浅析电梯安全钳连杆机构设计

浅析电梯安全钳连杆机构设计

【摘要】随着社会经济的发展，高层建筑近几年已经在城市中拔地而起。那么对着高层建筑的发展，电梯工业的发展空间也在不断的扩大。电梯已成为人们生活和工作中的必需品。然而，给人们带来便捷的同时，作为城市必要的垂直运输工具，安全也尤为重要。为保证电梯能安全地运行，在电梯上装有许多安全部件。只有每个安全部件都在正常的情况下，电梯才能运行，否则电梯立即停止运行。本文简述安全钳连杆机构的设计要点。

【关键词】安全钳连杆；电梯

在电梯的安全部件中，安全钳是比较重要的安全部件之一。当电梯出现故障引起轿厢下降的速度达到了限速器的动作速度的时候，限速器就会立即动作，通过安全钳提拉杆结构将轿厢两侧的安全钳制动元件提起，把轿厢制停并夹持在导轨上。安全钳制动元件动作的同时，安全钳系统上的连杆开关也相应动作，使曳引机停止运转。

安全钳制动过程实际上是上述及部分协同合作的结果。在这一安全保护制动系统中，我们经常花费很大的精力去研究限速器和安全钳本身，这是十分必要的，但是也不应该忽略了他们之间的桥梁—安全钳提拉杆机构。要保证安全钳动作的准确性、可靠性，就必须有一套准确、可靠的提拉杆机构与之相配套。为此我们要认真研究安全钳提拉杆机构。

1 安全钳提拉杆机构的结构形式

安全钳提拉杆结构的形式是由安全钳的类型和轿架结构所决定的。通常情况下，安全钳都是安装在轿架下梁两端的下面或者下梁两端处的立梁里面。而安全钳提拉杆机构可分别设置在上梁或下梁处。又可分为上提拉式和下推式。上提拉式结构式较为普遍使用的一种，因此主要讨论上提拉式安全钳提拉机构。

2 提拉杆机构对两安全钳动作同步性的影响

国家标准GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》中9.8.7条规定：“安全钳装置作用时，轿厢地板的倾斜：在载荷（如果有的话）均匀分布的情况下，安全钳装置动作后轿厢地板的倾斜度应不大于其正常位置的5%。”这里实际也是提出了一个轿厢两侧安全钳动作的同步性的问题。

本文为叙述方便，将与限速器提拉臂同轴安装的一侧称为主动侧，另一侧称为从动侧。一般提拉联动机构就是一个曲柄摇杆机构，主动转臂可视为曲柄，从动臂可视为摇杆。要保证轿厢两侧安全钳的同步动作，安全钳提拉机构要满足下面的条件：从安全钳制动元件开始被提拉到制动元件与导轨侧面间的间隙消除，开始楔入钳座和导轨之间的过程中，主、从动转臂所转的速度应相等。

在安全钳制动的过程中，由于主、从动转臂转过的角度一般超过45°，在这个有限的转角范围内，转臂的初始角度直接影响两侧安全钳动作的同步性。下面就几种常见的初始角度对安全钳动作的同步性影响进行分析：

2.1 相同初始角度对称布置方式

当两侧转臂的初始角度为相同值时，会给提拉机构的加工生产和安装带来很大方便，因此目前采用这种方式相对普遍。

2.1.1 转臂垂直布置方式

但这种方式有以下弊端：要保证两侧转臂转动角度相同，连杆的长度必须越来越短；而实际上连杆的长度是固定不变的，结果就是从动臂侧安全钳提拉杆的行程小于主动侧安全钳提拉杆的行程，另外，联动提拉机构的各联结和转动铰点处存在一定的间隙，这样又会造成从动侧安全钳连杆滞后于主动侧。综上因素可知这种布置方式不能保证两侧安全钳动作的同步性，是不太可取的。

2.1.2 同转臂同角度后偏式

这种结构联动的两转臂初始位置是与转臂动作方向相反，向后偏置了相同角度，也就是说从动臂的转动角度要超过主动臂的转动角度，这种布置方式在理论上达到了两侧安全钳动作的同步性。但在实际工作中，机构的各联结和转动铰点处都存在一定间隙，这样会出现从动侧的安全钳的提拉略微滞后于主动侧安全钳提拉的现象。

2.1.3 两转臂同角度内偏式

在一般的设计中，由于两转臂同角度内偏一般在连杆长度不变的情况下，从动臂转角要大于主动臂转角，这样可以弥补由各联结和转动铰点处的间隙造成的从动安全钳的滞后，是主、从动安全钳在实际动作中基本同步。

另外这种布置方式属于完全对称式结构，制造和安装都较为简单，对提拉机构各零件的加工精度要求也不高，初始角度位置也较为明确，是一种比较切合实际的一种结构。

2.2 不同角度的布置方式

我们知道，当安全钳动作时，如果安全钳制动元件能同时以同样的速度切入钳体和导轨之间，可最大限度地减小安全钳制动时轿厢的震动和冲击，是动作后轿厢地板的倾斜度最小，显然，只有当主动转臂转动后，安全钳制动元件开始制动的一瞬间，如果连杆和左右转臂都垂直，主、从动转臂瞬间的旋转速度才是相同的，这种布置方式才能达到最理想的情况。

当然，这种方式能很好地满足GB7588-2003的要求，提拉机构能在最大限

度地保证两侧安全钳动作的同步性，但由于主动转臂和从动转臂的联动采用的是推的方式，要求中间受压的连杆稳定性要好，会导致连杆有结构复杂、体积较大。加工这种布置方式时，主、从动转臂的初始角度略有差异，会给加工制造和安装调试带来一些麻烦。

3 安全钳提拉机构中弹簧的必要性

在安全钳提拉机构中，弹簧的选型和设计是不可缺少的。轿厢是通过安全钳提拉系统带动限速器钢丝绳来驱动限速器往复运动的，这驱动力就来自于提拉机构中的弹簧，此弹簧的设计与电梯的额定速度、限速器系统的结构形式有关，它可以是扭簧、压簧，也可以采用拉簧结构。扭簧一般安装在主动转轴的端部；拉簧是安装在主动转臂与连杆连接处；压簧是安装在连杆的中部。这三种方式中，扭簧和压簧在使用中效果会好一些。提拉机构中的这根弹簧，也要保证同侧安全钳动作必不可少的零件。

一般情况下，在提拉杆与提拉臂间也安装有弹簧（主要是压簧），装此弹簧的目的是防止在轿厢正常或起、制动过程中，安全钳制动元件受到震颤而产生向上运动，造成安全钳误动作情况的发生。

在这个信息化的时代，人性化的安全设计也尤为重要，希望本文能对设计者在安全钳连杆的设计中多一些启发，体现更安全的人文关怀。

参考文献：

[1]GB.7588-2003，电梯制造与安装安全规范[S].

[2]机械设计手册.机械工业出版社，2004（8）.