电梯的限速器装置改进设计与发展趋势摘要：限速器是电梯系统中不可缺少的安全装置，其工作原理是在电梯超速运行、运行失控或者悬挂装置断裂等状况下，能及时发出信号，切断供电电路，使曳引机产生制动效果；如果电梯仍然无法制动则安装在轿厢底部的安全钳迅速将电梯轿厢制停在导轨上，并保持静止状态，从而避免发生人员伤亡及设备损坏事故。
传统的机械式的电梯限速器在广泛应用的同时也暴露出许多缺点，一是动作速度不够精确，只能调整到一个特定的速度范围之内；二是动作速度随着使用时间的增加会发生变化，需要定期校验。
另外电梯使用环境会导致限速器的动作速度变大，当电梯超速运行时制动滞后甚至失效会成危重大事故隐患。
新型限速器从结构和性能以及安全方面都有了明显的进步。
1.限速器的分类及工作原理1.1限速器的分类按照工作原理可分为摆锤式和离心式。
摆锤式限速器按照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；摆锤式限速器一般适用于低速电梯，电梯的速度小于1m/s，配合的安全钳为瞬时式，其拥有结构简单，制造维修方便的优点，缺点在于无可靠的扎绳装置。
离心式限速器按照结构可分为甩块式和甩球式。
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，无超速开关；而弹性夹持式限速器配合使用渐进式安全钳，有超速开关；前者适用于速度小于1m/s的低速电梯，其夹持力不可调，夹紧是对钢丝绳的损伤严重；后者适用与大于1m/s的快速电梯，其弹性的夹持机构在夹紧钢丝绳时有保护作用。
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，可适用在所有的快速电梯上，拥有结构简单、可靠性高、速度容量大、反应灵敏、广泛适用在高速、快速电梯上。
1.2 限速器的工作原理离心型限速器是通过离心力与转动速度之间的关系设计的，当电梯的运行速度到达预先设定的速度时，绳轮上的离心甩锤就会甩到足以触发限速器的位置，使限速器动作，从而实现速度监控。
摆锤型限速器是利用共振时振幅最大的原理设计的，当限速器绳轮转动频率达到振动块的固有频率时发生共振，使限速器动作，从而实现速度监控[1]。
目前使用最好的限速器为双向离心式甩球限速器，能够实现电梯在上行和下行两个方向的速度监控和超速后安全指令的发出。
但大部分电梯由于在电梯井道里设有限位开关，这些开关防止重锤的落地和轿厢的冲顶动作，所以设置的限速器多为单向离心式甩球限速器，只防止电梯的坠落事故。
2.限速器的设计原则GB7588-2003对限速器的使用要求做出了详细的要求，包括速度限制、绳的张力要求、响应时间要求、安装位置要求、电气要求等相关内容。
2.1速度限制要求操纵轿厢安全钳的限速器的动作应发生在速度至少等于额定速度的115％。
但应小于下列各值：1) 对于除了不可脱落滚柱式以外的瞬时式安全钳为0.8m/s；2) 对于不可脱落滚柱式瞬时式安全钳为1m/s；3) 对于额定速度小于或等于1m/s的渐进式安全钳为1.5m/s；m/s；4) 对于额定速度大于1m/s的渐进式安全钳为1.25μ+0.25μ注：对于额定速度大于1m/s的电梯，建议选用接近d)规定的动作速度值。
对于额定载重量大，额定速度低的电梯，应专门为此设计限速器，建议尽可能选用接近2.1所示下限值的动作速度。
对重(或平衡重)安全钳的限速器动作速度应大于2.1规定的轿厢安全钳的限速器动作速度，但不得超过10％。
2.2 限速器绳的张力限制1）限速器工作时，限速器对绳的张力不得小于安全钳起作用所需力的两倍和300N中的最大值。
