劉仕國(guó)
上海淳信機(jī)電科技有限公司 200000
摘要：隨著電梯在生產(chǎn)生活中應(yīng)用率的提高，電梯安全裝置的使用性能備受關(guān)注，其中，緩沖器作為電梯安全保護(hù)裝置，具有類型多樣性特點(diǎn)。為擴(kuò)大新型電梯緩沖器發(fā)展空間，應(yīng)立足當(dāng)前電梯設(shè)備投用需求，逐漸提高電梯緩沖器安裝與檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)電梯安全、穩(wěn)定運(yùn)行，降低電梯安全事故，最終新型電梯緩沖器能夠大范圍推廣。本文首先介紹緩沖器在電梯運(yùn)行中的重要性，然后歸納緩沖器類型，并客觀分析緩沖器安裝與檢驗(yàn)要求，最后預(yù)測(cè)新型電梯緩沖器發(fā)展趨勢(shì)。
關(guān)鍵詞：電梯；緩沖器；發(fā)展趨勢(shì)
前言：近年來(lái)，電梯安全事故頻繁出現(xiàn)，以電梯安全裝置——緩沖器為切入點(diǎn)，務(wù)必研發(fā)新型緩沖器，真正滿足當(dāng)前電梯平穩(wěn)運(yùn)行、安全保護(hù)等需求，進(jìn)而更好地服務(wù)于廣大人民群眾。基于此，有必要探究我國(guó)新型電梯緩沖器未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，以期為緩沖器研發(fā)人員提供新思路，進(jìn)而為日后電梯緩沖器創(chuàng)新研發(fā)與應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
一、緩沖器對(duì)于電梯運(yùn)行的重要性
緩沖器作為安全防護(hù)裝置的一種，將其用于電梯運(yùn)行工況中，主要為電梯安全運(yùn)行保駕護(hù)航，即便出現(xiàn)故障，能夠?qū)崿F(xiàn)損失最小化、傷害最低化[1]。實(shí)際上，這與緩沖器運(yùn)行原理有直接聯(lián)系，緩沖器位于電梯轎廂下方，突遇控制系統(tǒng)失靈、制動(dòng)不足、鋼帶斷裂等事故時(shí)，經(jīng)緩沖作用實(shí)現(xiàn)動(dòng)能向安全能量轉(zhuǎn)化，避免轎廂失重式墜落或沖頂，盡最大可能保護(hù)轎廂內(nèi)乘客生命安全，避免電梯設(shè)備嚴(yán)重受損。緩沖器在電梯安全保護(hù)中的案例不勝枚舉，足以見(jiàn)之，緩沖器在電梯運(yùn)行中的重要性不言而喻。當(dāng)前，電梯使用需求日益多樣化，這無(wú)疑對(duì)緩沖器工藝性能提出較高要求，為充分彰顯緩沖器效能，務(wù)必細(xì)分電梯市場(chǎng)，根據(jù)實(shí)際需求研發(fā)新型緩沖器，以此豐富市場(chǎng)上電梯緩沖器類型，推動(dòng)電梯配件制造技術(shù)行業(yè)持續(xù)發(fā)展[2]。
二、緩沖器的類型、安裝與檢驗(yàn)要求
（一）緩沖器的類型
從能量消耗角度來(lái)看，緩沖器分為兩種類型，即蓄能型電梯緩沖器、耗能型電梯緩沖器，所對(duì)應(yīng)的代表性產(chǎn)品分別聚氨酯緩沖器（非線性）和液壓緩沖器[3]。從專利發(fā)展層面劃分緩沖器類型，如彈簧緩沖器（如圖1）、阻尼液緩沖器。
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（二）緩沖器的安裝與檢驗(yàn)要求
