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电梯反绳轮和安全钳事故的教训和建议
作者：梁广炽
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目 录
1、常见反绳轮结构
2、三种导致轿厢坠落的反绳轮典型失效模式
3、滚动轴承失效的原因分析
4、反绳轮和滚动轴承设计选型和标准规范要求修订建议
5、反绳轮和滚动轴承维护保养注意事项
6、限速器-安全钳常见结构
7、限速器-安全钳典型失效模式
8、限速器-安全钳设计和标准规范要求修订建议
9、限速器-安全钳维护保养注意事项
近年来，因反绳轮严重失效导致对重脱离悬挂系统，失去对重牵引的轿厢坠落的事件时有发生，本人收集了2023云南、2022厦门、2020湖北、2019湖南、2018成都和2008香港6个这样的案例。规范、标准中悬挂装置要求两根以上冗余并且安全系数12以上，但悬挂系统中的某些零部件如此薄弱（如反绳轮挡板螺栓、轴卡口），竟然遇到可以预见的失效后（滚动轴承失效是可以预见且难以避免的），悬挂系统就失效并导致轿厢坠落，在轿厢坠落的关键时刻，6个这样的案例中只有1宗限速器-安全钳有效地动作，成功地制停轿厢；4宗限速器触发安全钳动作，轿厢减速，但未能有效制停轿厢；1宗限速器失效未能触发安全钳动作。电梯人引以自豪的防止轿厢坠落保护竟然如此靠不住？这类事件的性质之所以非常严重，是因为它可以导致满载乘客的轿厢坠落，可以造成群死群伤的重大事故。这类事件暴露了一些设计制造的缺陷。从设计制造源头预防这类事故，显然是更加有的放矢，事半功倍！在使用过程中，维护保养也有很大的机会发现事故之前的某些征兆，也有责任发现限速器与安全钳、反绳轮滚动轴承的不正常工作状态，以及对这些部件进行维护。![]()
概述
因反绳轮严重失效导致对重脱离悬挂系统，轿厢坠落的6个案例
1、2023年10月云南，铸铁对重反绳轮轴承失效，轴挡板螺栓断裂，导致对重、轿厢坠落，限速器失效未能触发安全钳，安全钳未能起作用，轿厢未减速坠落。
2、2022年厦门，尼龙对重反绳轮轴承失效，轴挡板螺栓断裂，导致对重、轿厢坠落，限速器动作触发了安全钳，安全钳使轿厢减速，但未能制停轿厢（安全钳活动部件充满油垢、安全钳制动力偏低）。3、2020年湖北，轿顶反绳轮径向跳动磨损，钢丝绳全部脱槽，导致一侧吊板被钢丝绳磨穿，安全钳制动力不足，不能有效制停轿厢（安全钳楔块表面存在的不明污垢及未调整到位等原因）4、20 19年12月湖南，因缺油干涸对重反绳轮轴承失效，轴挡板螺栓断裂，导致对重、轿厢坠落，限速器动作触发了安全钳、安全钳有效地制停轿厢。5、2018年2月成都，铸铁对重反绳轮（2个半月前更换了该对重反绳轮轴承，疑似换轴承未换轮，轴承失效） 反绳轮钢丝绳脱槽，轴被脱槽的钢丝绳摩擦断裂，造成对重、轿厢坠落，限速器动作触发了安全钳，安全钳未能有效制停轿厢。6、2008年10月香港，铸铁对重反绳轮轴承损坏，轴一侧失去承托倾斜，悬挂绳脱槽，反绳轮与对重架接触并脱离对重架，导致对重、轿厢坠落，限速器动作触发了安全钳，安全钳使轿厢减速，但未能制停轿厢。![]()
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三种导致轿厢坠落的反绳轮失效模式
对重反绳轮脱离对重架的严重失效，可导致对重坠落和轿厢坠落的严重事故。在特种设备安全技术规范和标准中电梯的悬挂系统要求很高，其悬挂装置（钢丝绳或包覆带）不仅要求多根冗余，而且安全系数要求大于12，而目前包含在悬挂系统中的对重反绳轮的轴支撑部件、轴挡板、轴止档卡槽及其固定螺栓的设计相当脆弱，在可预见的单个滚动轴承严重损坏后就可能导致轿厢坠落，这应引起业界的高度重视。需要说明的是，当滚动轴承严重损坏，轴承保持架散开、滚珠散落的情况下，反绳轮槽的径向和轴向摆动量很大，标准要求的反绳轮的防脱槽装置只是防止因钢丝绳松弛或异物进入时脱槽。另外在悬挂系统失效的情况下，作用在曳引轮轴上的驱动主机制动器是不能起制动轿厢作用。滚动轴承严重损坏引起三种对重反绳轮脱离对重架的失效模式，这个过程中，维护保养有很大机会发现问题，防止事故发生。下面逐一介绍：![]()
