劉仕國(guó)
上海淳信機(jī)電科技有限公司 上海市 200000
摘要：在電梯運(yùn)行中，緩沖器是最后的安全保障設(shè)施，若是電梯降至底層然而沒有及時(shí)停運(yùn)，則轎廂會(huì)繼續(xù)行駛，進(jìn)而與底坑發(fā)生撞擊，引發(fā)電梯事故，如果將緩沖器安裝于底坑中，則可以有效提高轎廂制停安全性，不會(huì)對(duì)人員造成傷害，因此緩沖器被國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制要求為電梯必備的安裝裝置之一。在日常運(yùn)行中，相關(guān)人員應(yīng)該充分重視緩沖器性能情況，積極進(jìn)行檢修與養(yǎng)護(hù)，以充分提高電梯運(yùn)行安全性。對(duì)此，本文闡述了液壓緩沖器概述，介紹了液壓緩沖器結(jié)構(gòu)，并介紹液壓緩沖器維修與養(yǎng)護(hù)策略，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)企業(yè)與人員提供參考。
關(guān)鍵詞：液壓緩沖器；緩沖原理；結(jié)構(gòu)探究
引言：對(duì)于電梯用液壓緩沖器而言，其主要被安裝在電梯井道底坑中，設(shè)置在轎廂和對(duì)重的正下方。當(dāng)電梯轎廂或?qū)χ匾蚬收献驳讜r(shí)，油壓緩沖器利用液體流動(dòng)的阻尼作用緩沖轎廂或?qū)χ氐臎_擊，安全平穩(wěn)地把轎廂和對(duì)重制停，避免劇烈沖擊，防止災(zāi)難性事故發(fā)生，保護(hù)乘客和設(shè)備安全。當(dāng)前，要求緩沖器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小、重量輕，緩沖過(guò)程平穩(wěn)連貫，具有良好的緩沖性能[1]。
1.電梯用液壓緩沖器的緩沖原理
1.1基本原理
轎廂對(duì)緩沖器產(chǎn)生撞擊作用時(shí)，柱塞下行，會(huì)對(duì)缸體液壓油進(jìn)行壓縮，借助節(jié)流環(huán)將液壓油噴進(jìn)柱塞腔。此過(guò)程中，由于活動(dòng)截面積驟減，產(chǎn)生渦流，促使液體中質(zhì)點(diǎn)互相摩擦與拉擊，促使對(duì)重與轎廂速度變緩，最終停止。緩沖器借助液體活動(dòng)阻力作用，對(duì)對(duì)重與轎廂產(chǎn)生緩沖效果，在對(duì)重、轎廂與緩沖器分開時(shí)，基于復(fù)位彈簧作用，柱塞向上復(fù)位，液壓油再次回到油缸中，恢復(fù)到正常狀況。由于液壓緩沖器主要通過(guò)消耗能量形式達(dá)到緩沖目的，所以沒有回彈效果。另外，由于變量作用，柱塞下壓過(guò)程中，節(jié)流環(huán)截面積不斷減小，促使緩沖力和緩沖減速度基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，所以液壓緩沖器平穩(wěn)性良好。
1.2節(jié)流原理
基于相同制停條件，緩沖器的緩沖作用時(shí)間較短，儲(chǔ)能器可以將大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為油液內(nèi)能，并對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)，其余動(dòng)能借助節(jié)流作用進(jìn)行熱能轉(zhuǎn)換，散發(fā)到空氣中。以理論角度分析，梯形凸臺(tái)是最佳節(jié)流方式，對(duì)此應(yīng)考慮成本、功能以及結(jié)構(gòu)等因素，進(jìn)而對(duì)緩沖性能最佳方案進(jìn)行確定，選擇徑向設(shè)置節(jié)流孔充分提高緩沖時(shí)的節(jié)流效果。相比于皮囊蓄能器，活塞儲(chǔ)能器反應(yīng)不夠靈敏，并且密封性能與缸體加工要求更高，但是其借助設(shè)計(jì)能夠和緩沖器實(shí)現(xiàn)一體化，充分提高結(jié)構(gòu)儲(chǔ)能效果，降低成本[2]。
