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1、 硕士学位论文 （工程硕士） 轿厢上行超速保护装置的研究开发与应用 R＆D AND APPLICATION OF THE ELEVATOR’S UP-WAY OVER SPEED SAFETY DEVICE 于向前 2009 年 5 月 国内图书分类号：TP242.3 学校代码：10213 国际图书分类号：681.5 密级：公开 工程硕士学位论文 轿厢
2、上行超速保护装置的研究开发与应用 硕 士 研 究 生：于向前 0 师：谢涛 教授 0 导 师：赵平 高级工程师 0 请 学 位：工程硕士 0 科：机械工程 0 在 单 位：日立电梯（中国）有限公司 0 辩 日 期：2009 年 5 月 授予学位单位：哈尔滨工业大学 Classified Index: TP242.3 U.D.C: 681.5 Dissertation for the Master’s Degree of Engi
3、neering R＆D AND APPLICATION OF THE ELEVATOR’S UP-WAY OVER SPEED SAFETY DEVICE Candidate: Yu Xiangqian Supervisor: Prof. Xie Tao Associate Supervisor: Zhao Ping Academic Degree Applied for: Master of Engineering Speciality: Mechanical Engineering
4、 Affiliation: Hitachi Elevator (China) Co., Ltd. Date of Defence: May, 2009 Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 摘要 本文依据力学、机构学、运动学、摩擦学等理论，通过对电梯运行特性的 深入研究，开发了一套满足电梯新标准 GB7588-2003 中关于电梯上行超速保护 要求的装置。本文能从本公司的产品特点出发，对其结构原理进行深入研究， 对机构受力、力的传递和
5、动作速度、触发速度等进行了专门研究，并进行大量 的试验验证，使新开发装置达到安全、稳定、可靠的要求。 曳引式电梯在制动器失效情况下，如轿厢空载或轻载，轿厢侧重量小于对 重平衡块重量，轿厢将加速上行发生冲顶事故；本文所研究的上行超速保护装 置就是为了防止此类事故的发生，本文重点介绍了如何根据标准要求进行方案 设计、结构设计和传动设计，由于采用许多独创性的设计并从安全性、功能 性、可靠性出发拟定可行的验证计划和试验方法，经过强度校核和大量的试验 验证，使新设计具有结构新颖、简单实用、安全可靠的特点。 本文研究的上行超速保护装置由双向限速器及其张紧装置、安全装置、上 行安全钳共 3 个部
6、分组成；双向限速器为电梯运行的速度监控元件和动作力的 触发装置，速度监控元件是一套离心块组件，利用离心力的原理实现对电梯速 度的控制，触发装置通过离心块触发连杆机构，制停限速器钢丝绳；钢丝绳拉 动轿顶的安全装置，安全装置通过力的传递拉动上行超速安全钳动作将轿厢制 停在导轨上。 本文对离心块组件建立动力学方程计算调速弹簧、吸震弹簧的设计，研究 限速器钢丝绳掌握力的作用机理，计算压绳块咬入的安全裕度；应用 Pro/E 受 力分析软件对安全钳夹持力的有关元件进行受力分析；通过对上行超速保护装 置的部件测试、系统测试和实际应用验证了整个系统的安全性、可靠性和适用 性。本装置从 05 年起应用到全
7、部产品上，共有 5 项专利获得授权。 关键词：上行超速保护；安全装置；上行安全钳 - I - 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 Abstract An up-way over speed safety device which base on the new rule GB7588-2003 is discussed in this paper. Rely on the theories of mechanisms, kinematics and tribology, this paper analyses
