电梯缓冲器结构与工作原理分析

缓冲器是一种吸收、消耗运动轿厢或对重的能量，使其减速停止，并对其提供最后一道安全保护的电梯安全装置。电梯在运行中，由于安全钳失效、曳引轮槽摩擦力不足、抱闸制动力不足、曳引机出现机械故障、控制系统失灵等原因，轿厢（或对重）超越终端层站底层，并以较高的速度撞向缓冲器，由缓冲器起到缓冲作用，以避免电梯轿厢（或对重）直接撞底或冲顶，保护乘客、运送货物及电梯设备的安全。

当轿厢或对重失控竖直下落时，具有相当大的动能，为了尽可能减少和避免损失，就必须吸收和消耗轿厢（或对重）的能量，使其减速并安全、平稳地停在底坑。所以，缓冲器的原理就是使轿厢（或对重）的动能、势能转化为一种无害的能量形式。采用缓冲器将使运动着的轿厢或对重在一定的缓冲行程或时间内逐渐减速停止。

缓冲器是电梯底坑中最后一道保护装置，安装在井道底坑内，要求其安装牢固可靠，承载冲击能力强。缓冲器应与地面垂直并正对轿厢（或对重）下侧的缓冲板。

缓冲器按照其工作原理不同，可分为蓄能型和耗能型两种。

1.蓄能型缓冲器

此类缓冲器又称为弹簧式缓冲器，一般由缓冲橡胶、上缓冲座、缓冲弹簧、弹簧座等组成，用地脚螺栓固定在底坑基座上，如图4-21所示。

弹簧缓冲器的工作原理是利用弹簧的弹性变形，将轿厢或对重的动能和势能转化为缓冲器的弹性变形能，通过弹簧的反作用力，使轿厢或对重减速。由于弹簧的压缩力与压缩行程呈线性关系，所以称此类型缓冲器为线性缓冲器。在弹簧缓冲器被撞击压缩的过程中，其对轿厢或对重的反作用力随压缩行程的增大而增大。电梯中曾采用的线性缓冲器主要是弹簧缓冲器，当弹簧压缩到极限位置后，弹簧要释放缓冲过程中的弹性变形能，轿厢仍要反弹上升产生冲击，撞击速度越高，反弹速度越大。因此，弹簧缓冲器只适用于额定速度不大于1 m/s的电梯。

为了适应大吨位轿厢，压缩弹簧由组合弹簧叠合而成。行程高度较大的弹簧缓冲器，为了增强弹簧的稳定性，在弹簧下部设有导管或在弹簧中设导向杆，如图4-22所示。

图4-21　弹簧缓冲器

1—缓冲橡胶；2—上缓冲座；3—缓冲弹簧；
4—地脚螺栓；5—弹簧座。

图4-22　带导套弹簧缓冲器

1—缓冲橡胶；2—上缓冲座；3—弹簧；
4—外导管；5—弹簧座。

弹簧缓冲器的特点是缓冲后有回弹现象，存在缓冲不平稳的缺点，所以弹簧缓冲器仅适用于额定速度小于1 m/s的低速电梯。弹簧缓冲器的设计要求之一是：在适用的最小和最大总质量撞击下，其复位回弹的上升速度在任何时候也不应超过1 m/s。(www.xing528.com)

聚氨酯缓冲器是目前在电梯上使用较多的一种缓冲器，其外形通常为圆柱状，如图4-23所示。聚氨酯材料是典型的非线性材料，受力后其变形有滞后现象；聚氨酯材料内部有很多微小的“气孔”，由于这些“气孔”的存在，缓冲器受到冲击后，将轿厢的冲击动能转变成热能释放出去，从而对轿厢产生较大的缓冲作用。聚氨酯缓冲器具有体积小、重量轻、软碰撞、无噪声、防水、防腐、耐油、安装方便、易保养维护、可减少底坑深度等特点。

2.耗能型缓冲器

耗能型缓冲器又被称为油（液）压缓冲器，常用的油压缓冲器的结构如图4-24所示。它的基本构件由缸体（9）、柱塞（4）、缓冲橡胶垫（1）和复位弹簧（3）等组成。缸体内注有缓冲器油（12）。

图4-23　聚氨酯缓冲器

图4-24　油孔柱式油压缓冲器

1—橡胶垫；2—压盖；3—复位弹簧；4—柱塞；5—密封盖；6—油缸套；7—弹簧托座；8—变量棒；
9—缸体；10—放油堵；11—油缸座；12—缓冲器油；13—环形节流孔。

油压缓冲器的工作原理是当缓冲器受到轿厢或对重撞击时，柱塞向下运动，液压缸内的油液被挤压，压力增大，受到挤压的油液通过节流孔外溢；液压油通过节流孔时将轿厢或对重的动能转化为液压油的热能，从而使轿厢或对重以一定的减速度逐渐停止下来。当轿厢或对重离开缓冲器时，柱塞在复位弹簧的作用下，向上复位。液压缓冲器需要验证柱塞复位状况，柱塞被往下压缩时，固定于缓冲器头的动作顶杆一起往下，触动柱塞复位验证电气装置。在柱塞未复位时（完全伸出），电气安全装置由于顶杆限制而不接通。只有在柱塞复位后，电气安全装置才能自动或手动复位接通。

油压缓冲器是以消耗能量的方式实行缓冲的，因此无回弹作用，同时由于变量棒的作用，柱塞在下压时，环形节流孔的截面面积逐步变小，能使电梯的缓冲接近匀减速运动。因而，油压缓冲器具有缓冲平稳、有良好缓冲性能的优点，在使用条件相同的情况下，油压缓冲器所需的行程可以比弹簧缓冲器减少一半，所以油压缓冲器适用于快速和高速电梯。

根据节流孔布置的方案不同，液压缓冲器可以设计成有油孔柱式、多孔式、多槽式等几种形式，如图4-25所示。

图4-25　油压缓冲器

1—缸体；2—柱塞；3—缓冲垫；4—复位弹簧；5—缓冲器油；6—油孔（槽）。

上述耗能型缓冲器结构虽有所不同，但工作原理相同。即轿厢（对重）撞击缓冲器时，压缩油缸内的油，使油通过节流孔外溢并升温，将轿厢（对重）的动能转化为热能，并以一定的减速度逐渐停下来。当轿厢或对重离开缓冲器时，柱塞在复位弹簧的作用下复位，恢复正常状态。