1.3緩沖距離
需要保證曳引電梯，在轎廂上行時(shí)不會(huì)出現(xiàn)超速問(wèn)題，進(jìn)而避免電梯沖頂，因此，需要設(shè)置對(duì)重緩沖器、超速保護(hù)裝置、保護(hù)開關(guān)等保護(hù)裝置。其中保護(hù)開關(guān)主要是借助制動(dòng)器制動(dòng)提高電梯運(yùn)行安全。根據(jù)GB10060-0993《電梯安裝驗(yàn)收規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定，在轎廂處于最高層站的平層位置，制動(dòng)器無(wú)法有效運(yùn)行，同時(shí)對(duì)重重量比轎廂大時(shí)，會(huì)造成電梯沖頂事件，此時(shí)轎廂處于最高層站的平層位置情況下，緩沖器頂面、緩沖器和對(duì)重裝板的間距應(yīng)該控制在200mm—350mm范圍內(nèi)，若是緩沖器耗能較大，則此間距應(yīng)該控制在150mm—400mm范圍內(nèi)。
2.電梯用液壓緩沖器的結(jié)構(gòu)分析
液壓緩沖器的結(jié)構(gòu)形式主要由芯軸式與多孔式兩種類型，多孔式緩沖器結(jié)構(gòu)件下圖。
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在撞擊撞頭之后，促使活塞下行，開始擠壓高壓腔中液壓油，并借助阻尼孔向低壓腔中流通。因?yàn)橄啾扔诨钊娣e，阻尼面積更小，對(duì)液壓油流通造成阻礙，實(shí)現(xiàn)節(jié)流緩沖目的[3]。
芯軸式緩沖器結(jié)構(gòu)如下：
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芯軸式緩沖器屬于新型緩沖器，相比于多孔式緩沖器，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、緩沖效率高，性能穩(wěn)定性良好。其運(yùn)行原理和多孔式基本相同，主要差異在于結(jié)構(gòu)，芯軸式緩沖器節(jié)流作用主要是借助芯軸和活塞之間配合，形成環(huán)形縫隙。因此，在形成變化過(guò)程中，間隙面積變化具有一定規(guī)律，進(jìn)而提高阻尼力的平穩(wěn)性[4]。對(duì)于芯軸式緩沖器結(jié)構(gòu)，具體如下所示。
首先，圓柱節(jié)流芯軸。該節(jié)流芯軸的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，見下圖。
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活塞孔和芯軸產(chǎn)生的節(jié)流縫隙具有固定不斷特點(diǎn)，緩沖初始階段形成的沖擊力較大，在進(jìn)入緩沖之后，壓力迅速降低。縫隙對(duì)于緩沖效果有著較大影響，若是縫隙較大，則緩沖效果幾乎為零，若是縫隙較小，那么油腔會(huì)產(chǎn)生較大沖擊力與油壓沖擊力，該裝置在低速輕載場(chǎng)合具有良好適用性。
其次，階梯節(jié)流芯軸，見下圖。
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改芯軸主要為臺(tái)階性，通過(guò)油腔尺寸確定臺(tái)階數(shù)，在芯軸壓入活塞孔過(guò)程中，芯軸直徑不斷變大，不斷縮小和活塞孔之間間隙，相比于圓柱芯軸，該芯軸緩沖器的減速度變化以及油缸壓力非常穩(wěn)定，然而因?yàn)樾据S為階梯型，所以無(wú)法保證排油截面變化的連續(xù)性，臺(tái)階過(guò)度緩沖位置缺乏穩(wěn)定性，要想保證緩沖效果達(dá)到預(yù)期要求，應(yīng)該持續(xù)優(yōu)化排油截面變化穩(wěn)定性[5]。
