信息中心
鼓式制动器、摩托车刹车圈、Drum brake、轮毂刹车圈专业生产厂家无锡九环2023年5月16日讯 近年来，随着电梯保有量的增加和使用年龄的增长，电梯事故起数也在增加，电梯的安全性和可靠性逐渐成为人们关注的焦点问题。而作为应用最早、保有量最多的一类电梯制动器——鼓式制动器的质量问题引起社会关注。此前国家市场监督管理总局发出了对电梯鼓式制动器安全隐患专项排查治理的通知，在本文中，笔者结合TSG T7007-2022《电梯型式试验规则》的内容，对鼓式制动器优缺点、典型故障及预防措施进行探讨，让大家对鼓式制动器有更明晰的了解。1 鼓式制动器的优缺点以及块式制动器、盘式制动器的优缺点(1)制动力矩可调整，在设计选型范围内可调节范围大，更易于匹配现场使用。(2)工作行程大，对行程微动开关敏感度要求相对低，不易造成检测信号误报。(3)设计的剩余行程较大，加上制动臂杠杆系数，在试车或多次紧急制动后摩擦片磨损量对剩余行程影响量相对较小；在剩余行程消失前整机上可调整，且调整方法简便。例如在现场可以直接用塞尺等检测，成本较低。(4)安装、调整、检测、维修仅对现场维保人员有基础技能要求，较为简单方便。所有顶杆螺栓均外露，空间充足，闸皮磨损一目了然，闸瓦打开过大或过小均可直观观察，制动弹簧压缩长度可直接测量。(5)制动器输入电压稳定性要求相对较低，电压使用范围大，电压不稳对功能影响相对较小。(6)制动器动、静衔铁在密封壳体内相互运动，外界异物不易进入动、静衔铁之间，潜在卡阻风险极小。(1)结构不紧凑，安装在曳引机上端，高度需求空间大、体积大。(2)行程大，开闸、抱闸反应时间相对慢，噪声相对大。相比鼓式制动器，块式制动器、盘式制动器的优点：结构紧凑、行程小、成本低。相比鼓式制动器，块式制动器、盘式制动器的缺点有以下几点。(1)制动力矩不可调整。设计选型后制动力矩已是定值，出厂后不可再次调整，现场使用匹配性差。(2)工作行程小，对行程微动开关敏感度要求高，易造成检测信号误报。(3)设计的剩余行程较小。摩擦片磨损后，动、静衔铁间隙超出额定值后在整机上不便于调整，基本上是采用一次性设计，只能通过更换来满足曳引机全寿命周期，因此在曳引机全生命周期内成本是高的。(4)现场安装、调整、检测、维修困难，间隙一致性相对差，一般维修人员难以掌握，需要经过专业培训人员操作。(5)输入电压稳定性要求高。电压不稳会导致衔铁抬起异常(如偏吸)，造成带闸运行。一般不采用降压使用，温升较高；热态下，存在电磁铁吸力不足的潜在风险。(6)动、静衔铁间隙大，各类异物易进入动、静衔铁之间，潜在卡阻风险大。(8)常用的盘式制动器的摩擦盘采用的是轻质铝合金非导磁材料，通过内齿与碳钢材质的滑键轴联接，摩擦盘内齿极易磨损失效。所以，一般只能用在较低速度且较低层建筑的电梯中。综上，无论哪种形式的制动器均各有利弊，需要从设计、制造、维保等方面共同努力解决制动器的本质安全问题。鼓式制动器在国内外电梯、自动扶梯领域已应用多年，其存在的制造及工艺缺点已经充分暴露。笔者结合TSG T7007-2022要求，对鼓式制动器典型故障提出预防措施，旨在提升鼓式制动器的本质安全性。(1)内置松闸手柄采用导磁材料的预防措施(需综合考虑采取以下措施)：①内置松闸手柄采用自锁角设计，避免达到卡阻位置；②内置松闸手柄采用接触面圆弧设计，避免多次松闸后尖角碰撞导致卡阻；③采用内置松闸后自复位设计(如采用扭簧、设计凸台等，如图1所示)，避免人为遗忘松闸后复位操作导致卡阻；④内置松闸手柄轴复位后的限位设计，避免复位后转动而卡阻。
