兴安盟特种设备检验所 内蒙古乌兰浩特市 137400
摘要：随着社会的发展，电梯已经成为高层建筑不可或缺的垂直运输设备，现代电梯的机电一体化技术水平也越来越高，对电梯工程、操作管理等人员的要求也不断提高。
关键词：电梯机械;安全装置;动态仿真
每一项新技术的出现都为传统的工业的进步提供了一个契机，也为落后者提供了追赶的捷径。虽然我国的制造业水平较发达国家的水平相比尚有差距，但虚拟样机技术及其他仿真技术的应用将会加速追赶的速度。计算机辅助技术在机构的运动学、动力学分析方面有着强大的功能，而电梯机械安全装置运动中的复杂性正可以利用计算机辅助技术软件中的ADAMs提供的功能进行仿真分析，并可以方便、快捷地得到可视化的结果，可以弥补现场试验条件不足、工况复杂和成本昂贵等一系列问题。
一、电梯的机械构造
电梯轿厢是电梯中重要的组成部分，起到运送乘客的作用。电梯轿厢主要包括轿厢架、轿厢体等。其中，轿厢架主要包括上、下梁与立梁，其作用是进行轿厢的悬吊与固定，是轿厢中的重要的承载构件。在设计的过程中，为了能提高轿厢的刚度与避免出现轿厢的倾斜现象，可在轿架上安装拉条。其中，拉条的两端分布固定在下梁与立梁上。而轿厢体主要包括轿门轿底、轿顶及轿壁等。其中轿厢的内部高度应不小于2m，并与轿底处设置称重装置，以有效预防超重现象。而且轿厢应安装应急照明设备、设置安全窗，有利于在电梯发生故障时的救援。重量平衡系统主要是由对重、补偿绳(或补偿链)等组成，在电梯运行过程中起到平衡轿厢的作用。对重装置主要包括对重架、对重块、压块、导靴及缓冲器撞板等。而对重的重量值应根据额定载重量的标准进行计算，大致的重量是轿厢自重与额定载重的一半之和。当对重的重量与轿厢侧重量保持一致时，电梯处于最小功率下运行。当电梯曳引高度在30m以上时，曳引钢丝绳自身的差重就会对电梯的运行造成影响，因此需要增设补偿链、补偿绳等装置，以保证电梯的安全、平稳运行。在电梯中，曳引系统的主要作用是进行动力的传递，实现电梯的上升与降低。该系统的主要是由曳引机、曳引绳及导向轮等共同组成。其中，曳引机是电梯中的最为重要的能源装置，也是一个拖动机械，其主要是驱动电梯轿厢及其他装置的运行。而曳引机主要包括电动机、制动器、曳引轮、减速箱及底座等。另外，还可以分为有齿轮与无齿轮曳引机。电梯轿厢门是安全装置中的重要部分，能有效避免用梯人员出现坠落井道事故，并保证厢内人员的安全。电梯轿厢门系统主要由轿门、厅门、门保护装置、开关门系统等共同组成。在电梯运行过程中，为了保证电梯的正常运行，必须是在完全关闭轿门与厅门之后，才能启动电梯。因此，于厅门处安装电气联锁功能门锁，具有锁住厅门及通过微动开关控制进行电梯安全回路的接通与断开控制。
二、电梯机械安全装置
1.限速器、安全钳,限速器能够反映轿厢或对重的实际运行速度,当电梯的运行速度达到或超过设定的极限值时(一般为额定速度的115%以上),限速器停止运转,并借助绳轮中的摩擦力或夹绳机构提拉起安装在轿厢梁上的连杆机构,通过机械动作发出信号,切断控制电路,同时迫使安全钳动作,从而使轿厢强行制停在导轨上,只有当所有安全开关复位,轿厢向上提起时,安全钳才能释放,当安全钳没有恢复到正常状态时,电梯不能使用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆所以限速器是电梯超速并在超速达到临界值时起检测及操纵作用。
2.缓冲器,缓冲器是电梯极限位置的最后一道安全装置,当所有保护措施失效时,带有较大的速度与能量的轿厢便会冲向底层或顶层,造成机毁人亡的严重后果。设置缓冲器目的就是吸收、消耗轿厢能量。一般在对重侧和轿厢侧都分别设有缓冲器。缓冲器的类型有弹簧型和液压型的,由于弹簧缓冲器受到撞击后需要释放弹性变形能,产生反弹,造成缓冲不稳,因此一般只用于额定速度1m/s以上的低速梯。液压缓冲器是以消耗能量的方式缓冲的,因此没有回弹现象,缓冲过程相对平稳,噪声又小,因此在快速和高速电梯中被普遍使用。
