隨著社會的發(fā)展，電梯被越來越多應(yīng)用到人們?nèi)粘Ｉ钪校呀?jīng)成為不可或缺的重鼓式制動器、摩托車剎車圈、Drum brake、輪轂剎車圈專業(yè)生產(chǎn)廠家無錫九環(huán)2022年7月16日訊 要基礎(chǔ)設(shè)施。近年來，隨著電梯使用年限或頻次的增加，伴隨而來的電梯事故率也不斷增加，電梯的安全性和可靠性逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)問題，而作為應(yīng)用最早、使用年限最久、保有量最多的鼓式制動器的質(zhì)量問題悄然引起了大眾敏感度、社會關(guān)注度的廣泛提高，從而給社會留下了鼓式制動器質(zhì)量不好的印象。此前國家市場監(jiān)督管理總局前期發(fā)起了電梯鼓式制動器安全隱患專項(xiàng)排查治理等一系列活動及發(fā)布了TSG T7007-2022《電梯型式試驗(yàn)規(guī)則》。結(jié)合新《電梯型式試驗(yàn)規(guī)則》的內(nèi)容，下文對鼓式制動器結(jié)構(gòu)性能、存在問題及問題對策進(jìn)行剖析，使社會大眾對鼓式制動器有更明晰的了解及放心選用。
一.鼓式制動器的優(yōu)缺點(diǎn)和與塊式制動器、盤式制動器的比較
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鼓式制動器的優(yōu)點(diǎn)
1.1 制動力矩可調(diào)整：制動力矩可以根據(jù)用戶需要，在設(shè)計(jì)選型范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)范圍大，更易于匹配現(xiàn)場使用。
1.2 工作行程大，對行程微動開關(guān)敏感度要求相對低，不易造成檢測信號誤報(bào)。
1.3 設(shè)計(jì)的剩余行程較大，加上制動臂杠桿系數(shù)，在試車或多次緊急制動后摩擦片磨損量對剩余行程影響量相對較小，剩余行程消失前整機(jī)上可調(diào)整，且調(diào)整方法簡便，如現(xiàn)場可以直接用塞尺等檢測，成本較低。
1.4安裝、調(diào)整、檢測、 維修僅對現(xiàn)場維保人員有基礎(chǔ)技能要求，較為簡單方便，所有頂桿螺栓均外露，空間充足，閘皮磨損一目了然，閘瓦打開過大或過小均可直觀觀察，制動彈簧壓縮長度可直接測量。
1.5 制動器輸入電壓穩(wěn)定性要求相對較低，電壓使用范圍大，電壓不穩(wěn)對功能影響相對較小。
1.6 制動器動、靜銜鐵密封殼體內(nèi)相互運(yùn)動，外界異物不易進(jìn)入動、靜銜鐵之間，潛在卡阻風(fēng)險(xiǎn)極小。
1.7 制動器緩沖墊可外置，不易老化、便于更換。
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鼓式制動器的缺點(diǎn)
2.1 結(jié)構(gòu)不緊湊：安裝在曳引機(jī)上端、高度空間大、體積大。
2.2 行程大：開閘、抱閘反應(yīng)時(shí)間相對慢，噪聲相對大。
2.3 成本高：多一對臂組件，制造成本高。
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鼓式制動器與塊式制動器、盤式制動器的比較
3.1 相比鼓式制動器，塊式、盤式制動器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、行程小、成本低。
3.2 相比鼓式制動器，塊式、盤式制動器的缺點(diǎn)
3.2.1 制動力矩不可調(diào)整：設(shè)計(jì)選型后制動力矩已是定值，出廠后不可再次調(diào)整，現(xiàn)場使用匹配性差。
3.2.2 工作行程小，對行程微動開關(guān)敏感度要求高，易造成檢測信號誤報(bào)。
3.2.3設(shè)計(jì)的剩余行程較小。摩擦片磨損后，動、靜銜鐵間隙超出額定值后在整機(jī)上不便于調(diào)整，基本上是采用一次性設(shè)計(jì)，只能通過更換來滿足曳引機(jī)全壽命周期，因此在曳引機(jī)全生命周期內(nèi)成本是高的。