8、 structure, under stress, trigger speed etc. about the device. The characteristics of safety, stability and reliability are all assured by enough examinations and tests. While the brakes of traction type elevators are abated, car will pickup and impact the top, if its weight of the car less than
9、the CWT. The motor stops the car on a certain floor. The up-way over speed safety will activate if the car speed out of control. This device can prevent the car from running up-way over speed which might cause a rush to the top accident. This paper introduces program design, structural design, trans
10、mission design and the verifying way. All of these have been tested by lots of experiments and proved to be safe, reliable and practical. The integral part of the up-way over speed safety comprises two-way over speed governor including tensioning device, safety-device and up-way catch block. The
11、two-way over speed governor perform as monitoring device and trigger equipment. The safety device transfers the brake signal. The up-way catch block sets the braking in motion to protect the car from hazard to protect the car from hazard. This paper erect dynamics equation about centrifugal block
12、 to count spring’s parameter, safety factor of the governor’s wire rope pressure and analyse trapping force of the catch block using Pro/E. The text validates the whole systemic security, reliability though all testing; these new devices were applied on all the products in 2005. This up-way over spe
13、ed safety has five patents now. Keywords: up-way over speed safety, safety device, up-way catch block - II - 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 目录 摘要 I Abstract II 第 1 章 绪论 1 1.1 本文研究背景及意义 1 1.2 国内外该装置的研究现状及分析 2 1.3 上行超速保护装置的工作原理 2 1.3.1 标准的要求 2
14、 1.3.2 电梯上行超速失控状态的描述 3 1.3.3 基于标准要求可行的应对方案 3 1.4 课题的主要研究内容 4 第 2 章 上行超速保护装置工作原理与总体特性研究 6 2.1 上行超速保护装置的动作原理 6 2.2 双向限速器的结构研究 6 2.2.1 一般限速器的结构 7 2.2.2 双向限速器性能要求 8 2.2.3 双向限速器可靠性要求 9 2.2.4 双向限速器的工作原理 9 2.2.5 张紧装置的工作原理 10 2.3 安全装置的研究 11 2.3.1 安全装置的工作原理 11 2.3.2 安全装
