电梯设计说明书11111

1、摘 要电梯是一种载人的交通工具,我们必须将安全运行放在第一位。为了保证电梯安全运行,我们要从设计、制造、安装等多个环节都要充分考虑到，以防止危险的发生,并且针对各种可能发生的危险,设置相对应的安全系统装置。限速器一安全钳系统是电梯不可或缺的安全系统装置,当电梯超速、运行失控或悬挂装置断裂时,限速器一安全钳装置快速将电梯轿厢制停在导轨上,并保持静止状态,从而避免发生人员伤亡及设备损坏事故。限速器一安全钳系统在电梯生产过程中必须进行安全试验,保证满足性能要求,但是电梯的安全性能不仅仅取决于设计制造质量,很大程度上还取决于安装调试质量,特别是在电梯经过一段时间的使用后,限速器一安全钳系统会因磨损、锈

2、蚀、疲劳等情况引起各个参数的改变或功能减弱、丧失等。本设计的题目是垂直电梯机械安全装置设计。本论文主要介绍了安全钳的分类，安全钳的安装位置及结构和渐进式安全钳的设计分析计算等。对渐进型安全钳的制动力，制停减速度，制停距离等进行了设计计算。并针对耗能型缓冲器进行设计和计算。缓冲器排油孔径的计算，缓冲器排油截面的计算，变量棒的设计与计算。缓冲器的强度计算：即活塞缸体、柱塞厚度的计算和校核，对柱塞强度和稳定性的校核，对复位弹簧的设计与强度校核。完善设计图纸及设计说明书。关键词：电梯；限速器；安全钳；缓冲器AbstractThe elevator is vertical transportation

3、manned, must the safe operation in the first place. To ensure the safe operation of the elevator, from the design, manufacture, installation and so on each link must take fully into account to prevent the occurrence of danger, and in the light of all kinds of the possibility of danger, set the door

4、of the only safety device. The speed limit is a security clamp system is essential to the elevator safety device, as the speeding, running out of control or suspension devices break, the speed limit is a security clamp device quickly will lift its capable of stopping in the guide rail, and remains s

5、tationary, so as to avoid injuries and damage of equipment accidents. The speed limit is a security clamp system in elevator production process has security test, should be able to meet the performance requirements, but the elevator safety technical performance depends not only on the quality of des

6、ign and manufacturing, to a great extent should take in installation quality, especially in the elevator after a period of time after use, the speed limit is a security clamp system will for wear, corrosion, and fatigue caused such as changing parameters or function abate, loss.The subject of this d

7、esign is the design of the vertical lift machinery safety devices. This thesis describes the installation location and structure of the classification of the safety gear, safety gear and progressive safety gear design and analysis calculations. Progressive safety gear, braking force, the system stop

8、 the deceleration, the system stop distance for the design calculations. The design and calculation of energy consumption Buffer. Buffer row oil aperture calculations, buffer rows of oil-section calculations, variable rod design and calculation. Buffer strength calculation: the calculation and verif

9、ication of the piston cylinder, plunger thickness, checking on the strength and stability of the plunger return spring design and strength check. Improve the design drawings and design specifications.Keywords：Elevators; overspeed governor; safety gear; buffer目 录摘 要IAbstractII第1章 引言11.1 电梯安全装置设计概述11.

10、1.1 电梯的基本原理11.1.2 电梯安全保护系统概述11.1.3 电梯可能发生的事故隐患和故障11.1.4 电梯安全保护系统的组成21.1.4 电梯安全保护装置的动作关联原则21.1.5 限速器和安全钳及其相互关系41.2电梯的基本构造61.3 电梯主要参数的选定71.4 电梯制造业机械安全装置的现状及发展趋势81.4.1 国内现状81.4.2 国外现状81.4.3 发展趋势9第2章 安全钳的设计分析102.1 安全钳结构、动作原理及其安装位置102.1.1 安全钳结构和动作原理：102.1.2 安全钳在轿厢上的安装位置112.1.3 安全钳的型式122.2 安全钳的种类及其动作、使用特点

11、132.2.1 瞬时安全钳及其动作、使用特点132.2.2 渐进式安全钳及其动作、使用特点132.3 安全钳的使用技术要求132.4 安全钳的设计与计算162.4.1 安全钳的安全技术规范162.4.2安全钳的制动力17第3章 渐进式安全钳的设计193.1 渐进型安全钳制动力的设计193.2渐进型安全钳蝶形弹簧的设计203.3 夹紧表面的比压设计213.4夹紧表面的摩擦系数223.5自锁夹紧条件233.6安全钳的操纵机构结构设计233.7渐进型安全钳制动块的新设想25第4章 油压缓冲器设计284.1 缓冲器的原理284.2电梯油压缓冲器的减速度浅析284.3缓冲器技术规范的确定.294.4缓冲

