电梯对重脱轨的技术分析

电梯对重脱轨的技术分析

吕淼

蒂森电梯有限公司528455

摘要：电梯对重是平衡电梯轿厢的一个部件，在一般情况下都是在垂直轨道上运行不会脱轨的。但在地震的情况下，由于对重轨道相对于轿厢轨道刚度要求更低、绝大多数都是用空心导轨，而轿厢都是用实心导轨，因此在地震等异常的情况下，对重比空轿厢更易脱轨。

关键词：电梯对重;导轨刚度;导靴;曳引条件;变形;撞击;修复;

1电梯轿厢与对重装置简介

电梯轿厢是用于承载和运送人员和物资的箱形空间，由轿厢体、轿厢架及有关构件和装置组成。对重装置是曳引驱动不可缺少的部分，它起着平衡轿厢的重量和部分载荷重量、减少电机功率损耗的作用。对重的总重量W一般由以下决定:

式中:G为轿厢自重;K为平衡系数，一般为0.4～0.5;Q为额定载重量。

对重装置位于井道内，通过曳引钢丝绳、曳引轮与轿厢连接。在电梯运行过程中，对重装置通过对重导靴在对重导轨上滑行，起平衡作用。对重装置一般由对重架和对重块两部分组成，其曳引比为1∶1或2∶1。

2导致对重脱轨的影响因素

当发生大地震时，给人的第一感觉是:山摇地转，所有的东西都在摇摆。现在大部分电梯都是曳引式电梯(由曳引钢丝绳悬挂的轿厢和对重沿着导轨作上下运行)，在地震发生时，由于对重轨道是固定在电梯井道的圈梁上，当电梯的对重发生摇摆运动时，对重架与轨道之间发生水平横向的相对撞击运动，对重就有可能脱离轨道、悬挂在轨道外。是否发生对重脱轨，主要决定于:1)对重导轨的刚度;2)地震时电梯所处的状态;3)对重导靴与导轨的啮合长度及导靴与导轨之间的间隙;4)对重端悬挂钢丝绳的长度。下面分别阐述:

1)对重导轨的刚度。对重导轨有T型导轨、空心导轨和热轧型钢导轨。现在绝大多数都是用空心导轨(用冷轧优质钢板经冷态折弯而成)，要求其抗拉强度不得小于370MPa，主要型号有TK5、TK5A、TK6、TK6A。其中TK5的刚度最差(有折边的比没有折边的导轨刚度要好)，在对重摇摆所产生的惯性力作用下，抵抗变形的能力最差。在这次地震中有一个楼盘共有47台电梯，对重脱轨的有40台，所用的空心导轨型号为TK5。笔者建议制造厂家应该对这批导轨的材质、抗拉强度进行检查，找出问题的原因。TK5的对重空心导轨并不是不能用，但为了防震，最好选用TK6A的对重空心导轨。在这次大地震中，用TK6、TK6A对重空心导轨的电梯，几乎没有发现有对重脱轨的问题。因此建议制造单位尽量不要采用没有折边的TK5对重导轨。

2)电梯当时所处的状态(运动或静止)及运行速度。地震时，电梯若在运行，设对重摇摆的角度为φ，则会产生一个垂直于悬挂钢丝绳方向的分解线速度vsinφ(v为电梯运行速度)，加剧了对重的摇摆。电梯若停在基站，则对重摇摆的幅度会最小，对重端悬挂钢丝绳的长度也最短，则发生对重脱轨的可能性就最低。

3)对重导靴与导轨的啮合长度及导靴与导轨之间的间隙。当对重导轨的刚度较差，或导轨安装的精度较差(导轨的直线度差、接头处理不好)时，对重导轨与导靴的顶面和侧面间隙就要调整大一点，否则对重导轨与导靴在运行时就会发生摩擦导致导靴被导轨接头磨坏。当选用对重导靴的型号不同时，对重导靴与对重导轨的啮合长度也不同;而啮合长度越长，刚度越好。因此安装精度较高的电梯，对重导靴与对重导轨的啮合长度越大、且导靴与导轨之间的间隙调整适中，对重脱轨的可能性就越小。