(2)内置松闸手柄采用非导磁材料的预防措施(需综合考虑采取以下措施)：①同“本文第2.1节第(1)款内置松闸手柄采用导磁材料的预防措施”中的①、②；②若无“复位”“限位”设计，则必须选择非导磁材料作为松闸手柄轴。(3)取消内置松闸手柄，使用外部松闸机构，如图2所示。
减振垫采用外置结构，如图3所示，减振垫外置可便于更换、操作，且使减振材料远离高温区，延缓了老化；同时不存在减振垫磨损、老化后产生的异物进入壳体内部的风险。外置减振技术的应用不仅避免了随使用年龄增加减振垫老化造成的潜在卡阻风险，还打破了原有的鼓式制动器噪声高于板式制动器的现状，可将噪声有效控制在45dB(A)以内。
动铁芯、静铁芯采用工业纯铁材质如图4所示，不易产生剩磁，可解决长时工作力值衰减问题。(工业纯铁材质的特点是：(1)力学性能不受热处理的影响；(2)磁性好且稳定，剩磁小；(3)韧性大，可塑性好。)
2.4 动铁芯因摩擦拉毛或生锈产生铁屑造成卡阻的预防措施动铁芯可采用喷涂陶瓷工艺如图5所示，陶瓷具有硬度增大，超级耐磨和耐腐的特点，机械设计寿命能够达1000万次以上；陶瓷工艺的应用可有效预防常见的卡滞现象，将目前常规的200万次机械寿命提升至1000万次以上，使制动器的机械寿命跨上一个新的水平。
2.5 因润滑脂形成油脂泥胶结或硬化导致卡阻的预防措施MoS2润滑脂在高温下不滴油、不结焦，并有以下特色：(1)具有优异的抗磨损性能，粘性强，润滑降噪效果良好；(2)极佳的高温性能，在高温下具有长久的使用寿命和稳定性；(3)优良的抗燃、抗氧化稳定性，极低的挥发损失；(4)良好的抗水性，在接触水工况下，不易流失，不易乳化。①不论大批量在用电梯使用的是鼓式制动器，还是当前及未来市场推广的盘式制动器、块式制动器，制动器生产商都从设计上预留必要的剩余行程，以便在摩擦片磨损后实现自动退距。如图6所示，鼓式制动器的剩余行程是指制动器上闸后(摩擦片紧贴制动轮)，动铁芯仍能活动的距离，X 即是剩余行程。图7所示是一种比较常用的块式制动器，制动器上闸后衔铁与松闸螺栓之间的余量X 即是剩余行程。
②电梯安装调试、定期检验、制动力测试等试验及后期使用过程中，随着电梯运行进行了多次制动抱闸的，使摩擦片发生不同程度磨损，增大了制动器动铁芯的工作行程。经调研，在许多工况下，特别是使用5年以上的制动器摩擦片实际磨损较为严重。当摩擦片磨损量超过允用剩余行程后，逐渐贴近制动轮的过程中会发生顶死现象。虽然制动器的电磁力和制动弹簧的弹簧力都保持良好状态，但弹簧力完全作用到制动器松闸机构上，无法作用到制动轮上，导致制动力矩消失。①鼓式制动器设计和制造时预留剩余行程安全余量，且余量较大，一般在3mm左右，加上制动臂杠杆系数(取值为0～1)的存在，摩擦片磨损量对剩余行程影响量相对较小，且在剩余行程不足前可作调整。②在维保时，现场可以直接用塞尺检测及判定剩余行程是否满足要求。