3.终端超越保护装置,终端超越保护装置是为了防止电梯的电气系统失灵,轿厢越过上、下端站后仍继续运行,继而发生冲顶或撞底事故,而在轿厢导轨的上、下终端支架上安装的装置。一般由强迫减速开关、限位开关和极限开关部分以及相应的打板、碰轮、钢丝绳等组成。当电梯失控时,装在轿厢上的打板就会随轿厢的运行而与强迫减速开关的碰轮相按触,使开关内的接点发出指令信号,迫使电梯停驶。如果电梯不能停下来,接着限位开关动作,但电梯仍能应答层楼召唤,并可以向相反方向继续运行。此时如果电梯还是不能停下来,那么极限开关会动作,并断开电源,迫使电梯立即停止。
三、楔块式安全钳极限状态下的动态分析
1.双楔块式安全钳机械结构，在GB7588—95的《电梯制造与安装安全规范》中规定：电梯轿厢下部都应设置一套只能在电梯超速下降时动作的安全钳。在达到限速器动作时，甚至在悬挂钢丝绳断裂的情况下，安全钳应能保证使满载轿厢掣停在导轨上，并能保持静止状态。若电梯额定速度超过0 63 rn／s，轿厢应采用渐进式安全钳。电梯额定速度不超过0 63 n∥s时可采用瞬时式安全钳。只有在被掣停在导轨上的轿厢向上提起时方有可能使安全钳复位。安全钳动作时，轿厢地板的倾斜，在载荷均匀分布的情况下，轿厢地板的倾斜不能超过其正常位置的5％。当轿厢安全钳动作时，装在其连杆系统中的安全开关应在安全钳动作以前使电动机停止运行。图l所示为安装在轿厢框架下粱上的双楔块安全钳与导轨和拉条之间关系示意图。
图1 双楔块安全钳筒图
2.工作原理，当限速器钢丝绳夹绳装置制动后，安全钳两楔块将被安全钳拉条向上提起。在提起的楔块的过程中，楔块与导轨面间的距离越来越小，最终楔块与导轨面相接触。根据自锁原理，楔块与导轨之间的摩擦力使超速下降的轿厢夹持在导轨上。
3.仿真思路，瞬时式安全钳的制停过程几乎是在瞬间完成的，对制停过程的理论描述将是很困难的，只能通过试验来取得数据。所测的数据会有所偏差也在所难免。本次仿真思路是，把瞬时式安全钳制动过程完全靠ADAMs软件实现现场重现。由于电梯整体结构过于庞大，而安全制动系统涵盖部件也较为繁多，故本次仿真对仿真对象作了适当优化，把限速器与轿厢部分分离，通过限速器的仿真结果输入到轿厢仿真文件中作为初始条件，再配合其他工况参数以实现整个安全制动系统的仿真。
4.过程简介，开始以0.63m/s (安全钳极限动作速度)运行0.1s，曳引绳索断裂，整体结构以9.8m/s2，进行自由落体，限速器达到动作速度制停钢丝绳，提起安全钳，把轿厢整体制停在导轨上。
5.仿真结果分析，本次因为要对不同角度的瞬时式安全钳进行制停仿真，以对轿厢制动过程中安全钳在导轨上的作用力做全面的研究。（1）轿厢速度变化分析，轿厢在安全钳制动过程中的速度变化曲线，大致可以分为四个阶段：阶段1：电梯以0.63m/s正常运行0.1s；阶段2：电梯曳引系统绳索断裂，导致轿厢自由落体。安全钳和导轨接触时，轿厢速度已经加速到1.2m/s左右；阶段3：限速器动作，卡死限速器绳索，拉起安全钳，轿厢制停于导轨；阶段4：整个制动过程结束，轿厢停止。由此可以看出．安全钳导轨接触瞬间，其冲击力非常大，以至于轿厢反弹，接着再下落制停于导轨上，整个制停过程为0.05s左右.（2）安全钳制停力分析，安全钳制停过程中瞬间制停力的大小是于制停时间密切相关的。制停的时间越短，瞬间制停力越大。已有试验结果表明滚柱型瞬时试安全钳制停时间约为0.1s左右，而双楔型瞬时试安全钳制停力最高值的脉冲宽度只有1/100s左右，整个制停过程中的制停距离也只有十几毫米，乃至几毫米。
只有通过对电梯的主要机械构造进行全面的分析，才能根据机械机构中存在的不足增设合理、可行的安全装置，通过ad·ams动态仿真软件实现现场重现，导出相应数据进行即时分析，这个对电梯设计和现场测试人员都有着重要的指导意义。
参考文献：
郝鑫.简析电梯的机械构造及安全装置.2015
李强.浅谈电梯的组成.2015
万敏.电梯机械安全装置极限状态下动态仿真分析.2015
论文作者:杜春娟
论文发表刊物:《防护工程》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/28
标签：电梯论文; 导轨论文; 装置论文; 缓冲器论文; 动作论文; 机械论文; 速度论文; 《防护工程》2018年第29期论文;