限速器安全钳装置：保障行车安全的必备配件

下行超速保护装置常见的是限速器-安全钳装置，限速器和安全钳是不可分割的两个部件，它们共同承担简易升降机失控和超速时的保护任务。限速器-安全钳联动原理如图3-8所示。

（一）限速器-安全钳装置原理

一个完整的限速器-安全钳装置通常由限速器、限速器绳、限速器绳头、张紧轮、张紧轮开关（限速器断绳开关）、安全钳、安全钳开关（见图3-9）及连杆系统组成。当简易升降机在运行过程中无论何种原因使货厢发生超速，甚至发生坠落等危险情况，货厢的运行速度会通过限速器绳反映到限速器上，使限速器的转速加快。当货厢的运行速度超过115%的简易升降机额定速度并且达到限速器设定的机械动作速度后，限速器开始机械动作。在这之前，限速器还有一个电气动作开关，它动作时能切断简易升降机的动力电源。电气动作开关的动作设定速度比机械动作速度的设定值要小，所以当发生下行超速危险时，电气动作开关先动作，机械动作开关后动作。

图3-8 限速器-安全钳联动原理

1—限速器 2—限速器绳 3—张紧轮 4—限速器断绳开关 5—安全钳 6—连杆系统 7—安全钳动作开关 8—限速器绳头

图3-9 安全钳开关

限速器机械动作时，由于货厢继续下行做相对运动，限速器绳头通过杠杆将一侧安全钳楔块拉住，使这一侧安全钳动作；与此同时，限速器绳头的动作通过连杆系统拉住另一侧安全钳楔块，使另一侧安全钳动作，把货厢制停在导轨上。在连杆的动作过程中，通过杠杆上的凸轮或打板，使电气安全装置动作，切断电气安全回路，使电动机停止运行。限速器和安全钳动作后，必须经专业人员调整后，才能恢复使用。一般需短接相关安全装置，货厢检修向上运行复位限速器，再向上运行一段距离，复位安全钳。

限速器-安全钳装置中的提拉连杆系统的实物图如图3-10所示，它负责把安全钳提起使其完成机械动作。

提拉连杆系统由限速器钢丝绳、安全钳开关、连杆、复位弹簧、提拉杆组成。限速器-安全钳提拉连杆系统的平面原理图如图3-11所示。

图3-10 提拉连杆系统的实物图

图3-11 限速器-安全钳提拉连杆系统的平面原理图

1—限速器钢丝绳 2—安全钳开关 3—连杆 4—复位弹簧 5—提拉杆

（二）限速器

限速器是监控简易升降机运行速度的装置，它的作用是在货厢超速达到设定值时发出动作信号，并使机械装置动作，从而拉动限速器钢丝绳。限速器一般安装在机房（见图3-12a）、井道内（见图3-12b）或者检修平台上。

对于只依靠摩擦力产生张力的限速器，其槽口应是经过附加的硬化处理，或有一个符合要求的带切口的半圆槽（见图3-13）。在限速器发生机械动作时，限速器钢丝绳起到拉动安全钳联动机构的作用。在限速器外壳等相关部位，应标上安全钳动作或者货厢运行的相应方向。限速器绳轮是由限速器钢丝绳驱动的。限速器绳轮的节圆直径与绳的公称直径之比一般不小于30，其限速器绳的公称直径一般不小于6mm。

图3-12 限速器的安装位置

在限速器的分类中，根据不同的分类方法，限速器可以分为不同的类型。

按照钢丝绳与绳槽之间的不同作用方式，限速器可分为摩擦（或曳引）式和夹持（或夹绳）式两种，图3-14a和图3-14b所示分别为摩擦式限速器和夹持式限速器。

图3-13 限速器带切口的半圆槽

图3-14 摩擦式限速器和夹持式限速器

常见的夹持式限速器有以下两种：

1）第一种（见图3-15a）。当货厢超速达到限速器的机械动作速度时，甩块触碰限速器机械动作的夹绳打板碰铁3，使夹绳钳11掉下，实现对钢丝绳的夹持。在此过程中，绳轮一直是运转的，夹绳钳的动作与钢丝绳和绳槽间的摩擦力无关。

2）第二种（见图3-15b）。当货厢超速达到限速器的机械动作速度时，限速器甩块在离心力作用下张开，棘爪1进入棘轮2，绳轮3停止运转，依靠钢丝绳与绳轮间的摩擦力，拉动夹绳钳弹簧4，使夹绳块5夹持在钢丝绳上。由此可见，对于这种限速器而言，在夹绳块夹持钢丝绳之前，钢丝绳与绳槽间的摩擦力能否克服夹绳块上的弹簧力，是使其是否能够实施夹持的关键。在对这种限速器和安全钳（或夹绳器）进行联动试验时，除了人为将棘爪卡入棘轮外，任何其他借助手或脚等方式协助夹绳块实施夹持的方法都是错误的。因为当钢丝绳与绳槽之间的摩擦力可能不足以拉动夹绳块时，也就无法实现对钢丝绳的真正夹持，在限速器绳上也就无法产生触发安全钳所需的张力，这种现象在进行双向夹持式限速器与夹绳器的联动试验时表现尤为明显。