再次，圓錐芯軸，見下圖。
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相比于階梯芯軸，圓錐芯軸在緩沖過(guò)程中，產(chǎn)生的截面積變化具有良好連續(xù)性，緩沖過(guò)程的曲線非常平滑。然而因?yàn)閳A錐芯軸節(jié)流口面積變化呈線性，在其上端面直接與下斷面直徑確定之后，其外部輪廓曲線即固定不變，可變參數(shù)不夠豐富，優(yōu)化空間較少，進(jìn)行緩沖時(shí)壓力也會(huì)存在。要達(dá)到勻減速目的，對(duì)壓力沖擊進(jìn)行有效控制，應(yīng)該保證節(jié)流縫隙變化過(guò)程中滿足某種特定規(guī)律。
最后，拋物線芯軸，見下圖。
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以理論角度分析，拋物線芯軸結(jié)構(gòu)最為理想，在保證芯軸輪廓曲線參數(shù)設(shè)計(jì)及合理情況下，能夠獲得與等減速相近的緩沖效果，有效提高緩沖壓力穩(wěn)定性，進(jìn)而保證緩沖腔壓力平穩(wěn)性，能夠充分控制油壓沖擊，在高速場(chǎng)合具有良好適用性。然而因?yàn)閽佄锞�輪廓曲線參數(shù)的確定難度較大，同時(shí)加工成本較高等，在實(shí)際中的應(yīng)用較少，主要借助錐形與階梯型芯軸實(shí)現(xiàn)理想目標(biāo)。
對(duì)于圓錐芯軸與臺(tái)階芯軸，在保證參數(shù)合理情況下，能夠促使芯軸獲得和理想拋物線芯軸較為相近的等減速特性。所以衍生出一種新型芯軸結(jié)構(gòu)，見下圖。
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對(duì)芯軸進(jìn)行分段處理，主要由柱面柱體與錐面柱體構(gòu)成，借助芯軸界面形狀變化，促使活塞孔有效節(jié)流面積發(fā)生變化。在緩沖初期，活塞孔具有較大節(jié)流面積，即使芯軸伸進(jìn)速度較大，也不會(huì)產(chǎn)生較大沖擊力。在活塞不斷下行過(guò)程中，節(jié)流面積縮小過(guò)程具有一定規(guī)律性，特別在各段過(guò)度銜接部位，排油截面能夠平穩(wěn)變化，充分降低壓力突變發(fā)生概率，緩沖過(guò)程動(dòng)能消耗非常均勻。
3.電梯用液壓緩沖器的維修與保養(yǎng)
3.1維保時(shí)間、要求與內(nèi)容
維保工作主要采用年度、半年度、季度、月度與周度等時(shí)間要求對(duì)液壓緩沖器展開專項(xiàng)修理、大修與中度修理等，維保內(nèi)容與要求如下：
（1）年度檢修。對(duì)液壓緩沖器展開復(fù)位試驗(yàn)，要求柱塞構(gòu)件靈活進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)，電氣開關(guān)動(dòng)作具有良好準(zhǔn)確性，液壓緩沖器油位需要保持在最低油位與最高油位范圍內(nèi)。
（2）半年度檢修。檢查緩沖器的可靠性與牢固性以及壓力缸、柱塞構(gòu)建的腐蝕、銹蝕等現(xiàn)象[6]。
（3）季度檢修。①總線緩沖器的可靠性與牢固性，電氣開關(guān)動(dòng)作的可靠性，以及電器開關(guān)與電纜破損問(wèn)題等；②對(duì)于緩沖器油位，應(yīng)該始終位于最高油位—最低油位之間，柱塞未發(fā)生腐蝕現(xiàn)象；③保證緩沖器頂面和轎廂間距符合設(shè)計(jì)要求。