4)对重端悬挂钢丝绳的长度。悬挂钢丝绳的对重，其运动形式可参考钟摆:对重在顶层和底层，或是高层电梯和底层电梯的对重，其对重端悬挂钢丝绳的长度有明显的区别。地震时，若轿厢停在顶层，对重就必然停在底层，此时悬挂钢丝绳的长度最长，地震时对重摇摆的幅度最大，发生对重脱轨的可能性就最大。

综上所述，当用TK5的对重空心导轨、导靴与导轨之间的间隙较大时，中高层电梯在向下运行到底层时，地震时对重摇摆的幅度最大。由于地震持续的时间约有2min多，对重摇摆所产生的惯性力对导轨产生持续的撞击;当导轨的刚度较差时，导轨会产生严重的塑性变形，对重导靴与导轨之间的间隙迅速变大，对重摇摆的幅度超过地震前对重导靴与对重导轨的啮合长度，对重导靴就脱离对重导轨，在导轨外上下运行。

3对重脱轨后造成的后果及电梯如何自动停止运行

当对重脱轨后，电梯能够继续上下运行，但这时对重的运动轨迹就比较复杂(可参考旋转的钟摆运动形式)，可能会撞击轿厢等部件，并触发安全装置动作，使电梯停止运行。具体有以下4种情况:

1)假设发生地震时，电梯轿厢上行，对重下行，对重在轿厢上方，对重撞击轿厢(或对重压板松动，对重块脱落，部分掉到轿顶)后，轿顶护栏、轿厢及对重框架都产生严重变形。同时，如图1所示，由于对重侧重量骤减、轿厢侧重量骤增，导致对重侧曳引绳张力T2骤减、轿厢侧曳引绳张力T1骤增，即曳引轮两边张力T1和T2的比值骤增，致使电梯的曳引条件突然失去、电梯无法正常运行:曳引钢丝绳会发生打滑，轿厢无法继续上行，造成轿厢瞬间自由落体，电梯的限速器-安全钳联动系统电气开关动作，电梯停止运行。

2)假设发生地震时，电梯轿厢上行，对重下行，对重在轿厢下方，对重撞击对重护栏后，对重无法继续下行或对重块脱落，都会导致对重侧曳引绳张力T2骤减、轿厢侧曳引绳张力T1骤增，曳引轮两边张力T1和T2的比值骤增，同样会造成轿厢瞬间自由落体，电梯的限速器-安全钳联动系统电气开关动作，电梯停止运行。

3)假设发生地震时，电梯轿厢下行，对重上行，对重在轿厢下方，对重撞击轿厢底部，对重侧曳引绳张力T2骤增，轿厢侧曳引绳张力T1骤减，曳引轮两边张力T1和T2的比值骤减，钢丝绳打滑，对重无法继续上行，造成对重瞬间自由落体，电梯的限速器-安全钳联动系统电气开关动作，电梯停止运行。

4)若在以上3种情况下，因对重撞击轿厢，导致曳引绳发生脱槽使轿厢停止不动或轿厢严重变形被卡死在导轨上不动，电梯的限速器-安全钳联动系统电气开关没有动作，曳引机电机仍在转动，导致钢丝绳在曳引轮上打滑，这时电动机运行时间限制器就会在设定的时间内使电梯驱动主机停止转动。

4对重脱轨后电梯的修复及使用

在对重脱轨后，对重除撞击轿厢、对重护栏、导轨外，还可能撞击平层感应器等其他井道里的零部件，使导轨等部件变形、移位、松动。因此在地震后应对导轨等零部件进行全面的检查、检测，及时修复或更换损坏的零部件，调整导轨的垂直度、平层感应器的位置及与隔磁板的啮合深度，锁紧所有零部件，在维保单位自检合检的基础上，进行试运行，且待检验机构检验合格后，才能投入正常使用。

5结束语

综上所述，电梯对重脱轨是在地震等在特定的条件下才会发生的故障，现有的技术措施就可以保证对重安全运行而不脱轨，没有必要特地增加防震的安全装置或防对重脱轨的安全装置(因为会增加很多成本);只要选用合适的对重导轨及导靴，并注意导轨及导靴之间的间隙，就可以把对重脱轨的可能性降到最小。

参考文献

[1]毛怀新.电梯与自动扶梯的技术检验[M].北京:学苑出版社，2001.

[2]电梯制造与安装安全规范:GB7588-2003[S].

[3]电梯试验方法:GB/T10059-2009[S].