3.2.4 現(xiàn)場安裝、調(diào)整、檢測、 維修困難，間隙一致性相對差，一般維修人員難以掌握，需要經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)人員操作。
3.2.5 輸入電壓穩(wěn)定性要求高，電壓不穩(wěn)會導(dǎo)致銜鐵抬起異常（如偏吸），造成帶閘運(yùn)行。一般不采用降壓使用，溫升較高；熱態(tài)下，存在電磁鐵吸力不足的潛在風(fēng)險(xiǎn)。
3.2.6 動、靜銜鐵間隙大，各類異物易進(jìn)入動、靜銜鐵之間，潛在卡阻風(fēng)險(xiǎn)大。
3.2.7 緩沖墊內(nèi)置，易老化，不易更換。
3.2.8 盤式制動器的摩擦盤采用的是輕質(zhì)鋁合金非導(dǎo)磁材料，通過內(nèi)齒與碳鋼材質(zhì)的滑鍵軸聯(lián)接，摩擦盤內(nèi)齒極易磨損失效。所以，只能一般用在較低速度且較低層建筑的電梯中。
綜上，無論哪種形式的制動器均各有利弊，需要從設(shè)計(jì)、制造、維保三方面共同努力解決制動器本質(zhì)安全問題。
二.鼓式制動器預(yù)防對策
鼓式制動器在國內(nèi)外電扶梯領(lǐng)域已使用多年，其存在的制造及工藝缺點(diǎn)已經(jīng)充分暴露，結(jié)合新《電梯型式試驗(yàn)規(guī)則》要求，以下對鼓式制動器典型故障現(xiàn)象提出解決及預(yù)防對策，以極大改善鼓式制動器的本質(zhì)安全性。
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松閘手柄卡阻導(dǎo)致無法制動失效的解決方案
1.1預(yù)防措施：內(nèi)置松閘手柄預(yù)留自鎖角設(shè)計(jì)，避免達(dá)到卡阻位置。
1.2預(yù)防措施：內(nèi)置松閘后自復(fù)位設(shè)計(jì)（如扭簧、凸臺等，圖1），避免人為遺忘松閘后復(fù)位操作導(dǎo)致卡阻。
1.3預(yù)防措施：內(nèi)置松閘手柄軸復(fù)位后的限位設(shè)計(jì)，避免復(fù)位后轉(zhuǎn)動而卡阻。
圖1松閘手柄自復(fù)位
1.4預(yù)防措施：內(nèi)置松閘手柄接觸面圓弧設(shè)計(jì)，避免多次松閘后尖角碰撞導(dǎo)致卡阻。
1.5預(yù)防措施：若無“復(fù)位”“限位”設(shè)計(jì)，則必須選擇非導(dǎo)磁材料作為松閘手柄軸。
1.6取消內(nèi)置松閘手柄，使用外部松閘機(jī)構(gòu)(圖2)。
圖2 鼓式制動器外置松閘機(jī)構(gòu)
02
減震墊老化分解、更換的解決方案
2.1預(yù)防措施：減震墊外置結(jié)構(gòu)(圖3)，減震墊外置便于更換、操作，且使減震材料遠(yuǎn)離高溫區(qū)，同時(shí)不存在減震墊磨損、老化異物進(jìn)入殼體內(nèi)部的風(fēng)險(xiǎn)。外置減震技術(shù)的應(yīng)用不僅避免了隨使用年限減震墊老化造成的潛在卡阻風(fēng)險(xiǎn)，還打破了原有的鼓式制動器高于板式制動器噪聲的現(xiàn)狀，可將噪聲有效控制在45dB以內(nèi)。
圖3 外置減震結(jié)構(gòu)
03
因產(chǎn)生剩磁而力衰減導(dǎo)致溜車的解決方案
3.1預(yù)防措施：動鐵芯、靜鐵芯采用工業(yè)純鐵材質(zhì)(圖4)，不易產(chǎn)生剩磁,解決長時(shí)工作力值衰減問題。
注：工業(yè)純鐵特點(diǎn)：①工業(yè)純鐵力學(xué)性能不受熱處理的影響；②工業(yè)純鐵磁性好且穩(wěn)定，剩磁小；③工業(yè)純鐵韌性大，可塑性好。
圖4工業(yè)純鐵 動、靜鐵
04
因摩擦拉毛、生銹而產(chǎn)生鐵屑而卡阻解決方案
4.1預(yù)防措施：動鐵可采用噴涂陶瓷工藝（圖5），陶瓷硬度增大，超級耐磨和耐腐，機(jī)械設(shè)計(jì)壽命能夠達(dá)1000萬次以上；陶瓷技術(shù)的應(yīng)用可有效預(yù)防常見的卡滯現(xiàn)象，將目前常規(guī)200萬次機(jī)械壽命提升至1000萬次以上，使制動器的機(jī)械壽命跨上一個(gè)新的水平。
