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摘要：经济的快速发展推动了我国的城市化进程，此起彼伏的高层建筑就是最好的体现，而高速电梯作为高层建筑必不可少的一部分，确保其使用安全对于人们的人身安全意义重大。基于此，本文将对高速电梯中瞬时式安全钳、渐进式安全钳的结构设计及运动学特性展开研究，希望为相关人员提供一些帮助。
关键词：高速电梯；安全钳；结构设计
引言：据统计，截止2017年末，我国国内高速电梯数量已经超过500万台，这反映出我国已经变成使用高速电梯的大国之一。虽然我国对高速电梯有很大的使用数量，但是其安全质量良莠不齐，安全钳就是影响高速电梯质量的一个重要部分。因此，对高速电梯安全钳展开研究具有一定的现实意义。
一、高速电梯渐进式安全钳结构设计及运动学特性
在制动过程中，渐进式安全钳对导轨施加一定压力，制停的距离和初始安全钳动作速度、被制动质量有密切关系，当安全钳动作完成之后，制动力大体上一致、均匀。渐进式安全钳保持与限定制动力主要依靠对施力进行限制使弹性元件产生变形，在动作之后的制动主要利用被限定制动力，因此，和瞬时式安全钳作比较，渐进式安全钳制动而滑移的距离更长，因此又称作弹性滑移安全钳。
（一）U型板簧式安全钳结构设计及运动学特性
U型板簧式指的是将U型板簧当作施力元件的一种安全钳，通常和对称的双楔块结合使用，位于两边的楔块顺着U型板开口的内侧斜面往上滑至顶端，撑开U型板簧，使其出现变形力对导轨楔紧，依赖摩擦力制停轿厢。
（二）内置板簧式安全钳结构设计及运动学特性
内置板簧式安全钳通常为单滚柱型，平面弹簧钢板两侧和导轨形成了滚柱的运动空间。在动作过程中，限速器会提起滚柱顺着斜面往上滚动，对板簧挤压使其变形，对滚柱行程进行限制来获得压紧板簧制动力[1]。另一侧的对应滚柱钳体中，一般设置制动板的摩擦楔块，楔块能够在轿厢对安全钳释放的过程中顺着斜面向下移动，使脱离复位更加方便。
（三）螺旋压簧式安全钳结构设计及运动学特性
螺旋压簧式安全钳在设计时通常都是双楔块的结构，具有双杠杆的制动臂和两边的钳体连接，制动的楔块运动于制动臂之前的固定楔块。该安全钳中有两个楔块，并且上面有摩擦的制动板，在制动力相同时，和滚柱式安全钳相比会受到很小的导轨压力，损伤导轨的程度也很小。其制动力能在一定范围内调节，通过螺纹或者加减垫片的方法对弹簧预紧力进行调整即可。
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二、高速电梯瞬时式安全钳结构设计及运动学特性
高速电梯瞬时式安全钳根据制动元件的不同一般分成滚柱式、楔块、偏心块三种，在设计时，安全钳利用滚柱、楔块、偏心块对导轨施加压力，不引入其他弹性的构件，从而使其制动距离与制动力得到限制，因此又叫做刚性安全钳，在制停期间，该安全钳会迅速对导轨施加一个压力，具有较短的制动距离，动作力也全都是制停轿厢质量与运动而创造的。通常应用在速度低于1米/秒的电梯。
（一）滚柱式安全钳结构设计及运动学特性
滚柱式安全钳是利用提拉表面滚花滚柱来楔紧导轨与钳体，从而制停轿厢。通常来讲，不能将滚柱直径设计过大，和钳体、导轨接触的面积越小，接触面比压就会越大，局部接触区里钳体与导轨就会发生越大的变形。正因如此，通常不能用于额定载荷超过4000千克的大吨位电梯。要想使损伤导轨的程度最大限度的减少，通常把滚柱式安全钳设计为单滚柱型，此其钳体通常是锻钢或者铸钢，有较好的运动学特性，安装便捷、重量较轻、体积不大。滚柱通常是钢制的淬火件，有相对适中的硬度，如果硬度太高会使其被压碎，无法满足使用的要求，如果硬度太低会使其出现变形，不能进行转动，对制动性产生一定影响。
（二）楔块式安全钳结构设计及运动学特性
楔块式安全钳在进行动作的过程中，楔形钳是主要的制动元件，会顺着斜面被提起，和导轨楔紧，因此能够使轿厢在导轨上面制停[2]。通常来讲，导轨和楔块接触的面积要大于滚柱式与偏心块式，在接触面上的比压也很小，这使得在和滑动区接触时，钳体、楔块、导轨变形程度也很小，换句话说，和另外两者相比较，在制动之后损伤导轨的程度最小，还能应用到吨位大的高速电梯
当前市面上的楔块式安全钳一般为双楔对称式，单楔式比较少见。在制动的过程中，楔块式安全钳的钳体会受到很大的压力，这使得设计钳体的工作十分重要。在过去的产品中，钳体有利用脆性材料制作的，还有利用钢制材料制作结构却不合理的，出现应力集中较大，因此这些产品虽然看起来钳体比较结实，不过实际上不能对较大冲击力进行承受。根据相关试验，双楔式安全钳合格率偏低的原因主要是钳体没有足够的强度，过早出现变形与破裂导致的。
（三）偏心块式安全钳结构设计及运动学特性
偏心块式安全钳在制动时主要通过转动偏心块之后间距缩小来实现的。在正常运行的过程中，导轨和偏心块有部分间隙，当高速电梯速度过快的时候，限速器绳会对安全钳进行提拉，于是转动偏心块使导轨压紧，依赖摩擦力快速制停轿厢。要想使偏心块的工作面增加，通常铣成滚花或者齿状，这样会对导轨卡紧的面积较小，接触面上会受到较大压力，挤压导轨处与偏心块外侧都会有很大变形出现。通常来说，轿厢应使用双偏心块对称式的轿厢，但在我国该种安全钳应用较少。
结语：总而言之，对高速电梯中安全钳的结构设计及运动学特性进行研究具有十分重要的意义，相关工作人员只有科学地设计安全钳的结构，根据不同高速电梯选用适合的安全钳，才能让高速电梯使用安全得到保证。
参考文献：
[1]韩瑜.补齐短板 直击痛点 严守电梯安全道道防线——探访上海市电梯安全监管之道[J].中国安全生产,2018,13(07):14-17.
[2]范晨虹.日常风险议题的现实图景与报道逻辑——以电梯风险议题报道为考察对象[J].新闻知识,2018，(07):3-7.
论文作者:於刚毅
论文发表刊物:《科技研究》2018年9期
论文发表时间:2018/11/19
标签：导轨论文; 电梯论文; 运动学论文; 偏心论文; 结构设计论文; 特性论文; 使其论文; 《科技研究》2018年9期论文;