刘仕国
上海淳信机电科技有限公司 上海市 200000
摘要：在电梯运行中，缓冲器是最后的安全保障设施，若是电梯降至底层然而没有及时停运，则轿厢会继续行驶，进而与底坑发生撞击，引发电梯事故，如果将缓冲器安装于底坑中，则可以有效提高轿厢制停安全性，不会对人员造成伤害，因此缓冲器被国家标准强制要求为电梯必备的安装装置之一。在日常运行中，相关人员应该充分重视缓冲器性能情况，积极进行检修与养护，以充分提高电梯运行安全性。对此，本文阐述了液压缓冲器概述，介绍了液压缓冲器结构，并介绍液压缓冲器维修与养护策略，希望能够为相关企业与人员提供参考。
关键词：液压缓冲器；缓冲原理；结构探究
引言：对于电梯用液压缓冲器而言，其主要被安装在电梯井道底坑中，设置在轿厢和对重的正下方。当电梯轿厢或对重因故障撞底时，油压缓冲器利用液体流动的阻尼作用缓冲轿厢或对重的冲击，安全平稳地把轿厢和对重制停，避免剧烈冲击，防止灾难性事故发生，保护乘客和设备安全。当前，要求缓冲器结构简单，体积小、重量轻，缓冲过程平稳连贯，具有良好的缓冲性能[1]。
1.电梯用液压缓冲器的缓冲原理
1.1基本原理
轿厢对缓冲器产生撞击作用时，柱塞下行，会对缸体液压油进行压缩，借助节流环将液压油喷进柱塞腔。此过程中，由于活动截面积骤减，产生涡流，促使液体中质点互相摩擦与拉击，促使对重与轿厢速度变缓，最终停止。缓冲器借助液体活动阻力作用，对对重与轿厢产生缓冲效果，在对重、轿厢与缓冲器分开时，基于复位弹簧作用，柱塞向上复位，液压油再次回到油缸中，恢复到正常状况。由于液压缓冲器主要通过消耗能量形式达到缓冲目的，所以没有回弹效果。另外，由于变量作用，柱塞下压过程中，节流环截面积不断减小，促使缓冲力和缓冲减速度基本处于稳定状态，所以液压缓冲器平稳性良好。
1.2节流原理
基于相同制停条件，缓冲器的缓冲作用时间较短，储能器可以将大部分动能转化为油液内能，并对其进行存储，其余动能借助节流作用进行热能转换，散发到空气中。以理论角度分析，梯形凸台是最佳节流方式，对此应考虑成本、功能以及结构等因素，进而对缓冲性能最佳方案进行确定，选择径向设置节流孔充分提高缓冲时的节流效果。相比于皮囊蓄能器，活塞储能器反应不够灵敏，并且密封性能与缸体加工要求更高，但是其借助设计能够和缓冲器实现一体化，充分提高结构储能效果，降低成本[2]。
1.3缓冲距离
需要保证曳引电梯，在轿厢上行时不会出现超速问题，进而避免电梯冲顶，因此，需要设置对重缓冲器、超速保护装置、保护开关等保护装置。其中保护开关主要是借助制动器制动提高电梯运行安全。根据GB10060-0993《电梯安装验收规范》的相关规定，在轿厢处于最高层站的平层位置，制动器无法有效运行，同时对重重量比轿厢大时，会造成电梯冲顶事件，此时轿厢处于最高层站的平层位置情况下，缓冲器顶面、缓冲器和对重装板的间距应该控制在200mm—350mm范围内，若是缓冲器耗能较大，则此间距应该控制在150mm—400mm范围内。
2.电梯用液压缓冲器的结构分析
液压缓冲器的结构形式主要由芯轴式与多孔式两种类型，多孔式缓冲器结构件下图。
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在撞击撞头之后，促使活塞下行，开始挤压高压腔中液压油，并借助阻尼孔向低压腔中流通。因为相比于活塞面积，阻尼面积更小，对液压油流通造成阻碍，实现节流缓冲目的[3]。
芯轴式缓冲器结构如下：
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芯轴式缓冲器属于新型缓冲器，相比于多孔式缓冲器，结构强度高、缓冲效率高，性能稳定性良好。其运行原理和多孔式基本相同，主要差异在于结构，芯轴式缓冲器节流作用主要是借助芯轴和活塞之间配合，形成环形缝隙。因此，在形成变化过程中，间隙面积变化具有一定规律，进而提高阻尼力的平稳性[4]。对于芯轴式缓冲器结构，具体如下所示。
首先，圆柱节流芯轴。该节流芯轴的结构较为简单，见下图。
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活塞孔和芯轴产生的节流缝隙具有固定不断特点，缓冲初始阶段形成的冲击力较大，在进入缓冲之后，压力迅速降低。缝隙对于缓冲效果有着较大影响，若是缝隙较大，则缓冲效果几乎为零，若是缝隙较小，那么油腔会产生较大冲击力与油压冲击力，该装置在低速轻载场合具有良好适用性。
其次，阶梯节流芯轴，见下图。