圖5陶瓷工藝
05
因潤滑脂形成油脂泥膠結(jié)或硬化的卡阻解決方案
5.1預(yù)防措施：采用二硫化鉬潤滑脂，提升潤滑可靠性。
注：二硫化鉬潤滑脂特點(diǎn)：
①高溫下不滴油，不結(jié)焦；
②優(yōu)異的抗磨損性能，粘性強(qiáng)，潤滑降噪效果良好；
③極佳的高溫性，在高溫下具有長久的使用期和穩(wěn)定性；
④優(yōu)良的抗燃、抗氧化穩(wěn)定性，極低的揮發(fā)損失；⑤良好的抗水性，在接觸水工況下，不易流失，不易乳化。
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常見典型問題-剩余行程不足，造成無法上閘的預(yù)防方案
6.1剩余行程不足的原因及危害
不論大批量在用梯使用的鼓式制動器，還是目前及未來市場大批推廣的盤式制動器、塊式制動器，目前市場上正規(guī)生產(chǎn)商都從設(shè)計(jì)上預(yù)留必要的剩余行程，以便在摩擦片磨損后，實(shí)現(xiàn)自動退距。如圖6中鼓式制動器的剩余行程是指制動器上閘后（摩擦片緊貼制動輪），銜鐵（動芯）仍能活動的距離，X即是剩余行程。如圖7中是一種比較常用的塊式制動器，制動器上閘后銜鐵與松閘螺栓之間的余量X即是剩余行程。
圖6鼓式制動器剩余行程
電梯試梯、年檢、制動力測試等試驗(yàn)及后期使用過程中，隨著電梯運(yùn)行制動抱閘的多次完成，使摩擦片發(fā)生不同程度磨損，增大制動器動鐵的工作行程。經(jīng)調(diào)研，許多工況下，特別是使用5年以上的制動器摩擦片實(shí)際磨損較為嚴(yán)重。當(dāng)摩擦片磨損量超過允用剩余行程后，逐漸貼近制動輪的過程中發(fā)生頂死現(xiàn)象，雖然制動器的電磁力和制動彈簧的彈簧力都保持良好狀態(tài)，但彈簧力完全作用到制動器松閘機(jī)構(gòu)上（如圖8），無法作用到制動輪上，導(dǎo)致制動力矩消失。
圖7塊式制動器剩余行程
圖8 鼓式制動器無剩余行程上閘狀態(tài)
6.2剩余行程預(yù)防措施
6.2.1鼓式制動器設(shè)計(jì)和制造時(shí)預(yù)留剩余行程安全余量，且余量較大，一般在3mm左右，加上制動臂杠桿系數(shù)（取值為（0-1））存在，摩擦片磨損量對剩余行程影響量相對較小，且在剩余行程不足前可作調(diào)整。
6.2.2在維保時(shí)，現(xiàn)場可以直接用塞尺檢測及判定出剩余行程是否滿足要求。鼓式制動器斷電上閘后（制動襯墊緊貼制動輪），銜鐵向里推至極限，用塞尺檢查制動器銜鐵（動芯）與制動螺栓間的間隙，即為剩余行程（圖6）。剩余行程的調(diào)整方法參照各廠家的使用說明書。
6.2.3相對于鼓式制動器，塊式制動器設(shè)計(jì)的剩余行程較小，摩擦片磨損量對剩余行程變小影響大，當(dāng)剩余行程消失時(shí)，無法在整機(jī)上進(jìn)行調(diào)整，需要更新制動器。
綜上，安全剩余行程是預(yù)防銜鐵頂死引發(fā)的制動器抱閘失效的一個(gè)關(guān)鍵因素，在設(shè)計(jì)、制造過程，預(yù)留及保證合理的剩余行程，電梯維保和檢修過程中檢測和調(diào)整剩余行程余量，是保證制動器可靠性的重中之重的條件。
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常見熱點(diǎn)問題-頂桿螺栓斷裂的預(yù)防方案
鼓式制動器頂桿螺栓裂紋、斷裂的情況時(shí)有發(fā)生，頂桿螺栓斷裂會導(dǎo)致拖閘造成制動襯墊加速磨損。這種風(fēng)險(xiǎn)引起了政府電梯監(jiān)管部門的重視，以下就螺栓斷裂失效模式予以分析并提出相應(yīng)的預(yù)防措施。
7.1螺栓斷裂失效模式及預(yù)防措施
螺栓斷裂失效模式主要有4種：
1）過載：拉伸應(yīng)力或剪切應(yīng)力，或彎曲應(yīng)力超出允用。
2）疲勞：周期性的、循環(huán)往復(fù)的外應(yīng)力超出使用極限。
