浅谈电梯制动器的检测方法

1 引言

电梯制动器是电梯安全的重要装置，制动器的性能的安全可靠，是保证电梯安全平稳运行的基础。电梯制动器的主要功能在于电梯停止运行的状态下保持轿厢的位置静止不动，并且是运行中的电梯在断电的情况下能够自动制停轿厢。其重要地位如同汽车的刹车装置，保证其性能的安全达标毋庸置疑。而对电梯制动器的性能检测在我国通常采用在电梯整机上进行型式试验方法进行检测，此种方法因为设备结构的外在影响，使检测的参数具有片面性，无法全面准确的检测电梯制动器的性能。本文通过对电梯制动器工作状况的参数关系进行动力学的分析，研究讨论电梯制动器性能检测的新方法。

2 电梯制动器工作状况的动力学试验分析

电梯制动器的工况试验主要有动荷载试验、静荷载试验以及上行超速保护实验。在进行制动器各个工况的试验检测中，其制动的距离、力矩、减速度以及主轴转数和摩擦片升温等参数测量都是必不可少的步骤。

进行电梯制动器的动荷载试验时，电梯轿厢承受额度载荷为125%，向下以额定速度V运行，这时制动器承载的是由轿厢加对重加钢绳的重力引起的偏载和其惯性引起的惯量动载荷。由偏载原因引起的制动力矩分析相似于静载下的力矩。可由公式计算出偏载制动力矩：

（1）

惯性力矩可根据刚体力学公式、牛顿力学公式先进行计算得出电梯整体系统的等效转动惯量，再根据制动器产生制动作用时的角减速度 ，可由公式计算得出惯性制动力矩。即：

（2）

由两种力矩之和即为电梯制动器进行动荷载试验时的总制动扭矩。 在进行电梯制动器的静荷载试验时，其平衡系数 在0.4～0.5之间。如果将曳引比忽略，可由公式得出电梯制动器承受的力矩为：

（3）

在进行电梯制动器的上行超速保护试验时，轿厢呈空载的形式向上以速度 运行，同动荷载试验一样，制动器同样承受两种载荷，即偏载载荷和惯量载荷。故在上行超速保护时，制动器制动的总力矩为此种情况下的偏载力矩和惯性力矩之和。

3 电梯制动器性能检测的方法研究 3.1 电梯制动器性能的检测方法

原有对电梯制动器的检测多在电梯的整机系统上进行。此种检测方法因为涉及的系统结构庞大复杂，可以实际进行检测的范围相对较小，所得的检测参数也不够全面，存在着制动器性能检测不够全面和准确的弊端。在本论文中，提出一种通过模拟实验样机的方法进行电梯制动器性能的检测。即以电梯制动器的动力学特征为基础，设计出模拟的试验样机，通过对制动器制动操作时的能量模拟加载，进行电梯制动器性能的检测。本试验样机采用的是一种旋转加载装置系统，呈水平放置。可以对加载制动器的各种试验工作状况下的能量转换情况进行模拟，对试验各种工作状况下的动力学特征得以满足，其能量的消耗通过制动器系统的制动操作。在试验机上装配的传感器装置负责信号的采集和调整然后通过数据线进行对计算机测控系统的传送。此种水平模拟制动器试验机结构简单，体积较小，便于操作，检测范围全面，弥补了传统在电梯整机上进行制动器检测工作中的不足之处。

3.2 电梯制动器性能检测试验样机 3.2.1 性能检测试验样机的基本构造

电梯制动器性能检测试验样机实现了对制动器各种工况下的性能检测，检测范围全面。其主要构造如下图所示：

本制动器试验样机的模拟电梯系统的偏载由加载电机进行模拟加载，由飞轮组混合电惯量模拟惯性载荷的加载。其中加载电机负有双重模拟加载任务，既要模拟系统偏载同时又要模拟电惯量的加载，在本试验样机系统中占据重要地位，其加载效果的好坏直接影响此试验样机试验效果的成败。

3.2.2 加载电机的加载数学模型

同电梯系统的轿厢、对重以及载荷来说，钢丝绳的重量可不在考虑范围之内。根据第二点论述的三种制动试验工作状况的动力学分析可以计算出加载电机模

拟的偏载力矩，此力矩是一个恒定变量，可以说，只要试验制动器的型号给予确定，就可计算出加载电机的模拟加载力矩。

加载电机同时担任的电惯量的模拟加载，在忽略钢丝绳重量的前提下，如果制动试验样机的转到惯量等同于电梯中旋转部件的转动惯量，即可得出在电梯静载、动载和上行超速保护三种工作状态中的电惯量。综合此三种电惯量的值可得出此三种工况下电机加载电惯量时的等效力矩。制动器制动力矩和制动器的偏载力矩间的差值同加载电惯量的等效力矩成正比。由此可以看出，当传感器测量出电梯制动器的制度力矩的时候，就可以推理计算出制动器的偏载力矩，再结合电机惯性加载的等效力矩，就能够使等效转动惯量和飞轮组的惯性差值的加载电惯量得以实现。

通过以上一系列的计算推理，可以得出制动器在三种工作状况中电机加载力矩的数学模型。

在150%静荷载工况下，加载力矩的数学模型为： 在125%动荷载工况下，加载力矩的数学模型为： 在上行超速保护工况下，加载力矩的数学模型为：

综合此三种工况下的力矩数学模型可以将以一个通用的数学模型来进行电机加载力矩的表示，即：

在此数学模型的基础上，可以实现对制动系统的能量补偿，以保证实验样机的制动性能和电梯系统的制动性能相符合。

4 结语

对电梯制动器性能进行准确全面的检测是保证电梯安全运行，减少电梯事故发生率的最有效的措施。本文改变传统电梯整机进行制动器检测的方法，采用设计和建立电梯制动器模拟试验样机的方式进行电梯制动器在三种工作状况下加载力矩计算和分析，检测电梯制动器的性能，保证了试验样机的制动力矩和规律同实际电梯整机系统在制动上的力矩和规律相符合，从而保证了电梯的安全平稳运行。

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