电梯限速器类型及工作原理

电梯安全保护装置——限速器

限速器是电梯设备中用于监控轿厢运行速度的机械安全装置，一般安装在机房，随时监测控制着电梯的运行速度。当电梯的运行速度超过额定速度一定值时，限速器的动作能够切断电气安全回路或进一步超速导致安全钳或轿厢上行超速保护装置制动元件起作用，从而起到对电梯的安全保护作用。

控制轿厢超速的限速器触发速度和相关要求，在GB 7588—2003《电梯制造与安装安全规范》中有明确的规定：即该速度至少等于电梯额定速度的115%限速器动作时，限速器绳的张力不得小于安全钳起作用所需力的两倍或300 N；限速器绳的最小破断载荷与限速器动作时产生的限速器绳张力安全系数应大于8，限速器绳公称直径不应小于6 mm，限速器绳必须配有张紧装置，且在张紧轮上装设导向装置。

1.限速器的类型

限速器按照其动作时对限速钢丝绳的提拉方式可分为摩擦（或曳引）式和夹持（或夹绳）式两种，如图4-5所示；按照其触发方式可分为摆锤式和离心式两种，如表4-1所示。

图4-5　限速器类型

表4-1　常用限速器种类及适用范围

2.限速器工作原理

限速器种类很多，以常见的离心甩块式、有压绳装置限速器为例，如图4-6所示。该限速器由限速器绳轮、甩块、甩块联动拉杆、甩块回位弹簧、触发锁舌、棘爪、棘轮、限速器底座、左右夹绳臂、夹块、超速电器开关组成。两个绕各自枢轴转动的甩块由连杆连接在一起，以保证同步运动，甩块由弹簧牵引固定。

图4-6　限速器结构

1—限速器体；2—限速器绳；3—限速器绳轮；4—左夹绳臂与夹块；5—甩块；6—联动拉杆；7—触发锁舌；
8—触发锁舌转轴；9—甩块转轴；10—甩块回位接头；11—甩块回位弹簧；12—右夹绳臂与夹块；
13—限速器绳轮转轴；14—制动块销轴；15—制动块；16—制动块扭簧；17—制动块转轴；
18—触发锁舌扭簧；19—花盘销轴；20—夹绳臂转轴；21—棘轮。

轿厢运行时通过限速器绳带动限速器轮随之旋转，与限速器轮同轴的离心甩块因离心力作用而向外甩动，甩动幅度与限速器轮的转速相关，当轿厢下行速度超过额定速度的一定值时，甩块在离心力的作用下向外甩开，甩块上的螺钉触动超速电气开关动作，切断电梯安全回路，使制动器失电抱闸。轿厢速度若在电气开关动作后仍继续增大到限定值，离心甩块被进一步甩开，触发锁舌触发棘爪动作，卡在棘轮上，棘轮拉动触杆，通过压块压在限速器钢丝绳上，限速器钢丝绳被刹住，从而向上提拉安全钳提拉机构，使安全钳动作，夹住导轨，将轿厢制停在导轨上。

安全钳和限速器动作后，必须由专业人员将轿厢或对重提起，并经调整后方能恢复使用。

3.其他限速器

（1）摆锤式限速器及工作原理

当限速器轮转动时，因其中的摆杆不断地摆动而得名，称为摆锤式。摆锤式限速器按结构形式特点又称为凸轮式，也称为惯性式。根据摆杆与凸轮的相对位置，摆锤式限速器可分为下摆杆凸轮棘爪式限速器和上摆杆凸轮棘爪式限速器。

摆锤式限速器，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，摆锤摆动的频率与绳轮的转速有关，当摆锤的振动频率超过某一预定值时，摆锤的棘爪进入绳轮的止停爪内，从而使限速器停止运转。在机械触发装置动作之前，限速器或其他装置上的一个电气安全保护装置会被触发，使电梯驱动主机停止运转。

下摆杆凸轮棘爪式限速器结构如图4-7所示。上摆杆凸轮棘爪式限速器结构如图4-8所示。

图4-7　下摆杆凸轮棘爪式限速器(www.xing528.com)

1—制动轮；2—拉簧调节螺钉；3—制动轮轴；4—调速弹簧；
5—支座；6—摆杆；7—限速器绳；8—超速开关。

图4-8　上摆杆凸轮棘爪式限速器

1—凸轮；2—棘爪；3—摆杆；4—摆杆转轴；5—超速电气开关；6—限速胶轮；
7—调速弹簧；8—拉簧调节螺杆；9—限速器绳轮；
10—转轴；11—限速器绳；12—机架。

（2）甩块式限速器及工作原理

甩块式限速器是利用旋转离心力随着转速变化而加大的原理来完成动作的，当限速器绳轮转动时，由于离心力的作用导致其中的甩块产生远离回转中心的趋势，一旦超速到限定值时，甩块触发超速安全开关，从而带动安全钳动作。甩块式限速器根据在动作时对钢丝绳的夹持形式，可分为刚性夹持式和弹性夹持式限速器。

刚性夹持式甩块限速器的结构如图4-9所示，限速器底座上装有心轴，限速器绳轮和制动圆盘各自均可在心轴上转动。在限速器绳轮上固定着两个销轴，两个离心重块（甩块）通过连接板和拉簧铰接在销轴上，它们可以绕各自的销轴摆动。在甩块的外缘面上各有一个棘爪（夹绳钳局部），而在制动圆盘的内圆面上有五个均匀分布的棘齿。