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改芯轴主要为台阶性，通过油腔尺寸确定台阶数，在芯轴压入活塞孔过程中，芯轴直径不断变大，不断缩小和活塞孔之间间隙，相比于圆柱芯轴，该芯轴缓冲器的减速度变化以及油缸压力非常稳定，然而因为芯轴为阶梯型，所以无法保证排油截面变化的连续性，台阶过度缓冲位置缺乏稳定性，要想保证缓冲效果达到预期要求，应该持续优化排油截面变化稳定性[5]。
再次，圆锥芯轴，见下图。
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相比于阶梯芯轴，圆锥芯轴在缓冲过程中，产生的截面积变化具有良好连续性，缓冲过程的曲线非常平滑。然而因为圆锥芯轴节流口面积变化呈线性，在其上端面直接与下断面直径确定之后，其外部轮廓曲线即固定不变，可变参数不够丰富，优化空间较少，进行缓冲时压力也会存在。要达到匀减速目的，对压力冲击进行有效控制，应该保证节流缝隙变化过程中满足某种特定规律。
最后，抛物线芯轴，见下图。
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以理论角度分析，抛物线芯轴结构最为理想，在保证芯轴轮廓曲线参数设计及合理情况下，能够获得与等减速相近的缓冲效果，有效提高缓冲压力稳定性，进而保证缓冲腔压力平稳性，能够充分控制油压冲击，在高速场合具有良好适用性。然而因为抛物线轮廓曲线参数的确定难度较大，同时加工成本较高等，在实际中的应用较少，主要借助锥形与阶梯型芯轴实现理想目标。
对于圆锥芯轴与台阶芯轴，在保证参数合理情况下，能够促使芯轴获得和理想抛物线芯轴较为相近的等减速特性。所以衍生出一种新型芯轴结构，见下图。
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对芯轴进行分段处理，主要由柱面柱体与锥面柱体构成，借助芯轴界面形状变化，促使活塞孔有效节流面积发生变化。在缓冲初期，活塞孔具有较大节流面积，即使芯轴伸进速度较大，也不会产生较大冲击力。在活塞不断下行过程中，节流面积缩小过程具有一定规律性，特别在各段过度衔接部位，排油截面能够平稳变化，充分降低压力突变发生概率，缓冲过程动能消耗非常均匀。
3.电梯用液压缓冲器的维修与保养
3.1维保时间、要求与内容
维保工作主要采用年度、半年度、季度、月度与周度等时间要求对液压缓冲器展开专项修理、大修与中度修理等，维保内容与要求如下：
（1）年度检修。对液压缓冲器展开复位试验，要求柱塞构件灵活进行上下运动，电气开关动作具有良好准确性，液压缓冲器油位需要保持在最低油位与最高油位范围内。
（2）半年度检修。检查缓冲器的可靠性与牢固性以及压力缸、柱塞构建的腐蚀、锈蚀等现象[6]。
（3）季度检修。①总线缓冲器的可靠性与牢固性，电气开关动作的可靠性，以及电器开关与电缆破损问题等；②对于缓冲器油位，应该始终位于最高油位—最低油位之间，柱塞未发生腐蚀现象；③保证缓冲器顶面和轿厢间距符合设计要求。
（4）周度检修。①确保缓冲器的电气开关灵活动作，具有可靠的功能。②缓冲器压缩到最大极限后，可自行服务，并且电气开关无异常现象。柱塞无锈蚀问题。
3.2液压缓冲器维保要点
（1）缓冲器需要垂直安装，同时不垂直度控制在1°范围内；如果垂直度不满足规范要求，应该借助增减垫片方式，促使缓冲器垂直度满足规定要求。
（2）查看缓冲器名，可以准确掌握其生产日期，并准确判定缓冲器是都超出保质期，若是超出使用时间则应该开展更换工作。
（3）对于缓冲器柱塞外露部分主要借助抹布将灰尘擦除，若是表面被液压油污染无法有效清除，则可以蘸取适量除油剂进行擦拭，之后借助毛刷进行防锈油脂涂刷。
（4）定期开展柱塞复位检查工作，缓慢释放柱塞，观察柱塞运动的灵活性，比如柱塞能够下压到底，柱塞能够充分复位，通过此种目测方式即能够了解柱塞运动灵活性。对于运动性能可以借助对缓冲器行程进行有效判断。若是柱塞运动灵活性良好，同时缓冲行程符合设计要求，则可以继续用于电梯中。若是柱塞灵活性不足，缓冲行程不满足规定要求时，说明有杂物进入到柱塞与导向套中间空隙，也有可能和调节杆未进行有效配合，维护人员可以拆除缓冲器，检查各个部件，把柱塞以及导向套的异物全部清除干净，并对柱塞部件和调节杆部件的节流嘴损坏情况进行检查，检查压力缸中是否进入异物，若是存在异物则通过清洗剂展开清洗工作，若是节流嘴损坏同时无法修复，需要对柱塞部件和调节杆部件进行更换，如压力缸和调节杆为一体的类型，那么应该对压力缸进行更换。如果缓冲行程高于规定范围，则缓冲器中相关部件螺纹连接位置发生松动，此时应该全面排查螺纹连接部位，对于松动位置可以通过螺纹用胶水进行紧固处理。如果缓冲器发生无法复位的问题，那么应该倒掉缓冲器液压油，之后下压液压缓冲器至底部，将调节杆底部螺母稍微松开，并将缓冲器松开观察其复位情况。如果缓冲器复位良好，则继续做下压运动，2次，若是仍可以充分复位，将下压到底，将底部螺母拧紧。
