制动器对电梯安全的影响分析

近年来，电梯事故频繁，造成了严重的经济损失与人员伤亡。制动器是电梯运行中的独立结构，与电梯运行安全息息相关。应不断提高制动器的安全性与可靠性，确保电梯处于独立安全的状态，进而为电梯的正常运行保驾护航。
1 电梯制动器概述
1．1 电梯制动器的独立性
随着电梯数量的大幅度增加，其运行安全性与可靠性已经受到了社会各界的广泛关注。制动器主要由电磁铁、制动臂、制动瓦、制动弹簧等部件构成，是电梯运行中使用最频繁的安全设备之一。制动器的独立性直接影响着电梯运行安全，可以为电梯提供足够的动力，使电梯完成精确制动，避免安全事故的发生。制动器的独立性主要包括两方面，机械制动结构的独立性和机械制动动作的独立性。电磁线圈是制动器的核心元件，与其他元件一起为电梯制动创造条件，保证电梯在标准载荷下正常减速或制动。制动器应具有强大的制动能力，在重锤、制动盘等设备的协助下完成电梯的制动过程。在制动过程中，压缩弹簧产生了与制动轮方向相反的反作用力。同时，电磁铁分为两组，彼此保持独立，各自完成制动动作。
1．2 电梯制动器的独立性表现
一般情况下，制动器结构较为简单，主要由制动拉杆、制动弹簧、制动臂及其他细小零件构成。在实际运行中，制动臂受拉杆控制，为电梯制动提供动力。由此可知，制动器的独立性主要表现在自身结构上，以自身结构为中心，不需要外力就可完成整个制动过程。正如硬币具有两面，制动器的独立性也具有一定隐患，例如某一零件出现问题，整个制动系统便会失灵，不利于电梯的安全运行。针对这一问题，可将拉杆、弹簧等重要部件设置成独立结构，最大程度地控制风险等级。随着科学技术的不断发展，电磁制动器逐渐应用于现实生活，与传统制动器相比更能适应现代电梯的制动需求。该类制动器主要利用铁芯产生的力量驱动转臂，进而完成制动过程。由于拉杆不具备独立能力，因此其独立性较差。
1．3 常见的制动器种类
生活中常见的制动器主要包括单抱闸式制动器、双抱闸制动器及盘式制动器三类，下文对其进行详细论述。单抱闸式制动器是最传统的制动器，由电磁铁和闸瓦制动器两部分组成，当电磁线圈有电流通过时，两块铁芯相互吸合，与闸瓦架一起给压缩弹簧施加压力，此时制动器停止工作，电梯可上下运行。断电后，电磁效应消失，在弹簧拉力的作用下闸瓦合拢，电梯停止运行。双抱闸制动器克服了单抱闸式制动器中存在的隐患，当一组制动臂失效时仍能保证电梯及时制动，在实际生活中应用效果良好。盘式制动器的结构复杂，主要依靠摩擦力实现制动过程，显著缩短了制动时间，延长了制动器的使用寿命，同时一定程度上降低了制动噪音，有可能成为未来电梯的主要制动器。
1．4 电梯制动器的动力分析
电梯轿厢在楼层静止或有意外事故发生时需要进行制动，对制动过程中的轿厢进行受力分析，此时电梯主要受自身重力、乘客重量、曳引力及轨道摩擦阻力四种力影响，制动器为了保证电梯能够静止，需要使制动器的制动力等于自身重力的静力矩。如果电梯在上下运行中需要紧急制动，则需将轿厢与对重两侧动力矩大小的影响纳入考虑范围。一般来说，紧急制动时的加速度为2 ～ 9．8 m/s2，是正常停车时的3 倍左右，制动器对抗这种加速度需要产生更大的力量。
2 电梯制动器失效的原因
2．1 制动弹簧压力不足
制动弹簧压力不足是制动器效果降低甚至失效的主要原因，因此需要保证制动弹簧完好无损，以免威胁电梯的安全运行。力学原理表明，弹簧保持原长时不产生弹力，当其处于压缩或拉伸状态时，弹力大小等于长度变化量与弹性系数的乘积，其中弹性系数与弹簧自身性质密切相关，而伸缩量则与所受外界力大小有关。对于安装好的电梯，制动器的各项参数已经确定，随着时间的推移，弹簧会老化磨损，导致弹性系数变小，制动力也随之发生变化，打破了制动平衡，给电梯运行安全造成了不良影响。
2．2 刹车皮磨损严重
制动器的刹车皮在电梯运行过程中也存在磨损问题，降低了制动器运行的安全性与可靠性。刹车皮与制动轮之间的摩擦属于间隙性摩擦，不仅影响刹车皮的摩擦系数，还会使刹车皮与制动器的接触面积发生变化，进而影响制动力。另外，电梯如果超载运行，制动器提供的制动力将会大于正常运行时的制动力，长此以往，制动器的工作质量会下降，使用寿命也会缩短，无法满足电梯设计时规定的制动要求，很可能发生溜车、骤降等安全事故，威胁乘客的人身安全。
