電梯作為現代城市建筑中不可或缺的垂直交通工具，其運行安全直接關系到乘客生命財產安全與社會公共秩序。在電梯系統中，安全鉗、限速器、緩沖器、門鎖裝置等被定義為關鍵安全部件，承擔著在異常工況下緊急制停、防止墜落、保護出入等核心安全功能。這些部件在長期運行中承受頻繁的機械沖擊與周期性載荷，極易因疲勞損傷導致性能退化甚至突發失效。

為確保電梯安全部件在全生命周期內的可靠性，我國制定了GB/T 7024 202X《電梯、自動扶梯和自動人行道術語》（注：實際中疲勞測試主要依據GB 7588、GB/T 24478等標準，GB/T 7024為術語標準，本文結合行業實踐與標準體系進行整合解析），并配套一系列機械耐久性測試規范，其中疲勞測試是驗證部件機械耐用性的核心手段。本文將圍繞電梯安全部件疲勞測試，系統闡述其機械耐用原理，深度解析相關國家標準的技術要求與測試方法，為設計、制造、檢測與運維單位提供全面、專業的技術參考。

一、電梯安全部件疲勞損傷機理與失效模式

1.1疲勞損傷的本質

疲勞是指材料或結構在低于其靜態強度極限的循環應力作用下，經過一定循環次數后發生裂紋萌生、擴展并最終斷裂的現象。電梯安全部件的疲勞過程通常包括三個階段：

1.裂紋萌生：在應力集中區域（如孔、槽、焊縫）產生微觀裂紋；

2.裂紋擴展：在反復載荷下，裂紋緩慢擴展；

3.瞬時斷裂：當裂紋達到臨界尺寸，剩余截面無法承載，發生突發斷裂。

1.2典型安全部件的疲勞特征

部件載荷類型疲勞風險點

安全鉗沖擊+夾緊力循環鉗體裂紋、連桿變形、楔塊磨損

限速器高速旋轉+張緊力波動繩輪磨損、離心塊斷裂、彈簧疲勞

緩沖器壓縮回彈循環液壓密封失效、彈簧塑性變形

層門/轎門鎖頻繁啟閉+鎖緊沖擊鎖鉤磨損、彈簧失效、電氣聯鎖誤動

1.3影響疲勞壽命的關鍵因素

材料性能：強度、韌性、疲勞極限；

結構設計：應力集中系數、圓角過渡、對稱性；

制造工藝：熱處理質量、焊接缺陷、表面處理；

使用環境：濕度、腐蝕、灰塵、溫度波動；

載荷譜：實際運行頻率、載重變化、制動次數。

二、機械耐用性設計原理與提升策略

2.1疲勞強度設計準則

無限壽命設計：確保工作應力低于材料疲勞極限，適用于高循環部件；

有限壽命設計：允許在設計壽命內發生疲勞損傷，但需監控；

損傷容限設計：允許存在微小缺陷，但需定期檢測。

2.2抗疲勞結構優化

避免應力集中：采用大圓角、減少開孔、避免尖角；

對稱布局：減少偏載與扭轉應力；

預緊與過盈配合：提高連接剛度，減少微動磨損；

減重與剛度匹配：在輕量化與強度間取得平衡。

2.3材料與工藝選擇

高強度合金鋼：如40Cr、20CrMnTi，用于齒輪、軸類；

表面強化處理：滲碳、氮化、噴丸處理，提高表面壓應力；

防腐涂層：電泳、鍍鋅、達克羅，防止腐蝕加速疲勞；

無損檢測：X射線、超聲波檢測內部缺陷。

三、GB/T 7024及相關標準體系中的疲勞測試要求

注：GB/T 7024 202X《電梯、自動扶梯和自動人行道術語》為術語與定義標準，不直接規定測試方法。實際疲勞測試主要依據以下標準：

但GB/T 7024作為術語基礎，統一了“安全鉗”“限速器”“緩沖器”“疲勞壽命”等關鍵術語，為其他標準的實施提供語言一致性支持。

3.1疲勞測試的標準化框架

根據GB/T 24478與TSG T7007，電梯安全部件疲勞測試需滿足：

型式試驗強制要求：新設計、新材料、新工藝的部件必須進行疲勞測試；

測試樣本數量：通常不少于3件；

