制动力与曳引力的关系

制动力和曳引力的关系 (1)

——浙江玛拓驱动设备有限公司总工 李树国

2010-12-13 16:27:51 作者： 来源：《赛尔电梯市场》90期

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? 一、标准对曳引力、制动力和上行超速保护的要求 一、标准对曳引力、制动力和上行超速保护的要求

1、标准对曳引力的要求

电梯制造与安装安全规范GB7588对曳引力的要求 第9.3条中规定，电梯的曳引应满足以下三个条件：

a) 轿厢装载至125% 8.2.1或8.2.2规定额定载荷的情况下应保持平层状态不打滑;

b) 必须保证在任何紧急制动的状态下，不管轿厢内是空载还是满载，其减速度的值不能超过缓冲器(包

括减行程的缓冲器)作用时减速度的值;

c) 当对重压在缓冲器上而曳引机按电梯上行方向旋转时，应不可能提升空载轿厢。设计依据可参见附

录M(提示的附录) M1 引言

曳引力应在下列情况的任何时候都能得到保证：

a) 正常运行; b) 在底层装载; c) 紧急制停的减速度。

另外，必须考虑到当轿厢在井道内不管由于何种原因而滞留时应允许钢丝绳在绳轮上滑移。 下面的计算是一个指南，用于对传统应用的钢丝绳配钢或铸铁绳轮且驱动主机位于井道上部的电梯进

行曳引力计算。

M2 曳引力计算须用下面的公式：

式中：

F——当量摩擦系数; α——钢丝绳在绳轮上的包角; T1、T2——曳引轮两侧曳引绳中的拉力。

M2.1 T1及T2的计算 M2.1.1轿厢装载工况

T1/T2的静态比值应按照轿厢装有125%额定载荷并考虑轿厢在井道的不同位置时的最不利情况进行计

算。

M2.1.2紧急制动工况

T1/T2的动态比值应按照轿厢空载或装有额定载荷时在井道的不同位置的最不利情况进行计算。 每一个运动部件都应正确考虑其减速度和钢丝绳的倍率。任何情况下，减速度不应小于下面数值：

对于正常情况，为0.5m/s2;

对于使用了减行程缓冲器的情况，为0.8m/s2。

M2.1.3轿厢滞留工况

T1/T2的静态比值应按照轿厢空载或装有额定载荷并考虑轿厢在井道的不同位置时的最不利情况进行

计算。

M2.2.2摩擦系数计算 使用下面的数值;

——轿厢滞留工况 μ=0.2。

式中：v---轿厢额定速度下对应的绳速，m/s。 电梯技术条件GB/T10058对曳引力的要求 3.12.6钢丝绳曳引应满足以下三个条件：

l 轿厢装载至125% GB7588-2003中8.2.1或8.2.2规定额定载重量的情况下应保持平层状态不打滑; l 应保证在任何紧急制动状态下，不管轿厢内是空载还是满载，其减速度的值不能超过缓冲器(包括减

行程的缓冲器)作用时减速度的值;

l 当对重压在缓冲器上而曳引机按电梯上行方向旋转时，应不可能提升空载轿厢。设计方法可参见

GB7588-2003中附录M 2、标准对制动力的要求

电梯制造与安装安全规范GB7588对制动力的要求

12.4.2.1

当轿厢载有125%额定载荷并以额定速度向下运行时，操作制动器应能使曳引机停止运转，在上述情况

下，轿厢的减速度不应超过安全钳动作或轿厢撞击缓冲器所产生的减速度。

所有参与向制动轮或盘施加制动力的制动器机械部件应分两组装设。如果其中一组部件不起作用，应能有足够的制动力使载有额定载荷以额定速度下行的轿厢减速下行。电磁线圈的铁芯被视为机械部件，而