15、置设计要求 12 2.4 上行安全钳的研究 12 2.4.1 上行安全钳工作原理 12 2.4.2 上行安全钳制动力的分析研究 13 2.5 本章小结 17 第 3 章 关键部件结构分析与研究 18 3.1 调整弹簧 18 3.1.1 调整弹簧受力的模型分析与理论计算 18 3.1.2 调整弹簧参数设计与计算 20 - III - 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 3.2 吸振弹簧 21 3.2.1 吸振弹簧系统固有振动频率的理论分析 21 3.2.2 吸振弹簧系统固有频率计算 22 3.3 限速器钢丝绳
16、掌握力的设计 23 3.3.1 钢丝绳掌握特性的计算式 23 3.3.2 计算钢丝绳掌握力 25 3.4 限速器触发机构设计 26 3.5 张紧装置结构研究 28 3.5.1 张紧装置的作用 28 3.5.2 张紧装置支架强度 28 3.6 立柱稳定性的研究 29 3.7 顶杆弹簧的结构分析 30 3.8 上行安全钳重要零部件的应力分析 31 3.9 本章小结 34 第 4 章 上行超速保护装置的试验研究及应用 35 4.1 限速器的试验研究 35 4.1.1 型式试验要求 35 4.1.2 限速器性能的试验验
17、证 36 4.1.3 限速器的试验 37 4.2 上行安全钳的试验研究 41 4.2.1 上行安全钳的型式试验要求 41 4.2.2 上行安全钳的试验 42 4.3 上行安全钳试验研究 43 4.3.1 试验情况简介 43 4.3.2 测量加速度时的滤波频率 46 4.3.3 摩擦机理 46 4.3.4 摩擦系数与速度的关系 47 4.3.5 润滑的影响 48 4.4 上行超速保护装置系统的稳定性 48 4.5 应用 48 4.6 本章小结 50 结论 51 参考文献 52 - IV -
18、 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 攻读学位期间发表的论文及其它成果 55 哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明 56 致谢 57 个人简历 58 - V - 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 第1章 绪论 1.1 本文研究背景及意义 我国电梯行业在 2003 年有了很大的变化，主要的变化从 2003
19、年 3 月国务 院《特种设备安全监察条例》发布后，国家非常重视电梯行业的发展、电梯技 术发展与电梯安全。随后，国家有关部门出台了一系列政策法规，规范电梯行 业制造、安装及售后服务。伴随全国房地产行业飞速发展，电梯企业也获得跨 越式发展，世界主要电梯制造商奥的斯、三菱、日立、通力、纷纷进入中国市 场，不断扩大产能，2003 年中国的电梯产量达到 84000 台，占全世界的四分之 一，到 2007 年中国电梯产量已达世界的三分之一。 同时许多国有电梯企业、跨国企业及时调整电梯研发目标、加大新技术的 开发力度；随着电梯的普及，国家、行业及消费者对电梯的安全性要求越来越 高。电梯行业的国家强制性
20、标准 GB7588—2003 《电梯制造与安装安全规 范》代替了 GB7588—1995，与欧洲标准化委员会(CEN) 的标准 EN81— 1:1985 内容等效[1,2]；与 GB7588—1995 相比在内容上有较大变化[3-5]，如 主机制动器要求所有参与向制动轮或盘施加制动力的制动器机械部件应分 两组装设，如果一组部件不起作用，应仍有足够的制动力使载有额定载荷 以额定速度下行的轿厢减速下行，其中电磁线圈的铁芯被视为机械部件， 而线圈则不是。而为了防止上行冲顶事故发生标准中明确提出对于曳引驱 动电梯上应装设符合下列条件的轿厢上行超速保护装置，该装置包括速度 监控和减速元件，应能检测
21、出上行轿厢的速度失控，其下限是电梯额定速 度的 115％，上限是 9.9.3 规定的速度，并应能使轿厢制停，或至少使其 速度降低至对重缓冲器的设计范围。 而从近年来全国的安全性统计数据显示电梯上行超速事故时有发生，2002 年 3 起、2003 年 7 起，2004 年 6 起，电梯上行超速事故是指在曳引机制动器 失效状态下，对重拖动空载或轻载轿厢加速上行，从而发生“冲顶”的事故， 会对乘客产生严重伤害，因此为了阻止此类事故发生保护乘客安全，标准要求 所有电梯都要装设上行超速保护装置[6]。 - 1 - 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 1.2 国内外该装