12、器基本性能参数的确定304.5缓冲器的结构计算314.6 缓冲器的强度计算37第5章 结论40参考文献41致 谢42 IV沈阳工业大学本科生毕业设计（论文）第1章 引言1.1 电梯安全装置设计概述1.1.1 电梯的基本原理电梯是多层建筑的垂直运输设备，它有一个轿厢和一个对重，由升降机械的电动机通过减速器变速后带动曳引轮转动。靠曳引绳与曳引轮摩擦产生的牵引力，驱动曳引钢绳与悬吊装置，拖动轿厢和对重在井道内作相对运动，轿厢上升对重下降，轿厢下降则对重上升，由此实现轿厢在井道中沿导轨上下运行，达到运输目的1。 1.1.2 电梯安全保护系统概述由于电梯是高层建筑物必不可缺的一种垂直运输设备,并且长期地

13、经常性的在空间上下的运行，因此必须要有足够的安全性。为了保证人以及货物在运行过程中的安全，因此电梯在被设计的过程中设置了大量的机械安全系统装置和电气安全系统装置，那么这些装置共同构成了电梯安全系统。现在的电梯都应有安全保护系统，就是为了保证不必要的危险出现。1.1.3 电梯可能发生的事故隐患和故障1) 轿厢失控、超速运行：减速器中的蜗轮、 蜗杆的齿轮、轴、销、键等断裂以及曳引绳在曳引轮上发生了严重的打滑等情况，是因为电梯制动器出现了故障，这就导致了常规的手段已经不能使电梯停止运行，也就导致了轿厢失去掌控，这就造成了运行速度超过了极限运行速度，也就是额定速度的115%。2) 终端越位：由于平层控

14、制电路出现的故障，轿厢运行到顶层或底层站，这时还不停而继续运行或超出了正常的平层位置。3) 冲顶或蹲低：当上终端极限位装置失灵等，造成电梯冲向井道顶部，成为冲顶；当下终端的限位装置失灵或电梯失控，造成电梯轿厢跌落到井道底坑，则成为蹲低。4) 不安全运行：由于限速器失效，选层器失灵、层门、轿门不能关闭或关闭不严或超载、电动机断相、错相等状态下运行。5) 非正常停止：由于控制电路出现故障，安全钳误动作或电梯停电等原因，都会造成在运行中的带难题突然停止。6) 关门障碍：在电梯关门时，受到人或物体的阻碍时门无法关闭3。1.1.4 电梯安全保护系统的组成1) 超速（失控）保护装置限速器、安全钳；2) 超

15、出上下极限工作位置的保护装置有强迫减速开关、终端极限开关和终端限位开关来达到强行换速、切断控制电路和切断动力电源三级保护；3) 撞底(与冲顶)保护装置缓冲器；4) 层门门锁与轿门电气联锁装置。确保门不关闭、电梯不能运行；5) 门的安全保护装置层门、轿门设置门光电装置、门电子检测装置、门安全触板等；6) 电梯不安全运行防止系统如轿厢超载装置、限速器断绳开关、选层器断带开关等；7) 供电系统断相，错相保护装置相序保护继电器等；8) 停电或电气系统发生故障时，轿厢慢速移动装置；9) 报警装置轿厢内与外联系的警铃、电话等；综上所述，电梯安全保护系统中设置的安全保护装置，一般由机械安全装置和电气安全装置

16、俩大部分组成。但是有一部分机械安全装置通常也需要电气方面的装置配合和连锁装置才能完成共同动作和可靠的效果。1.1.4 电梯安全保护装置的动作关联原则下图表示了一套普通交流双速乘客电梯安全保护系统关联图，如图1-1所示。 图1-1 电梯的安全保护系统关联图下图1-2表示了电梯安全保护装置系统的主要动作程序示意图 图1-2 电梯的安全保护装置系统的主要动作程序1.1.5 限速器和安全钳及其相互关系限速器的功能：能反映并控制轿厢（对重）的实际运动速度，当速度达到极限或超过允许值能发出的信号及生产机械 动作将轿厢强行制停在导轨上。1) 造成轿厢（或对重）坠落的原因分析正常运行的轿厢，一般发生坠落事故的

17、可能性很少，但也不能完全排除这种可能性。一般常见的有以下五种可能的原因：(1) 曳引钢丝绳因各种原因折断；(2) 涡轮蜗杆的齿轮、轴、键、销折断；(3) 曳引轮绳槽 严重磨损，造成当量摩擦系数快速下降，平衡失调，轿厢又超载，那么钢丝绳和曳引绳打滑；(4) 轿厢超载严重，平衡失调，制动器失灵；(5) 因某些特别原因，例如平衡对 重偏轻、轿厢自重偏 轻，对此造成钢丝绳对曳引绳的压力严重减少，使轿厢侧或对重平衡失调，才使钢丝绳在曳引绳上打滑。只要发生以上五种一种，就可能发生轿厢急速坠落的严重事故。因此按照国家相关规定，不论是乘客电梯、载货电梯还是以用电梯等，都需要装置限速器和安全钳。2) 限速器和安

