目前市場(chǎng)上廣泛使用的電梯大多采用異步主機(jī)驅(qū)動(dòng)和同步主機(jī)驅(qū)動(dòng)。對(duì)其所采用的制動(dòng)器，業(yè)內(nèi)基本也得到統(tǒng)一認(rèn)識(shí)：即異步主機(jī)制動(dòng)器沒(méi)有制動(dòng)力冗余，只能進(jìn)行工作制動(dòng)，如要進(jìn)行安全制動(dòng)的話，就必須加裝一套轎廂上行超速和轎廂意外移動(dòng)的安全保護(hù)裝置；而同步主機(jī)驅(qū)動(dòng)的制動(dòng)器有冗余的制動(dòng)力，除可以進(jìn)行工作制動(dòng)外，還可以對(duì)轎廂上行超速和轎廂意外移動(dòng)進(jìn)行安全制動(dòng)。

筆者想通過(guò)這篇文章來(lái)探討同步主機(jī)驅(qū)動(dòng)的制動(dòng)器在當(dāng)下中國(guó)的電梯上究竟有沒(méi)有制動(dòng)力冗余？這種冗余的制動(dòng)力能否對(duì)轎廂上行超速和轎廂意外移動(dòng)進(jìn)行保護(hù)？這些問(wèn)題如果不搞清楚,就會(huì)對(duì)電梯安全做出錯(cuò)誤判斷,使我們付出更大的安全代價(jià).

一、GB7588-2003對(duì)機(jī)-電式制動(dòng)器的要求：

1、當(dāng)轎廂載有125%額定載荷并以額定速度向下運(yùn)行時(shí)，操作制動(dòng)器應(yīng)能使曳引機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。轎廂的減速度﹤1g。

2、所有參與向制動(dòng)輪或盤(pán)施加制動(dòng)力的制動(dòng)器機(jī)械部件應(yīng)（至少）分兩組裝設(shè)。如果一組不起作用，另一組應(yīng)仍有足夠的制動(dòng)力使載有額定載重量以額定速度下行的轎廂減速、停止。

3、電磁線圈的鐵心被視為機(jī)械部件，而線圈不是。

也就是說(shuō)只有具有上述制動(dòng)能力的主機(jī)制動(dòng)器才被譽(yù)為是冗余的制動(dòng)器。GB7588-2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》一號(hào)修改單還賦予其可以進(jìn)行除正常的工作制動(dòng)外，還可以進(jìn)行上行超速保護(hù)制動(dòng)和轎廂意外移動(dòng)制動(dòng)?？梢?jiàn)這種即可以進(jìn)行工作制動(dòng)，又可以進(jìn)行安全制動(dòng)的主機(jī)制動(dòng)器的特點(diǎn)就是這種制動(dòng)器的機(jī)械部分可分為兩組設(shè)置：當(dāng)一組不起作用，另一組應(yīng)仍有足夠的制動(dòng)力使載有額定載重量以額定速度下行的轎廂減速、停止。

二、機(jī)-電式制動(dòng)器冗余的制動(dòng)力分析

分析：結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)1、2這種制動(dòng)器是不是可以這樣理解：它的制動(dòng)能力是每一組制動(dòng)力最少為125%額定載荷，兩組制動(dòng)力為250%額定載荷，可以單獨(dú)做125%額定載荷制動(dòng)力試驗(yàn)。

可見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)永磁同步主機(jī)制動(dòng)器的設(shè)計(jì)、制造是非常嚴(yán)格的，對(duì)制動(dòng)能力的冗余度要求也是相當(dāng)高的。換句話說(shuō)這種具有冗余度的主機(jī)制動(dòng)器的兩邊制動(dòng)力應(yīng)不少于250%額定載荷；單邊制動(dòng)力也不能少于125%額定載荷。

這種冗余的主機(jī)制動(dòng)器的制動(dòng)能力真的能滿足上述制動(dòng)要求嗎？客觀地講這種冗余的主機(jī)制動(dòng)器在當(dāng)下可以說(shuō)是不存在的！因?yàn)闆](méi)有任何一個(gè)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)和使用單位在現(xiàn)場(chǎng)做過(guò)符合上述標(biāo)準(zhǔn)1、2的試驗(yàn)，更談不上對(duì)這種主機(jī)制動(dòng)器冗余度的驗(yàn)證了。這種冗余度的驗(yàn)證試驗(yàn)也只是型式試驗(yàn)機(jī)構(gòu)在試驗(yàn)臺(tái)上做曳引機(jī)型式試驗(yàn)時(shí)，做過(guò)單邊125%制動(dòng)力矩和雙邊250%的制動(dòng)力矩試驗(yàn)。因?yàn)橹苿?dòng)器的制動(dòng)能力是動(dòng)態(tài)的，它取決于各個(gè)零件的性能：如壓縮彈簧彈的疲勞變形、制動(dòng)摩擦片的調(diào)整和磨損等。所以，經(jīng)型式試驗(yàn)合格的曳引機(jī)主機(jī)制動(dòng)器，只能代表這種形式規(guī)格的曳引機(jī)符合型式試驗(yàn)要求。但不能代表每一臺(tái)主機(jī)制動(dòng)器的制動(dòng)力具有滿足上述標(biāo)準(zhǔn)1、2的冗余要求！要說(shuō)明具有這種冗余制動(dòng)的能力，必須要按標(biāo)準(zhǔn)1、2做冗余制動(dòng)能力驗(yàn)證。否則，這種主機(jī)制動(dòng)器就不具備冗余制動(dòng)能力，不能進(jìn)行轎廂上行超速保護(hù)制動(dòng)和轎廂意外移動(dòng)制動(dòng)。

