具有制动功能的电梯滚动导靴设计及分析

具有制动功能的电梯滚动导靴设计及分析

发表时间：2018-08-10T16:22:40.890Z 来源：《科技中国》2018年6期作者：关飞雁

[导读] 摘要：具有制动功能的电梯滚动导靴设计和分析可以让电梯安全保护性能得到提升。本文首先对导靴结构及工作原理作出阐述，然后对一种借鉴了汽车鼓式制动器工作原理的具有制动功能的电梯滚动导靴设计予以说明，对电梯滚动导靴制动性能进行分析，希望可以对业内起到一定参考作用。

摘要：具有制动功能的电梯滚动导靴设计和分析可以让电梯安全保护性能得到提升。本文首先对导靴结构及工作原理作出阐述，然后对一种借鉴了汽车鼓式制动器工作原理的具有制动功能的电梯滚动导靴设计予以说明，对电梯滚动导靴制动性能进行分析，希望可以对业内起到一定参考作用。

关键词：制动功能；电梯；滚动导靴

前言：在高层建筑物中，电梯是一种极为重要的运输工具，在货物运输、人员输送上具有重要作用。功能性、安全性与舒适性是电梯品质的三大主要要素，其中安全性尤为重要。近几年，电梯安全事故频发，为我国人民的生命安全带来严重威胁，具有制动功能的电梯滚动导靴应用可以有效提升电梯运行安全性。

一、导靴结构及工作原理

在电梯轿厢上，主要组成部分为轿厢、轿厢架、导轨、导靴与减震块，在上轿架、下轿架左右两侧安装四组导靴。在中速电梯、高速电梯中，可使用滚动式导靴。T型导轨三工作面和滚动式导靴三导轮为紧贴状态，这样可以有效限制电梯轿厢水平移动，可以保证轿厢沿导轨上下移动，将原滑动摩擦替代为滚动摩擦，让电梯运行过程中的噪音与振动得到有效减少，让乘坐电梯舒适度得到有效提升[1]。

在本文中，利用电梯导轨和导靴导轮保持来设计电梯滚动导靴，可以让电梯轿厢紧急制动功能得以实现。在此滚动导靴装置中，主要包含了液压执行机构、滚动导轮机构与导轮停转机构这三个部分，在液压执行机构中，主要包含了驱动液压缸1、和液压缸进行有效连接的支撑摆杆；在滚动导轮机构中，主要包含了一组三个紧贴于T型导轨三个工作面导轮、和支撑摆杆进行铰接的导靴基座、和导轮轴具有铰接的支撑摆杆；在导轮内部，集成了导轮停转机构，可以和导轮外壳扣合进而让完整导轮得以形成，在导轮停转机构中，主要包含了制动闸片、液压缸2和制动底板。

在电梯轿厢出现失速情况时，液压执行机构驱动液压缸1会提供一定驱动力，此驱动力会让支撑摆件得到摆动，进而对滚动导轮机构导轮压向导轨得到带动，施加导轨压力，可以让导轮抱持导轨，与此同时，停转机构液压缸2会将同等大小驱动力输出至两个方向，此驱动力可以对制动闸片予以撑开，制动闸片可以和制动鼓进行有效摩擦，让导轮转动得以停止。在导轨和电梯轿厢4组导靴12个导轮的摩擦下，可以让紧急制动得以实现。液压缸1、液压缸2在电梯正常工作时不会有力输出，在弹簧作用下，导靴滚轮与导轨呈紧贴状态，可以让导向、减振作用得以实现[2]。

二、具有制动功能的电梯滚动导靴设计

（一）系统计算

在具体应用中，可以共同配置导靴和限速器安全钳机构，也可以对其进行单独设立。电梯出现超速的状态包含上行超速、下行超速两种情况，假设电梯轿厢空载重量是P，电梯上行所需最大制动力是FS，电梯下行所需最大制动力是FX，电梯额定载荷是Q，重力加速度是g，电梯平衡系数是K，电梯轿厢上行制动、下行制动平均减速度是a1、a2，曳引轮轿厢侧绳张力是T1，曳引轮对重侧绳张力是T2，电梯导靴和导轮摩擦因数是。对此，可以得到电梯上行所需最大制动力。为让安全钳加持力得到保证，在本文中，计算采取数值为0.8g。电梯下行所需最大制动力，所采取计算数值为0.6g。