2.1轴承卡死挡板螺栓断裂失效模式
滚动轴承在严重损坏过程中，如保持架破损、滚珠破碎、砂尘侵入等情况下，有一定的概率发生卡死或卡紧失效模式。这种失效模式将使反绳轮把扭矩传递到轮轴上，最终传递到轴挡板（卡板）螺栓上，导致挡板螺栓断裂。采用反绳轮挡板这种设计的电梯，往往没有考虑滚动轴承卡死这个失效模式，一旦发生卡死，该螺栓没有考虑这个工况，经计算其强度非常弱，断裂是必然的事。
2023年云南事故（铸铁轮）、2022年厦门事故（尼龙轮）、2019年湖南事故（铸铁轮）都是这种相同问题。
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滚动轴承严重损坏（保持架损坏、滚动体破裂、滚道出现严重坑槽等原因），有一定的概率出现偶发性卡死，轴承卡死使本来轮转轴不转的正常情况发生改变，曳引绳的力传递到轮轴上，使轴产生转动，导致轴的固定挡板螺栓剪切断裂。
正常状态是轮转轴不转，事故状态是轮转轴也转！
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事故中剪切断裂的挡板螺栓
悬挂装置要求两根以上冗余并且安全系数12以上，但悬挂系统中的某些零部件（如反绳轮挡板螺栓）竟然遇到可以预见的失效后（滚动轴承失效是可以预见且难以避免的），悬挂系统就失效并导致轿厢坠落，而这种失效模式已经在我国导致多次严重事件，建议标准修订关注的一个重点问题。
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2.2钢丝绳把轮轴磨断或支撑板、上横梁磨穿
滚动轴承严重损坏但并没有卡死，由于轴承报纸架损坏等原因使部分滚动体脱落或跑偏，反绳轮在轴承失去径向支撑作用下大幅度摆动，曳引绳脱离反绳轮绳槽，曳引绳在反绳轮的轴上摩擦磨损至其断裂，或者把上横梁板磨穿，或者把轴挡板的卡槽挤断。，
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2.3 轮轴卡口被挡板挤崩裂失效模式
反绳轮轴挡板卡扣被挡板挤崩裂了，轮轴卡口被挡板挤崩裂也可伴随着钢丝绳脱槽后磨损支撑板和轴的情况，最后也导致支撑板严重变形后，轴从严重变形的支撑板之间脱出。
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反绳轮轴脱离对重过程中，支撑板或上横梁产生严重变形
不管轮轴是哪一种失效模式，反绳轮在轴承失去支撑作用下大幅度径向跳动和轴向摆动，曳引绳脱离反绳轮绳槽。失去轴向固定的轮轴和轮在脱离绳槽的曳引绳力的作用下倾斜并脱离反绳轮支撑结构，导致支撑板或上横梁产生严重变形。
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滚动轴承失效的常见现象和原因
电梯反绳轮滚动轴承失效的常见现象和原因
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| 初、中期现象 | 原因 | 最后现象 |
| 1 | 异响、内外圈松动（跑圈）、温升 | 径向配合尺寸、材质松软程度、热膨胀系数没有控制好 | 滚珠散落
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| 2 | 异响、振动、生锈、温升 | 淋雨、泡水、润滑油脂变质、没有加润滑油脂 |
| 3 | 异响、振动、温升
| 轴承本身的质量问题，如零件精度低、游隙大、材料有缺陷等 |
承受与设计载荷不符的外力（包括径向、轴向、冲击、交变载荷） |
| 寿终 |
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3.6三种常见反绳轮
现在常见的电梯反绳轮有铸铁反绳轮和MC尼龙反绳轮两种，铸铁反绳轮和MC尼龙反绳轮结构的差异主要体现在轮彀厚度、轮缘厚度、辐条数量和辐板厚度等，以及轮孔与轴承外圈得配合过盈量。