（4）周度檢修。①確保緩沖器的電氣開關(guān)靈活動(dòng)作，具有可靠的功能。②緩沖器壓縮到最大極限后，可自行服務(wù)，并且電氣開關(guān)無(wú)異�，F(xiàn)象。柱塞無(wú)銹蝕問(wèn)題。
3.2液壓緩沖器維保要點(diǎn)
（1）緩沖器需要垂直安裝，同時(shí)不垂直度控制在1°范圍內(nèi)；如果垂直度不滿足規(guī)范要求，應(yīng)該借助增減墊片方式，促使緩沖器垂直度滿足規(guī)定要求。
（2）查看緩沖器名，可以準(zhǔn)確掌握其生產(chǎn)日期，并準(zhǔn)確判定緩沖器是都超出保質(zhì)期，若是超出使用時(shí)間則應(yīng)該開展更換工作。
（3）對(duì)于緩沖器柱塞外露部分主要借助抹布將灰塵擦除，若是表面被液壓油污染無(wú)法有效清除，則可以蘸取適量除油劑進(jìn)行擦拭，之后借助毛刷進(jìn)行防銹油脂涂刷。
（4）定期開展柱塞復(fù)位檢查工作，緩慢釋放柱塞，觀察柱塞運(yùn)動(dòng)的靈活性，比如柱塞能夠下壓到底，柱塞能夠充分復(fù)位，通過(guò)此種目測(cè)方式即能夠了解柱塞運(yùn)動(dòng)靈活性。對(duì)于運(yùn)動(dòng)性能可以借助對(duì)緩沖器行程進(jìn)行有效判斷。若是柱塞運(yùn)動(dòng)靈活性良好，同時(shí)緩沖行程符合設(shè)計(jì)要求，則可以繼續(xù)用于電梯中。若是柱塞靈活性不足，緩沖行程不滿足規(guī)定要求時(shí)，說(shuō)明有雜物進(jìn)入到柱塞與導(dǎo)向套中間空隙，也有可能和調(diào)節(jié)桿未進(jìn)行有效配合，維護(hù)人員可以拆除緩沖器，檢查各個(gè)部件，把柱塞以及導(dǎo)向套的異物全部清除干凈，并對(duì)柱塞部件和調(diào)節(jié)桿部件的節(jié)流嘴損壞情況進(jìn)行檢查，檢查壓力缸中是否進(jìn)入異物，若是存在異物則通過(guò)清洗劑展開清洗工作，若是節(jié)流嘴損壞同時(shí)無(wú)法修復(fù)，需要對(duì)柱塞部件和調(diào)節(jié)桿部件進(jìn)行更換，如壓力缸和調(diào)節(jié)桿為一體的類型，那么應(yīng)該對(duì)壓力缸進(jìn)行更換。如果緩沖行程高于規(guī)定范圍，則緩沖器中相關(guān)部件螺紋連接位置發(fā)生松動(dòng)，此時(shí)應(yīng)該全面排查螺紋連接部位，對(duì)于松動(dòng)位置可以通過(guò)螺紋用膠水進(jìn)行緊固處理。如果緩沖器發(fā)生無(wú)法復(fù)位的問(wèn)題，那么應(yīng)該倒掉緩沖器液壓油，之后下壓液壓緩沖器至底部，將調(diào)節(jié)桿底部螺母稍微松開，并將緩沖器松開觀察其復(fù)位情況。如果緩沖器復(fù)位良好，則繼續(xù)做下壓運(yùn)動(dòng)，2次，若是仍可以充分復(fù)位，將下壓到底，將底部螺母擰緊。
（5）對(duì)油質(zhì)與油位展開年度檢查。若是緩沖器攜帶油標(biāo)，則借助油標(biāo)完成油位測(cè)量工作，油位處于油標(biāo)最低刻度與最高刻度之間表明油位正常。若是緩沖器帶彎頭，那么維護(hù)人員可以擰開彎頭螺堵，油位在油位刻度最大值與最低值之間，則油位無(wú)異�，F(xiàn)象。若是油位在最低刻度位置，應(yīng)該對(duì)緩沖器漏油情況進(jìn)行檢查，若是無(wú)漏油問(wèn)題，需要根據(jù)說(shuō)明書添加抗磨液壓油，保證油位保持在最低油位與最高油位之間，同時(shí)有效清理緩沖器油污。