測試環境：常溫、模擬實際安裝狀態；

載荷譜設定：基于實際運行數據或標準推薦值。

3.2典型部件疲勞測試要求

（1）安全鉗疲勞測試

測試方式：模擬轎廂滿載（100%額定載荷）下安全鉗動作，進行多次夾緊釋放循環；

循環次數：通常要求≥1000次；

載荷：夾緊力按GB 7588計算，不低于1.5倍額定載荷；

判定標準：

無裂紋、永久變形；

動作同步性誤差≤5%；

夾緊后轎廂傾斜角≤5°。

（2）限速器疲勞測試

測試方式：在試驗臺上模擬超速工況，觸發限速器動作，進行張緊與釋放循環；

循環次數：≥5000次；

速度：115%額定速度觸發；

判定標準：

機械動作可靠，無卡阻；

彈簧無永久變形；

電氣開關動作準確。

（3）緩沖器疲勞測試

測試方式：以100%額定載荷自由落體沖擊，進行壓縮回彈循環；

循環次數：彈簧緩沖器≥50萬次，液壓緩沖器≥10萬次；

判定標準：

殘余變形≤5%；

無漏油、密封失效；

復位時間符合要求。

（4）門鎖裝置耐久測試

測試方式：模擬日常開關門動作，進行鎖緊解鎖循環；

循環次數：≥50萬次（乘客電梯）；

判定標準：

機械鎖緊可靠，無虛鎖；

電氣聯鎖同步動作；

關鍵零件無磨損或斷裂。

四、測試實施關鍵技術與常見問題

4.1測試設備與數據采集

疲勞試驗臺：具備高精度力控、位移反饋、數據記錄功能；

傳感器配置：力傳感器、位移計、加速度計、溫度傳感器；

數據記錄：實時采集載荷、位移、時間、動作狀態；

自動化控制：PLC或工控機控制測試流程，支持異常停機。

4.2載荷譜的合理性

應基于實際電梯運行數據（如啟停次數、載重分布）設定；

可采用雨流計數法進行載荷譜簡化；

避免“過測試”或“欠測試”導致結果失真。

4.3常見失效與改進建議

失效現象原因分析及改進措施:

安全鉗鉗體裂紋:應力集中+材料缺陷優化結構，改用鍛件;增加探傷

限速器彈簧斷裂:疲勞極限不足采用高應力彈簧鋼;增加預壓處理

緩沖器漏油:密封老化選用氟橡膠密封圈;增加防塵結構

門鎖誤動作：微動磨損;增加潤滑，優化接觸面硬度

五、標準體系發展趨勢與行業展望

5.1標準協同與國際接軌

我國正逐步與EN 81 20/50、ASME A17.1等國際標準接軌；

推動GB/T 7024術語標準與GB 7588安全規范的深度協同；

引入基于風險的測試理念（Risk Informed Testing），按部件重要性分級測試。

5.2智能化測試與數字孿生

建立電梯安全部件數字孿生模型，實現虛擬疲勞預測；

結合物聯網（IoT）采集實際運行數據，反哺測試標準；

發展自適應疲勞測試系統，根據實測損傷動態調整載荷。

5.3全生命周期管理

推動從“型式試驗合格”向“全生命周期可靠性”轉變；

建立部件疲勞壽命檔案，支持預測性維護；

鼓勵制造商提供疲勞壽命聲明與更換建議周期。

六、結語

電梯安全部件的疲勞測試是保障電梯本質安全的關鍵環節。盡管GB/T 7024作為術語標準不直接規定測試方法，但其為整個標準體系提供了統一的技術語言基礎。真正的疲勞測試要求體現在GB 7588、GB/T 24478等核心標準中，形成了“設計—測試—認證—運維”閉環。

未來，隨著電梯向高速、智能、大載重方向發展，安全部件的疲勞可靠性將面臨更高挑戰。行業應推動材料科學、結構力學、智能監測與標準體系的深度融合，從“被動測試”走向“主動預測”，真正實現電梯安全的可測、可控、可預警，為人民群眾的“上下出行”保駕護航。