图3-15 夹持式限速器

按照超速时不同的触发原理，限速器可分为摆锤式和离心式两种。夹持式限速器也属于水平轴甩块式限速器。

摆锤式限速器（见图3-16）绳轮上的凸轮9在旋转过程中与摆锤一端的滚轮4接触，摆锤摆动的频率与限速器的转速有关。当摆锤的振动频率超过某一预定值时，摆锤的棘爪卡住棘轮10，从而使限速器停止运转。

图3-16 摆锤式限速器简图

1—拉簧调节螺栓 2—制动轮轴 3—拉簧 4—滚轮 5—支架 6—挺杆 7—配重 8—限速轮 9—凸轮 10—棘轮

离心式限速器又可分为垂直轴转动型限速器和水平轴转动型限速器两种。目前常用的为水平轴转动型限速器，其具有结构简单、可靠性高、安装所需要的空间小等特点。离心式限速器（见图3-17）的两个绕各自枢轴转动的甩块2由连杆3连接在一起，以保证同步运动，甩块由螺旋弹簧4固定，限速器绳轮1在垂直平面内转动。当货厢速度超过额定速度预定值，甩块因离心力的作用向外甩开，使超速开关5动作，从而切断简易升降机的控制回路，使制动器失电抱闸。如果货厢速度进一步增大，甩块会进一步向外甩开，并撞击锁栓6，松开摆动钳块7。正常情况下，摆动钳块由锁栓拴住，与限速器绳间保持一定的间隙。当摆动钳块松开后，钳块下落，使限速器绳夹持在固定钳块8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，此时，绳钳夹紧了限速器绳11，从而使安全钳动作。当钳块夹紧限速器绳使安全钳动作时，限速器绳不应有明显的损坏或变形。

图3-17 离心式限速器

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

根据控制状态，限速器可分双向限速器和单向限速器，用于简易升降机的一般是单向限速器。离心式限速器具有动作灵敏度高、动作速度离散性小、工作稳定性好、噪声低及提拉力可调等优点。当限速器使用周期达到五年，或者限速器动作出现异常、限速器各调节部位封记损坏时，应由有资质的检验机构或生产单位对限速器进行动作速度校验并出具校验报告。限速器上应有铭牌，标明限速器的制造单位、型式试验标志，以及试验单位和已经整定的动作速度。

（三）限速器绳张紧装置

限速器绳张紧装置由限速器绳、张紧轮、重锤和限速器断绳开关等组成，它安装在底坑内。限速绳由货厢带动，限速绳将货厢运行速度传递给限速器轮，限速器轮反映出简易升降机货厢的实际运行速度。限速器的张紧装置如图3-18所示，而其实物如图3-19所示。

图3-18 限速器的张紧装置

图3-19 限速器张紧装置实物图

限速器张紧装置的作用主要有以下两个方面：

1）确保限速器能够对货厢速度进行监控。限速器绳轮的转动是依靠与货厢连接的钢丝绳与绳槽之间的摩擦力带动的，为了确保钢丝绳与绳轮之间无打滑现象，实现限速器绳与绳轮的同步运转，就必须要求限速器绳有足够的张紧力。目前，大多数限速器的单侧钢丝绳张紧力一般在150N左右。

2）当限速器机械动作时，确保在限速器绳上产生足够的张力。尤其对于摩擦式限速器，张紧装置质量越大，则限速器动作时限速器绳上产生的张力越大；对于夹持式限速器，当限速器动作时，张紧装置质量的大小对在钢丝绳上产生的张紧力的大小无显著影响。张紧力指限速器没有动作时，仅在张紧装置作用下钢丝绳所受到的张力。当限速器采用悬挂式张紧装置时，其单侧钢丝绳张紧力的大小等于所有张紧装置（包括张紧轮与配重块）重力的一半。当限速器动作时，限速器绳的张力指在限速器绳与安全钳提拉机构连接处沿货厢运行方向拉动限速器绳所产生的张力增量，不包含因张紧装置的作用所产生的那部分限速器绳的张力。

（四）安全钳

安全钳是一种使货厢（或对重）停止向下或向上运动的机械装置，凡是由钢丝绳或链条悬挂的货厢均应设置安全钳。安全钳一般都安装在货厢架的底梁上，同时成对地作用在导轨上。安全钳可分为瞬时式安全钳和渐进式安全钳。

