探究电梯机械锁定装置的设计与安装

王圆圆

江苏爱默生电梯有限公司 221000

摘要：电梯作为现代城市交通的重要组成部分，其安全性一直备受关注。在电梯运行过程中，机械锁定装置起着至关重要的作用，能够保证电梯在特定情况下停止运行并确保乘客的安全。因此，研究电梯机械锁定装置的设计与安装显得尤为重要。本文以轿顶作为检修平台的机械锁定装置的安全性及合理性作一些阐述，以期能够为相关研究提供借鉴。

关键词：电梯；机械锁定装置；设计与安装

引言

传统电梯机房占用了较大的空间，增加了建筑物的高度限制。在一些低层建筑或改造项目中，这样的机房占用了宝贵的空间资源。而无机房电梯则将电梯机房集成在井道内，节省了空间，使得设计更加灵活。这种创新设计不仅满足了建筑限高的要求，还降低了建筑施工成本。然而，尽管无机房电梯在设计和使用上有许多优势，但仍然需要特别关注维修和保养。作为特种设备，电梯的安全性至关重要。因此，在维修和保养过程中，必须设置防止电梯轿厢移动的机械锁定装置。这样一来，即使发生意外情况，如电梯停电或故障，也能够确保乘客的安全。

1电梯概述及分类分析

电梯是一种机电设备，具备一定的动力驱动，并且可以沿固定轨道运动的种踏步与梯级或者是沿刚性导轨运送货物的箱体。电梯可以进行平行运送或者是升降运送作业。广义电梯设备包括载货电梯、自动人行道、载人电梯和自动扶梯等类型。载货电梯主要用于货物的运输，通常安装在商业建筑物、工厂或仓库中[1]。这种电梯的特点是承载能力较大，能够提供稳定的运输服务，以满足货物的需求。其次，自动人行道是一种连续运行的传送带，通常用于人们在商场、机场等场所的长距离移动，可以提供便利的交通方式，减少人们的步行时间。再次，载人电梯是最常见的电梯类型，用于人们在建筑物内垂直运动，如住宅楼、办公大楼等。载人电梯有不同的尺寸和容量，以满足不同建筑物的需求。最后，自动扶梯是一种连续运行的斜坡，通常用于人们在楼梯间的垂直移动。自动扶梯可以提供便捷的上下楼方式，并且在商场、地铁站等公共场所非常普遍。

2机械锁定装置的机械强度及安全系数

机械锁定装置是一种用于保护电梯轿厢在检修状态下不发生意外移动的重要装置，强度和安全性取决于许多因素，并且设计和选用应该根据实际情况进行严格分析，选择合适的材料，增加安全系数。然而，个别制造商在轿顶机械锁定装置的设计选型上存在不合理的问题，加上现场安装工艺流程的缺失，导致轿顶机械锁定装置往往无法满足机械性能要求。以某种规格的电梯机械锁定装置为例，图1展示了机械锁定装置的组成部分，包括电气开关、锁定轴和轿顶上的固定挡板。图2展示了固定在导轨上的挡板。当电梯处于轿顶检修状态时，锁定轴的左半截插入固定在导轨上的挡板中，从而起到机械锁定作用。然而，由于个别制造商对于设计选型不合理，可能导致锁定轴和固定挡板之间的连接不牢固，无法达到可靠的锁定效果。

根据上图的机械锁定装置，综合假设分析轿顶作为检修平台的工况，取最不利情况，主要有以下两种情况：

一是当电气回路发生故障，轿厢空载进行维修作业。在这种情况下，如果由于误动作使得安全回路失效，曳引机会误动作且方向向上行使。此时，锁定轴必须能够保证能破坏曳引条件，使得曳引轮打滑，从而保障人员的安全。

二是在维修作业中，锁定轴需要能够承受轿厢、检修人员、检修仪器和检修设备的重量。在轿顶作为检修平台时，锁定轴需要稳定可靠地支撑这些重量，并且保证不会发生松动或下沉等问题[2]。因此，锁定轴的设计必须考虑到各种负荷情况，并且进行合理的强度计算和结构设计，以确保其安全性和可靠性。