（5）对油质与油位展开年度检查。若是缓冲器携带油标，则借助油标完成油位测量工作，油位处于油标最低刻度与最高刻度之间表明油位正常。若是缓冲器带弯头，那么维护人员可以拧开弯头螺堵，油位在油位刻度最大值与最低值之间，则油位无异常现象。若是油位在最低刻度位置，应该对缓冲器漏油情况进行检查，若是无漏油问题，需要根据说明书添加抗磨液压油，保证油位保持在最低油位与最高油位之间，同时有效清理缓冲器油污。若是压力缸底部漏油，那么调节杆缺乏良好密性，维修人员可以将液压油倒出，之后下压缓冲器至底部，将底部螺母松开，对调节杆大端O型密封圈装配、老化情况进行检查，若是损坏则应该更换密封圈，并重新组装压力缸和柱塞，擦拭底板下断面，根据说明书要求添加液压油，达到指定油位后，进行反复下压试验，观察缓冲器漏油问题，若是存在漏油问题，则应该继续检查，如果油液为乳白色，或是气味的刺激性较强，此时需要对抗磨液压油进行更换。如果液压油没有沉淀物、清澈以及气味正常，说明缓冲器符合保质期要求，可以用于电梯中。
（6）定期清洗压力缸，更换液压油，清洗频率为1次/2年，补充加油频率为1次/0.5年。
（7）定期开展以及紧固缓冲器和底坑下部固定螺栓，避免出现松动现象，对于腐蚀部件及时更换。
（8）缓冲器的工作环境影响因素：潮湿、油污、脏乱等环境会对柱塞造成严重腐蚀，对缓冲器使用期限产生严重影响，并且还会造成安全风险，因此开展维保工作过程中，需要确保缓冲器运行环境干燥、清洁，缓冲器运行温度控制在-5℃—40℃之间。液压缓冲器在环境湿度方面的要求是保证每月相对湿度在90%范围内，同时平均温度应该控制在25℃以内。在40℃温度条件下，相对湿度应该控制在50%范围内[7]。
（9）电气开关的检测，需要有效检查电气开关的皮损情况、各个电缆之间连接可靠性等。修复发现地风险问题，若是损坏严重，则应该更换。之后对开关打杆和触点间隙进行调整，通常在0.5—1.0mm范围内，并对两者间隙是否可以实现开关功能进行检查，确保缓冲器进行动作时，能够充分触发开关动作，如果能够触发，则继续使用。反之对电气开关损坏情况进行检查，存在损坏问题则及时更换。
结束语
缓冲器在电梯出现蹲底或者冲顶情况时，可以对轿厢起到良好的缓冲减震作用，属于一种效果较好的终端行程安全保护装置。因此，应详细了解其原理和结构，提升应用的合理性。与此同时，还需加强缓冲器维保投入，根据具体规定进行养护，针对具体试验现象，确定缓冲器各部件性能情况等，充分保证缓冲器性能稳定性，为用户提供良好安全保障。
参考文献：
[1]殷彦斌, 张宏亮. 电梯用液压缓冲器的缓冲原理与结构分析[J]. 机电工程技术, 2019, 331(10):126-129.
[2]蔡平安, 张珂. 关于电梯液压缓冲器的设计及参数研究[J]. 机电产品开发与创新, 2008(05):73-75.
[3]段江洪. 电梯运行及日常维护保养与维修的探究[J]. 中文信息, 2019, (03):243-243.
[4]高杨. 电梯用油压缓冲器的设计计算方法[J]. 中国电梯, 2015, 26(15):43-44+66.
[5]邓耿凯. 一则电梯液压缓冲器失效案例的分析与思考[J]. 中国电梯, 2014, 25(23):68-69.
[6]史汤豪. 电梯维修与保养理实一体化教学初探[J]. 考试与评价, 2016, （09）:136-136.
[7]黄志坚. 电梯聚氨酯缓冲器检验的案例分析[J]. 广东科技, 2013, 22(014):244-244.
个人简介：刘仕国? ?上海淳信机电科技有限公司???上海 ?200000
刘仕国：1971.12，男，汉族，?上海市闵行区人，河北理工大学，本科学历，钢铁冶金及电化学专业，从事电梯设计，质量管理领域，电梯机电设计20余年，参与多项整梯结构及部件的设计工作。
简介：刘仕国；1971.12，男，汉族，上海市闵行区人，河北理工大学，本科学历，钢铁冶金及电化学专业，从事电梯设计，质量管理领域，电梯机电设计20余年，参与多项整梯结构及部件的设计工作。