22、置的研究现状及分析 电梯在中国作为特种设备，生产、安装、维保都有严格的准入要求，电梯 整机及所有安全部件都要经过国家许可试验机构的型式试验，因之前的电梯标 准 GB 7588—1995《电梯制造与安装安全规范》没有要设上行超速保护装 置 的 要 求 ， 因 此 所 有 电 梯 厂 家 都 没 有 开 发 和 应 用 该装置，同样在日本国 内、香港特别行政区的标准也都没有要求装设该装置，而在欧洲 EN81— 1:1998 明确装设该装置的要求，虽然不是强制性标准，但该标准已被欧洲安 全监督规范所引用[7,8]，因此该装置在欧洲、美洲地区获得广泛的采用，但由于 欧美国家的消费水平较高，电梯价
23、格昂贵，该装置的设计往往结构复杂、价格 昂贵，如德国 WITTUR 电梯公司的一种轿厢上行超速保护装置由导轨夹持器 加电气控制装置组成，价格 1 万多元/台，由于专利及成本因素无法按这种思路 开发或购买[9]，美国的蜗轮蜗杆主机电梯有采用钢丝绳夹绳器配油压装置用于 复位，价格 3 万多元/台，对于永磁同步主机的电梯一般采用 2:1 的吊挂方式， 力矩较小，全部采用双制动器作为上行超速保护装置，而我国电梯还是以蜗轮 蜗杆主机为主。 1.3 上行超速保护装置的工作原理 1.3.1标准的要求 根据GB 7588—2003《电梯制造与安装安全规范》中9.10对轿厢上行 超速保护装置的
24、描述，曳引驱动电梯上必须装设符合规定条件的轿厢上行 超速保护装置，该装置应有如下特点： ①该装置包括速度监控和减速元件，应能检测出上行轿厢的速度失 控，其下限是电梯额定速度的 115％，上限是 9.9.3 规定的速度，并应能 使轿厢制停，或至少使其速度降低至对重缓冲器的设计范围。 ②该装置应能在没有那些在电梯正常运行时控制速度、减速或停车的 部件参与下，达到9.10.1的要求，除非这些部件存在内部的冗余度。 ③该装置在动作时，可以由与轿厢连接的机械装置协助完成，无论此 机械装置是否有其他用途。 ④该装置在使空轿厢制停时，其减速度不得大于 1g。 ⑤同时标准还对装置
25、的结构作出一定的要求，即该装置应作用于：a)轿 - 2 - 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 厢；b)对重；c)钢丝绳系统(悬挂绳或补偿绳)；d)曳引轮； 1.3.2电梯上行超速失控状态的描述 如图 1-1 所示，曳引驱动电梯轿厢、对重用钢丝绳通过曳引轮和导向轮相 连，当曳引机驱动曳引轮顺时针转动时轿厢上行，对重下行，而当曳引机驱动 曳引轮逆时针转动时轿厢下行，对重上行；对重重量约等于轿厢重量加上 0.5 倍的额定负载，用于平衡轿厢，电梯到达每层停靠时控制系统切断电机电源， 曳引机制动器抱闸使曳引机停止转动[10]。 当电梯空载或轻载电梯上行时，
26、如果曳引机制动器因某种原因（如主机蜗 轮的轮齿全部损坏或制动器卡住）失控不能制停，由于对重的重量比轿厢重， 对重将拖着轿厢加速上行，从而发生冲顶事故，发生轿厢严重损毁甚至人员伤 亡事故，因此轿厢上行超速保护装置是曳引机制动器失效后防止该事故的最后 一道防护，必须非常安全可靠。 图 1-1 曳引驱动电梯上行示意图 Fig. 1-1 Sketch map of traction drive up 1.3.3基于标准要求可行的应对方案 根据 1.3.1，上行超速保护装置应该是在轿厢上行超速时通过触发对轿厢
27、 对重、曳引轮或钢丝绳施加力的结构实现，通过分析研究比较可行的方案有表 1-1 所示的 5 种[11,12]： 按表 1-1 的对比，考虑成本、实现方式、可靠性和现有产品结构等因素， 确定采用方案 1 开发轿厢上行超速保护装置。 - 3 - 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 表 1-1 轿厢上行超速保护装置各种可行方案对比 [13-15] Table 1-1 Projects comparator of up-way
28、 over speed safety device [13-15] 可 序 对现有结构的 方案 工作原理 成本及可行性 结构 靠 号 改动 性 双 向 限速器触发安 须 改 动 限 速 限 速 一套机构同 全装置动作， 器 、 安 全 装 1 器 ＋ 所有零部件可由内部完 时控制双向