线圈则不是。

电梯技术条件GB/T10058对制动力的要求 3.5.2制动系统应具有一个机电式制动器(摩擦型)

a)当轿厢载有125%额定载荷并以额定速度向下运行时，操作制动器应能使曳引机停止运转，在上述情况下，轿厢的减速度不应超过安全钳动作或轿厢撞击缓冲器所产生的减速度。所有参与向制动轮或盘施加制动力的制动器机械部件应分两组装设。如果其中一组部件不起作用，应能有足够的制动力使载有额定载

荷以额定速度下行的轿厢减速下行。 电梯曳引机标准GB/T24478对制动力的要求

4.2.2.1 制动系统应采用机电式制动器(摩擦型)，不应采用带式制动器;

4.2.2.2 曳引机的额定制动力矩应按GB7588-2003中12.4.2.1与曳引机用户商定，或为额定转矩折算到

制动轮(盘)上的力矩的2.5倍。

所有参与向制动轮(盘)施加制动力的制动器机械部件应至少分 两组设置，应监测每组机械部件，如果其中一组部件不起作用，则曳引机应停止运行或不能启动，并应仍有足够的制动力使载有额定载重量以额

定速度下行的轿厢减速下行。

5.3 制动力矩

将曳引机固定有试验平台上，使制动器处于制动状态，采用力矩传感器测定曳引轮匀速转动时的力矩，

其平均值为制动力矩。

5.9 制动器动作试验：将制动器组装在曳引机上，使电机处于静止状态，然后进行周期不小于5s的连

续不间断的制动器动作试验 3、标准对上行超速保护的要求

电梯制造与安装安全规范GB7588对上行超速保护的要求

9.10 轿厢上行超速保护装置

曳引驱动电梯上应装设符合下列条件的轿厢上行超速保护装置。

9.10.1该装置包括速度监控和减速元件，应能检测出上行轿厢的速度失控，其下限是电梯额定速度的115%，上限是9.9.3规定的速度，并应能使轿厢制停，或至少使其速度降低至対重缓冲器的设计范围。 9.10.2该装置应能在没有那些在电梯正常运行时控制速度、减速或停车的部件参与下，达到9.10.1的要求，除非这些部件存在内部的冗余度。该装置在动作时，可以由与轿厢连接的机械装置协助完成，无论

此机械装置是否有其他用途。

9.10.3该装置在使空轿厢制停时，其减速度不得大于1gn。

电梯技术条件GB/T10058对上行超速保护的要求

3.9.1 轿厢上行超速保护装置包括速度监控和减速元件，应能监 测出轿厢上行的速度失控，其下限是电梯额定速度的115%，上限是3.6.8对重安全钳的限速器的动作速度，并应能使轿厢制停，或至少使其速

度降低至对重缓冲器的设计范围，该装置使空轿厢制停时，轿厢速度不应大于1gn。

二、曳引力、制动力、上行超速保护的检测方法

电梯监督检验和定期检验规则 TSG7001-2009对曳引机、制动力和上行超速保护的要求如下： 8.1上行超速保护装置：当轿厢上行速度失控时，轿厢上行超速保护装置应当动作，使轿厢制停或者至

少使其速度降低至对重缓冲器的设计范围;该装置动作时，应当使一个电气安全装置动作

8.6空载曳引力试验:当对重压在缓冲器上而曳引机按电梯上行方向旋转时，应当不能提升空载轿厢。 8.10上行制动试验:轿厢空载以正常运行速度上行时，切断电动机与制动器供电，轿厢应当被可靠制停，

并且无明显变形和损坏。

8.11下行制动试验:轿厢装载1.25倍额定载重量，以正常运行速度下行至行程下部，切断电动机与制动

器供电，曳引机应当停止运转，轿厢应当完全停止。

8.12静态曳引试验:对于轿厢面积超过相应规定的载货电梯，以轿厢实际面积所对应的1.25倍额定载重量进行静态曳引试验，对于轿厢面积超过相应规定的非商用汽车电梯，以1.5倍额定载重量做静态曳引试