电梯的轿厢质量为1400公斤（kg），对重部分包括滑轮质量为1900公斤（kg），随行电缆实际质量为23.25公斤（kg），对重侧钢丝绳总质量为72.17公斤（kg）。包角α为159度，曳引轮半圆槽开口角γ为30度，曳引轮半圆槽下部切口角β为105度。摩擦系数μ为0.2，钢丝绳倍率r为2。机械锁定装置安装了2套，压导板用6个M12螺栓固定，预紧力F0为16000牛顿（N）。挡板材料为Q235普通碳素钢，抗拉强度σs为225兆帕（MPa），锁定轴材料为45#钢，抗拉强度σ为355兆帕（MPa），直径D为20毫米（mm）。安全系数均取1，重力加速度gn为9.58米/秒^2。

根据这些参数，可以计算电梯的各项性能指标，例如最大载重比、最大起升距离、最大速度等。同时，我们还可以评估电梯的安全性能，例如锁定装置的强度是否足够、钢丝绳是否承受得住最大载荷等。

（1）校核情况1

机械锁定装置工作时轿厢位于顶层平层向上位 置，可视为： 轿厢滞留工况，空载，轿厢位于最上位置。（轿顶曳引绳与对重底部平衡链质量忽略不计，滑动轮惯量折算值与导轨摩擦力因数值小忽略不计)。

当量摩擦系数：

要破坏曳引条件，需要锁定轴的最小应力满足:

所以锁定轴计算符合要求：

（2）校核情况2

图2锁定轴工况示意图

图3 受力模型

检修状态按静载校核:轿顶挡板与导轨挡板间距A = 28.5 mm，轿顶挡板间距B=218.6 mm。

单套设备承受能力：

压导板摩擦力：

挡板受压能力：

计算剪切力：

计算均符合要求。

抗弯能力：

计算不符合要求。

在满足以上（1）（2）两种情况的条件下，锁定轴的抗弯应力可能无法满足承载要求，从而导致安全问题。

3 固定于导轨处挡板的位置

通常情况下，为了增加房屋面积，开发商会减少井道的设计。同时，在装修井道的过程中，为了增强美观效果，还会在井道中安装控制系统或电源控制器。由于井道的横截面积较小且对顶部空间没有明确要求，所以选择在井道顶部或平层位置进行安置。如果电梯机械固定装置将轿顶作为检修平台，那么挡板的位置对于电梯轿厢的固定具有直接的决定作用。如果挡板位置设置不合理，将直接影响机械锁定装置的实际工作效果，最终难以满足检修工作人员的实际需求。其中，电梯挡板的位置不合理主要表现在两个方面：

（1）情况一：导轨挡板安装位置较低

在电梯车厢内部，导轨挡板通常被安装在车厢的侧面，用于防止乘客接触到导轨。然而，有些电梯的导轨挡板安装位置较低，导致乘客的脚部或者小动物的尾巴等容易被挡板夹住，存在安全隐患。这种安装位置不合理可能是由于设计或者安装时的疏忽所致[3]。为了确保乘客和小动物的安全，应当将导轨挡板安装在足够高的位置，避免夹住。

（2）情况二：轿顶固定时检修平台高于待检修部件

在电梯维修过程中，维修人员需要站在轿顶上进行维护和检修工作。然而，有些电梯的轿顶固定时检修平台高度较高，导致维修人员在进行维护时需要额外的支撑设备或者攀爬工具，增加了工作的难度和风险。这种设计不合理可能是由于对维修人员工作需求的考虑不足所致。为了提高维修人员的工作效率和安全性，应当将轿顶固定时检修平台设计在合适的高度，确保维修人员能够方便地进行工作。

4结束语

总之，电梯机械锁定装置的设计与安装是保障电梯使用安全的重要环节。通过合理的设计和正确的安装，可以有效防止乘客意外伤害的发生。然而，随着技术的不断进步，电梯安全问题仍然需要我们持续关注和改进。希望未来能有更加先进和智能的电梯机械锁定装置出现，为人们提供更加安全舒适的电梯出行体验。

参考文献：

[1]王盼盼.论电梯机械锁定装置的设计与安装[J].建筑技术研究,2019,2(3):2.

[2]周光涛.基于机械锁定装置的电梯轿厢意外移动保护设计分析[J].现代制造技术与装备,2021,57(11):3.

[3]林旭波.论电梯机械锁定装置的设计分析[J].同行,2016(9):1.

作者简介：王圆圆 1992.9.8 女 江苏徐州 汉 本科 助理工程师 江苏爱默生电梯有限公司 研究方向: 电梯机械设计，井道设计