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摘要：电梯限速器是一种限制电梯轿厢移动速度的装置，是电梯的一个重要安全部件，当轿厢运行速度超过规定的上限时，限速器先动作，之后带动安全钳把轿厢夹紧在导轨上，从而实现可靠的安全保护。限速器随时监测控制着轿厢的速度，当出现超速状况的时候，可以及时发出信号，继而产生机械动作切断供电电路，使曳引机制动。若电梯还是不能制动，那么安装在轿厢底部的安全钳动作将轿厢强制制停。指令由限速器发出，由安全钳执行，两者的联动一起保护电梯的安全。
关键词：电梯；限速器；控制方法
1、限速器的工作原理
1.1限速器和安全钳组合方式和工作原理
限速器装置由限速器、限速器绳和绳头、限速器绳张紧装置等组成，限速器通常安装在机房里面，限速器绳绕过限速器绳轮以后，穿过机房底板上开设的限速器绳孔，竖直穿过井道总高，一直延伸到装设在电梯底坑中的限速器绳张紧轮并形成回路，限速器绳绳头处连接到位于轿厢顶的连杆系统，并通过一系列安全钳操纵杆和安全钳相连，电梯正常运行的时候，电梯轿厢和限速器绳以同样的速度升降，两者之间没有相对运动，限速器绳绕两个绳轮运转，当电梯出现超速并达到限速器设定值的时候，限速器停止运转，限速器中的夹绳装置动作，于是两者之间出现相对运动，限速器绳通过安全钳操纵拉杆拉动安全钳制动元件，安全钳制动元件则紧密地夹持住导轨，利用其间产生的摩擦力把轿厢制停在导轨上，确保电梯安全。
1.2限速器的分类、工作原理和适用范围
按照不同的分类方法，限速器可分为不同的类型。
按照钢丝绳和绳槽的不同作用方式可分为：摩擦式和夹持式两种。
按照限速器动作原理可分为摆锤式和离心式两种。摆锤式限速器的结构可分为下摆杆凸轮棘爪式和上摆杆凸轮棘爪式，两者的区别在于前者没有超速开关，后者有超速开关。摆锤式限速器适用于速度小于1m/s的低速电梯，配合安全钳为瞬时式。它是利用绳轮上的凸轮在旋转过程中与摆锤一端的滚轮接触，摆锤摆动的频率和绳轮的转速有关，当摆锤的振动频率超过一预定值的时候，摆锤的棘爪进入绳轮的止停爪内，从而使限速器停止运转[1]。
离心式限速器按照结构可分为水平轴甩块式和垂直轴甩球式。
甩块式限速器包含刚性夹持式和弹性夹持式两种结构，其中刚性夹持式限速器配合使用瞬时式安全钳，没有超速开关，适用于速度小于1m/s的低速电梯，夹持力不可调，夹紧的时候对钢丝绳损伤严重。弹性夹持式限速器配合使用渐进式安全钳，适用于速度大于1m/s的快速电梯，其弹性的夹持机构在夹紧钢丝绳的时候有保护作用。
甩球式限速器一般多为弹性夹持式，配合使用渐进式安全钳，有超速开关，结构简单，可靠性高，容量大，反映灵敏在高速和快速电梯上广泛适用。
离心式限速器工作原理：限速器绳头随轿厢运行带动限速器轮转动，重块在离心力的作用下绕销轴转动，克服弹簧阻力外摆。当达到预先整定的速度的时候，限速开关动作切断电源。如速度继续增加达到限速器动作速度的时候，限位轮被外摆的重块压向静止的转鼓，由于限位轮楔入转鼓制动面之间，转鼓被带动旋转，带动限速器绳制动压块，制动压块压紧限速器绳，钢丝绳被夹持[2]。由于轿厢正在下行，被夹紧的钢丝绳产生一个拉动力提拉安全钳使其动作。与此同时，联动开关动作切断控制电源，这种限速器的动作灵敏度较高，动作速度离散性很小，动作提拉力可调，超速限制开关和限速器动作速度分别可调，夹绳时对钢丝绳损伤很小，适用于多种类型的电梯[3]。
当前，电梯限速器大多是纯机械式的。这种限速器的机械结构复杂、动作速度不准确、维护不方便。为了弥补机械式限速器存在的不足，设计了一种新型的电梯限速器。
2、新型限速器的结构组成
图一是新型电梯限速器的机械结构。图一中的箭头方向是轮盘旋转方向。新型限速器包括机架9、限速器轮盘1、棘轮12、连杆5、卡合装置、制动机构、电源系统和测控系统。