18、全钳是防坠落(失控)的安全保护在电梯运行中，提供最后保障的是安全系统中的限速器、安全钳和缓冲器。在运行过程中，不管因为什么轿厢超速下滑，或是坠落只能靠限速器、安全钳和缓冲器的作用且其他装置均未起作用，来达到使轿厢停下来且不致于使乘客和货物受到伤害。所以限速器和安全钳是防 止电梯超速和失控的保护装置。限速器的作用从而引发了安全钳的动作，强行切断电梯控制回路中电源安全装置，同时使轿厢或对重装置停在导轨上，。所以安全钳是在限速器的操纵下强制使轿厢停住的执行装置4。3) 限速器的功能分析及其传动系统(1) 限速器和安全钳要连在一起用：限速器是检测轿厢超速的装置。在电梯正常运行是，他不起作用。当电梯运行

19、速度超过其额定速度并到达危险值时，它就操纵电气开关打开急停回路，使电动机停转，并使制动器止动；在此同时或稍后，它将操纵安全钳，使轿厢系统夹持在导轨上，迫使它停下来。(2) 限速器装置包括限速器、限速器绳和绳头以及限速器绳张紧轮。限速器装置一般安装在电梯机房或隔音层的底面，她得平面位置一般在轿厢的左右角或右前角处。如图1-3所示。图1-3 限速器装置的传动系统1.限速器；2.张紧轮；3.对重；4.固定螺钉；5.连接轿厢架所以限速器能直接检测轿厢运动的速度4) 安全钳的功能分析及其构成(1) 安全钳必须由限速器来操纵：安全钳是在限速器的操纵下，使电梯轿厢紧急制停夹持在导轨上的一种安全装置。它对电梯

20、的运行提供最后的综合的安全保护。1.2电梯的基本构造电梯由八大系统组成：轿厢系统、重量平衡系统、导向系统、曳引系统、门系统、电力拖动系统、电气控制系统。电梯总体结构示意图(如图1-4所示)。图1-4 电梯示意图1.4 电梯主要设 1 减速箱装置 2 曳引机装置 3 曳引机底座组件 4 导向轮 5 限速器装置 6 机座 7导轨支架 8 曳引钢丝绳 9 开关碰铁 10 终端开关 11 导靴 12 轿架 13 轿门 14 安全钳 15 导轨 16 绳头组合 17 对重 18 补偿链 19 补偿链 20 张紧装置 21 缓冲器装置 22 底座 23 层门 24 呼梯盒 25 层楼指示 26 随行电缆

21、27 轿壁 28 操纵箱 29 开门机 30 井道传感器 31 电源开关 32 控制柜 33 曳引电机 34 制动器装置1.3 电梯主要参数的选定额定载重量；它是电梯各项数据的主要参数之一。是指在设计规定中所有参数决定的电梯载重量，是制造厂厂家确保电梯可以长期正常使用的最大载重量，是用户选用电梯的主要依据设计。额定载重量me=1000kg，轿厢自重mc =1300kg。额定速度：是指设计规定中所有参数来决定的的电梯运行速度，也是制造厂厂家保证电梯长期正常运行的速度，单位符号是 /，它和额定载重量同样样是用户选取的主要依据，也是主要参数之一。设计电梯的额定速度V=1.75/。1.4 电梯制造业机

22、械安全装置的现状及发展趋势1.4.1 国内现状在我国电梯制造行业中，各种各样的机械安全装置和电气安全装置被设计到电梯中。电梯安全保护系统就是有这些装置构成的。在机械安全装置中，一般限速器发出信号并产生相应的机械动作，是因为其调控电梯轿厢的实际运行速度超过允许值。这时候就要切断控制电路或迫使安全钳动作，轿厢就会被强行停在导轨上当电梯梯速小0.51m/s时。我国电梯制造业通常采用摆锤式限速器配合瞬时式安全钳。在电梯井道底部用的是弹簧缓冲器。当电梯梯速大于1m/s时，采用离心式限速器配合渐进式安全钳。在电梯井道底部设置耗能型油压缓冲器2。目前一种新的聚氨酯缓冲器也投入使用。1.4.2 国外现状目前欧