验，历时10min，曳引绳应当没有打滑现象. 三、紧急制动工况下制动力与曳引力的关系

标准和检规中的相关条款汇总在一起见表1。

表1

标准曳引力制动力上行超速

GB7588空载或满载，井道最不利位置，轿厢减速度的值……125%额定载荷并以额定速度向下运行，

制动时轿厢的减速度……

使空轿厢制停，或至少使其速度降低至对重缓冲器的设计范围

紧急制动工况下，从设计标准和测试标准的要求上来看，有以下关系：

① 对制动力的测试，完全包含了对曳引力的测试; ② 对上行超速的要求，完全包含了空轿厢上行曳引力的测试; ③ 对紧急制动曳引力的要求，包含了对制动力的测试，但不够完全;

④ 对上行超速工况的曳引力没有明确要求; ⑤ 曳引机标准，对曳引力和上行超速保护没有要求。 ⑥ 检测方法中，制动力和曳引力是同时进行检测; ⑦ 轿厢制停距离、制停减速度是二者最终考核标准; ⑧ 制动力、曳引力都与电梯安全相关，又互相制约。

电梯制动器的制动力距并不是越大越好，制动力越大则紧急制停减速度越大，曳引能力下降。制动力与曳引力的矛盾随电梯速度升高，更加明显。假设紧急制动时钢丝绳不打滑，按理论计算曳引条件符合时，制

动减速度要越小越好，则要求制动力越小越好，就很可能导致单臂制动力矩不足以使电梯减速。 以一台1000kg@ 1.75m/s电梯为例，参数如下：轿厢重量Q=1350Kg，提升高度H=75m， 平衡系数ψ=0.45，6根10mm钢丝绳， 2根补偿链，补偿链单位重量1.98kg/m;曳引轮包角155°，曳引比2:1，曳引轮直径400mm，曳引机额定力矩640Nm，槽形角度β=95°, γ=30°。计算制动力时，取井道效率90%，假设钢丝绳不打滑则曳引力作为系统内力考虑，则制动器直接与系统重量相作用。曳引力和制动力的计算结果

见表2。 表2

表二中双臂制动力矩为按紧急制停减速度计算出需要的双臂制动力矩，单臂制动力矩为双臂制动力矩的一半。单臂制动减速度为单臂制动力作用于满载并以额定速度下行的电梯轿厢减速度，数据为负值的说

明单臂制动力不能使轿厢减速。

计算结果表明当曳引条件满足时，单臂制动力都不能满足使满载电梯下行减速。为了达到单臂制动力的要求，则紧急制停减速度太大，导致曳引力不合格，因此紧急制停时钢丝绳不允许打滑的假设不成立。电梯单臂制动使电梯减速是标准强制规定的，因此必须允许双臂制动时钢丝绳打滑。而且标准中没有直接明确要求紧急制停工况下钢丝绳不能打滑，只是用轿厢的制停减速度不能低于0.5m/s(使用了减行程缓冲器的情况为0.8m/s2)来考核，说明是允许打滑的。假设单臂制动使此台电梯以0.1m/s2的减速度减速，则按不允许打滑计算双臂制动减速度为1.7m/s2，与标准要求最低减速度0.5m/s的差距太大，这也表明允许打滑。 表二中的计算数据对电梯工况有一定的忽略，主要在于定性的说明问题。计算条件是按电梯满载额定速度紧急制停工况，当电梯进行125%双臂制动力测试和上行超速保护测试，曳引力会下降更多。最后一组

数据是按电梯曳引机标准GB/T24478对制动力的要求2.5倍为条件计算结果。

四、曳引力测试相关问题探讨

TSG7001中8.6条要求空载曳引力试验，当对重压在缓冲器上而曳引机按电梯上行方向旋转时，应当不能提升空载轿厢。有的电梯在进行此试验时，变频器容量不足以使空载轿厢提起，曳引机起动时即过载保护了。案例分析：额定载重1000kg电梯，空轿厢1350kg，2:1，45%平衡系数，曳引机额定输出力矩时