我國(guó)在電梯緩沖器安裝、檢驗(yàn)方面提出相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)化要求，對(duì)于安檢人員來(lái)說(shuō)，應(yīng)有依據(jù)地完成精準(zhǔn)安裝、精益化檢驗(yàn)任務(wù)，避免電梯緩沖器出現(xiàn)安全隱患。實(shí)際安裝中，參照GB 7588-2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》的相關(guān)要求確定緩沖器位置，視額定速度選擇適宜類型的緩沖器。一般來(lái)說(shuō)，額定速度＞1米/秒，電梯緩沖器限定為耗能型緩沖器；額定速度≤1米/秒，所選電梯緩沖器盡量選為蓄能型緩沖器[4]。例如，安裝HHC009型油壓緩沖器時(shí)，安裝人員細(xì)致檢查銹蝕情況，以及油路是否暢通，待清理工作結(jié)束后正式進(jìn)入安裝操作。實(shí)際安裝時(shí)，圍繞電梯土建布置圖及緩沖器系統(tǒng)圖確定數(shù)量及位置尺寸；借助水準(zhǔn)儀將支座板水平放置，同時(shí)，調(diào)節(jié)底板使緩沖器接近垂直（如圖2），以便為混凝土灌注做準(zhǔn)備；安裝緩沖器于支座板；使用鉛垂線調(diào)節(jié)緩沖器，其中活動(dòng)柱塞的外露端與鉛垂線距離小于1毫米；緩沖器置于同一基礎(chǔ)，頂面相對(duì)高度差小于2毫米。對(duì)于安全開(kāi)關(guān)的安裝操作，連接開(kāi)關(guān)打板與柱塞蓋，接下來(lái)連接開(kāi)關(guān)與缸筒安裝板上，基于長(zhǎng)孔調(diào)接開(kāi)關(guān)位置，當(dāng)柱塞被壓下6毫米到7毫米時(shí)，開(kāi)關(guān)立即動(dòng)作。安裝活動(dòng)結(jié)束后，試運(yùn)行柱塞行程、復(fù)位和安全開(kāi)關(guān)功能，直到符合規(guī)定的要求。需注意的是，HHC009型油壓緩沖器應(yīng)滿足工作條件總結(jié)為：底坑內(nèi)溫濕度、清潔度達(dá)標(biāo)；不得存在雜物和塵渣；介質(zhì)中無(wú)爆炸危險(xiǎn)，無(wú)破壞絕緣氣體及導(dǎo)電塵埃。
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緩沖器檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，以TSG T7001-2009《電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則》為依據(jù)，檢查緩沖器位置穩(wěn)固性、形狀常態(tài)化，一旦發(fā)現(xiàn)外觀破損、性能失穩(wěn)等問(wèn)題，及時(shí)向有關(guān)部門匯報(bào)，并做好記錄[5]。舉例來(lái)說(shuō)，檢查液壓緩沖器時(shí)，其液位符合規(guī)定液位值，并針對(duì)柱塞復(fù)位電氣安全性重復(fù)檢驗(yàn)。又如，檢驗(yàn)對(duì)重緩沖器時(shí)，重點(diǎn)核對(duì)標(biāo)識(shí)信息，確保緩沖器頂面與對(duì)重裝置撞板間距符合設(shè)計(jì)值。如果檢驗(yàn)結(jié)果顯示緩沖器不再具備投用條件，那么意味著這類緩沖器將進(jìn)入報(bào)廢階段，對(duì)此，以GB/T 31821-2015《電梯主要部件報(bào)廢技術(shù)條件》為依據(jù)，逐項(xiàng)落實(shí)各類緩沖器報(bào)廢工作[6]。對(duì)于液壓緩沖器，其報(bào)廢條件即柱塞銹蝕、復(fù)位不夠精確、缸體出現(xiàn)裂縫；油液外溢。對(duì)于非線性緩沖器及彈簧緩沖器，其報(bào)廢條件基本一致，具體總結(jié)為：彈簧性能降低、零部件變形、零部件損壞。
三、新型電梯緩沖器的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
（一）聚氨酯緩沖器