23、洲在电梯的安全防护上，提高了电梯的安全可靠性，减少了修理的费用，降低了过程中产生的噪音。是因为使用了可编程电子系统，由此可见它代替传统的机械安全设施是发展的必然趋势。绿色电梯在国外已经开始列入了研究行列。主要包括了节能，环保，安全等方面。对于安全方面根据EN81欧洲电梯安全标准有如下要求：1) 轿厢内应装有一套能在上、下行时动作的安全钳。2) 对重应设有一套仅在下行时动作的安全钳。3) 轿厢内装有数套安全钳时，他们应全部是渐进式的。4) 轿厢和对重安全钳的动作由各自的限速器来控制。5) 禁止使用电气、液压或气压操纵的系统装置来操纵安全钳。6) 安全钳应与限速器配合使用。通过上面几点简述要求，可

24、以看出对于安全钳、缓冲器的设计要求的严格。目前，国外除了以交流电梯取代直流电梯外，在低层楼房越来越多地使用液压电梯。此外，家用小型电梯将成为电梯家族中新的组成部分。1.4.3 发展趋势绿色电梯的研究在国外已经开始，研究的重点主要在电梯的制做、配置以及安装与在使用过程中的节能和减少环境污染等方面。电梯不仅是耗电大户，而且还会产生电磁波、噪声干扰以及油污染。因此，发展绿色电梯不但要强调节能，还应该强调与环境的和谐共存。基于这种认识，我们认为，绿色电梯应该包括环保和节能两个方面，另外可以利用机房在楼顶太阳能充足的优势，大大的利用太阳能新能源来作为电梯补充能源的一种方式，这也将是一个充满环保新的课题。

25、 第2章 安全钳的设计分析2.1 安全钳结构、动作原理及其安装位置2.1.1 安全钳结构和动作原理：安全钳装置的结构整体式由安全钳的操纵机构和安全钳座俩部分组成，如图2-1所示。图2-1 安全钳结构及安装位置1.安全钳楔块；2.安全钳座；3.轿厢架；4.防幌架；5.垂直拉杆；6.压簧；7.防跳器；8.绳头；9.限速器绳；10.主动杠杆；11.安全钳急停开关；12.压簧13.正反扣螺母；14.横拉杆；15.从动杠杆；16.转轴；17.导轨安全钳及其操纵机构一般均安装在轿厢架3上。安全钳座2装在轿厢架下梁内、楔块1在安全钳动作时夹紧使轿厢制停。轿厢架上梁的两侧各装有一根转轴16，操纵机构的一组杠杆

26、均固定在这两根轴上。主动杠杆10的端部通过绳头8与限速器绳9连接。4个从动杆15分别安装在两侧的转轴16上。横拉杆14连接两侧的转轴以保证两侧的从动杆同步摆动，横拉杆14上的正反扣螺母13可调节从动杠杆的位置。从动杠杆的端部连接一条垂直拉杆5，通过它带动安全钳的楔块1。垂直拉杆上的压簧12使拉杆系统复位。垂直拉杆上的压簧6促使安全钳楔块1在正常情况下处于松开状态。当电梯超速达到使限速器动作时，限速器绳9被夹住不动，随着轿厢继续向下运动，主动杠杆10被限速器绳带动向上摆动，通过转轴16使4个从动杠杆15同时向上摆动，带动4根垂直拉杆5提起安全钳楔块1，使楔块与电梯导轨17发生接触，接着依靠自锁楔

27、紧作用使安全钳夹紧在导轨上，轿厢被制停。这里要注意操纵结构杠杆的作用只是摆动一定角度使安全钳楔块与导轨相接触，一时接触之后，将考自锁楔紧作用而产生制动力，不再依赖于操纵机构。楔块在自锁楔紧过程中，将继续抬起垂直 5，压缩弹簧6，那时从动杠杆15将不再起作用。主动杠杆10上附有碰铁，当操纵结构带动安全钳动作时，此碰铁使安全钳紧急开关11被打开，曳引机停止转动。此急停开关不能自动复位，只有在松开安全钳并排除故障之后，靠手动才能使其复位4。2.1.2 安全钳在轿厢上的安装位置安全钳座是安装在轿厢架的下梁上，处于导靴之上，楔块和垂直拉杆装在轿厢外壁两侧柱上，一个轿厢均有俩组钳座及与它配合的钳块和垂直拉

28、杆；安全钳的操纵机构是装在轿顶上，并通过主动杆10与限速器钢丝绳9相连。如图2-1所示。对重装置一般可不设安全钳。但当井道下方有人能达到的建筑物或空间存在时，井道底坑的底面至少按每平方米支撑500N载荷设计，同时对重装置应配置安全钳。如果轿厢和对重都要需安装安全钳，其安全钳的动作应由各自的限速器来控制。2.1.3 安全钳的型式按钳块的结构特点可分为：单面偏心式、双面偏心式、单面滚柱式、双面滚柱式、单面楔块式、双面楔块式等，如图2-2所示。图2-2 安全钳快的机构形式1.导轨；2.钳座；3.钳块(a) 单面偏心式 (b) 双面偏心式 (c) 单面滚珠式(d) 双面滚珠式 (e) 单面楔块式 (f