仅相当提升550kg重物，提升空轿厢时相当于要提升675kg，则要求曳引机输出力矩为额定力矩的1.225倍。同样这台电梯配置成1：1，则提升空轿厢时曳引机要提升1350kg的重物，为额定力矩的2.45倍。标准配

置的变频器不可能有这么大的余量来通过此项曳引力测试。

即使此项曳引力测试通过，能保证电梯是安全的吗?案例：某台电梯28层，2.5m/s，2：1，电梯下行过程中，由于安全钳调整不好导致轿厢卡在导轨上停在14层，对重被拉到冲顶再掉下来。 该电梯按对重压

缓冲器测试，空轿厢不能被提起。

紧急制停时，标准对曳引力要求轿厢满载或空载为条件，标准对制动力要求和TSG7001测试时按125%载荷下行为条件， 间接提高了对曳引能力的要求，是不是应该把曳引力的要求提高到与测试方法一致? 按曳引力要求或者型式试验曳引力合格的电梯，但做双臂制动时曳引力不合格，如何判定?案例：某台3m/s电梯，100%载荷曳引力测试合格;电梯125%负载下行双臂制动时转子很快停下来，钢丝绳打滑却越来越快直到安全钳动作;这是一台典型的制动力过大导致曳引力不合格的案例，现场把制动力调小再测试合

格。

五、无齿轮电梯上行超速保护问题探讨

无齿轮电梯允许不使用制动器作为上行超速保护装置，但差不多所有的无齿轮曳引机的制动器都作为上行超速保护装置在使用。当进行上行超速保护测试时，由于曳引机超速，在超速条件下的曳引力又没有要求，而且上行超速保护测试轿厢的制停减速度与曳引力有很大关系。因此将制动器作为上行超速保护装置，如果出现由于曳引力不合格造成上行超速保护试验未通过，如何判断?既然制停减速度与曳引力有很大关系，上行超速保护试验报告中并未提及曳引力相关的因素，能否保证通过型式试验的制动器在所有电梯

上都能合格?

上行超速限速器动作时的梯速和从限速器动作到制动器使电梯开始减速的时间，是两个很关键的因素，

对制动力和曳引力都有影响，因此保证限速器动作速度的准确性值得研究。

紧急制停减速度是非常关键的指标，由于钢丝绳打滑存在导致曳引力计算时很难确定电梯减速度。是否以实测轿厢制停速度反算紧急制停工况曳引力和上行超速保护工况曳引力，来提高电梯安全系数。 电梯制动器的制动力距并不是越大越好，制动力越大则紧急制停减速度越大，曳引能力下降。制动力与曳引力的矛盾随电梯速度升高，更加明显。假设紧急制动时钢丝绳不打滑，按理论计算曳引条件符合时，制

动减速度要越小越好，则要求制动力越小越好，就很可能导致单臂制动力矩不足以使电梯减速。 以一台1000kg@ 1.75m/s电梯为例，参数如下：轿厢重量Q=1350Kg，提升高度H=75m， 平衡系数ψ=0.45，6根10mm钢丝绳， 2根补偿链，补偿链单位重量1.98kg/m;曳引轮包角155°，曳引比2:1，曳引轮直径400mm，曳引机额定力矩640Nm，槽形角度β=95°, γ=30°。计算制动力时，取井道效率90%，假设钢丝绳不打滑则曳引力作为系统内力考虑，则制动器直接与系统重量相作用。曳引力和制动力的计算结果

见表2。 表2

表二中双臂制动力矩为按紧急制停减速度计算出需要的双臂制动力矩，单臂制动力矩为双臂制动力矩的一半。单臂制动减速度为单臂制动力作用于满载并以额定速度下行的电梯轿厢减速度，数据为负值的说