3）腐蝕：酸性雨水等化學(xué)腐蝕、高抗拉強(qiáng)度下的應(yīng)力腐蝕。
4）氫脆：酸洗、電鍍或暴露于富氫環(huán)境下都可以發(fā)生。
前三種螺栓斷裂失效模式主要通過設(shè)計(jì)材料、規(guī)格選型、安全余量及安裝防護(hù)技術(shù)要求來保證，而氫脆引發(fā)的螺栓斷裂是通過表面處理工藝來保證的。
目前市場上常用的緊固件、壓縮彈簧的表面處理多為電鍍處理，鋼鐵件在傳統(tǒng)電鍍工藝的酸洗、陰極除油、電鍍等過程中，都有還原態(tài)氫原子生成，使晶格變形，帶來內(nèi)應(yīng)力或使基體或鍍層局部硬度增加，造成脆性。氫脆對高強(qiáng)度鋼和彈性制件的危害特別大，電鍍過程務(wù)必嚴(yán)格控制工藝要求，對于機(jī)械強(qiáng)度要求較高的鋼鐵緊固件、零件0.5mm以下的薄壁件及彈性材料、電鍍后必須進(jìn)行去氫處理（如恒溫200℃、4h或真空除氫等）以預(yù)防電鍍氫脆對高硬度、高強(qiáng)度件的影響。
7.2 鼓式制動器頂桿螺栓失效的預(yù)防措施
鼓式制動器頂桿螺栓機(jī)械強(qiáng)度要求較高，設(shè)計(jì)階段應(yīng)選擇材料強(qiáng)度、規(guī)格型號、足夠的安全系數(shù)、防腐蝕表面處理；采用電鍍工藝時(shí)，須在電鍍后進(jìn)行去氫處理；此外，也可以考慮采用非酸洗、非電鍍的其他工藝（如噴塑工藝）方案。保證頂桿螺栓不發(fā)生過載、疲勞、腐蝕及氫脆等失效模式，確保頂桿螺栓質(zhì)量的可靠性。
三.滿足TSG T7007-2022《電梯型式試驗(yàn)規(guī)則》的鼓式制動器方案
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現(xiàn)生產(chǎn)中的常見鼓式制動器(圖9）的主要零部件包括
①軸套導(dǎo)向、②靜鐵、 ③動鐵、④線圈、⑤機(jī)殼、⑥松閘手柄等，制動器通、斷電時(shí)，動鐵③、靜鐵②之間是存在往復(fù)相對運(yùn)動的。
圖9 現(xiàn)常用臂鼓式結(jié)構(gòu)
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滿足TSG T7007-2022《電梯型式試驗(yàn)規(guī)則》的鼓式制動器設(shè)計(jì)思路
新鼓式制動器較現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的主要變化點(diǎn)包括：
2.1獨(dú)立空間：用⑦隔板、⑧螺栓（圖10）連接將原一體腔體分隔兩個(gè)相對獨(dú)立的空間，實(shí)現(xiàn)制動器兩組結(jié)構(gòu)均有各自獨(dú)立運(yùn)行空間。
2.2取消內(nèi)置松閘手柄：取消圖10中藍(lán)框區(qū)域內(nèi)⑥內(nèi)置松閘手柄。
2.3增加外置松閘功能:
2.3.1在制動器外部與制動臂間，采用杠桿原理的⑥外置機(jī)械機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)制動器外部松閘功能。
2.3.2采用在電梯控制柜端外接電路實(shí)現(xiàn)外置電動松閘功能。
注：新設(shè)計(jì)方案不涉及驅(qū)動主機(jī)外形變化、不涉及制動臂變化。
圖10 臂鼓式新結(jié)構(gòu)
總之， TSG T7007-2022《電梯型式試驗(yàn)規(guī)則》的出臺更好地規(guī)范制動器設(shè)計(jì)、制造及檢測要求，以解決目前市場上某些廠家的設(shè)計(jì)、制造、維保問題，制動器類型各有優(yōu)勢，還應(yīng)從提升各廠家產(chǎn)品質(zhì)量內(nèi)功出發(fā)，不以犧牲質(zhì)量為代價(jià)的改進(jìn)優(yōu)化是電梯行業(yè)發(fā)展的重中之重，同時(shí)滿足上述鼓式制動器預(yù)防對策及結(jié)合型規(guī)優(yōu)化的新結(jié)構(gòu)的鼓式制動器仍然是一款性能優(yōu)良的好產(chǎn)品。