在图一中，限速器轮盘1和转轴14固定连接并通过轴承18和轴承19安装在机架9上，限速器轮盘1的上半轮槽内缠绕有钢丝绳，电梯轿厢移动带动钢丝绳运动，从而使限速器轮盘1与其转轴14一起转动，棘轮12通过轴承20套在转轴14上，安装在限速器轮盘1和机架9之间，并可绕转轴14旋转，连杆5的一端套装在棘轮12的固定轴15上并可绕固定轴15旋转，连杆5的另一端和制动机构连接。
卡合装置包含步进电动机3和棘爪2，步进电动机3安装在限速器轮盘1的轮辐上，棘爪2和步进电动机3的转轴固定连接，测控系统通过控制步进电动机3的转动从而控制棘爪2的转动。
制动机构包括缓冲弹簧7、压绳块支架6和压绳块8，连杆5的一端通过缓冲弹簧7和压绳块支架6连接，压绳块8通过固定轴11安装在压绳块支架6上并能够绕固定轴11转动，压绳块支架6通过固定轴10安装在限速器机架9上并能绕固定轴10转动。
电源系统包括电力产生部分和电力供应部分。电力产生部分包括磁电机16和整流部件，电力供应部分包括可充电电池、步进电动机驱动器和导电滑环4，磁电机16产生的交流电经过整流后输送给可充电电池充电。
在限速器轮盘1上的转轴14的一端安装光电编码器13，其定子固定在机架9的外侧，转子固定在转轴14上，用来检测限速器轮盘1的转速并把这个信号输送给测控系统，结合限速器轮盘1钢丝绳槽的节圆半径，就可算出电梯轿厢的移动速度。
3、新型限速器的控制方法
新型限速器轮盘1的上半轮槽内缠绕有钢丝绳，电梯轿厢移动时带动钢丝绳运动，钢丝绳通过摩擦力又带动限速器轮盘1与其转轴14一起转动。限速器轮盘1的转速由光电编码器13检测后输送给测控系统，测控系统根据限速器轮盘1钢丝绳槽的节圆直径就可算出电梯轿厢的移动速度。
当轿厢运行速度达到电梯额定速度的115％的时候，测控系统立刻向电梯主控系统发出紧急停止信号。如果因为某种因素造成电梯急停失败，当轿厢的移动速度达到额定值的120％的时候，测控系统又迅速控制卡合装置产生动作，于是步进电动机3带动棘爪2逆时针旋转设定的角度，使棘爪2嵌入棘轮12中，棘轮12被棘爪2推着按逆时针方向转动，棘轮12又通过连杆5带动压绳块支架6绕固定轴10转动，于是压绳块8绕固定轴11把钢丝绳夹紧，从而使安全钳动作，使电梯紧急制停。
测控系统在控制卡合装置产生动作的同时，还向电梯主控系统发送了一个卡合限位信号，告知电梯主控系统卡合动作已经产生，随后，测控系统处于一种待机状态，等待维修人员排除故障后反馈一个信号。当测控系统收到主控系统的反馈信号后再控制卡合装置产生一个复位动作，于是步进电动机3控制棘爪2顺时针旋转设定的角度，棘爪2从棘轮12中退出，限位动作解除，限速器恢复常态。
新型限速器的测控系统是基于一块单片机芯片。这个单片机接收光电编码器的脉冲信号和通过DIP开关设定的参数，输出并显示轿厢的实时移动速度，给电梯主控系统传送超速报警信号。
4、结语
限速器是电梯安全保护系统中的安全控制部件之一。针对传统机械式限速器的缺陷，设计了一种新型的电梯限速器，介绍了新型限速器的机械结构、控制方法。这种限速器机械机构不复杂，限速动作特别快，速度测量精确，准确度保持性好，有着非常好的应用前景。
参考文献：
[1]查道鹏.浅谈电梯限速器-安全钳联动试验[J].科技信息，2013，（21）：118.
[2]魏万华，董丽梅，王玲.电梯限速器传统测速方法与智能测试仪之比较[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2013，（05）：303-304.
[3]郑建军，陈志军.便携式电梯限速器测速仪的设计[J].工业控制计算机，2012，（02）：103-104+106.
[4]孙文海，张宏成.电梯限速器的检测方法及其注意问题[J].中国电梯，2002，13（11）：50-51.
[5]王学峰.电梯限速器及其检验[J]，机械管理开发.2009，24（3）：9-10
论文作者:罗志威
论文发表刊物:《基层建设》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/25
标签：电梯论文; 棘爪论文; 轮盘论文; 钢丝绳论文; 动作论文; 速度论文; 步进论文; 《基层建设》2017年第17期论文;