29、) 双面楔块式其中双楔块式在起作用(动作)的过程中对导轨损伤较小，制动后易于解脱，因此是应用最广泛的一种。无论是哪一种结构型式的安全钳、当安全钳动作后，只要将轿厢提起，方能使轿厢上的安全钳释放。2.2 安全钳的种类及其动作、使用特点安全钳动作过程常见的可分为：瞬时式安全钳；渐进式安全钳不同种类的安全钳提现在结构上的不同，其结构主要集中表现在制停机构上，即主要包括钳座(体)，钳块和钳块拉杆等部分。2.2.1 瞬时安全钳及其动作、使用特点该安全钳也叫做刚性，急停型安全钳，他的承载结构是刚性的，动作时产生很大的制停力，使轿厢立即停止。瞬时式安全钳使用的特点是，制停距离短，轿厢承受冲击厉害。在制停过程

30、中楔块或其他型式的卡块将迅速地卡入导轨表面，从而使轿厢停止。滚柱型瞬时安全钳的只听时间约在0.1S左右，而双楔瞬时制停力最高时的脉冲宽只有0.01S左右。整个制停距离也只有几十毫米，乃至几个毫米。轿厢的最大制停减速度约在5-10g左右，甚至更大。因此，我国规定，瞬时式安全钳只能适用于额定速度不超过0.63m/s的电梯。通常与刚性甩块式限速器配套使用4。2.2.2 渐进式安全钳及其动作、使用特点这种安全钳也叫做弹性滑移型安全钳，他能使制动力限制在一定范围内，并使轿厢在制停时有一定的滑移距离。它的制停力是由控制地逐渐增大或保持定制，使制停减速度不致很大2.3 安全钳的使用技术要求1) 安全钳装置的

31、使用条件， 当额定速度V0.63ms，选用渐进式安全钳。当额定速度V1ms，对重安全钳装置也应是渐进式。禁止使用电气液压或气压方式操纵安全钳装置。在装有额定载重量的轿厢自由下落的情况下，渐进式安全钳装置动作时，轿厢的平均减速度应在0.2g1.0 g之间。在载荷均匀分布的情况下，安全钳装置作用后，轿厢地板倾斜度不应超过正常位置的57。2) 制停减速度和制停距离制停减速度指电梯呗安全钳制停过程中的平均减速度。过大的制停减速度会造成剧烈的冲击，使人体和电梯结构都会受到损伤，因此安全钳对电梯制停的减速度必须加以限制。我国GB7588-2003电梯制造与安装安全规范中规定，滑移动作安全钳制动时的平均减速

32、度应在0.2-1g之间(g=9.8m/s2)。制停减速度与制停距离直接有关。瞬时动作安全钳在动作时，由于钳座是刚性的，不存在钳座与钳块间的滑移，制停距离来自于限速器钢丝绳的滑移长度。对于刚性夹持式限速器，钢丝绳的滑移量很小，使电梯的制停距离极小，因此必须必须严格限制被使用的电梯速度。制停距离指限速器夹绳钳动作起作用起至轿厢被制停在导轨上为止，轿厢所行走的距离。这段距离主要由如下两个方面过程组成：(1) 限速器钢丝绳被夹持时的滑移长度。反应到安全钳上，即为拉杆被拉起至钳块夹住导轨的过程。(2) 钳块夹住导轨不动后，钳座相对于钳块的滑移距离。对于滑移动作安全钳，由于可以通过制停距离控制减速度，因此

33、无需使用速度限制。我国JB816-74电梯技术条件中，对各种速度下使用的滑移动作安全钳，规定有制停距离见表3-1所示。其中最小值限制了减速度，最大值限制了电梯滑行距离。由于钳座与钳块间的滑移距离受到结构限制、制动距离主要来自限速器钢丝绳的滑移，因此滑移动作安全钳要取得良好制动效果，应与弹性夹持式限速器配用。另外，美国国家标准A17-1电梯安全规范中规定了渐进式安全钳的最大和最小制停距离8：(供参考)最大制停距离 最小制停距离 式中，v限速器动作速度(m/min)。式中右边第二项的常数0.256和0.122为由限速器动作时到安全钳动作时轿厢运行的距离。右面的第一项为分别对应于最大和最小平均制停减

34、速度所要的制停距离5美国国家标准A17-1规定的以上俩个公式系对应于制停过程平均减速度为0.35-1.0g。表2-1 滑移动作安全钳的制停距离电梯额定速度 限速器最大动作速度 制停距离（m m）（ms） （ms） 最小Smin 最大Smax1.25 1.68 280 980 1.5 1.98 330 12601.75 2.26 380 15602.0 2.55 460 19202.5 3.13 640 27603.0 3.70 840 37503.5 4.30 1090 49704.0 4.85 1370 62504.5 5.40 1600 76905.0 6.00 1900 94303) 在