1.瞬时式安全钳

瞬时式安全钳具有以下主要特征：

1）产品结构上没有采取任何措施来限制制停力或加大制停距离。

2）制停距离较短，一般约为30mm。

3）制停力瞬时增大到最大值。

4）制停后满足自锁条件。

瞬时式安全钳有以下三种类型。

（1）楔块型瞬时式安全钳 楔块型瞬时式安全钳（见图3-20）的钳体一般由铸钢制成，安装在货厢架的下梁3上，每根导轨5分别由两个楔形钳块4夹持（双楔型），也有只有一个楔块动作的（单楔型）。因为一旦楔块与导轨接触，由于楔块斜面的作用会使导轨被越夹越紧，此时安全钳的动作就与操纵机构无关。

图3-20 楔块型瞬时式安全钳

1—拉杆 2—安全钳座 3—货厢架下梁 4—楔（钳）块 5—导轨 6—盖板

在制造过程中，为了增加楔块与导轨之间的摩擦因数，常将钳块与导轨相贴的一面加工成花纹状，并减少楔块表面的油污。为了减小楔块与钳体之间的摩擦，一般可在它们之间设置表面经硬化处理的镀铬滚柱。当安全钳动作时，楔块在滚柱上做相对钳体运动。实践证明，楔形角一般以6°～8°为宜。

（2）偏心块型瞬时式安全钳 偏心块型瞬时式安全钳由两个硬化钢制成的带有半齿的偏心块组成（见图3-21）。它有两根联动的偏心块连接轴，轴的两端用键与偏心块相连。当安全钳动作时，两个偏心块连接轴相对转动，并通过连杆使四个偏心块1保持同步动作。偏心块的复位由弹簧来实现，通常在偏心块上装有一根提拉杆2。应用这种类型的安全钳，偏心块卡紧导轨3的面积很小，接触面的压力很大，动作时往往使齿或导轨表面受到破坏。所以这种形式的安全钳在国内已经很少生产和使用。

图3-21 偏心块型瞬时式安全钳

1—偏心块 2—提拉杆 3—导轨 4—导靴

（3）滚柱型瞬时式安全钳 滚柱型瞬时式安全钳（见图3-22）也称不可脱落滚柱型瞬时式安全钳。当安全钳动作时，相对于钳体7而言，淬硬的滚花钢制滚柱8在钳体楔形槽内向上滚动，当滚柱贴上导轨6时，钳体就在钳座内做水平移动，这样就消除了另一侧的间隙。

目前在国内市场上，常见的瞬时式安全钳只有楔块型瞬时式安全钳和滚柱型瞬时式安全钳两种。除不可脱落滚柱型以外的瞬时式安全钳，一般指楔块型瞬时式安全钳。

瞬时式安全钳的优点是减速度大、制动距离短、成本低，缺点是动作时货厢和导轨所受的冲击力大，对于超载情况下的紧急制动，有时还会造成货厢和导轨的变形。

图3-22 不可脱落滚柱型瞬时式安全钳

1—连杆 2—支点 3—爪 4—操纵杆 5—加力 6—导轨 7—钳体 8—滚柱

2.渐进式安全钳

渐进式安全钳（见图3-23）与瞬时式安全钳相比，主要不同点在于渐进式安全钳在制动元件和钳体之间设置了弹性元件，有些安全钳甚至将钳体本身就作为弹性元件使用。在制动过程中，渐进式安全钳靠弹性元件的作用，制动力是有控制地逐渐增大或恒定的，其制动距离与被制停的质量及安全钳开始动作时的初速度有关。

渐进式安全钳具有以下主要特征：

1）产品结构上采取了限制制停力的措施。

2）制停距离较长。

3）制停力逐渐增大到最大值。

4）制停后满足自锁条件。

渐进式安全钳的弹性元件一般有碟形弹簧、U形板簧、扁条板簧、∏形弹簧、螺旋弹簧等。

图3-23 渐进式安全钳

1—导轨 2—拉杆 3—楔块 4—钳座 5—滚珠 6—弹簧

（1）碟形弹簧 碟形弹簧的截面是锥形的，它是可以承受静载荷或交变载荷的一种弹簧，其特点是在最小的空间内以最大的载荷工作。由于其组合灵活多变，因此在渐进式安全钳中得到了较广泛的应用。弹性元件为碟形弹簧的渐进式安全钳如图3-24所示。弹性元件3为碟形弹簧，夹持件为两个楔形钳块2，楔块背面有滚柱组1，滚柱可在钳体的钢槽内滚动（见图3-25）。当提拉杆将楔形钳块向上提起时，楔块背面滚柱组随动，楔块与导轨面接触后，楔块继续上滑一直到限位板停止，此时楔块夹紧力达到预定的最大值，形成一个不变的制动力，使货厢以较低的减速度平滑制动。

