给我刹车

安全制动器的用途、解决方案、维修和设计注意事项

自 19 世纪中叶 Elisha Graves Otis 首次展示他的安全制动器以来，电梯安全制动器已经取得了长足的进步，这将彻底改变整个行业。 公平地说，直到安全制动器被开发出来，电梯才开始流行。 现代电梯现在使用各种不同的安全制动技术，具体取决于使用和设计标准。 一般原则保持不变：为乘客、货物和设备提供可靠的保护。 本文将探讨目的、解决方案及其工作方式、服务和设计注意事项。

世界各地的电梯和葫芦设计都有一个共同特征：安全制动器。 制动器是一种运动控制装置。 它可以防止意外移动，保持原位，有时还可以防止超速情况。 它还用于紧急停止，如停电或瞬时停电。 当今行业中有多种类型的制动器。 它们可以电动、液压或机械驱动。 许多是电动驱动的，因此我们将主要关注它们。

制动器通常按扭矩要求设计。 重负载需要更大的保持扭矩。 扭矩相当于作用在一定距离处的力，通常以英尺磅力 (ft..lbf) 或牛顿米 (Nm) 为单位。 我们可以从与马力和转速相关的简单方程计算扭矩。 扭矩 (ft..lbf) = 5,252 * 马力 * 服务系数/rpm。 制动器选择的另一个重要考虑因素是负载运动时动态制动或紧急制动的惯性。 当惯量值已知时，我们可以计算使负载减速所需的扭矩。 扭矩 (ft..lbf ) = (惯性 * rpm 的变化)/(308 * 停止所需的时间)。 wk2 表示反射惯量，也可以写成 T = wk2 * Δ 转/308t.

动态制动可能需要制动器来吸收大量能量。 “能量吸收”通常是指摩擦表面的热量和磨损。 能量等于惯性乘以速度的平方。 抱闸大多设计为配合（摩擦）表面使用高摩擦系数材料。

尽管抱闸中的材料具有很高的扭矩容量，但缺点是它在动态制动过程中磨损很快。 因此，制动器通常被评定为进行一定次数的测试或紧急停止； 更准确地说，它们会随着时间的推移吸收一定量的能量。 E =（1 / 2）mv2 可以分解为以下能量方程：

Ee =（M * v2 * td)/[k *(td + tl)]（等式 1）

协调 Ee = 每次参与的能量； M = 惯性； v = 速度； td = 动态扭矩； tl=负载扭矩； 和 k 是一个常数。

还有其他类型的制动器设计用于完全动态停止。 它们具有特殊的摩擦材料，可以限制摩擦表面的磨损量（降低磨损率）。 动停摩擦材料仍保持可靠的扭矩承载能力。 随着时间的推移，您会注意到动态停止会导致磨损，摩擦表面之间的较大气隙会证明这种磨损。 这就是为什么我们有时需要调整可调制动器上的气隙。 从等式 1 中，我们可以使用每次参与的能量并将其放入生命周期公式中：

L = v/Ee*w （公式2）

协调 L = 生命周期； v = 总参与面积； 和 w = 磨损率。

电磁刹车

电磁制动器具有内置气隙，可在机器运动时防止摩擦/制动。 图 1 是简单断电电磁制动器的分解图。当制动器接合（断电）时，用塞尺测量。 要测量摩擦面之间的气隙，请通过施加动力或手动释放机构来松开制动器。 显然，在维护期间断开安全功能时应采取特殊预防措施。 气隙是制动器的一个重要特征，因为磁通量需要穿过该气隙距离以将压力板磁性拉入。如果该间隙太大，磁力将无法克服螺旋弹簧的力. 理想情况下，气隙应尽可能小，不允许组件摩擦在一起。 每个制造商都为每个产品提供了推荐的气隙。 较小的制动器通常具有较小的气隙。

在断电电磁制动器的基本操作中，线圈自然断电​​（不通电）。 制动器内部有螺旋弹簧，它们施加法向力将压板推向摩擦盘并将其夹紧在刚性盖板上。 摩擦盘连接到制动器中的轮毂，该轮毂通过机械方式固定在轴上，将轴固定到位。 要释放制动器，请向线圈通电（电流）。 然后线圈作为电磁铁将压力板从摩擦材料上拉开。 压盘的运动压缩螺旋弹簧； 然后，压板被磁力锁定到励磁线圈，然后轴可以自由旋转。 断电制动器有多种变体，但这是基本概念。