2．3 存在打开制动器抱闸的附加力
电梯制动器需要在干燥整洁的环境中工作，避免出现接触器触点短路或粘连的问题。外界力量可能影响制动器抱闸，通过研究分析可知，制动器出现不抱闸情况的情况主要包括以下三种。①电流接触器出现粘连，原因是防粘连装置安装不合理或受灰尘、水分影响而失效。②电流接触器数量不合理，只有保证数量在两个以上时才能有效控制制动器运行，如果数量较少，电梯的制动功能将会大大降低。③卡阻现象。当制动器所处的电磁环境能量过大或铁芯中存在杂质时，制动系统会因卡阻问题而停止工作，导致制动器无法正常抱闸。
3 电梯制动器对电梯安全的影响
3．1 提高控制能力
稳定可靠的控制力是电梯进行制动的前提与基础，能够使电梯停留在固定位置，还能在电梯出现危险时进行紧急制动。在电梯运行过程中，制动器产生了相反方向的电磁力，为刹车奠定基础。同时，还能实现瞬间减速，提高了电梯的运行质量与效率。制动器具有自动化能力，一定程度上促进了电梯的自动化与智能化发展。
3．2 优化电梯制动环境
制动器具有独立性特点，为电梯运行营造了制动环境，保证了电梯运行安全。为了满足制动要求，进行电梯电气设计时应严格遵循相关标准，设计出科学合理的电路，并提高接触点的工作性能，克服电气电路中的缺陷。电梯制动经常出现机械问题，表现在闸体和制动臂两个零件上，如果有灰尘、杂质等污染闸体，那么闸体的分合将会受到影响，严重时还有可能导致电梯发生溜车、冲顶、蹲底等安全事故。电梯制动器可以保证分闸、合闸正常进行，通过控制制动臂优化制动环境，进而提升电梯的运行质量与效率。
3．3 提高安全性能级别
电梯在运行时无法保持统一的状态，制动器具有独立性，能够保证电梯运行与电源处于同步状态，使得电梯能够及时制动。另外，当电梯停留在某一位置时，制动力能够平衡轿厢自身荷载，使电梯能稳定静止。制动器在设计制造时，其相关参数得到了反复验证，解决了可能出现的各种问题，保障电梯在安全的环境中运行。除此之外，制动器在出厂之前还需经过严格的质量测试，最大程度地降低了安全风险，同时提高了电梯的安全级别，具有重要的实用价值。
4 提高制动器安全性的措施
4．1 加强巡检与维护
制动弹簧压力不足、刹车皮磨损严重等问题阻碍了电梯的安全运行，虽然不会立刻破坏制动系统，但也对制动能力造成了不利影响，需加强巡视检查，做到及时发现问题及时解决。一般来说，电梯每月需要进行2 次维修检查，检查内容涉及方方面面，不仅要检查制动装置是否完好，还需确定其他设备能否满足电梯运行需求。同时还应定期清洗制动设备，为制动器提供一个整洁干燥的工作环境，以此确保工作质量与效率。巡检与维护人员应具备良好的专业能力与综合素质，明确自身职责，仔细检查制动器各部分元件的磨损程度，及时更换老化及磨损严重的元件。电梯检查与维护需要投入大量的人力与财力，相关单位应加强重视，进行细致的维修保养，确保电梯处于最佳状态。
4．2 优化制动独立性
制动独立性对电梯运行质量有着重要影响，可通过以下三种措施进行优化。①异步制动。应保证电梯的一个制动组件先启动，另一个后启动，如此才能消除溜车风险。为了实现这一过程，可将电磁线圈平均分为两组，并保证单个组件的制动能力满足设计要求，减小设备磨损，最后还需缩短制动衬更换时间。②采用双制动结构。可在电动机尾部增加一个制动系统，作为后备使用，一旦原有制动系统失灵可提供双重保险。③增设制停器。制停装置能为制动器提供保护，避免制动器因摩擦等问题造成损坏，延长了设备的使用寿命，同时提高了制动器的独立性。电动夹绳器是现阶段应用较多的制停装置，为电梯的安全运行提供了二次保护。
5 结语
制动器在电梯运行中具有举足轻重的地位，使用频率较高，应优化其具有的独立性优势，加强制动装置的安全性与可靠性研究，进而消除电梯运行的安全隐患，将电梯安全事故的发生概率控制在最低水平。