明单臂制动力不能使轿厢减速。

计算结果表明当曳引条件满足时，单臂制动力都不能满足使满载电梯下行减速。为了达到单臂制动力的要求，则紧急制停减速度太大，导致曳引力不合格，因此紧急制停时钢丝绳不允许打滑的假设不成立。电梯单臂制动使电梯减速是标准强制规定的，因此必须允许双臂制动时钢丝绳打滑。而且标准中没有直接明确要求紧急制停工况下钢丝绳不能打滑，只是用轿厢的制停减速度不能低于0.5m/s(使用了减行程缓冲器的情况为0.8m/s2)来考核，说明是允许打滑的。假设单臂制动使此台电梯以0.1m/s2的减速度减速，则按不允许打滑计算双臂制动减速度为1.7m/s2，与标准要求最低减速度0.5m/s的差距太大，这也表明允许打滑。 表二中的计算数据对电梯工况有一定的忽略，主要在于定性的说明问题。计算条件是按电梯满载额定速度紧急制停工况，当电梯进行125%双臂制动力测试和上行超速保护测试，曳引力会下降更多。最后一组

数据是按电梯曳引机标准GB/T24478对制动力的要求2.5倍为条件计算结果。

四、曳引力测试相关问题探讨

TSG7001中8.6条要求空载曳引力试验，当对重压在缓冲器上而曳引机按电梯上行方向旋转时，应当不能提升空载轿厢。有的电梯在进行此试验时，变频器容量不足以使空载轿厢提起，曳引机起动时即过载保护了。案例分析：额定载重1000kg电梯，空轿厢1350kg，2:1，45%平衡系数，曳引机额定输出力矩时仅相当提升550kg重物，提升空轿厢时相当于要提升675kg，则要求曳引机输出力矩为额定力矩的1.225倍。同样这台电梯配置成1：1，则提升空轿厢时曳引机要提升1350kg的重物，为额定力矩的2.45倍。标准配

置的变频器不可能有这么大的余量来通过此项曳引力测试。

即使此项曳引力测试通过，能保证电梯是安全的吗?案例：某台电梯28层，2.5m/s，2：1，电梯下行过程中，由于安全钳调整不好导致轿厢卡在导轨上停在14层，对重被拉到冲顶再掉下来。 该电梯按对重压

缓冲器测试，空轿厢不能被提起。

紧急制停时，标准对曳引力要求轿厢满载或空载为条件，标准对制动力要求和TSG7001测试时按125%载荷下行为条件， 间接提高了对曳引能力的要求，是不是应该把曳引力的要求提高到与测试方法一致?

按曳引力要求或者型式试验曳引力合格的电梯，但做双臂制动时曳引力不合格，如何判定?案例：某台3m/s电梯，100%载荷曳引力测试合格;电梯125%负载下行双臂制动时转子很快停下来，钢丝绳打滑却越来越快直到安全钳动作;这是一台典型的制动力过大导致曳引力不合格的案例，现场把制动力调小再测试合

格。

五、无齿轮电梯上行超速保护问题探讨

无齿轮电梯允许不使用制动器作为上行超速保护装置，但差不多所有的无齿轮曳引机的制动器都作为上行超速保护装置在使用。当进行上行超速保护测试时，由于曳引机超速，在超速条件下的曳引力又没有要求，而且上行超速保护测试轿厢的制停减速度与曳引力有很大关系。因此将制动器作为上行超速保护装置，如果出现由于曳引力不合格造成上行超速保护试验未通过，如何判断?既然制停减速度与曳引力有很大关系，上行超速保护试验报告中并未提及曳引力相关的因素，能否保证通过型式试验的制动器在所有电梯

上都能合格?

上行超速限速器动作时的梯速和从限速器动作到制动器使电梯开始减速的时间，是两个很关键的因素，

对制动力和曳引力都有影响，因此保证限速器动作速度的准确性值得研究。

紧急制停减速度是非常关键的指标，由于钢丝绳打滑存在导致曳引力计算时很难确定电梯减速度。是否以实测轿厢制停速度反算紧急制停工况曳引力和上行超速保护工况曳引力，来提高电梯安全系数。

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