目前，電梯檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)和使用單位根本就沒(méi)有條件和能力在現(xiàn)場(chǎng)做上述標(biāo)準(zhǔn)1、2的試驗(yàn)；再一個(gè)是電梯設(shè)計(jì)規(guī)范為保證電梯整體的安全，也不能用250%額定載荷在額定速度下行的制動(dòng)力來(lái)制動(dòng)空載或輕載轎廂（除非這種制動(dòng)器制動(dòng)力可調(diào)），否則緊急制動(dòng)所產(chǎn)生的減速度會(huì)對(duì)乘客產(chǎn)生傷害。單邊125%額定載荷在額定速度下行的制動(dòng)試驗(yàn)，由于危險(xiǎn)和制動(dòng)產(chǎn)生的巨大徑向力可能會(huì)對(duì)驅(qū)動(dòng)軸和軸承帶來(lái)?yè)p害，這個(gè)冗余度核實(shí)試驗(yàn)，也沒(méi)有做（電梯檢規(guī)沒(méi)有要求）。充其量就做個(gè)滿載檢修速度下行或空載上行制動(dòng)試驗(yàn)。其制動(dòng)力最大也就是100%或125%額定載荷（兩邊同時(shí)制動(dòng)），如果制動(dòng)力兩邊均勻，其單邊最大制動(dòng)力也就是50%或65%額定載荷。此時(shí)，若是一邊制動(dòng)失效或制動(dòng)力不足，另一邊也無(wú)能為力，更談不上所謂的冗余制動(dòng)了。絕大多數(shù)永磁同步主機(jī)驅(qū)動(dòng)的電梯出現(xiàn)開(kāi)門(mén)走梯致人剪切死亡事故，就是由于主機(jī)制動(dòng)器的單邊制動(dòng)力小于100%額定載荷才發(fā)生的。

既然強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)要求永磁同步主機(jī)冗余的制動(dòng)器單邊最小的制動(dòng)力應(yīng)保證在100%額定載荷，那么在當(dāng)下無(wú)法或不具備驗(yàn)證這種主機(jī)制動(dòng)器冗余的制動(dòng)力情況下，強(qiáng)烈要求國(guó)家電梯安全監(jiān)督管理機(jī)構(gòu)和電梯檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)，對(duì)未驗(yàn)證或單邊制動(dòng)力小于100%額定載荷的主機(jī)制動(dòng)器，取消其冗余度的功能，不能對(duì)轎廂上行超速和意外移動(dòng)進(jìn)行保護(hù)。

筆者是學(xué)機(jī)械制造的，原來(lái)在機(jī)-電制動(dòng)器的教科書(shū)里和多年接觸制動(dòng)器的使用過(guò)程中，業(yè)內(nèi)很忌諱制動(dòng)器單邊制動(dòng)。而今天電梯上廣泛使用的永磁同步主機(jī)冗余的制動(dòng)器，恰恰就是依賴這種單邊制動(dòng)來(lái)達(dá)到安全制動(dòng)的目的。所以筆者心里沒(méi)有底，試著利用運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的原理，計(jì)算了主機(jī)制動(dòng)器在125%額定載荷、額定速度下行單邊制動(dòng)時(shí)制動(dòng)力和制動(dòng)正壓力：由于主機(jī)制動(dòng)器是單邊制動(dòng)，所產(chǎn)生的正壓力對(duì)軸、軸承、制動(dòng)臂的強(qiáng)度、剛度和主機(jī)座就會(huì)形成一個(gè)很大的單邊徑向力，嚴(yán)重的話會(huì)損壞軸、軸承和制動(dòng)臂或者使主機(jī)座產(chǎn)生位移（曳引輪安裝位置發(fā)生變化），影響電梯正常的運(yùn)行。再一個(gè)就是計(jì)算250%額定載荷、額定速度下行主機(jī)制動(dòng)器兩邊同時(shí)制動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的制動(dòng)力，對(duì)輕載、額定速度制動(dòng)時(shí)轎廂制動(dòng)減速度的變化和對(duì)乘客的影響。