29、 提拉上行安全 置 、 张 紧 装 高 上 下 成，成本较低。 安全钳，结 钳，制停轿厢 构简单。 置 ， 图 纸 改 动 行 安 在导轨上 较多。 全 钳 增 加 由于制动力矩大，制动 对曳引机进 直接在曳引轮 行改进，安 需 要 改 进 曳 引 2 曳 引 器结构较复杂，无论外 较 上再增加一套 装制动器装 机 设 计
30、 ， 增 加 轮 制 购 还 是 自 制 成 本 均 较 低 制动器 置，结构简 一套制动装置 动 器 高。 单。 限 速 需要全新开发，开发费 器+钢 限速器触发钢 用较高时间长，摩擦材 结构简单， 只 需 在 架 机 梁 3 较 丝 绳 丝绳制动器夹 料选用及对钢丝绳的作 开发周期较 部 作 一 定 改 高 制 动 持钢丝绳 用需做大量试验验证，
31、 长 动，简单。 0 成本较高 对 重 与轿厢侧安全 需要单独的限速器、安 完全独立的 4 侧 安 机 房 布 置 、 对 钳工作原理相 全装置及下行安全钳， 一套装置， 高 全 钳 重架改进 同，制停对重 成本高 结构复杂 装 置 电磁触发，通 须 改 动 限 速 导 轨 需要电气控制盒，导轨 5 过弹性元件夹 器 、 电 气 触 发 较 夹 持 夹持单元，制动力释放 结构较复杂
32、 持导轨制停轿 装 置 及 控 制 柜 低 器 装置，成本高 厢 安全回路 1.4 课题的主要研究内容 轿厢上行超速保护装置作为一套完整的安全保护装置，在欧洲、美洲已开 发并投入使用，但在我国、日本等国还没有这种装置及相关研究，随着人们对 电梯安全性要求越来越高，国家已正式颁布国家强制性标准要求所有 2005 年后 - 4 - 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 生产的电梯必须装设这套装置且必须通过国家型式试验才可以投入使用，本文 目的是通过研究速度监控、动作触发、电
33、梯制动系统的结构原理，建立各种力 学模型研究并开发出本装置的机械结构，按照标准的有关要求建立一套完整的 试验装置验证本装置的有效性、安全性、可靠性，使装置能满足应用的要求， 并通过大量的试验验证来分析本装置的性能特点及影响因素，研究内容如下： 1 轿厢上行超速保护装置的特性研究与结构设计。 1 ）双向限速器； 2 ）张紧装置； 3 ）安全装置的特性研究与结构设计； 4 ）上行安全钳的特性研究与结构设计。 2 各部件的试验方法、试验验证及超速保护装置的应用。 1 ）限速器； 2 ）安全装置； 3 ）上行安全钳；
34、 4 ）上行超速保护装置的应用。 - 5 - 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 第2章 上行超速保护装置工作原理与总体特性研究 根据绪论介绍，本方案的上行超速保护装置的结构为双向限速器＋上行安 全钳形式，通过限速器触发安全装置动作，提拉上行安全钳，制停轿厢在导轨 上。 2.1 上行超速保护装置的动作原理 如图 2-1 所示为上行超速保护装置的组成结构图，限速器安装在机房内， 下部井道底部悬挂张紧轮，使钢
35、丝绳保持张紧状态，钢丝绳与轿架上部安全装 置的控制杆相连，安全装置与上行安全钳提拉机构连接；正常状态下，轿架随 曳引钢丝绳上升或下降，通过安全装置带着限速器钢丝绳同步上升或下降，限 速器转动；此时安全装置的弹簧力作用使上行安全钳保持稳定状态；当轿厢因 故障上行超速达到限速器电气开关动作速度时，电气开关动作，电梯安全回路 断开，主机停止转动，制动器制停轿厢；如果轿厢继续超速，限速器左侧压绳 块落下压住钢丝绳，产生夹持力通过张紧轮向下拉安全装置的控制杆，控制杆 拉力克服安全装置弹簧力，使安全装置动作，拉动上行安全钳提拉杆，安全钳 动作，将轿厢制停在导轨上[16]。 本装置还与轿架底部的下行安
36、全钳相连，在悬挂轿厢的钢丝绳断绳或轿厢 满载下行超速时该装置也可以制停轿厢，当出现轿厢下行超速达到限速器动作 速度时，限速器右侧压绳块落下压住钢丝绳，钢丝绳向上提拉安全装置控制 杆，使下行安全钳动作，从而制停轿厢；本方案的研究课题是通过双向限速 器、安全装置、上下行安全钳实现对轿厢上下行的超速保护，因下行安全钳已 是电梯原有部件，本文不再对其进行分析研究。 2.2 双向限速器的结构研究 GB 7588—2003《电梯制造与安装安全规范》中 9.8.3.2 规定安全钳不 得用电气、液压、或气动的方式操纵，因此所有电梯限速器全部是机械 式。 -
