电梯安全部件疲劳测试：机械耐用原理与 GB/T 7024 标准全解析

电梯作为现代城市建筑中不可或缺的垂直交通工具，其运行安全直接关系到乘客生命财产安全与社会公共秩序。在电梯系统中，安全钳、限速器、缓冲器、门锁装置等被定义为关键安全部件，承担着在异常工况下紧急制停、防止坠落、保护出入等核心安全功能。这些部件在长期运行中承受频繁的机械冲击与周期性载荷，极易因疲劳损伤导致性能退化甚至突发失效。

为确保电梯安全部件在全生命周期内的可靠性，我国制定了GB/T 7024 202X《电梯、自动扶梯和自动人行道术语》（注：实际中疲劳测试主要依据GB 7588、GB/T 24478等标准，GB/T 7024为术语标准，本文结合行业实践与标准体系进行整合解析），并配套一系列机械耐久性测试规范，其中疲劳测试是验证部件机械耐用性的核心手段。本文将围绕电梯安全部件疲劳测试，系统阐述其机械耐用原理，深度解析相关国家标准的技术要求与测试方法，为设计、制造、检测与运维单位提供全面、专业的技术参考。

一、电梯安全部件疲劳损伤机理与失效模式

1.1疲劳损伤的本质

疲劳是指材料或结构在低于其静态强度极限的循环应力作用下，经过一定循环次数后发生裂纹萌生、扩展并最终断裂的现象。电梯安全部件的疲劳过程通常包括三个阶段：

1.裂纹萌生：在应力集中区域（如孔、槽、焊缝）产生微观裂纹；

2.裂纹扩展：在反复载荷下，裂纹缓慢扩展；

3.瞬时断裂：当裂纹达到临界尺寸，剩余截面无法承载，发生突发断裂。

1.2典型安全部件的疲劳特征

部件载荷类型疲劳风险点

安全钳冲击+夹紧力循环钳体裂纹、连杆变形、楔块磨损

限速器高速旋转+张紧力波动绳轮磨损、离心块断裂、弹簧疲劳

缓冲器压缩回弹循环液压密封失效、弹簧塑性变形

层门/轿门锁频繁启闭+锁紧冲击锁钩磨损、弹簧失效、电气联锁误动

1.3影响疲劳寿命的关键因素

材料性能：强度、韧性、疲劳极限；

结构设计：应力集中系数、圆角过渡、对称性；

制造工艺：热处理质量、焊接缺陷、表面处理；

使用环境：湿度、腐蚀、灰尘、温度波动；

载荷谱：实际运行频率、载重变化、制动次数。

二、机械耐用性设计原理与提升策略

2.1疲劳强度设计准则

无限寿命设计：确保工作应力低于材料疲劳极限，适用于高循环部件；

有限寿命设计：允许在设计寿命内发生疲劳损伤，但需监控；

损伤容限设计：允许存在微小缺陷，但需定期检测。

2.2抗疲劳结构优化

避免应力集中：采用大圆角、减少开孔、避免尖角；

对称布局：减少偏载与扭转应力；

预紧与过盈配合：提高连接刚度，减少微动磨损；

减重与刚度匹配：在轻量化与强度间取得平衡。

2.3材料与工艺选择

高强度合金钢：如40Cr、20CrMnTi，用于齿轮、轴类；

表面强化处理：渗碳、氮化、喷丸处理，提高表面压应力；

防腐涂层：电泳、镀锌、达克罗，防止腐蚀加速疲劳；

无损检测：X射线、超声波检测内部缺陷。

三、GB/T 7024及相关标准体系中的疲劳测试要求

注：GB/T 7024 202X《电梯、自动扶梯和自动人行道术语》为术语与定义标准，不直接规定测试方法。实际疲劳测试主要依据以下标准：

但GB/T 7024作为术语基础，统一了“安全钳”“限速器”“缓冲器”“疲劳寿命”等关键术语，为其他标准的实施提供语言一致性支持。

3.1疲劳测试的标准化框架

根据GB/T 24478与TSG T7007，电梯安全部件疲劳测试需满足：

型式试验强制要求：新设计、新材料、新工艺的部件必须进行疲劳测试；