常用MC尼龙反绳轮与滚动轴承装配结构主要有两种形式：一种是MC尼龙浇筑过程中热镶嵌钢圈，然后在钢圈上装配滚动轴承；另一种是滚动轴承直接压入经车削得MC尼龙轮孔中。前者主要依靠钢圈及其齿槽沟与尼龙的抱紧力和啮合力。后者主要通过控制过盈量得到预紧力。足够且能够长久维持的粘合力或预紧力是维持滚动轴承正常运行的基本条件。轴承直接压入轮孔得结构要求尼龙轮孔和轴承外围配合过盈量比铸铁轮孔与轴承外围配合大很多，并且受弹性模量和热膨胀系统的影响较大。
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限速器-安全钳设计和标准规范要求修订建议（1）
安全钳应能在下行方向动作，并且能使载有额定载重量的轿厢或对重（或平衡重）达到限速器动作速度时制停，或者在悬挂装置断裂的情况下，能夹紧导轨使轿厢、对重（或平衡重）保持停止。根据5.6.6的规定，可使用具有上行动作附加功能的安全钳。安全钳应能在下行方向动作，并且应考虑型式导轨和电梯安装所用导轨工作表面差异（包括但不限于：防锈涂层、一定程度的锈蚀、滚轮材料印痕、导轨表面硬度和表面加工方法的不一致性）的工作条件下，能使载有额定载重量的轿厢或对重（或平衡重）达到线速去动作速度时制停，或者在悬挂装置断裂的情况下，能夹紧导轨使轿厢、对重（或平衡重）保持停止。根据5.6.6的规定，可使用具有上行动作附加功能的安全钳。（1）原条款没有考虑型式导轨和电梯安装所用导轨工作表面差异对中、高速电梯带来的影响相当大，随着我国高层楼宇所需的高速电梯愈来愈多，建议进一步考虑这个潜在的大风险；（2）促进制造单位进行电梯整机定型试验，把已经建设起来的试验塔用起来。![]()
限速器-安全钳设计和标准规范要求修订建议（2）
载有额定载重量的轿厢或对重（或平衡重）在自由下落的情况下，渐进式安全钳制动时的平均减速度应为0.2gn~1.0gn载有额定载重量的轿厢或对重（或平衡重）在自由下落，以及带有对重的悬挂系统在轿厢载有额定载重量和空载的情况下，渐进式安全钳制动时的平均减速度应为0.2gn~1.0gn。如果轿厢或对重在安全钳制动减速度有可能大于1.0gn，应考虑另一侧被抛起然后坠落所引起的冲击力所带来的风险。（1）原条款没有考虑带有对重的悬挂系统在轿厢载有额定载重量和空载的情况下如果制动力不变，a=F/m，减速度可能变大于1.0gn；（2）如果轿厢或对重在安全钳制动减速度有可能大于1.0gn，另一侧被抛起然后坠落所引起的冲击力会带来新的风险；（3）促进制造单位进行电梯整机定型试验，把已经建设起来的试验塔用起来。![]()
限速器-安全钳设计和标准规范要求修订建议（3）
为确保在达到危险速度之前限速器动作，触发渐进式安全钳的限速器动作点之间对应于限速器绳移动的最大距离不应大于250mm。触发瞬时式安全钳的限速器动作点之间对应于限速器绳移动的最大距离不应大于100mm。
建议修改为
为确保在达到危险速度之前安全钳动作，应当考虑限速器和安全钳，以及其联动机构三者的全部最长响应时间来设定限速器的动作速度。
（1）原条款用“限速器动作点之间对应于限速器绳移动的最大距离”的量化要求对于不同的电梯额定速度具有不合理性；（2）原条款没有考虑到安全钳和其联动机构的响应时间带来的速度变化；（3）促进制造单位进行电梯整机定型试验，把已经建设起来的试验塔用起来。![]()
9.1限速器维护保养注意事项
（1）确保原厂的设计功能正常，如上行超速保护功能；
（2）清除灰尘、适当润滑，确保绳轮、甩块、棘爪、触发爪在其回转轴销中转动灵活（如果限速器上方使用冲击钻打孔，要先用塑料纸等盖住限速器）；
（3）按照要求实施限速器-安全钳联动试验、限速器动作速度测试试验，确保提拉力和动作速度正常；
（4）发现异常，如限速器的动作不灵活，动作位置有卡滞，转动时有异响、碰撞、有封记的位置移位，应要求更换限速器；（5）按照制造单位维护说明书和有关要求，对限速器进行维护保养![]()
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