對(duì)電梯限速器提拉力計(jì)算的討論

【摘 要】 電梯限速器是電梯安全保護(hù)系統(tǒng)中的安全控制部件之一，本文就限速器動(dòng)作時(shí)限速器繩上拉力變化從鉗體和限速器繩受力的角度做簡(jiǎn)單討論和分析。

【關(guān)鍵詞】 限速器 拉力 計(jì)算

電梯限速器，是電梯安全保護(hù)系統(tǒng)中的安全控制部件之一。當(dāng)電梯在運(yùn)行中無(wú)論何種原因使轎廂發(fā)生超速，甚至發(fā)生墜落的危險(xiǎn)，而所有其他安全保護(hù)裝置不起作用的情況下，則限速器和安全鉗發(fā)生聯(lián)動(dòng)動(dòng)作，將電梯轎廂制停在導(dǎo)軌上，并保持靜止?fàn)顟B(tài)，從而避免發(fā)生人員傷亡及設(shè)備損壞事故。本文就限速器動(dòng)作時(shí)限速器繩上拉力變化從鉗體和限速器繩受力的角度做簡(jiǎn)單討論和分析。

1 限速器作用及標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)要求

限速器的作用是，隨時(shí)監(jiān)測(cè)控制著轎廂的速度，當(dāng)出現(xiàn)超速度情況時(shí)，即電梯運(yùn)行速度大于額定速度的115%時(shí)，能及時(shí)發(fā)出信號(hào)，繼而產(chǎn)生機(jī)械動(dòng)作切斷供電電路，使曳引機(jī)制動(dòng)。如果電梯仍然無(wú)法制動(dòng)，則安裝在轎廂底部的安全鉗動(dòng)作將轎廂強(qiáng)制制停。限速器是指令發(fā)出者，而安全鉗是執(zhí)行者。兩者的共同作用才出現(xiàn)了安全電梯之說(shuō)。

GB7588-2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》對(duì)限速器的規(guī)定是：“9.9.4限速器動(dòng)作時(shí)，限速器繩的張力不得小于以下兩個(gè)值的較大值：a）安全鉗起作用所需力的兩倍；b）300N。”和“9.9.6.2限速器繩的最小破斷載荷與限速器動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的限速器繩的張力有關(guān)，其安全系數(shù)不應(yīng)小于8。”

2 限速器作用受力分析

（a）正常工作狀態(tài) （b）制動(dòng)狀態(tài)

圖1 限速器繩張力示意圖

如圖1所示，設(shè)安全鉗與限速器連接于A點(diǎn)。可知，（a）為正常工作狀態(tài)A點(diǎn)受力情況：[G1]為限速器繩自身重量，包括保險(xiǎn)繩頭、拉桿、連接架和楔塊的重量；[G2]為限速器滑輪和重錘的重量作用在A點(diǎn)的拉力；[ft]為此時(shí)克服限速器繩輪、張緊輪與轉(zhuǎn)軸間的摩擦力所需的力。可知，在此狀態(tài)下，鋼絲繩各處受力基本相等（鋼絲繩自重不計(jì)）。（b）為限速器制動(dòng)狀態(tài)受力情況：對(duì)于連接點(diǎn)A上的C點(diǎn)，[fg1]為繩上受到的額外拉力；[G1]為限速器繩自身重量，包括保險(xiǎn)繩頭、拉桿、連接架和楔塊的重量；[ft]為此時(shí)克服限速器繩輪、張緊輪與轉(zhuǎn)軸間的摩擦力所需的力，這里有通用公式：[ft=（1-μ1μ2）（G1+G2）]，這里：[μ1]，[μ2]分別是滾動(dòng)和滑動(dòng)軸承摩擦系數(shù)；[G2]為限速器滑輪和重錘的重量作用在A點(diǎn)的拉力。

對(duì)于連接點(diǎn)下的B點(diǎn)，[G1]為限速器繩自身重量，包括保險(xiǎn)繩頭、拉桿、連接架和楔塊的重量；[G2]為限速器滑輪和重錘的重量作用在A點(diǎn)的拉力；[fg2]為繩上受到的額外拉力。

根據(jù)對(duì)摩擦副的分析可知，限速器制動(dòng)后，限速器上拉力變化分為3個(gè)階段：（1）摩擦副未接觸導(dǎo)軌前：提拉力[fg1]主要是用于克服摩擦副與安全鉗鉗體間的摩擦力在垂直方向的分力，[fg2=0]；（2）摩擦副接觸導(dǎo)軌后，而摩擦副尚未移：制動(dòng)力主要由摩擦副和導(dǎo)軌的靜摩擦力提供，此時(shí)提拉力[fg1]，[fg2]較小；（3）摩擦副與廂體一起移動(dòng)：提拉力[fg]主要是克服滑動(dòng)和滾動(dòng)摩擦的力。因而限速器繩上在過(guò)程（1）中拉力[fg]最大值應(yīng)出現(xiàn)在限速器起作用后且摩擦副接觸導(dǎo)軌前一刻；在過(guò)程（2）中拉力[fg]較小；在過(guò)程（3）中拉力有通用計(jì)算公式。

2.1對(duì)過(guò)程（1）的拉力計(jì)算

圖2 摩擦塊受力分析

由圖2可知，[fgv=fgs×cosα/n]，這里[α]是安全鉗摩擦副傾角；[n]為安全鉗杠桿系數(shù)；[fgs]為安全鉗摩擦副與鉗體間的摩擦力：[fgs=μ×n]，這里[μ]為滑動(dòng)摩擦系數(shù)，[n]為正壓力。

從而可知限速器繩上產(chǎn)生的瞬時(shí)最大拉力為：

[fg][=m×max（fgv）/n]

這里[m]是安全鉗摩擦副數(shù)量，對(duì)單摩擦副安全鉗，[m]= 2，對(duì)雙摩擦副安全鉗。[m]=4；[n]是安全鉗杠桿系數(shù)，通常[n]在1～4之間。

2.2對(duì)過(guò)程（3）的拉力計(jì)算

此時(shí)[ft]為克服限速器繩輪、張緊輪與轉(zhuǎn)軸間的摩擦力所需的力，此力的計(jì)算同過(guò)程（1）：

[ft][=（1-μ1μ2）（G1+G2）]

對(duì)于C點(diǎn)，由于制動(dòng)過(guò)程中具有向上的加速度，故[fg1

[2][×（fg2-G2）/G2～0.1-1gn]

根據(jù)推算，限速器繩上最大拉力應(yīng)出現(xiàn)在此時(shí)刻此位置。

3 小結(jié)

本文分析了限速器與安全鉗制動(dòng)聯(lián)動(dòng)過(guò)程中不同過(guò)程中限速器繩拉力變化情況。限速器繩上的最大拉力根據(jù)限速器型號(hào)和具體安裝情況分別計(jì)算過(guò)程（1）和過(guò)程（3）得到。而在以往的計(jì)算域分析中，過(guò)程（1）計(jì)算得出的拉力值不大，因而普遍認(rèn)為限速器繩上的最大瞬時(shí)拉力由過(guò)程（3）中計(jì)算得到。

參考文獻(xiàn)：

[1]邵憲琴，趙洪德.對(duì)電梯限速器提拉力計(jì)算方法的探討.《山東機(jī)械》.1995.4，16-17

[2]GB7588-2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》