电梯直压鼓式制动器动作状态现有监测方式的缺点及其改进设计

作者：潘剑峰，黄剑锋（1.深圳市安驰达科技服务有限公司；2.深圳市特种设备安全检验研究院） ｜ 《中国电梯》2025年第7期

电梯直压鼓式制动器由于结构紧凑、价格低廉，在电梯市场得到了广泛的应用。但这种制动器现有的结构设计会使动作状态监测不可靠，存在一定的安全风险。文章源自特考一点通特考一点通-https://www.tkydt.cn/11077.html

在本文中，笔者首先介绍电梯直压鼓式制动器的工作原理，然后分析电梯直压鼓式制动器动作状态现有监测方式存在的缺点，提出一种采用压力传感器代替微动开关的新型监测方式，以克服电梯直压鼓式制动器工作状态现有监测方式的缺点，同时增加对制动器制动力矩的实时监测功能，从而提高电梯的使用安全性。文章源自特考一点通特考一点通-https://www.tkydt.cn/11077.html

1 电梯直压鼓式制动器的工作原理

电梯直压鼓式制动器通常为常闭式直流电磁制动器。当电梯处于静止状态或需要制动时，曳引电动机、电磁制动器的线圈中无电流通过。此时，制动器电磁铁的动铁芯、静铁芯之间没有吸引力，制动瓦块在制动弹簧压力作用下，将制动轮抱紧，产生摩擦力，阻止制动轮转动，使电梯保持静止。文章源自特考一点通特考一点通-https://www.tkydt.cn/11077.html

当电梯需要运行时，制动电磁铁中的线圈得电，电磁铁迅速磁化吸合，带动动铁芯克服制动弹簧的作用力，使制动瓦块张开，与制动轮完全脱离，解除对制动轮的制动。此时曳引电动机通电旋转，使电梯得以正常运行。文章源自特考一点通特考一点通-https://www.tkydt.cn/11077.html

2 电梯直压鼓式制动器动作状态现有监测方式存在的缺点

常见的电梯直压鼓式制动器的结构包括静铁芯、动铁芯、调整螺套、锁紧螺栓等部件，如图1所示。当电梯启动运行时，动铁芯在线圈产生的电磁力作用下向右移动，与静铁芯吸合在一起，微动开关动作，验证制动器是否处于打开状态。若微动开关按照设置的状态动作，电梯正常运行，否则电梯将停止运行并锁定。在电梯靠站需要停止时，线圈失电使电磁力消失，动铁芯在压缩弹簧的作用下向左移动并压紧制动轮，若微动开关按照设置的状态动作，电梯正常停止，否则电梯将停止运行并锁定。文章源自特考一点通特考一点通-https://www.tkydt.cn/11077.html

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这种采用微动开关对制动器动铁芯运动轨迹中的某段距离进行监测的方式，监测的是制动器动铁芯在动作过程中是否经过所设置的某段区间(见图2中的动作行程)，开关打杆行程若经过这段区间，微动开关就会动作。但如果制动器合闸时(图2中从右向左)，开关打杆经过A线后被卡住，此时制动器摩擦片并没压到制动轮，将导致制动器的制动力不足。或者在制动器开闸时(图2中从左向右)，开关打杆经过B线后被卡住，制动器动铁芯未完全打开，可能导致制动器的制动轮磨闸运行。因此，这种采用微动开关监测制动器动作状态的监测方式，不能识别上述两种情况。显然，现有监测方式有监测盲区，存在安全风险。文章源自特考一点通特考一点通-https://www.tkydt.cn/11077.html

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3 电梯直压鼓式制动器动作状态新型监测方式的设计

为解决电梯直压鼓式制动器动作状态现有监测方式存在监测盲区的问题，笔者设计了一种电梯直压鼓式制动器动作状态新型监测方式。文章源自特考一点通特考一点通-https://www.tkydt.cn/11077.html

3.1 新型监测方式的结构

新型监测方式的结构如图3所示，使用压力传感器作为探头对制动器动作状态进行监测，取代了现有的使用微动开关作为探头的监测方式。压力传感器安装于闸瓦和动铁芯之间，其本体的一端通过螺杆及螺母与闸瓦连接，另一端通过螺栓和动铁芯连接在一起。摩擦片与制动轮之间的压力等于压力传感器的压力。在制动器合闸时，若压力传感器的压力值小于合闸状态设定的最小值，电梯主板则判断电梯出现故障。在制动器开闸时，若压力传感器的压力值大于开闸状态设定的最大值，电梯主板则判断电梯出现故障。文章源自特考一点通特考一点通-https://www.tkydt.cn/11077.html