测试样本数量：通常不少于3件；

测试环境：常温、模拟实际安装状态；

载荷谱设定：基于实际运行数据或标准推荐值。

3.2典型部件疲劳测试要求

（1）安全钳疲劳测试

测试方式：模拟轿厢满载（100%额定载荷）下安全钳动作，进行多次夹紧释放循环；

循环次数：通常要求≥1000次；

载荷：夹紧力按GB 7588计算，不低于1.5倍额定载荷；

判定标准：

无裂纹、永久变形；

动作同步性误差≤5%；

夹紧后轿厢倾斜角≤5°。

（2）限速器疲劳测试

测试方式：在试验台上模拟超速工况，触发限速器动作，进行张紧与释放循环；

循环次数：≥5000次；

速度：115%额定速度触发；

判定标准：

机械动作可靠，无卡阻；

弹簧无永久变形；

电气开关动作准确。

（3）缓冲器疲劳测试

测试方式：以100%额定载荷自由落体冲击，进行压缩回弹循环；

循环次数：弹簧缓冲器≥50万次，液压缓冲器≥10万次；

判定标准：

残余变形≤5%；

无漏油、密封失效；

复位时间符合要求。

（4）门锁装置耐久测试

测试方式：模拟日常开关门动作，进行锁紧解锁循环；

循环次数：≥50万次（乘客电梯）；

判定标准：

机械锁紧可靠，无虚锁；

电气联锁同步动作；

关键零件无磨损或断裂。

四、测试实施关键技术与常见问题

4.1测试设备与数据采集

疲劳试验台：具备高精度力控、位移反馈、数据记录功能；

传感器配置：力传感器、位移计、加速度计、温度传感器；

数据记录：实时采集载荷、位移、时间、动作状态；

自动化控制：PLC或工控机控制测试流程，支持异常停机。

4.2载荷谱的合理性

应基于实际电梯运行数据（如启停次数、载重分布）设定；

可采用雨流计数法进行载荷谱简化；

避免“过测试”或“欠测试”导致结果失真。

4.3常见失效与改进建议

失效现象原因分析及改进措施:

安全钳钳体裂纹:应力集中+材料缺陷优化结构，改用锻件;增加探伤

限速器弹簧断裂:疲劳极限不足采用高应力弹簧钢;增加预压处理

缓冲器漏油:密封老化选用氟橡胶密封圈;增加防尘结构

门锁误动作：微动磨损;增加润滑，优化接触面硬度

五、标准体系发展趋势与行业展望

5.1标准协同与国际接轨

我国正逐步与EN 81 20/50、ASME A17.1等国际标准接轨；

推动GB/T 7024术语标准与GB 7588安全规范的深度协同；

引入基于风险的测试理念（Risk Informed Testing），按部件重要性分级测试。

5.2智能化测试与数字孪生

建立电梯安全部件数字孪生模型，实现虚拟疲劳预测；

结合物联网（IoT）采集实际运行数据，反哺测试标准；

发展自适应疲劳测试系统，根据实测损伤动态调整载荷。

5.3全生命周期管理

推动从“型式试验合格”向“全生命周期可靠性”转变；

建立部件疲劳寿命档案，支持预测性维护；

鼓励制造商提供疲劳寿命声明与更换建议周期。

六、结语

电梯安全部件的疲劳测试是保障电梯本质安全的关键环节。尽管GB/T 7024作为术语标准不直接规定测试方法，但其为整个标准体系提供了统一的技术语言基础。真正的疲劳测试要求体现在GB 7588、GB/T 24478等核心标准中，形成了“设计—测试—认证—运维”闭环。

未来，随着电梯向高速、智能、大载重方向发展，安全部件的疲劳可靠性将面临更高挑战。行业应推动材料科学、结构力学、智能监测与标准体系的深度融合，从“被动测试”走向“主动预测”，真正实现电梯安全的可测、可控、可预警，为人民群众的“上下出行”保驾护航。