在P、Q为1000kg，K为0.5，g为10m/s2条件下，可以得到a1、a2、FS、FX,FX>FS，所需制动力F2和FX相等，在一部电梯中，共有12个滚动导轮，各个导轮皆具有制动功能。电梯导轨和电梯导靴滚轮并没有润滑，其接触材料为冷轧钢材、耐磨橡胶，结合摩擦因数表，是0.2，导轨被每个导轮施加正压力。

二）导靴设计

1.滚动导轮和液压执行机构

液压缸1可以提供在导靴导轮旋转轴上直接作用力，此力和导轨被导轮所施加正压力在同一直线，。假设p为液压缸输出作用力，那么液压缸直径，p在8MPa到12MPa之间，取值为10MPa。液压缸1直径为。依照相关标准规定，结合经济性要求，可以对导轮外壳工作直径

D1、制动闸片宽度B1进行科学选取，导轮外壳是5mm，其表面覆盖耐磨橡胶是15mm。导靴导轮最终直径D2是D1+40，耐磨橡胶层宽度为H2。在solidworks软件中，可以对液压执行机构和滚动导轮机构三维模型进行构建。将检视孔设置在导轮外壳板上，可以有效观察制动闸片磨损情况。

2.导轮停转机构

在此机构设计上，需要对导轮轴受到摩擦力F3作用力矩予以克服，T1为停转机构需要最小制动力矩，T1为F3和（D2/2）的乘积。安全系数为1.5，那么停转机构需要最终力矩T2是S和T1的乘积。导轮停转机构如图1所示。

缸1直径公式，可以求出液压缸2直径，为让零部件得到统一，在本文中，二者直径相等。

三、导靴制动性能分析

结合此导靴主要设计相关参数，依照相关经验选取其他参数，应用solidworks软件可以对滚动导靴机构完成三维建模处理，进而通过模拟分析说明此具有制动功能的电梯滚动导靴制动在实际应用中的制动性能。对此，本文选择参考渐进式安全钳计算公式，以此来对导靴制动距离S进行计算。电梯轿厢达到限速器动作，限速器开始动作至安全钳楔块提起和导轨接触期间电梯轿厢运行距离是A；在导靴作用下，导靴得到超速信号，液压缸2会撑开制动闸片让导轮停转，液压缸1动作期间电梯轿厢运行距离是A。A取值是0.256m，为让最大制动距离得以求出，需要对最小制动加速度进行计算，因为a1大于a2，那么最小制动加速度，参考限速器动作速度可以得到导靴动作速度。依照《电梯技术条件》等相关规定，可以对限速器动作速度进行确认[3]。大于等于115%·，同时，小于1.25与0.25/相加之和。

为对导靴制动性能进行分析，在两种电梯中应用此导靴，、分别是3m/s、5m/s，制动距离、分别是1.478m、3.595m，制动时间在1s以内。利用MATLAB软件，可以对与S定量关系图进行绘制。观察此关系图，发现S在小于6m/s的条件下，随着的提升S会缓慢加大；S在大于6m/s条件下，随着的提升S会迅速加大。也就是说，此种具有制动功能的电梯滚动导靴各个导轮皆能和导轨抱持，可以让电梯安全系数得到增加。

结论：综上所述，在本文设计具有制动功能电梯滚动导靴机构中，各个导轮均能对导轨进行抱持，可以让电梯安全系数得到有效提升。经过模拟分析验证，发现此导靴在高速电梯系统中的应用具有较好的制动性能，对其进行深入研究与应用具有重要意义。参考文献：

[1]王晶晶.基于滚动导靴-导轨接触模型的高速曳引电梯振动分析[J].科技与企业,2015,05:238.

[2]金国强.具有制动功能的电梯滚动导靴设计及分析[J].现代制造技术与装备,2018,03:58-59.

[3]徐开东,金寅德.滚动导靴-导轨接触模型的高速曳引电梯振动分析[J].中国高新技术企业,2016,01:67-69.