图4-9　刚性夹持式甩块限速器

1—销轴；2—限速器绳轮；3—连接板；4—夹绳钳弹簧；5—夹绳钳；
6—制动圆盘（棘齿罩）；7—甩块（离心重块）；8—心轴；
9—棘齿；10—拉簧；11—限速器钢丝绳。

刚性夹持式甩块限速器工作原理：当限速器绳轮静止不动时，甩块在拉簧作用下保持向中心缩紧的位置，甩块的棘爪与制动圆盘内的棘齿之间保持一定间隙。电梯运行时，轿厢通过限速器绳带动限速器绳轮顺时针转动，轿厢速度正常时，离心力使甩块绕销轴向外摆动并与弹簧力保持平衡，棘爪与棘齿之间的径向空隙缩小，当轿厢超速到达限速器设定的速度时，在离心力的作用下，限速器内的甩块向外摆动到使甩块上的棘爪与制动圆盘内的棘齿啮合，进而带动偏心拨叉一起顺时针方向摆动。由于拨叉摆动中心同限速器绳轮和制动圆盘的回转中心存在一个偏距，偏心拨叉在回转一定角度后，夹绳钳即将限速器钢丝绳压住且越压越紧，直至限速器绳不能移动，但此时轿厢仍在下降，于是已被卡紧的限速器绳将安全钳的操纵拉杆提起，带动轿厢两边的安全钳楔块同步动作，将超速下滑的轿厢夹持在导轨上。

限速器、安全钳动作瞬间会断开控制电路，使制动器失电制动，只有当所有安全开关复位，轿厢向上提起时，才能释放安全钳，安全钳未恢复到正常位置，电梯不能启动。刚性夹持式甩块限速器在动作时，对限速器钢丝绳的夹持是刚性的，动作灵敏可靠，但相对来说冲击大，对限速器绳损伤大，仅适用于低速电梯，必须配用瞬时式安全钳。通过调整弹簧4的张力，可以允许限速器绳被夹后有少许的滑动，以减少冲击。

弹性夹持式限速器动作原理如图4-10所示，两个绕各自枢轴转动的甩块（2）由连杆（3）连接在一起，以保证两甩块同步运动，甩块（2）被螺旋弹簧（4）作用而收拢到靠近回转中心处，限速器绳轮（1）在垂直平面内转动。如果轿厢速度超过额定速度预定值，甩块（2）因离心力的作用压缩弹簧（4）并向外甩开，使超速开关动作，从而切断电梯的控制回路，使制动器失电制动。如速度进一步增大，甩块进一步向外甩开并撞击锁栓（6），松开摆动钳块（7）。正常情况下，摆动钳块由锁栓（6）拴住，与限速器绳（11）间保持一定的间隙，当摆动钳块松开后，钳块下落，将限速器绳夹持在固定钳块（8）上，使限速器绳不再随轿厢自由下行，绳与钳块间的摩擦力向上提拉安全钳提拉机构，使安全钳动作，将轿厢制停在导轨上。固定钳块由压紧弹簧（9）压紧，压紧弹簧可利用调节螺栓（10）进行调节，以保证限速器绳的夹紧处于弹性状态，避免了刚性夹持。

图4-10　弹性夹持限速器

1—限速器绳轮；2—甩块；3—连杆；4—螺旋弹簧；5—超速开关；
6—锁栓；7—摆动钳块；8—固定钳块；9—压紧弹簧；
10—调节螺栓；11—限速器绳。

（3）双向限速器

轿厢上行超速保护装置是为防止电梯运行过程中出现轿厢冲顶事故而设置的安全装置，是对电梯安全保护系统的进一步完善。这是由于在电梯正常使用过程中，当载重量小于额定载荷的一半时，对重侧的重量将大于轿厢侧，此时一旦制动器失效或曳引机齿轮、轴、键、销等发生断裂，造成曳引轮不受制动器控制，或由于曳引轮绳槽严重磨损造成曳引绳在绳槽内打滑等，这些均会造成轿厢冲顶事故发生。

GB 7588—2003中规定，曳引驱动电梯应装设上行超速保护装置，该装置包括速度监控和减速元件，应能检测出上行轿厢的失控速度，当轿厢速度大于等于电梯额定速度的115%时，应能使轿厢制停或至少使其减速至对重缓冲器的设计范围。该装置应该作用于轿厢、对重、钢丝绳系统（悬挂绳或补偿绳）或曳引轮上。该装置动作时，应使电气安全装置动作，使控制电路失电，电机停止运转，制动器动作。轿厢上行超速保护装置按其制停和减速装置作用位置的不同，可分为作用在轿厢、对重、钢丝绳和曳引轮上4种。常见有双向限速器——双向安全钳方式、双向限速器——曳引绳夹绳器、对重限速器——对重安全钳等，其中采用双向限速器配合双向安全钳方式较多，在旧梯改造过程中，则采用双向限速器配合夹绳器方式较多。

双向限速器结构如图4-6所示；双向限速器电气装置如图4-11所示。

图4-11　双向限速器电气装置

1—电气开关拨叉；2—开关触点拨杆；3—电气装置开关。