35、轿厢内在和均匀分布的情况下安全钳使轿厢制停后，轿厢底板倾斜度应不超过其正常位置的5%。4) 在安全钳动作之前或同时应有一电气开关切断电梯回路，使曳引机停转。此电气开关应是非自动复位的。5) 安全钳夹紧弹簧和受力零件应有足够的强度和安全系数。6) 当电梯提升高度较大且超过30m时，安全钳操纵机构上应需要安装防跳器，以防止安全钳误动作。7) 安装防跳器的作用以其动作原理：当电梯提升的高度越高时，限速器系统的惯性和运动阻力越大，电梯在起动和停车时将引起操纵机构的杠杆系统抖动，发出响声，甚至会使安全钳误动作。在安全钳操纵结构中安装防跳器6如图3-3所示将产生一定的锁紧力，使操纵机构保持稳定。如图2-3

36、所示是一种含有防跳器装置的安全钳操纵机构。销轴1端部的斜面在压簧2的作用下压紧在操纵机构主动杠杆的杠杆臂上而产生一定的锁紧力，通过螺母3可调节此锁紧力的大小。电梯在正常的起动停车和运动时，此锁紧力足以克服限速器的惯性和运动阻力；而当限速器动作时，限速器绳强制主动杠杆摆动，通过销轴的斜面使其后缩，脱离锁住位置然后操纵安全钳制停。装有此种防跳器时，安全钳操纵机构的自锁力可达到300N左右。图2-3 安全钳操纵机构中的防跳器1.防跳器销轴；2.防跳器压簧；3.防跳器螺母；4.限速器绳；5.安全钳主动杠杆；6.防跳器2.4 安全钳的设计与计算2.4.1 安全钳的安全技术规范按国内外电梯安全技术规范规定

37、，安全钳需要满足下列要求：(1) 制停减速度和制停距离安全钳制停过程的平均减速度应在0.2g1.0g之间，g是重力加速度。我国参照美国国家标准A17.1电梯安全规范中规定了渐进型安全钳的最大和最小制停距离3 （2-1） （2-2）式中 限速器动作速度（ms）两式右边第二项常数0.256和0.122为由限速器动作时到安全钳动作时轿厢运行距离，右边第一项为对应于最大和最小平均制停减速度所要求的制停距离，相应的最大和最小制停距离如表3-1。(2) 在轿厢内载荷均匀的情况下，安全钳使在轿厢制停后，轿厢地板的倾斜度应不超过其正常的5。(3) 在安全钳动作之间或同时应有电气开关切断电梯控制回路，使曳引机停

38、转。(4) 安全钳夹紧弹簧和受力部件应有足够的强度安全系数。2.4.2安全钳的制动力安全钳的制停过程将吸收运动轿厢的全部能量，包括动能和位能 =FS (2-3)因此 （2-4）式中：F安全钳的制动力（N）；Ge轿厢载重量（）；Gc轿厢自重（）；V安全钳制停时轿厢的速度（限速器的动作速度）ms；S制停距离（m）；g重力加速度。制停距离 （2-5） 制停减速度 (2-6) 第3章 渐进式安全钳的设计3.1 渐进型安全钳制动力的设计恒制动力渐进型安全钳的承载弹簧是按平均制动力计算和调整的，以保证轿厢在满载和空载情况下，其制停过程的平均减速度和滑移距离均能符合电梯安全规范要求6。平均制动力为 （3-1

39、） =26305.2N式中；FA安全钳平均制动力（N）；Ge 轿厢的额定载重（）；Gc 轿厢系统的自重（）；V安全钳的动作速度（ms）；Smax对应于轿厢满载时的最大制停距离，由表3-1查得Smax=1.56 m；9.8换算系数。根据计算的平均制动力FA，要核算一下轿厢为空载情况下最小制停距离。 （3-2） =0.762mSmin=0.380m 最大平均制停减速度 （3-3） =0.96 g1.0g 计算符合要求 3.2渐进型安全钳蝶形弹簧的设计 承载弹簧的弹簧力按平均制动力计算，此时作用于每个夹紧表面的平均夹紧力为： （3-4）式中：n夹紧表面的数量，取n=4；夹紧零件与导轨工作表面之间的摩

