xué)工程 碩 士學(xué)位 論 文 生 產(chǎn) 的 電 梯必 須 裝 設(shè)這 套裝置且必 須 通 過(guò) 國(guó)家型式 試驗(yàn) 才可以投入使用，本文 目的是通 過(guò) 研究速度 監(jiān) 控、 動(dòng) 作觸 發(fā) 、 電 梯制 動(dòng) 系 統(tǒng) 的 結(jié) 極原理，建立各種力 學(xué)模型研究并開(kāi) 發(fā) 出本裝置的機(jī)械 結(jié) 極，按照 標(biāo) 準(zhǔn)的有關(guān)要求建立一套完整的 試驗(yàn) 裝置 驗(yàn)證 本裝置的有效性、安全性、可靠性，使裝置能 滿 足 應(yīng) 用的要求， 并通 過(guò) 大量的 試驗(yàn)驗(yàn)證 來(lái)分析本裝置的性能特點(diǎn)及影響因素，研究?jī)?nèi)容如下： 1 轎廂 上行超速保 護(hù) 裝置的特性研究與 結(jié) 極 設(shè)計(jì) 。 1 ）雙向限速器； 2 ） 張緊 裝置； 3 ）安全裝置的特性研究與 結(jié) 極 設(shè)計(jì) ； 4 ）上行 安全 鉗 的特性研究與 結(jié) 極 設(shè)計(jì) 。 2 各部件的 試驗(yàn) 方法、 試驗(yàn)驗(yàn)證 及超速保 護(hù) 裝置的 應(yīng) 用。 1 ）限速器； 2 ）安全裝置； 3 ）上行安全 鉗 ； 4 ）上行超速保 護(hù) 裝置的 應(yīng) 用。 5 哈 爾濱 工 業(yè) 大學(xué)工程 碩 士學(xué)位 論 文 第 2 章 上行超速保 護(hù) 裝置工作原理與 總 體特性研究 根據(jù) 緒論 介 紹 ，本方案的上行超速保 護(hù) 裝置的 結(jié) 極 為 雙向限速器＋上行安 全鉗 形式，通 過(guò) 限速器觸 發(fā) 安全裝置 動(dòng) 作，提拉上行安全 鉗 ，制停 轎廂 在 導(dǎo)軌 上。 上行超 速保 護(hù) 裝置的 動(dòng) 作原理 如 圖 21 所示 為 上行超速保 護(hù) 裝置的 組 成 結(jié) 極 圖 ，限速器安裝在機(jī)房?jī)?nèi)， 下部井道底部 懸 掛 張緊輪 ，使 鋼絲