弹性元件为碟形弹簧的渐进式安全钳的最大夹持力，可由钳臂5尾部的弹簧（螺旋式或蝶形弹簧）预定的行程确定。

图3-24 弹性元件为碟形弹簧的渐进式安全钳

1—滚柱组 2—楔形钳块 3—碟形弹簧组 4—钳座 5—钳臂 6—导轨

（2）U形板簧 弹性元件为U形板簧的渐进式安全钳（见图3-26）的弹性元件3为U形板簧，制动元件为两个楔块4，楔块背面有滚柱排，其钳座2是由钢板焊接而成的，楔块被提起夹持导轨后，钳体张开，直至楔块行程的极限位置，其夹持力的大小由U形板簧的变形量确定。根据其结构，U形板簧渐进式安全钳可分为内支架和外支架两个结构。

（3）扁条板簧 扁条板簧是较特殊的安全钳弹性元件，因其板簧自身既是弹性元件又是导向元件，因此在渐进式安全钳的使用中对其强度要求较高。弹性元件为扁条板簧的渐进式安全钳（见图3-27）的钳体斜面由一个扁条弹簧代替，形成一个滚道，供表面已被淬硬的钢质滚花滚柱在其上面滚动，通过提拉杆直接提住滚柱来触发安全钳动作。提拉杆提住滚柱后，滚柱与导轨接触并楔入导轨与弹簧之间。由于滚柱与导轨的接触面积小，接触应力较大，因而要求扁条弹簧的刚度不应过高，以避免过大的接触应力导致导轨的损坏。施加到导轨上的压力可由扁条弹簧控制。

图3-25 渐进式安全钳一侧的钳体构造

1—钳块 2—滚柱 3—滚柱保持架 4—钳体 5—调节螺栓 6—螺旋弹簧

图3-26 弹性元件为U形板簧的渐进式安全钳

1—提拉杆 2—焊接式钳座 3—U形板簧 4—楔块

（4）∏形弹簧 弹性元件为∏形弹簧的渐进式安全钳（见图3-28）的钳体上开有数个贯通的孔，产品外形如一个∏形字母，钳体本身也就自然成了弹性元件。制动元件为楔块，左边为固定楔块，右边楔块为动楔块，提拉杆提住右边的动楔块与导轨接触时，安全钳就会可靠地夹在导轨上了。

（5）螺旋弹簧 弹性元件为螺旋弹簧的渐进式安全钳（见图3-29）的特点是可以承受较大的载荷。由于圆柱螺旋弹簧的尺寸较大，其在小吨位渐进式安全钳中的应用已逐渐减少。

相对于瞬时式安全钳，渐进式安全钳的制动距离大，减速度小，对货厢和导轨的冲击力小，但是制造成本高于瞬时式安全钳。由于简易升降机运行速度较慢，又不是载人运行，出于成本等因素考虑，简易升降机一般选用瞬时式安全钳。

图3-27 弹性元件为扁条板簧的渐进式安全钳

图3-28 弹性元件为∏形弹簧的渐进式安全钳

简易升降机的货厢应装有能在下行时动作的安全钳，在达到限速器动作速度时，甚至在悬挂装置断裂的情况下，安全钳应能夹紧导轨，使装有额定起重量的货厢制停并保持静止状态。在触动安全钳的机构连接中，不得用电气、液压或者气动的装置来操作安全钳。安全钳装置是当货厢超速下行（包括钢丝绳全部断裂的极端情况）时，能够将简易升降机的货厢紧急制停并夹持在导轨上的安全保护装置，其动作是靠限速器的机械动作带动一系列相关的联动装置，最终使安全钳楔块接触、摩擦并使货厢制停。禁止将安全钳的夹爪或者钳体充当导靴使用。如果安全钳是可调节的，则应在其调节后加封记。

安全钳动作是在货厢发生下行超速甚至是坠落的故障情况下，这些故障本身容易导致重大人身伤害。因此，如果安全钳动作，必须要查明原因、消除隐患，决不能随意恢复供电运行；安全钳动作后的释放应由称职人员进行。

安全钳动作时，悬挂货厢、对重（或平衡重）的钢丝绳可能已经断裂，因此如果不是在将货厢、对重（或平衡重）提升的情况下释放安全钳，将导致灾难性的后果。为了避免这种情况的发生，规定只有在将货厢、对重（或平衡重）提起的情况下才能释放动作了的安全钳，也就是说，安全钳动作后，除上述措施外，无论是减小限速器绳的拉力还是向下设法移动货厢，都不能使安全钳解除自锁；同样也不应提供一种能够使安全钳在不提起货厢、对重（或平衡重）的情况下而释放的装置。考虑到实际情况下使安全钳复位可能存在的困难，允许动作后的安全钳在货厢、对重（或平衡重）被提起的情况下自动复位。

图3-29 弹性元件为螺旋弹簧的渐进式安全钳