脫落自剎氣壓彈簧緩沖電梯

張景景+肖敏淇+彭紫琴

一、研究背景

隨著城市的發展，高層建筑越來越多，電梯也越來越多地被使用。但是近年來，導致傷殘的電梯事故層出不窮。

電梯安全事故常有發生，乘坐電梯時人們總會擔心電梯會意外脫落，許多人還得了電梯恐懼癥。一旦電梯脫鉤或牽引電梯的繩索斷裂，電梯箱體會從高處做自由落體運動，落地時破壞性很嚴重，有可能使電梯箱體中的乘客致殘致死。

為了保證乘坐電梯的安全，我們在原有電梯的基礎上設計和增加了兩項功能，發明了脫落自剎氣壓彈簧緩沖電梯。

二、設計思路

我們發明的脫落自剎氣壓彈簧緩沖電梯有兩種方式減少電梯事故，一是脫落自動制動，二是用氣壓彈簧緩沖，減少地面對電梯的沖擊力。

1. 脫落自動制動原理

安裝電梯時，首先在電梯井兩側相應的位置固定兩根導軌，在電梯箱體的外側安裝滑輪，讓滑輪沿著固定好的導軌自由滑動，再在滑輪的下方增加制動裝置。制動裝置由加速度傳感器、電磁繼電器、排斥電磁鐵、阻尼制動片等組成。當電梯掉落時，加速度傳感器里的小磁鐵，由于失重，被彈簧頂起，與傳感器上端的金屬觸片接觸，使電路斷開，繼電器中的觸片在其自身彈力的作用下與左邊電路接通，電磁鐵立即產生很強的磁場，將其中帶有磁性的軸向外推，使軸上的阻尼制動片緊貼導軌，從而剎住電梯，阻止電梯箱體向下掉落。

2. 氣壓彈簧緩沖裝置

另外，我們還在電梯的底部安裝了一塊活動緩沖板，在活動緩沖板下端安裝有四根彈簧氣壓桿來支撐它，如果萬一制動失效，電梯箱體掉落到底部時與活動板相碰，由氣壓彈簧支撐的緩沖板能夠增加電梯箱體的緩沖時間，使電梯箱體受到的反沖力減少，脫落的電梯箱體里面的人，像玩蹦極一樣有驚無險（增加接觸時間達100倍以上，其沖力減少至1%）。

三、創新點

1. 電梯首次研制出掉落失重自動制動裝置，提高電梯運行的安全性，穩定性。

2. 首次將失重傳感、電磁閥、繼電器用于電梯的安保功能。

3. 電梯最底部安裝緩沖板，緩沖板與氣壓彈簧連接，能有效增加與電梯碰撞時的緩沖時間，減少碰撞時造成的損傷。

4. 此加速度傳感電磁剎技術還可應用在別的機械制動上，具有廣泛開發利用的價值。

四、發明感悟

從開始研制到現在成功制作出脫落自剎氣壓緩沖電梯的演示模型，我們上千次到建材市場購買實驗材料，幾十次到市周邊廠家加工，兩次去上海訂制部件和購買配件，耗資達4萬多元，研制時間6個多月。雙休日、寒暑假我們與輔導老師長期待在學校科技制作室進行研究、實驗，歷盡了各種艱難困苦，出過許多汗、流過多次血，多次請教過老師、專家。因為需要較多的開支費用，多次請求父母多給點費用，將我們的壓歲錢、零花錢通通都搭上。我們在實驗室經常忘記吃早餐、中餐，頭發幾個月沒去理發店修理，只是自己隨便扎一下。我們很久沒有去體驗午休，晚上睡夢中突然有所感悟會立即爬起來進行設計實驗，為此也經常影響家人的睡眠。去超市關注的是電器設備，時裝對我們而言都沒有吸引力。經過上千次實驗，我們終于成功研制出了脫落自剎氣壓緩沖電梯！

（編輯 孫世奇）