若是壓力缸底部漏油，那么調(diào)節(jié)桿缺乏良好密性，維修人員可以將液壓油倒出，之后下壓緩沖器至底部，將底部螺母松開，對(duì)調(diào)節(jié)桿大端O型密封圈裝配、老化情況進(jìn)行檢查，若是損壞則應(yīng)該更換密封圈，并重新組裝壓力缸和柱塞，擦拭底板下斷面，根據(jù)說(shuō)明書要求添加液壓油，達(dá)到指定油位后，進(jìn)行反復(fù)下壓試驗(yàn)，觀察緩沖器漏油問(wèn)題，若是存在漏油問(wèn)題，則應(yīng)該繼續(xù)檢查，如果油液為乳白色，或是氣味的刺激性較強(qiáng)，此時(shí)需要對(duì)抗磨液壓油進(jìn)行更換。如果液壓油沒有沉淀物、清澈以及氣味正常，說(shuō)明緩沖器符合保質(zhì)期要求，可以用于電梯中。
（6）定期清洗壓力缸，更換液壓油，清洗頻率為1次/2年，補(bǔ)充加油頻率為1次/0.5年。
（7）定期開展以及緊固緩沖器和底坑下部固定螺栓，避免出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象，對(duì)于腐蝕部件及時(shí)更換。
（8）緩沖器的工作環(huán)境影響因素：潮濕、油污、臟亂等環(huán)境會(huì)對(duì)柱塞造成嚴(yán)重腐蝕，對(duì)緩沖器使用期限產(chǎn)生嚴(yán)重影響，并且還會(huì)造成安全風(fēng)險(xiǎn)，因此開展維保工作過(guò)程中，需要確保緩沖器運(yùn)行環(huán)境干燥、清潔，緩沖器運(yùn)行溫度控制在-5℃—40℃之間。液壓緩沖器在環(huán)境濕度方面的要求是保證每月相對(duì)濕度在90%范圍內(nèi)，同時(shí)平均溫度應(yīng)該控制在25℃以內(nèi)。在40℃溫度條件下，相對(duì)濕度應(yīng)該控制在50%范圍內(nèi)[7]。
（9）電氣開關(guān)的檢測(cè)，需要有效檢查電氣開關(guān)的皮損情況、各個(gè)電纜之間連接可靠性等。修復(fù)發(fā)現(xiàn)地風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，若是損壞嚴(yán)重，則應(yīng)該更換。之后對(duì)開關(guān)打桿和觸點(diǎn)間隙進(jìn)行調(diào)整，通常在0.5—1.0mm范圍內(nèi)，并對(duì)兩者間隙是否可以實(shí)現(xiàn)開關(guān)功能進(jìn)行檢查，確保緩沖器進(jìn)行動(dòng)作時(shí)，能夠充分觸發(fā)開關(guān)動(dòng)作，如果能夠觸發(fā)，則繼續(xù)使用。反之對(duì)電氣開關(guān)損壞情況進(jìn)行檢查，存在損壞問(wèn)題則及時(shí)更換。
結(jié)束語(yǔ)
緩沖器在電梯出現(xiàn)蹲底或者沖頂情況時(shí)，可以對(duì)轎廂起到良好的緩沖減震作用，屬于一種效果較好的終端行程安全保護(hù)裝置。因此，應(yīng)詳細(xì)了解其原理和結(jié)構(gòu)，提升應(yīng)用的合理性。與此同時(shí)，還需加強(qiáng)緩沖器維保投入，根據(jù)具體規(guī)定進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，針對(duì)具體試驗(yàn)現(xiàn)象，確定緩沖器各部件性能情況等，充分保證緩沖器性能穩(wěn)定性，為用戶提供良好安全保障。
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個(gè)人簡(jiǎn)介：劉仕國(guó)? ?上海淳信機(jī)電科技有限公司???上海 ?200000
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。
簡(jiǎn)介：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。