3.2 压力传感器压力信号处理装置的控制逻辑

为了将压力传感器的压力信号转换成电梯主板可以接收的开关信号，需要将压力信号进行转换处理，从而得到开关信号输出到电梯主板。所采用的控制逻辑如图4所示。在输入端，压力传感器输出的压力信号为电压信号，电路板会将电压信号转换为电流信号，电流大小与压力传感器压力大小成正比。在制动器开闸时，由于受环境温度、电源电压变化等因素影响，压力传感器存在零点漂移情况，压力值可能不为0，而是有一个较小的数值，因此设置了一个较小数值的开闸最大允许压力。将开闸最大允许压力与开闸最小压力(可为0或负值)之间的数值定义为Ⅰ段区间。同样，在制动器合闸时，考虑到制动力应有一个合理的区间和零点漂移的影响，设置了合闸最小允许压力。合闸最小允许压力与制动器最大压力之间的数值定义为Ⅲ段区间。合闸最小允许压力与开闸最大允许压力之间的数值定义为Ⅱ段区间。

3.3 制动器动作状态的监测

为了便于后续说明，设置这台电梯在启动运行正常时电路板的输出信号DO1为断开状态，在启动运行不正常时电路板的输出信号DO1为闭合状态；在停止运行正常时电路板的输出信号DO1为闭合状态，在停止运行不正常时电路板的输出信号DO1为断开状态。同时设置这台电梯在启动运行和停止运行正常时电路板的输出信号DO2为接通状态，在启动运行和停止运行不正常时电路板的输出信号DO2为断开状态。

如图4所示，在电梯启动运行、制动器开闸时，若压力传感器压力信号位于Ⅰ段区间，DO1输出断开信号，DO2输出闭合信号，这两个信号与电梯启动运行正常时设置的输出信号一致，电梯正常启动运行；若压力信号位于Ⅱ段区间，DO1输出闭合信号，DO2输出断开信号，这两个输出信号均与电梯启动运行正常时设置的输出信号不同，电梯主板则报故障并锁定电梯；若压力信号位于Ⅲ段区间，DO1输出闭合信号，DO2输出闭合信号，因DO1输出的闭合信号与电梯启动运行正常时设置的输出信号不同，电梯主板亦报故障并锁定电梯。

在电梯停止、制动器合闸时，若压力传感器压力信号位于Ⅲ段区间，DO1输出闭合信号，DO2输出闭合信号，这两个信号与电梯停止运行正常时设置的输出信号一致，电梯停止运行正常；若压力信号位于Ⅱ段区间，DO1输出断开信号，DO2输出断开信号，这两个输出信号均与电梯停止运行正常时设置的输出信号不同，电梯主板则报故障并锁定电梯；若压力信号位于Ⅰ段区间，DO1输出断开信号，DO2输出闭合信号，因DO1输出的断开信号与电梯停止运行正常时设置的输出信号不同，电梯主板亦报故障并锁定电梯。

3.4 制动器制动力矩的监测

新型监测方式除通过压力信号监测制动器动作状态外，还可以通过实时监测制动器的正压力来实现对制动力矩的监测。制动器的制动力矩

式中：μ—— 制动摩擦片与制动轮的摩擦因数；

R—— 制动轮半径；

N—— 制动器正压力。

根据式(1)作进一步分析：1)制动轮半径R是固定值，对制动力矩没有影响。2)制动摩擦片与制动轮的摩擦因数μ主要受制动轮表面进入油污及电梯带闸运行使摩擦片碳化影响。制动轮表面进入油污是以前制造的个别电梯的结构设计不合理导致的，目前新制造的电梯基本不会有这类问题。电梯带闸运行是制动器动作状态监测缺失导致的。若制动器动作状态被可靠监测，这类问题亦可忽略。3)在电梯使用过程中，制动器正压力N是一个较容易发生变化的参数，这主要是由动铁芯动作过程受到卡阻或线圈电磁力不足导致不能开闸等原因造成的。因此，对制动器正压力N进行监测，能在很大程度上监测制动器制动力矩M。

4 结语

在本文中，笔者针对电梯直压鼓式制动器现有监测方式不能可靠监测制动器动作状态和制动力矩的现状，提出了一种基于压力传感器的电梯直压鼓式制动器动作状态新型监测方式。新型监测方式消除了现有监测方式存在的监测盲区，增加了对制动器制动力矩的监测，提高了电梯的使用安全性。目前，新型监测方式已完成样品制作，正处于功能可靠性测试阶段，笔者希望通过不断完善新型监测方式，使其早日投入实际应用。