虽然这种类型的制动器是在没有电源的情况下应用的，但它需要电流才能释放。 当磁通量将压板拉向和抵靠励磁线圈时，螺旋弹簧被压缩。 与简单地将压力板夹在线圈上并松开制动器相比，拉入压力板并压缩弹簧需要更多的能量。 就此而言，功率控制器可以在非常短的时间内提供快速爆发的功率，称为“过度励磁”，同时制动器脱离。 一旦制动器脱离，功率控制器可以通过脉宽调制降低功率以保持制动器脱离。 这从本质上减少了制动器消耗的总功率，并使其更加节能。

弹簧式制动器

与一般工业制动器相比，电梯行业的弹簧制动器通常具有特殊的设计特点。这些特点侧重于安全性、可靠性、可维护性和低噪音。一个例子是双制动器设计，其特点是两个制动器堆叠在一起以实现冗余（图 3）。它用于微机房 (MMR)、无机房 (MRL) 和家用电梯。

还有其他设计，包括带有两个半月形电枢的单盘设计（图 4）。 对于狭小空间，这种薄型、低成本的制动器可提供高扭矩稳定性、低噪音和手动释放选项。 它用于 MMR 和 MRL 电梯。

弹簧应用的钳式制动器（图 5）以相同的方式工作。 弹簧施加法向力以机械接合制动器。 通过向线圈施加电流使制动器脱离。 在液压弹簧应用制动器的情况下，施加液压，而不是释放制动器。 对于任一类型的卡钳式制动器，都可以通过在单个制动盘上添加多个卡钳式制动器来提高系统的可靠性或安全性。 卡钳式制动器能够提供高扭矩与成本相比，因为保持力作用在大圆盘半径上。 扭矩 = 力 * 距离（半径）。

鼓式制动器

鼓式制动器（图 6-9）是另一种制动器。 与安装在电机背面的旋转弹簧应用制动器或安装在大鼓盘上的钳式制动器不同，这些制动器可以安装为直接对鼓本身施加制动力。 一种是膨胀式制动器，安装在鼓内。 鼓的内径是制动器的摩擦面。 为了额外的安全性和可靠性，可以在鼓内安装多个制动器。 它的工作方式与其他弹簧应用制动器非常相似，因为保持力是通过弹簧力实现的，并且它是电动驱动（释放）的。

如果鼓内没有空间或其他原因，可以使用外带式鼓式制动器。 在这种情况下，滚筒的外径是摩擦面。 制动器采用薄型设计，便于拆卸维护。 提供手动释放选项，并且可以在单个鼓上使用多个制动器以增加安全性和可靠性。 像钳式制动器一样，施加在大半径上的力可以提供高水平的制动扭矩。

液压制动器

在 1972 年之前，所有液压电梯均未安装油缸安全装置。 之前 50 年中发生的一些与单舱壁故障相关的事故导致一些代码被重写。 众所周知，电解是液压系统中液压缸和其他关键地下部件损坏的主要来源。 双舱壁气缸或其他汽车安全功能可用于提供额外的安全系数。 Adams Elevator Equipment Co. 的 LifeJacket® 系统（图 10 和 11）本身就是一种流行的解决方案。 它是唯一一种防止电梯意外向下移动的柱塞式夹持器式安全装置。 如果出现液压损失或不受控制的向下运动，它会启动并抓住柱塞，使升降机受控停止。 当控制油缸中的压力下降时，柱塞夹持器会固定。 这可以通过为 LifeJacket 设置阀通电来实现，或者由于电梯系统中的压降而通过流体力学实现。 两个控制阀为安全操作提供冗余。

维护 和故障排除

制动器可能无法按预期运行的原因包括油或油脂，应不惜一切代价远离它们。 摩擦表面的污染将大大降低制动扭矩。 水和冰也应远离制动器。 一些摩擦材料比其他摩擦材料受潮影响更大，但通常对刹车不利。 如果灰尘进入摩擦表面，也可能是一个问题，因此可能需要刹车盖或防尘带以防止其进入。 还需要对制动器施加适当的功率：过多会使其过热，而过少可能导致其无法释放。 虽然制动器的线圈可能会损坏，但更有可能的嫌疑是连接不当、电线损坏、电线尺寸不正确或间歇性断电。 应遵循制造商的建议。

如果噪音是一个问题，请检查是否有污染，并检查气隙。 如果适合该制动器类型，请检查对齐情况。 您还可以检查制动器上是否有任何热痕或磨损。 最后，如果最近进行了维修，请确保没有激活制动器上的手动释放装置。 这将导致它永久脱开。