低速電梯中，聚氨酯緩沖器適用性較強(qiáng)，為拓展這類緩沖器發(fā)展空間，需要應(yīng)對(duì)老化問(wèn)題，通過(guò)缺點(diǎn)彌補(bǔ)、優(yōu)點(diǎn)弘揚(yáng)，大大提高聚氨酯緩沖器利用率。對(duì)于制造廠商來(lái)說(shuō)，嚴(yán)控制造材料質(zhì)量，并簡(jiǎn)化生產(chǎn)程序，針對(duì)該緩沖器應(yīng)用條件具體說(shuō)明、精益化管控。對(duì)于安裝人員而言，在安裝環(huán)節(jié)保持認(rèn)真態(tài)度，憑借專業(yè)技能和豐富經(jīng)驗(yàn)精準(zhǔn)安裝，降低聚氨酯緩沖器運(yùn)行的故障率。與此同時(shí)，安裝者和使用單位積極配合安全監(jiān)管，并強(qiáng)化安全意識(shí)，使定期檢驗(yàn)、維修保養(yǎng)等工作具體落實(shí)，使聚氨酯緩沖器安全隱患及時(shí)排除，滿足電梯穩(wěn)定運(yùn)行、安全投用等需求。當(dāng)聚氨酯緩沖器應(yīng)用問(wèn)題得到有效處理，能夠使其獲得良好發(fā)展前景。
（二）彈簧緩沖器
低速電梯運(yùn)行時(shí)，不僅聚氨酯緩沖器受歡迎，而且彈簧緩沖器憑借特殊優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用。為進(jìn)一步增加彈簧緩沖器市場(chǎng)份額，使其在產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)主動(dòng)地位，圍繞新時(shí)期電梯使用需求進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)低成本生產(chǎn)、高性能投用等需求。基于簡(jiǎn)單彈簧緩沖器，發(fā)展成具備縮小壓縮尺寸的彈簧緩沖器，這類緩沖器在錐形彈簧彈力推動(dòng)下發(fā)揮緩沖作用，與以往螺旋彈簧相比，無(wú)需大尺寸電梯井道空間，這無(wú)疑會(huì)減少電梯建設(shè)成本，使縮小壓縮尺寸的彈簧緩沖器投用效益最大化。眾所周知，緩沖器緩沖效果關(guān)系到乘客安全，并且這也是電梯安保效用衡量的重要標(biāo)準(zhǔn)，要想為彈簧緩沖器持續(xù)發(fā)展注入充足動(dòng)力，需要設(shè)計(jì)變模量彈簧緩沖器，通過(guò)逐級(jí)增加對(duì)轎廂緩沖力，降低瞬時(shí)沖擊概率，為乘客安全提供全面保障，同時(shí)，避免因轎廂強(qiáng)有力磕碰而影響使用壽命。
（三）液壓緩沖器
液壓緩沖器用作電梯安防裝置，以數(shù)學(xué)模型構(gòu)建的方式，動(dòng)態(tài)了解撞頭及內(nèi)缸筒受力情況，同時(shí)，掌握隔離活塞運(yùn)動(dòng)規(guī)律，據(jù)此優(yōu)化設(shè)計(jì)節(jié)流口，實(shí)現(xiàn)油液資源高效利用率、緩沖效果最佳化等目的[7]。在這一過(guò)程中，借助FLUENT軟件模擬流體流動(dòng)，為物理計(jì)算提供數(shù)據(jù)信息，最后通過(guò)圖形直觀表達(dá)數(shù)據(jù)信息。為保證改進(jìn)后液壓緩沖器達(dá)到電梯安全保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用要求，經(jīng)節(jié)流口仿真確定最優(yōu)節(jié)流口狀態(tài)，具體來(lái)說(shuō)，通過(guò)模型構(gòu)建、網(wǎng)格劃分等形式生成三維模型。接下來(lái)，逐項(xiàng)輸入流體性質(zhì)參數(shù)，獲取解值，為運(yùn)算環(huán)境合理設(shè)置提供依據(jù)，在不影響液壓緩沖器性能的前提下，實(shí)現(xiàn)節(jié)流目標(biāo)。考慮到液壓緩沖器屬于耗能型緩沖器，在資源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)戰(zhàn)略指導(dǎo)下，精益化設(shè)計(jì)其節(jié)流口能夠避免油液浪費(fèi)，減少環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)電梯低成本運(yùn)行。換言之，液壓緩沖器應(yīng)用前景良好。