鼓式制动器断电上闸后(制动衬垫紧贴制动轮)，动铁芯向里推至极限，用塞尺检查制动器(动铁芯)与制动螺栓间的间隙，即为剩余行程(见图6)。剩余行程的调整方法参照各制动器厂家的使用说明书。③相对于鼓式制动器，块式制动器设计的剩余行程较小，摩擦片磨损量对剩余行程变小影响大。当剩余行程消失时，无法在整机上进行调整，需要更新制动器。综上，安全剩余行程是预防衔铁顶死引发的制动器抱闸失效的一个关键因素。在制动器设计、制造过程中，要预留及保证合理的剩余行程；在电梯维保和检修过程中，要检测和调整剩余行程余量，这是保证制动器可靠性的重中之重。鼓式制动器顶杆螺栓裂纹、断裂的情况时有发生，顶杆螺栓断裂会导致拖闸造成制动衬垫加速磨损。这种风险引起了电梯安全监察部门的重视。顶杆螺栓断裂失效模式主要有以下几种：(1)过载。拉伸应力、剪切应力或弯曲应力超出允许值。(2)疲劳。周期性的、循环往复的外应力超出使用极限。(3)腐蚀。酸性雨水等化学腐蚀，高抗拉强度下的应力腐蚀。(4)氢脆。酸洗、电镀或暴露于富氢环境下都可能发生。前3种螺栓断裂失效模式主要通过材料选择、规格选型、安全余量及安装防护技术要求来保证，而氢脆引发的螺栓断裂是通过表面处理工艺来保证的。目前市场上常用的紧固件、压缩弹簧的表面处理多为电镀处理，钢铁件在传统电镀工艺的酸洗、阴极除油、电镀等过程中，都有还原态氢原子生成，使晶格变形，带来内应力或使基体或镀层局部硬度增加，造成脆性。氢脆对高强度钢和弹性制件的危害特别大，电镀过程务必严格控制工艺要求作业。对于机械强度要求较高的钢铁紧固件，0.5mm以下的薄壁件及弹性材料，电镀后必须进行去氢处理(如恒温200℃、4h或真空除氢等)，以预防电镀氢脆对高硬度、高强度件的影响。鼓式制动器顶杆螺栓机械强度要求较高，在设计阶段应选择足够的材料强度、规格型号，足够的安全系数，要进行防腐蚀表面处理；采用电镀工艺时，须在电镀后进行去氢处理；此外，也可以考虑采用非酸洗、非电镀的其他工艺(如喷塑工艺)方案。要保证顶杆螺栓不发生过载、疲劳、腐蚀及氢脆等失效模式，确保顶杆螺栓的可靠性。3 满足TSG T7007-2022的鼓式制动器设计方案目前常见的鼓式制动器包括的主要零部件如图8所示。制动器通、断电时，动铁芯与静铁芯之间是存在往复相对运动的。如图9所示，满足TSG T7007-2022的鼓式制动器的结构较现有结构的主要变化点包括：
(1)两组结构具有独立空间。用隔板、螺栓连接，将原一体腔体分隔两个相对独立的空间，实现制动器两组结构均有各自独立运行空间。(3)增加外置松闸功能，可选：①在制动器外部与制动臂间，通过应用杠杆原理的外置机械机构实现制动器外部松闸功能；②通过在电梯控制柜端外接电路实现外置电动松闸功能。满足TSG T7007-2022的鼓式制动器不涉及驱动主机外形和制动臂变化。总之，TSG T7007-2022的出台更好地规范了制动器设计、制造及检测要求，以解决目前市场上某些厂家的制动器的设计、制造、维保问题。各种制动器类型有各自的优势，电梯行业应从提升各厂家产品质量出发，不断改进优化，积极采取上述鼓式制动器预防措施，并积极贯彻TSG T7007-2022提出的新要求。笔者相信，经过优化设计的鼓式制动器仍然是一款好产品。
来源：《中国电梯》杂志
