重庆市特种设备检测研究院 重庆 401121
摘要：电梯安全钳是电梯的重要保护装置之一，安全钳制动性能有效可靠是电梯安全运行的重要保障。其通过摩擦制动来实现对电梯轿厢超速运行时使其减速并制停的安全保护功能。然而安全钳失效的现象依然存在，严重影响了电梯安全运行。本文对电梯轿厢安全钳制动过程进行了深入研究，并根据其失效原理提出两种过程测量方法，在此基础上进行了可行性分析，为进一步研究电梯安全钳制动失效过程打下了基础。
关键词：安全钳；摩擦；测温
电梯安全钳是是增强电梯安全保护功能的重要组成部分，一般安装在电梯轿厢的下部，随轿厢一起在导轨上垂直运动。正常情况下，安全钳制动元件与导轨之间存在足够的距离，不会对轿厢运行产生阻碍。但当电梯轿厢在非正常状态下超速运动（如坠落等），且电梯的其他保护措施无效时，限速器将操纵安全钳夹持导轨来阻止轿厢运动，最终使轿厢静止在导轨上从而防止安全事故发生。
1、电梯安全钳概述
GB7588-2003中把电梯安全钳（如图1）分为瞬时式和渐进式两种。并规定若电梯额定速度大于0.63m/s，轿厢应采用渐进式安全钳，若电梯额定速度小于或等于0.63m/s，轿厢可采用瞬时式安全钳[1]。但无论哪一种安全钳，都是通过制动元件与导轨之间产生足够大的摩擦力来阻止轿厢运动，从而实现安全保护功能。
2、安全钳动作过程的特性
在实际工况条件下，安全钳制停轿厢时常伴随噪声，火花等现象的发生。有研究表明，金属摩擦生热过程中，摩擦力所做功约有95%转化为热量，约85%左右热量传入摩擦体中，其余热量会经辐射，对流，噪声等途径耗散[2]。因此从能量的观点出发，摩擦制动实质上就是能量转换或热交换[3]。能量被吸收必然会引起安全钳制动元件表面形成不均匀温度场，其间的高温导致制动元件摩擦表面结构组成发生一系列的物理化学变化，如制动元件表面软化、氧化、内部金相组织发生变化等[4]。这些变化进而影响其摩擦性能，导致其制动性能衰退，是引起安全钳失效因素之一，给电梯的安全运行带来隐患。
因此对安全钳摩擦制动过程中的温度场动态特性进行实时采集，并且同步记录、分析，为深入研究电梯安全钳失效机理提供了有效的试验数据。
3、钳口摩擦温度的测量
通常情况下人们对物体表面温度的测量采用接触式测量和非接触式测量两种方式，本文在此以热电偶和红外热成像仪测量为例。
3.1热电偶法
热电偶通过对温度信号转换成电量信号，具有结构简单，测温精度高，价格便宜等特点，测量时直接接触物体发热面即可。但在安全钳与导轨摩擦温度测量的案例中，摩擦过程持续时间短，动作速度快，发生摩擦的面都来至于成型产品。用热电偶测量摩擦面的温度势必对产品的金属结构进行破坏，热电偶安装难度较大。同时也由于热电偶本身需要一个热传导的过程，而这个热传导过程也在摩擦面的其他部位同时发生，加上传感器响应时间的影响，所测得的温度往往具有滞后性，测得数据很难对摩擦面实际温度变化的准确性和连续性进行描述。
3.2红外热成像法
红外测温技术基于普朗克定律，凡是温度大于绝对零度的物体，其内部分子和原子都会不停的进行热运动，热量以电磁波的形式向四周辐射，其中波长在0.75μm~1000μm之间的称为红外光波[5]。红外热成像仪通过测量红外光波的辐射能量并将其转换为电信号，然后通过后续电子处理电路将该电信号转换成与景物和背景辐射分布相对应的热图像，这种热图像能够重现被测面各个部分的辐射特性。红外热成像仪测量示意图如图2所示。
4、结束语
电梯安全钳失效是由多方面因素引起的，本文就电梯安全钳在制动摩擦过程中产生不稳定温度场的因素，对安全钳失效的原因进行了简单分析。提出了两种温度测量方法，并着重阐述了利用红外热成像仪记录其动态变化过程的可行性。
参考文献
[1]GB7588-2003 电梯制造与安装规范[S].
[2]D.Majcherczak，P.Dufrenoy，Y.Berthier.Tribological，thermal and mechanical coupling aspec ls of the dry sliding contaer [J].Tribology International 2007，40：834-843.
[3]王涛，朱文坚编著.摩擦制动器[M].广州：华南理工大学出版社，1992.
[4]马保吉，韩莉莉，朱均.盘式制动器的温度场分析[J].西安工业学院学报，1998（4）：311-315.
[5]周筠清，传热学[M].北京.冶金工业出版社，1989：186-189.
作者简介：张雷（1970-）男，硕士，正高级工程师，研究方向：特种设备检测与节能技术。
基金项目：重庆市质监局科技计划项目，编号CQZJKY2015007。
论文作者:张雷,何洋,康立贵
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第19期
论文发表时间:2017/12/19
标签：电梯论文; 摩擦论文; 测量论文; 热电偶论文; 导轨论文; 过程论文; 温度论文; 《建筑学研究前沿》2017年第19期论文;