王玉敏++朱思翥++程博

中图分类号：TU857 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）09-0105-01

机械式电梯轿厢短绳制动器主要针对当前电梯事故频发的状况，采用纯机械式方法、独立于现有电梯系统外的轿厢短绳紧急制动器。本制动器由弹簧压杆机构和安全钳部分组成，其触发是纯机械触发——弹簧压杆机构，轿厢断绳制动装置可使电梯轿厢紧急制动在导轨上的一种安全装置。它是电梯保护系统中提供最重要的保护装置之一，是电梯结构中重要的安全保护装置，即使其他所有电气、机械安全装置失效，或者电梯轿厢动力绳断裂或与限速器之间打滑时，机械压杆机构触发安全钳会使轿厢可靠制停保护乘客及设备的安全。

一、制动工作原理及制动计算

1.弹簧压杆机构动作分析

当绳张力明显异常时（轿厢动力绳断裂或与于限速器之间打滑），弹簧压杆机构（如图1）迅速反应，通过压杆触发安全钳工作。弹簧压杆机构反应分析如下：

假设：电梯：2000kg 弹簧原长20cm 初始长度5cm 末端长度10cm 质量1kg。

根据《电梯制造与安装安全规范》规定，限速器动作时，限速器绳的张紧力不得小于以下两个值的较大者：300N或安全钳装置起作用所需力的2 倍。所以：

a1=0.225m/s2 a2=0.15m/s2 a=（0.2-x）×3000m/s2

所以电梯的弹簧压杆机构反应时间为0.437秒。弹簧压杆反应后，通过杠杆作用提拉安全钳，整个系统开始制动。

所以，结合制停时间，电梯出现事故后总的制停时间为

2.机械式电梯轿厢短绳制动器的相关技术关键及计算

机械式电梯轿厢短绳制动器在整个过程中大致可以分成3个阶段；

阶段1：电梯以0.63m/s正常运行0.1s；

阶段2：弹簧压杆机构作用，杠杆提起拉绳，触发安全钳运动，使安全钳内部楔块跟导轨接触，轿厢制停于导轨；其中有两段峰值，第一个脉冲触发安全钳内部的楔块与导轨接触，轿厢和安全钳制动装置接触产生的第一次冲击力，第二个脉冲为轿厢在第一次冲击后反弹回落后和安全钳制动装置产生的冲击力；

阶段3：整个制动过程结束，轿厢停止。安全钳部分受力变为恒值。机械式电梯轿厢短绳制动器中的安全钳的结构如图2所示。

图中：

1-主梁；2-安全钳提拉绳；3-下梁；4-导轨；5-安全钳座；6-安全钳楔块

3.安全钳结构的受力分析及计算，如图3所示。

实际过程中，安全钳内楔块被提起所要提供的最大拉力

300～400N。

计算公式：

f2=μ2× N1

f1=μ1× N2

F= f2 COSα+G

式中：

F-提拉绳对内楔块的拉力；f1-导轨对内楔块的摩擦力

f2-外楔块对内楔块的摩擦力；G-内楔块自身的重力

N1-外楔块对内楔块的压力；N2-导轨对内楔块的压力

μ1-楔块与导轨间的摩擦系数；μ2-楔块与夹块之间的摩擦系数

自锁条件：

当安全钳楔块被拉条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力大于向下力这个自锁条件，即满足以下不等式：

（1）

整理后为： （2）

上式表明，楔块的楔角不能随意可确定楔角的大小必须满足上式才能保证安全钳起作用。

从上式中可以看到楔角α与μ1-μ2有关，当μ1=μ2时，楔角α=0。。实际上楔角总是大于零度的。所以μ1总是大于μ2，这一点在结构上的保证也很明显。楔块与导轨接触面做成齿状，一是为了增加摩擦系数，另外就是当安全钳动作后，轿厢需要复位时，向上提拉轿厢，楔块不会随轿厢一起上移。

二、制动过程分析

当电梯自由落体或大加速度坠落拽引钢丝绳的张力明显减少，弹簧压杆机构的蓄压弹簧失去压紧力，推动承重板之下的伸缩导向杆和压板，促使压板推压杠杆顶端，同时杠杆另一端的钢丝绳提起安全钳内芯，使安全钳牢牢抱死导轨，电梯制停。

1.在感知轿厢张力变化之后，将弹簧的弹性势能经过杠杆原理转化为持续提拉安全钳内芯的拉力，将压板正下方的设置一对称杠杆，（支点两端长度比例为2：1）末端连接安全钳内芯的提拉绳，从而达到制动效果。其工作原理如图4所示：

2.安全钳制动卡紧导轨

安全钳两楔块将被安全钳拉绳向上提起。在提起的楔块的过程中，楔块与导轨面间的距离越来越小，最终楔块与导轨面相接触。根据自锁原理，楔块与导轨之间的摩擦力使超速下降的轿厢夹持在导轨上。其工作原理如图5所示：

制动过程整体示意图如图6所示

本制动器应用于电梯系统，适用于所有拽引式电梯以及建筑施工电梯。随着当前各类高层电梯的广泛普及，本系统的核心技术依靠纯机械机构，结构简单，实用价值大，安全性可靠性高。可以从电梯速度、轿厢动力绳张力变化，为电梯乘客提供双层可靠保护。在未来的电梯安全应用方面可广泛推广。