（四）阻尼液緩沖器
這類緩沖器通過(guò)轉(zhuǎn)換電梯動(dòng)能為阻尼液內(nèi)能，實(shí)現(xiàn)轎廂減速。阻尼液緩沖器發(fā)展階段與彈簧緩沖器相同，對(duì)于簡(jiǎn)單類緩沖器，主要借助特定節(jié)流孔阻止阻尼液，使緩沖作用得以激發(fā)�？紤]到阻尼效果受特定節(jié)流孔尺寸影響保持固定，所以提出阻尼效果最大化發(fā)揮這一需求，這為阻尼液緩沖器進(jìn)一步發(fā)展提供動(dòng)力支持�；诖�，被動(dòng)調(diào)節(jié)阻尼液緩沖器順勢(shì)而生，其運(yùn)行原理總結(jié)為：轎廂近距離接觸緩沖器，緩沖器節(jié)流孔尺寸保持最大，當(dāng)緩沖作用增強(qiáng)，則控制桿向上移動(dòng)，同時(shí)，節(jié)流孔尺寸由大變小，最終阻尼相應(yīng)增強(qiáng)。新時(shí)代下，電梯安全運(yùn)行需求被高標(biāo)準(zhǔn)、高要求的提出，這再次為阻尼液緩沖器創(chuàng)新式發(fā)展提供驅(qū)動(dòng)力，因此，磁流變液緩沖器出現(xiàn)在大眾視線中，為生產(chǎn)生活中電梯安防實(shí)踐給予可靠保障。
這一時(shí)期的緩沖器又被稱為主動(dòng)調(diào)節(jié)阻尼液緩沖器，不同研究學(xué)者得出的結(jié)論存在些許差異，均能為日后阻尼液緩沖器發(fā)展提供理論指導(dǎo)。有的學(xué)者以磁流變液特性為切入點(diǎn)，通過(guò)梳理各類流體本構(gòu)關(guān)系，合理構(gòu)建磁流變液緩沖器數(shù)學(xué)模型，與此同時(shí)，充分利用ANSYS 軟件，科學(xué)、合理設(shè)計(jì)多功能緩沖器。設(shè)計(jì)工作結(jié)束后，以仿真分析的形式檢驗(yàn)緩沖效果，針對(duì)不足之處及時(shí)彌補(bǔ)，直到磁流變液緩沖器的安全保護(hù)效果達(dá)到預(yù)期。個(gè)別學(xué)者從新事物代替舊事物這一角度分析緩沖性能，同樣借助ANSYS軟件分析磁流變液運(yùn)作階段對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度的影響，據(jù)此得知電流與電梯運(yùn)行速度間的關(guān)系，得出阻尼值。綜合分析后，客觀總結(jié)影響磁流變緩沖器設(shè)計(jì)效果的因素，并全過(guò)程評(píng)估主動(dòng)調(diào)節(jié)阻尼液緩沖器緩沖作用的實(shí)際表現(xiàn)。
（五）金屬電梯緩沖器
電梯領(lǐng)域中金屬電梯緩沖器廣泛使用，尤其是在高層建筑中，金屬電梯緩沖器的采購(gòu)量持續(xù)增加。要想擴(kuò)大這類緩沖器應(yīng)用空間，定要優(yōu)化設(shè)計(jì)節(jié)流口以及橡膠密封圈，這是動(dòng)能消耗控制、緩沖器性能提升的基本要求，同時(shí)，也是機(jī)械應(yīng)力適當(dāng)確定、使用壽命延長(zhǎng)的有效路徑。尤其是橡膠密封圈，應(yīng)在設(shè)計(jì)階段保證變形量適合壓力變化、摩擦力小，減少油液泄露現(xiàn)象。處理節(jié)流口設(shè)計(jì)問(wèn)題時(shí)，將理論計(jì)算與simulink模擬仿真有機(jī)結(jié)合，為保證設(shè)計(jì)結(jié)果的合理性和有效性，經(jīng)實(shí)踐測(cè)試及時(shí)改正模擬仿真的不當(dāng)之處，成功研發(fā)實(shí)用性較強(qiáng)的模擬仿真程序。處理橡膠圈密封設(shè)計(jì)問(wèn)題時(shí)，經(jīng)力學(xué)模型構(gòu)建、有限元分析等步驟優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，最終為設(shè)計(jì)實(shí)踐提供正確指導(dǎo)。
