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发表人:ieyr 发表时间:2014/1/4 11:13:00  

 

 本栏论题: 电梯在突然断电后为什么会迅速下降?制动系统在突然断电后不动作吗?制动系统在断电后应该在弹簧的反作用力下会使制动系统动作的,可为什么老是有人说  [1201]

    前天的时候看了这篇文章: http://ta.md/1010/ 标题是《电梯突然断电下坠时,一定要这么做》。作者的观点虽然不能说错,但是文中对这种事件的发生条件和概率毫无论证和考据,极易误导读者使其产生“电梯只要断电就会下坠”这样的错觉,说不定会造就不少人的“电梯恐惧症”……所以我决定用类似方法YY一下弄死一电梯的人需要什么条件来验证这个说法。
    文首注:下面的实验对象全部指的是正常维护的、整套系统正常运转、所有装置都能顺利准确动作的电梯。
    再注:没耐心的直接看末尾。
    准备阶段,我首先研究了电梯行动机构的安全体系,该部分资料来源:中国电梯信息港
    防超越行程的保护
    为防止电梯由于控制方面的故障,轿厢超越顶层或底层端站继续运行,必须设置保护装置以防止发生严重的后果和结构损坏。
    防止越程的保护装置一般是由设在井道内上下端站附近的强迫换速开关、限位开关和极限开关组成。防止越程的保护装置只能防止在运行中控制故障造成的越程,若是由于曳引绳打滑、制动器失效或制动力不足造成轿厢越程,该保护装置无能为力。
    防电梯超速和断绳的保护
    电梯由于控制失灵、曳引力不足、制动器失灵或制动力不足以及超载拖动绳断裂等原因都会造成轿厢超速和坠落,因此,必须有可靠的保护措施。
    防超速和断绳的保护装置是安全钳-限速器系统。安全钳是一种使轿厢(或对重)停止向下运动的机械装置,凡是由钢丝绳或链条悬挂的电梯轿厢均应设置安全钳。当底坑下有人能进入的空间时,对重也可设安全钳。安全钳一般都安装在轿架的底梁上,成对地同时作用在导轨上。
    限速器是限制电梯运行速度的装置,一般安装在机房。当轿厢上行或下行超速时,通过电气触电使电梯停止运行,当下行超速电气触点动作仍不能使电梯停止,速度达到一定值后,限速器机械动作,拉动安全钳夹住导轨将轿厢制停;当断绳造成轿厢(或对重)坠落时,也由限速器的机械动作拉动安全钳,使轿厢制停在导轨上。安全钳和限速器动作后,必须将轿厢(或对重)提起,并经专业人员调整后方可恢复使用。
    缓冲装置
    电梯由于控制失灵、曳引力不足或制动失灵等发生轿厢或对重蹲底时,缓冲器将吸收轿厢或对重的动能,提供最后的保护,以保证人员和电梯结构的安全。
    将缓冲器无效化:
    由保护原理来看,缓冲装置所起到的作用在高层坠落时微乎其微,所以我进行破坏时必须确保电梯下坠时正处于8层或更高,这样一来底坑的缓冲器铁定跟着电梯轿厢一块儿打地基了。
    先算算多高掉下去能把人弄死,电梯轿厢(非高速)自重通常在1000-1300kg,这里我取最小值以确保致死冗余高度。
    地球上重力加速度为9.8N/kg,为了计算方便,将轿厢质量换算成牛顿,为9800N-12740N,后面仅计算最小轿厢重量(空载)情况下最小致死高度,同样为确保致死冗余高度(因为质量越大惯性越大)。
    普通写字楼楼层高度3.5米,假设从8楼坠落,估算坠落时间h=1/2gt^2。坠落时间t约等于2.39s
    最大瞬间速度估算。v=gt,v约为23.422m/s
    为了计算方便,忽略轿厢触底反弹以及缓冲器卸走的力,仅计算完全不反弹的极限情况,MV=F*t。
    原本我将t值估算为0.1s,但是在frank lin指出了t的取值问题,随后我又请教了 @xufan6 ,他认为t值的计算会较为复杂,故而我决定放弃t值的确认,继续维持估算,此外他也给出了大致符合真实情况的t值,将其确定设为1。
    由此得平均冲击力F估算为229535.6牛顿,等于23422kg,等于23.422吨(一开始的值为234吨,差距很大,看起来撞击持续时间对结果会产生很大的影响)
    鉴于这属于瞬间过载,美国航空航天局的SP-3006文档显示不考虑晕厥,人所能承受的最大正向瞬间过载为35G(一秒以内)。
    电梯坠落触地时瞬间静止,而电梯自重1吨,承受的冲击为23.422吨,所以电梯整体承受的过载为23.422G,理论上人与轿厢以同样的速度触地,所受过载理应也相同,23.422G即便单纯只是过载也能使人失去知觉很长一段时间,更何况需要承受23.422个人体重量的剧烈冲击,和跳楼没什么区别,必死无疑。(飞行员高G机动的时候不需要同时拿9倍于体重的东西往身上砸吧—_—并且速度变化也没有那么剧烈)
    缓冲器我没有找到很详细的资料,不过通常认为缓冲器的承受能力在0.5-20吨之间,轿厢下方的底坑通常配备两只缓冲器(非可信源,请求来源),简单的相加能够承受40吨的冲击力,同样也是泻完就挂的份,另外40吨的意思是缓冲装置能承受40G的冲击而不挂掉,不是能够让40吨的冲击力化为粪土……
    也就是说如果要保证高度可靠的乘客死亡率,高层坠落是前提。
    将钢缆相关的安全装置无效化:
    与钢缆有关的主要安全装置有制动器以及减速箱,要引发下级安全装置动作必须破坏或者无效化这两者,而由于整套电梯安全系统均为电气控制,其中任何一个环节故障都将触发电梯停止运行,所以非同时的破坏或者无效化安全系统是不可行的,即不能先破坏制动器和减速箱再破坏最终安全装置(限速器-安全

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