37、 6 - 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 图 2-1 上行超速保护装置结构图 Fig. 2-1 Up-way over speed safety device’s structural map 2.2.1一般限速器的结构 0 过随限速器绳轮转动机构所产生的离心力监控限速器钢丝绳及轿 0 的运行速度，并触发执行机构实现安全装置的动作，常见的结构形式 如图 2-2-5 所示，无一例外全部采用离心
38、力的原理，通用型和高速梯限速 器采用压绳块压绳的方式产生限速器提拉钢丝绳的力，这种结构安全可靠，无 机房限速器通过制停限速器轮产生的摩擦力提拉钢丝绳，便于限速器动作后的 复位，满足无机房限速器远程复位的需要。但图 2-2-5 这几种限速器都是单向 的，只能产生单方向的提拉力，不能与上下行安全钳配套使用。 0 7 - 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 图 2-2 通用型限速器 图 2-3 无机房限速器 Fig. 2-2 General speed governor Fig. 2-3
39、Hatchway speed governor 图 2-4 无机房限速器 图 2-5 高速梯限速器 Fig. 2-4 Hatchway speed governor Fig. 2-5 High speed governor 2.2.2双向限速器性能要求 a.调速开关为强制断开型，除非手动，不应自行复位。 b.制动装置动作后，除非手动，不应自行复位。 c.在制动装置动作前或同时应切断安全回路开关。 d. 钢丝绳把握力应是安全装置（安全钳）动作力的 2 倍以上，或大于 50Kg。
40、e.超速开关的动作速度应是额定速度的 1.3 倍以下，并符合 GB7588 的规 定。 - 8 - 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 f.制动装置的动作速度应是额定速度的 1.4 倍以下，并符合 GB7588 的规 定。 g.制动装置动作时，应有稳定的钢丝绳把握力。 h.钢丝绳槽应为机械加工的槽，钢丝绳槽径不应超过 R4.2[17,18]。 2.2.3双向限速器可靠性要求 a.钢丝绳安全系数应是 8 倍以上。 b.钢丝绳公称直径不少于φ6，绳轮节圆直径与绳公称直径之比应不少于 30。 c.超过额定速度以上速度动作时，每一次
41、一般应更换新钢丝绳，具体操作 按磨损而定。 d.进行动作速度测试时，应可以进行连续 50 次试验都达到设计要求。 e.在试验过程中包括动作时，钢丝绳不应从绳轮上脱落。 f.20m/min 以下低速运转动作时，应可以进行 50 次的动作力的测试。 2.2.4双向限速器的工作原理 双向限速器同样是应用离心力的原理实现速度监控和动作的触发；如图 2-6 为本文所述双向限速器结构示意图，限速器绳轮固定在限速器支架上。 离心块组件由两个离心块通过连杆相连，安装在转臂上，可绕转臂摆动使 每个离心块重心同时远离或接近转臂中心，转臂上有调整弹簧压住一个离心块 一端，使
42、离心块压在转臂轮毂上。 转臂中心和绳轮同轴，弹簧 1 连接绳轮边缘与转臂轮毂，使离心块组件可 以随绳轮一起转动。绳轮下部限速器支架有一个打板，打板下部有同轴的可转 动的压绳块，左右各一；与打板同轴左右各有一个钩，将左右压绳块勾住，打 板与钩的巧妙设计使打板可以分别使两侧压绳块释放而互不干涉[19,20]。 顶板在槽内可前后移动，顶板后有弹簧 2，调整螺母可调整弹簧压缩量； 上部有一个电气开关与安全回路连接，当开关压板支撑在打板上时安全回路正 常；左右压绳块各有一个限位板，当限速器超速动作压绳块释放后限位板会转 动一个角度，由倒下的压绳块将位置固定，此时打板因限位板的限制无法复 位，
43、此时开关压板无法被支撑，开关不能接通，满足标准 GB 7588—1995《电 0 制造与安装安全规范》中 9.9.11.2 如果安全钳(见 9.8.5.2)释放后限速 0 9 - 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 器未能自动复位，则在限速器机械装置未复位时，一个符合 14.1.2 规定 的电气安全装置应防止电梯的启动的要求[21-23]。 动作过程如下：电梯以额定速度运行带动限速器钢丝绳运动，限速器绳轮 随钢丝绳转动，限速器离心块组件在弹簧 1 的拉动下随绳轮一起转动，离心块 被调整弹簧压紧在转臂轮毂上，调整弹簧力可以调整离心块分离时限速器速度 大小，当电