40、擦系数，=0.10.3，取=0.2；由于安全钳有两个夹紧表面，因此作用于每个安全钳的平均夹紧力为 承载弹簧在安全钳夹紧时的压缩力为 （3-5）式中：a和b分别为夹钳的长臂长度和短臂长度 弹簧的的应力（3-6）弹簧的设计应使其所计算的应力在安全钳动作之前不超过其材料弹性极限的50。在安全钳夹紧时不超过其材料弹性极限的85。P=180Mpa.计算符合要求。3.3 夹紧表面的比压设计渐进型安全钳在制停过程中将在导轨上滑移，因此夹紧表面是平的，不应具有齿纹，安全钳夹紧时的比压按最大制动力计算 （3-7） 因此作用于每个夹紧表面的最大夹紧力为 （3-8）式中：K为零件受力不均匀系数，K=1.11.2。取

41、K=1.1；夹紧表面的比压 （3-9）=692Ncm2 P 符合要求式中：b和h分别是夹紧表面的宽度和高度（cm）；P许用比压 ，P=15002000Ncm2 。 3.4夹紧表面的摩擦系数渐进型安全钳的夹紧表面是平面，在制停过程中与导轨工作表面发生摩擦滑移。摩擦系数的取值对安全钳的设计计算和性能有很大影响。国外资料一般认为此摩擦系数与导轨工作表面的润滑状态有关。前苏联电梯书籍介绍对于采用滑动导靴，导轨有润滑的情况下，摩擦系数=0.1 0.2；而对于采用滚轮导靴，导轨无润滑的高速电梯来说，摩擦系数较大=0.2 0.3，。这意味着高速电梯渐进型安全钳的夹紧力将低于一般电梯的夹紧力8。天津电梯厂于1

42、996年对16种规格的楔式恒制动力渐进型安全钳进行了上百次的制动试验，轿厢载重量从500kg到1500kg，轿厢速度从1.5到 5.0。试验结果表明，此摩擦系数基本上与导轨表面的润滑状态无关。导轨无润滑的高速电梯其制动摩擦系数反而低于导轨有润滑的快速和低速电梯，因而所需的安全钳夹紧力也更大8。根据试验所得的数据，推荐摩擦系数取值为0.2 0.3 。对于速度超过2.5的高速电梯取较高的值，对于速度不大于2.5的快速电梯，取较低的值3。根据上述分析摩擦系数取0.2。3.5自锁夹紧条件当安全钳楔块提起与导轨面接触时，为保证超速下降的轿厢能被夹持在导轨上，此时安全钳上的楔块受力必须满足向上的力大于向下

43、的力这个自锁条件。即满足不等式 （3-10）整理后得 取=5° 即可以保证可靠的自锁夹紧N1N2F2F1P钳座楔块导轨图3-1楔型机构的自锁夹紧条件3.6安全钳的操纵机构结构设计安全钳的操纵机构是安全钳装置的一部分，它是一组连杆系统。限速器动作时夹住限速器绳，通过此连杆系统操纵安全钳使轿厢制停。典型结构见图4-2所示。图3-2 安全钳操纵装置的结构1.安全钳楔块；2.安全钳座；3.轿厢架；4.防幌架；5.垂直拉杆；6.压簧；7.防跳器；8.绳头；9.限速器绳；10.主动杠杆；11.安全钳急停开关；12.压簧；13.反正扣螺母；14.横拉杆；15.从动杠杆；16.转轴；17.导轨安全钳

44、及其操纵机构一般均安装在轿厢架3上。安全钳座2装设在轿厢架下梁内，楔块1在安全钳动作时夹紧导轨使轿厢制停。轿厢架上梁的两侧各装有一根转轴16，操纵机构的一组杠杆均固定在这两根轴上。主动杠杆10的端部通过8与限速器绳9连接。4个从动杠杆15分别安装在两侧的转轴16上。横拉杆14连接两侧的转轴以保证两侧的从动杠杆同步摆动，横拉杆14上的正反扣螺母13可调节从动杠杆的位置。从动杠杆的端部各连接一条垂直拉杆5，通过它带动安全钳的楔块1.垂直拉杆上的防幌架4起定位导引作用，并防止垂直拉杆幌。横拉杆上的压簧12使拉杆系统复位。垂直拉杆上的压簧6促使安全楔块1在正常情况下处于松开状态。当电梯超速达到使限速器

45、动作时，限速器绳9被夹住不动，随着轿厢继续向下运动，主动杠杆10被限速器绳带动向上摆动，通过转轴16使4个从动杆15同时向上摆动，带动4跟垂直拉杆5提起安全钳楔块1，使楔块与电梯导轨17发生接触，接着依靠自锁楔紧作用使安全钳夹紧在导轨上，轿厢呗制停。这里要注意操纵机构杠杆的作用只是摆动一定上角度使安全钳楔块与导轨相接触，一旦接触之后，将靠自锁楔紧作用而产生制动力，不再依赖于操纵机构。楔块在自锁楔紧过程中，将继续抬起垂直拉杆5，压缩压簧6，那时从动杠杆15将不再起作用。主动杠杆10上附有碰铁，当操纵机构带动安全钳动作时，此碰铁使安全钳急停开关11被打开，曳引机停止转动。此急停开关不能自动复位，只