由于筆者不是搞同步主機(jī)制動(dòng)器設(shè)計(jì)、制造的，手頭缺少相應(yīng)的計(jì)算參考資料，懇請(qǐng)同步主機(jī)設(shè)計(jì)、制造人員可根據(jù)本文計(jì)算得出的125%額定載荷單邊制動(dòng)正壓力和250%額定載荷兩邊同時(shí)制動(dòng)的制動(dòng)力偶對(duì)同步主機(jī)的軸、軸承、制動(dòng)臂的強(qiáng)度、剛度和主機(jī)座進(jìn)行徑向力驗(yàn)算，并將計(jì)算結(jié)果公開(kāi)，確保其在理論上能滿足標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)的要求。

三、單一組機(jī)械部件制動(dòng)產(chǎn)生的徑向力計(jì)算

根據(jù)GB7588-2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》假設(shè)冗余的制動(dòng)器，一側(cè)不起作用，另一側(cè)制動(dòng)器要使具有額定速度下行、125%額定載荷的轎廂制停的制動(dòng)力。如果單邊制動(dòng)力可以達(dá)到制動(dòng)要求，但帶來(lái)的副作用：如徑向力對(duì)軸承、軸、制動(dòng)臂和主機(jī)座的影響應(yīng)該加以考慮。本文就是通過(guò)計(jì)算計(jì)算單邊制動(dòng)產(chǎn)生的正壓力，校核對(duì)軸承、軸、制動(dòng)臂和主機(jī)座的影響（這項(xiàng)工作拜托主機(jī)廠技術(shù)人員了）。

設(shè)：輪1（曳引輪+制動(dòng)輪）為定滑輪，輪2、輪3分別為動(dòng)滑輪，

摩擦力不計(jì)。

四、較大的制動(dòng)力在輕載緊急制動(dòng)時(shí)對(duì)乘客的影響

結(jié)論：當(dāng)采用 250%額定載荷、額定速度緊急制停時(shí)（a=g）的制動(dòng)力，來(lái)制動(dòng)輕載（一個(gè)人）下行時(shí)，其制動(dòng)減速度將超過(guò)1g，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于醫(yī)學(xué)界提供的人體能夠承受的減速度最大值0.21g對(duì)乘客產(chǎn)生極大的傷害。同時(shí)還會(huì)破壞曳引條件，使曳引鋼絲繩打滑，給電梯運(yùn)行帶來(lái)極大的影響。

五、結(jié)論

由此可見(jiàn)：永磁同步主機(jī)制動(dòng)器不可能按照雙邊250%的額定載重量（單邊125%），額定速度下行來(lái)調(diào)整制動(dòng)器。如果按此調(diào)整，輕載下行制動(dòng)時(shí)就會(huì)對(duì)乘客和電梯運(yùn)行帶來(lái)極大的傷害。如果不按此調(diào)整，又不能滿足單邊制動(dòng)125%額定載荷的冗余要求。

永磁同步主機(jī)制動(dòng)器存在冗余,目前來(lái)說(shuō)是不可能做到的。所以永磁同步主機(jī)驅(qū)動(dòng)的電梯，必須也要增加轎箱上行超速和意外移動(dòng)的保護(hù)。如果一定要其的制動(dòng)器提供冗余的制動(dòng)力，就必須做到以下兩點(diǎn)：其一，這種制動(dòng)器的兩組制動(dòng)力必須時(shí)時(shí)監(jiān)控，確保每組制動(dòng)力分別大于100%額定載荷；其二，這種制動(dòng)器的制動(dòng)力比沒(méi)有冗余的制動(dòng)器幾乎增加100%，如果一定要讓這種制動(dòng)器進(jìn)行冗余制動(dòng)，就必須對(duì)整個(gè)電梯進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。如：增大曳引力、降低制動(dòng)減速度、對(duì)驅(qū)動(dòng)主機(jī)的軸和軸承進(jìn)行徑向力和彎矩驗(yàn)算等。

當(dāng)然，利用永磁同步主機(jī)驅(qū)動(dòng)的電梯，確實(shí)有很多優(yōu)點(diǎn)，如節(jié)能、體積小、故障率低等，它改變了幾十年來(lái)機(jī)械傳動(dòng)利用減速機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械設(shè)備的歷史，它的主機(jī)制動(dòng)器還是比傳統(tǒng)的單機(jī)械部件制動(dòng)器要安全、可靠，是一個(gè)非常好的工作制動(dòng)器，僅此而已。

文：劉德民

參考文獻(xiàn)《淺談電梯和制動(dòng)扶梯制動(dòng)系統(tǒng)》張樂(lè)祥