2）对于只靠摩擦力来产生张力的限速器，其槽口应：经过附加的硬化处理；或有一个符合标准所要求的切口槽。
2.3 限速器上应标明与安全钳动作相应的旋转方向。
2.4 限速器绳1）限速器应由限速器钢丝绳驱动。
2）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的张力有关，其安全系数不应小于8。
对于摩擦型限速器，则宜考虑摩擦系数μmax=0.2时的情况。
3）限速器绳的公称直径不应小于6mm。
4）限速器绳轮的节圆直径与绳的公称直径之比不应小于30。
5）限速器绳应用张紧轮张紧，张紧轮(或其配重)应有导向装置。
6）在安全钳作用期间，即使制动距离大于正常值，限速器绳及其附件也应保持完整无损。
7）限速器绳应易于从安全钳上取下。
2.5 响应时间限速器动作前的响应时间应足够短，不允许在安全钳动作前达到危险的速度需符合标准的规定。
2.6 安装位置要求1) 限速器应是可接近的，以便于检查和维修。
2) 若限速器装在井道内，则应能从井道外面接近它。
限速器应是可接近的，以便于检查和维修。
3) 若限速器装在井道内，则应能从井道外面接近它。
4）当下列条件都满足时，无需符合2）的要求：a)能够从井道外用远程控制(除无线方式外)的方式来实现限速器动作，这种方式应不会造成限速器的意外动作，且未经授权的人不能接近远程控制的操纵装置；b)能够从轿顶或从底坑接近限速器进行检查和维护；c)限速器动作后，提升轿厢、对重(或平衡重)能使限速器自动复位。
如果从井道外用远程控制的方式使限速器的电气部分复位，应不会影响限速器的正常功能。
2.7 限速器动作的可能性在检查或测试期间，应有可能在一个低于2.1规定的速度下通过某种安全的方式使限速器动作来使安全钳动作。
2.8 可调部件在调整后应加封记。
2.9 电气检查1)在轿厢上行或下行的速度达到限速器动作速度之前，限速器或其他装置上的一个符合电气部分规定的电气安全装置使电梯驱动主机停止运转。
但是，对于额定速度不大于1m/s的电梯，此电气安全装置最迟可在限速器达到其动作速度时起作用。
2）如果安全钳释放后，限速器未能自动复位，则在限速器未复位时，一个符合电气部分规定的电气安全装置应防止电梯的启动，但是，在电气部分规定的情况下，此装置应不起作用。
3）限速器绳断裂或过分伸长，应通过一个符合电气部分规定的电气安全装置的作用，使电动机停止运转。
2.10 限速器是安全部件，应根据标准的要求进行检验[2]，检验内容这里不做详细介绍。
3.限速器的选型和校核过程3.1 选型参数的设定：设定此电梯的主要技术参数如下：●额定载荷: Q=2000 ㎏●额定速度: V=0.5 m/s●轿厢自重: P=1600 ㎏平衡系数φ=0.44曳引方式: 2:1（悬挂）3.2 选型选用某公司产品PB276-C型双向动作限速器，主要技术参数:●适用于电梯额定速度V=0.5m/s●动作时产生的张紧力:≥500N●限速器绳:φ8㎜绳轮节元直径φ240㎜●机械动作速度上:0.75 m/s 下:0.75 m/s●电气动作速度上:0.75 m/s 下:0.75 m/s3.3 校核3.3.1.限速器动作速度验算≤0.8 m/s标准要求：115％V≤V动计算：V＞115％V=1.15*0.5=0.575动结论：满足要求3.3.2.限速器钢丝绳的安全系数验算标准要求：1/D/d≥30计算：D/d=240/8=30结论：满足要求钢丝绳安全系数验算标准要求：f s=T K/T L≥｛fs｝式中:T k—单根钢丝绳的最小破断力选用8*19S-NF Φ8 T k= 28.1 KNT1—钢丝绳的拉力T1= 2*T安+T绳+T张T安—安全钳的提拉力T安= 500 NT绳—钢丝绳重量T绳= nHρ=1*18*0.222*9.81= 39.2 NT张—绳的张力T张=1000～2000 NT1= 2*500+39.2+1500= 2539.2 N｛fs｝—许用安全系数｛fs｝=8计算：f s= 28.1*10002539.2=11.07结论：满足要求。