（六）附加式電梯緩沖裝置
電梯緩沖器的緩沖性能受多種因素影響，為確保緩沖作用全面彰顯，勢(shì)必要從影響因素入手，大大提高電梯緩沖器利用率，實(shí)現(xiàn)電梯穩(wěn)定運(yùn)行、安全運(yùn)行。一方面，緩沖裝置中安裝安全氣囊。不同研究者與電梯零部件制造廠家溝通，同時(shí)，具體了解電梯產(chǎn)品用途，為安全氣囊位置確定、設(shè)計(jì)方案調(diào)整提供新思路，盡最大可能提高安全氣囊應(yīng)用效果。當(dāng)安全氣囊安裝于轎廂底部弧形凹槽，并與充氣結(jié)構(gòu)順利對(duì)接，配備多功能模塊，以便實(shí)現(xiàn)自動(dòng)緩沖目的，將轎廂強(qiáng)有力沖擊現(xiàn)象大大減小。具體來(lái)說(shuō)，速度感應(yīng)模塊、MCU模塊必不可少。整體設(shè)計(jì)結(jié)束后，電梯減震效果明顯優(yōu)化，即便后期存在維修、保養(yǎng)需求，仍能實(shí)現(xiàn)高效維修與便捷保養(yǎng)。除了這種設(shè)計(jì)方式外，還可以將安全氣囊氣體視為緩沖介質(zhì)，為動(dòng)態(tài)掌握氣體運(yùn)行情況，利用攝像設(shè)備及時(shí)獲取信息，據(jù)此全面了解電梯運(yùn)行狀態(tài)，最終在數(shù)據(jù)信息獲取與分析的前提下，有效控制緩沖器緩沖力，順利實(shí)現(xiàn)平緩過(guò)渡，使乘客身體受到的傷害最小化。由于安全氣囊緩沖裝置不同于耗能型緩沖器，所以不存在環(huán)境污染這一威脅，反而，能為環(huán)境保護(hù)貢獻(xiàn)綿薄之力。
除此之外，當(dāng)前市場(chǎng)上出現(xiàn)泡沫鋁型緩沖吸能緩沖裝置，主要以材料創(chuàng)新式運(yùn)用為切入點(diǎn)，保證新型電梯緩沖器節(jié)能性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性，真正滿足新時(shí)期電梯安防工作常態(tài)推進(jìn)需求。實(shí)際上，泡沫鋁為新型材料，將其用作緩沖裝置中芯柱體的填充圓管，借助ANSYS軟件對(duì)其進(jìn)行力學(xué)性能分析，根據(jù)分析結(jié)果探索緩沖吸能裝置設(shè)計(jì)的可行性方法，使電梯安全使用需求被及時(shí)滿足。從某種程度上來(lái)看，有利于帶動(dòng)泡沫鋁生產(chǎn)行業(yè)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)新型材料大量推廣、泡沫鋁型緩沖吸能緩沖裝置廣泛應(yīng)用的循環(huán)發(fā)展效果。
結(jié)語(yǔ)：綜上所述，城市化進(jìn)程逐年加快，同時(shí)，電梯使用日益頻繁。為保證電梯運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性，大力發(fā)展新型緩沖器十分必要，結(jié)合電梯應(yīng)用實(shí)際，專項(xiàng)探索聚氨酯緩沖器、彈簧緩沖器、金屬電梯緩沖器、附加式電梯緩沖裝置等發(fā)展前景，以此深化電梯零部件制造行業(yè)改革，大大提高電梯設(shè)備推廣效率。
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劉仕國(guó)：1971.12，男，漢族，?上海市閔行區(qū)人，河北理工大學(xué)，本科學(xué)歷，鋼鐵冶金及電化學(xué)專業(yè)，從事電梯設(shè)計(jì)，質(zhì)量管理領(lǐng)域，電梯機(jī)電設(shè)計(jì)20余年，參與多項(xiàng)整梯結(jié)構(gòu)及部件的設(shè)計(jì)工作。