44、梯速度增加离心块离心力加大，克服调整弹簧向外摆动，离心块外 侧打到电气开关压板使安全回路断开，使主机停止运行；如果电梯因故障继续 超速，离心力继续加大，离心块向外摆动打到打板，打板转动使一侧的压绳块 脱钩落下，与顶板一起夹住钢丝绳，产生夹绳力；复位时必须先使压绳块复 位，才能使电气开关复位[24]。 挡绳板的作用是限速器动作时防止钢丝绳从绳槽中脱落。 图 2-6 双向限速器结构示意图 Fig. 2-6 Two way speed governor 2.2.5张紧装置的工作原理
45、 如图 2-7 所示，张紧装置由上部张紧轮和下部配重块组成，张紧轮两侧螺 钉防止钢丝绳的跳出，支架用 6 个压码固定在导轨上，支架在张紧装置背面安 装有限位块防止张紧装置的左右晃动，支架端部安装行程开关，当限速器运行 过程中钢丝绳断开或伸长导致配重块上的打板碰到行程开关，则切断电梯安全 回路。 - 10 - 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 正常运行中由于张紧装置的重量使钢丝绳张紧，保证限速器随轿厢同步运 行；在轿厢上行超速而限速器动作时反力支架平衡钢丝绳的提拉力，此时张紧 轮相当于一个定滑轮，钢丝绳通过定滑轮拉动安全装置控制杆使上行安全钳动 作。
46、 图 2-7 张紧装置图片 Fig. 2-7 Tension device map 2.3 安全装置的研究 如图 2-1 所示，安全装置是限速器触发使安全钳动作的力的传递装置，该 装置要求有高的稳定性，即电梯正常运行时安全装置要处于稳定状态，安全钳 不误动作[31]；而当限速器动作后，作为电梯安全的最后一道屏障要确保安全钳 能可靠动作，实现该项功能的安全装置的结构见图 2-8。 2.3.1安全装置的工作原理 如图 2-8 所示安全装置布置在轿顶，预紧弹簧 4、控制杆 1
47、横拉杆 3、拨 叉 2、5 组成连杆机构，拨叉 2、5 通过销和滑槽连接，滑槽内有与上下行安全 钳相连的导杆 6、9、预紧弹簧 8、连接销等；控制杆 1 转动可以分别提起上下 行安全钳，正常状态预紧弹簧 4 保持上下行安全钳处于正常位置。本方案设计 通过一套装置实现了上下行安全钳的控制，滑槽装置的结构如图 2-8 所示，其 工作原理是电梯正常状态下横拉杆因预紧弹簧 4 的限位处于稳定状态，连杆机 构及上下行安全钳固定不动，当上行超速时，限速器动作，控制杆 1 向下旋 - 11 - 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 转，连杆机构通过拨叉拉动上横梁两端上行安全钳动作，而下
48、行安全钳导杆在 滑槽内滑动，保持下行安全钳处于正常位置，下行超速安全装置作用过程与此 相反。 图 2-8 安全装置结构图 Fig. 2-8 Safety device structural map 2.3.2安全装置设计要求 （1）弹簧 8 的预紧力为上行安全钳楔快及拉杆等重量的 2 倍以上。 （2）限速器制动钢丝绳的动作力为安全钳动作力的 2 倍以上。 （3）弹簧 4 的预紧力可以足够保持正常运行时安全装置的稳定。 （4）连杆机构及滑槽各零件必须动作顺畅
49、不得有卡住现象。 2.4 上行安全钳的研究 2.4.1上行安全钳工作原理 如图 2-9 和图 2-10 所示，上行安全钳主要组成部件有弹簧 1、滚柱装配 2、楔块 3、钳座 4、U 形弹簧 5、导块 6、垫块 7、拉杆 8 组成，U 形弹簧 5 内 侧左右各有一个内侧有斜度的导块 6，导块 6 与楔块 3 之间有滚柱装配 2，楔块 3 两端面开有斜槽，前后有盖板卡住，同时楔块有销与拉杆 8 上部的长圆孔连 接，拉杆 8 可以拉动楔块向下运动，滚柱装配 2 用弹簧 1 吊在固定销上，导块 - 12 - 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 6
50、U 形弹簧 5 通过两侧螺钉与钳座连接，垫块 7 安装在钳座底部，楔块下行行 程大小由垫块高度确定，钳座固定在轿架横梁上。 图 2-9 楔块结构 图 2-10 上行安全钳结构 Fig. 2-9 Wedge structure Fig. 2-10 Up catch block structure 电梯正常运行时，拉杆 8 与 2.3 节安全装置中的导杆 6 连接，并受安全装 置套管中预紧弹簧 8 的支撑处于最上部，此时楔块之间的间隙最大，导轨在楔 块中间，每侧间隙 5mm
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