4 限速器的检验4.1限速器的检验原理限速器的最主要的检验参数包括电气超速开关动作速度和机械动作速度。
为了测试这两种速度，首先必须要有一个驱动调速系统使限速器运转，限速器带动传感器测定其转速，经过其它软件的数据处理，对电气超速开关动作速度和机械动作速度进行判断。
限速器在检验动作速度时，驱动电机的转速变化率应尽量小，即应以尽可能低的加速度来达到限速器的动作速度，以便消除惯性影响，这对于棘爪式制停机构的非连续动作的限速器尤应注意。
4.2 需要检验的内容要满足GB7588-2003的规定和要求，此处不做详细的解释。
5.限速器的日常维护5.1 限速器动作的可靠性检查，依据限速器工作的过程进行还原性试验，检查每个动作的灵敏性，并检查夹绳块等部件对钢丝绳是否有磨损和刮伤等破坏。
并在电梯运行时检查限速器工作的声音、钢丝绳是不是出现时紧时松的状态。
5.2 限速器钢丝绳和绳套是不是存在断丝、折曲、扭曲和压痕等损害迹象。
5.3 夹绳钳和限速器绳之间的间隙是否超过规定的范围，并检查是否存在堵塞物。
5.4 轮绳以及轮槽是否出现变形，并检查磨损量是不是在规定范围之内。
5.5 轮绳的涨紧力是否足够。
6.限速器发展新趋势6.1 一种新型限速器，该限速器轮盘的限速器轮盘转轴上安装光电编码器，光电编码器输入信号到测控系统，所述的卡合装置包含电磁伸缩装置，棘爪、压爪，测控系统控制电磁伸缩装置伸缩，电磁伸缩装置固定在机架的外侧，棘爪通过棘爪转轴安装在限速器轮盘的轮辐上，压爪通过压爪转轴安装在限速器轮盘的轮辐上，棘爪上有一拉簧与限速器轮盘的轮辐连接，压爪与限速器轮盘的轮辐之间绕有扭簧。
本实用新型机械结构简单，运转起来更加可靠，速度测量准确，稳定性好，因此新型限速器的校验周期可以适当的得到延长，如图所示：工作原理：当电梯轿厢下行移动时，限速器转盘5逆时针转动，安装在限速器转盘转轴19上的光电编码器变输出脉冲信号，该信号经高速光耦隔离放大后，再送给单片机AT89S52的计算器T0. 单片机AT89S52采集每2个脉冲之间的时间间隔，假定为△t，则每转一周时间为1200×△t，已知限速器轮盘的节圆直径为d0，即可算出轿厢的移动速度为πd0/（1200×△t），单片机AT89S52将此速度显示在4位LED数码管上。
当单片机AT89S52检测所得的轿厢移动速度小于额定值的115%时，电梯处于正常运转状态。
6.2 无机房夹持式双向限速器，OTIS Gn2系列电梯是采用无机房设计新型环保电梯，采用此限速器能够实现高速运行下的安全保护，并且对钢带不产生损害。
限速器上的复合宽钢带比钢丝绳柔软并且不产生滑动，可以节省掉为增加摩擦而安装在井道底座上的张紧轮。
如下图所示。
它由安装在机架上的绳轮组件、夹绳机构、超速开关组件、复位检测开关及铰接在绳轮上的棘轮组件等部件组成；在绳轮上铰接有两离心甩块，用连杆铰链连接，在绳轮上还铰接有一调速弹簧装置，该装置的另一端与一离心甩块臂相铰接，此离心甩块端部固定一方头螺钉，在绳轮上还铰接有一棘爪，并固定一跳闸杆，其特征在于：所说的夹绳机构、超速开关组件及棘轮组件、棘爪均是双向的；由于采用了双向棘爪、双向棘轮、双向拨叉等的触发机构，因此可靠性高，安装调试方便，同时具有良好的工艺性；相比于用摩擦件或需用两个棘爪、两个棘轮作为触发机构的同类型限速器结构简单，安装调试方便。