46、有在松开安全钳并排除故障之后，靠手动才能使其复位。当电梯提升高度较大超过30m时，安全钳操纵机构上需要安装防跳器7。电梯正常运行时，安装在轿厢架上的主动杠杆10通过限速器绳9带动限速器转动。当电梯提升高度越大时，限速器系统的惯性和运动阻力也越大，电梯在起动和停车时将引起操纵杆机构的杠杆系统抖动，发出响声，甚至会使安全钳误动作。安装防跳器7将生产一定的锁紧力，使操纵机构保护稳定8。3.7渐进型安全钳制动块的新设想现在社会发展越来越快，楼房越多也越高，电梯的运行速度也越来越快，电梯的额定速度也越来越大，则相对制造成本与管理成本也越来越经济。目前采用平均制动力是伴随着速度的提高而下降的恒力式安全钳，

47、这还要从渐进式安全钳的制动过程说起。1) 制动过程制动力的平均值是不同的，这是因为同一对安全钳在不同速度下运行，但制动力的最高值却近乎相同。图3-3所示为同一对安全钳在不同速度下工作的制动过程。图3-3安全钳在不同速度下的制动减速度曲线为了使得分析过程更加明了所以需要定性的分析；在图3-3可知，随着速度的增加，min变小，而产生这一现象的主要因素摩擦系数的改变。每当安全钳停止动作发生时，轿厢的动能大部分都转变成热能从而在接触表面发散。因为导轨的长度较长，所以不会使得大量的热能汇聚，但是安全钳的停车块却会产生较大的热量，尤其是接触表面上的温度会急剧上升，所以造成摩擦系数以及其他因素的下降。所以这

48、里我们把两个试验做一下比较的来说明：(1) 相同材料不同体积的安全钳制动块，体积大的摩擦系数变化小。(2) 相同外形尺寸不同材料的安全钳东快，热传导快的摩擦系数变化小由此可见温度对制动能力的影响。2) 新设想这里对安全钳制动块提出一个新设想工业内同仁参考，可用钢骨架再铸铜的放法获得理想中的材料，其制造工艺过程如图3-4所示。希望您的安全钳不用做任何改动，只要更换制动块就能获得更好的性价比。图3-4 新型楔块的制动工艺第4章 油压缓冲器设计4.1 缓冲器的原理缓冲器的原理是使运动物体的动能转化为一种无害的或安全的能量形式。在刚性碰撞的情况下，碰撞减速度和碰撞力趋于无限大。缓冲器将使运动着的轿厢或

49、对重在一定的缓冲行程或时间内减速停止，即可以控制碰撞减速度和碰撞力在安全范围之内2。4.2电梯油压缓冲器的减速度浅析缓冲器按结构分为弹簧缓冲器和油压缓冲器。弹簧缓冲器是蓄能型的缓冲器，有回弹现象，存在着缓冲不平稳的缺点。因此，为了克服弹簧缓冲器的不足，人们发明了油压缓冲器。要求此种缓冲器的最大减速度值不随x的增大而增大，是一个恒定值，即为平均减速度。油压缓冲器的性能应使缓冲过程的减速度在保证人体安全的范围内，根据国家标准GB75882003电梯制造与安装安全规范规定，油压缓冲器缓冲过程的平均减速度应不大于1g(g为重力加速度)，并且大于或等于2.5g的瞬时减速度应不大于0.04s7。有关实验表

50、明：一般最大允许减速度amax=2g为宜。否则冲击太大，可能对人体产生伤害。通常，油压缓冲器按等（匀）减速原理设计的，即缓冲过程保持恒定的减速度。按电梯安全规范规定，缓冲过程的平均减速度不大于1g，因此常数油压缓冲器的的结构简图，如图4-1，当油压缓冲器受到冲击后，底座缸体中的油受压，油通过节流孔快速进入中空的柱塞内腔，产生涡流损耗能量，缓冲轿厢或对重的冲击，流量由节流孔环形面积控制，当环形面积的外圆一定时即由内圆（变量棒）的直径控制。当轿厢或对重离开油压缓冲器时，柱塞在复位弹簧的作用下，向上复位，同时，油从柱塞腔中慢慢流回底座缸体内，恢复正常状态。显然损耗能量的大小，除与电梯的速度大小有关外，还与油的黏度和节流孔与变量棒产生的环形节流面积的大小有关。 图4-1 油压缓冲器简图 1-柱塞  2-变量棒 3-底座缸体  因此，为了使在整个缓冲过程中产生的减速度为匀减速，应