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【摘 要】安全钳是电梯中的极其重要的安全部件，在电梯发生超速运行甚至自由坠落的情况下，能够有效动作使得快速下落的电梯轿厢制停，实现对电梯轿厢中的人或货物的保护。安全钳动作后，其结构必须能够满足自锁条件，以便安全钳能够可靠地夹紧在电梯导轨上。本文着重介绍了安全钳的夹紧机构，并分析了安全钳的自锁条件，提出了在安全钳实际使用中可能破坏自锁条件的一些影响因素。
【关键词】安全钳；摩擦角；夹紧机构；自锁条件
０．引言
《电梯制造与安装安全规范》规定，"轿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载重量的轿厢制停并保持静止状态。"为了使安全钳可靠地夹紧在导轨上，其夹紧机构还必须能够自锁。
自锁是夹紧机构在外力消失后、在中间传力机构和夹紧元件之间的摩擦力作用下仍能夹紧工件的能力。电梯轿厢载有人员，必须确保安全，气动、液动和电动等夹紧装置不适用于电梯超速下行状况下的安全保护，目前普遍采用的是具有机械自锁结构的安全钳夹紧装置。
对不同类型安全钳的自锁条件进行分析有助于研究安全钳的性能特点，从而了解安全钳制动的可靠性和耐久性，分析改进试验方法和制造工艺。
1.摩擦与自锁
在外力作用下，一物体相对于另一物体运动或有运动趋势时在摩擦表面上所产生的切向阻力叫摩擦力，其现象称为摩擦。按照接触物体之间可能会相对滑动或相对滚动，摩擦可分为滑动摩擦和滚动摩擦：又根据物体之间是否有良好的润滑剂，滑动摩擦又可分为干摩擦和湿摩擦。电梯安全钳的摩擦副元件为楔块的，其与导轨面的摩擦为滑动摩擦摩擦副元件为滚柱的，其与导轨面的摩擦为滚动摩擦。低速电梯多采用滑动导靴，导轨表面都有润滑油，安全钳摩擦元件与导轨表面的摩擦为湿摩擦；高速电梯多采用滚动导靴，导轨表面没有润滑油，安全钳摩擦元件与导轨面的摩擦为干摩擦。自锁是有方向性的，一个自锁机构只是对满足自锁条件的主动力方向上自锁，而在其它运动方向上则不一定能够自锁。
2.安全钳的夹紧机构
安全钳常用的夹紧机构有楔块夹紧和偏心凸轮夹紧两种。
楔块夹紧是在安全钳动作后楔块与钳体发生垂直方向移动的同时，由于楔块有一定的楔形角，使得钳体的弹性元件在楔块的挤压下也发生了横向的变形，所以弹性元件才能够将安全钳牢牢地夹紧在导轨上。这种结构非常简单，目前在瞬时式安全钳和渐进式安全钳中均普遍采用这种夹紧结构。
偏心凸轮夹紧装置是一种快速动作的夹紧机构，常用的偏心轮有两种类型，第一种凸轮轮廓曲线为圆形的，即圆偏心伦第二种凸轮轮廓曲线为非圆形的，即曲线偏心轮。
所谓圆偏心轮夹紧机构就是以绕转动中心转动的圆心偏移的圆盘作为夹紧元件的一类夹紧机构。圆偏心轮的主要优点是结构简单、制造方便，在生产中被广泛采用。但是圆偏心轮有其明显的缺点，即夹紧行程较小和夹紧性能不稳定。因为圆偏心轮的外形是已知的圆形，每一点的升角是变化的，为了满足自锁条件必须要以最大升角作为设计的依据，因此，每一点在夹紧时的稳定性就不均匀。
鉴于上述缺点，在夹紧行程较大且要求夹紧性能稳定的情况下，就不采用圆偏心轮而采用非圆形的曲线偏心轮作为夹紧元件。在工程上非圆形的轮廓曲线有对数螺旋线和阿基米德螺旋线两种。曲线偏心轮轮廓曲线的设计原则是使曲线上每一点都刚好满足自锁条件，所以夹紧性能比较稳定。目前在安全钳上使用得比较多的偏心凸轮夹紧机构是对数螺旋线偏心轮夹紧机构，国内有电梯企业的双向安全钳己成功应用了这种技术，并申请了专利。
3.安全钳的自锁条件分析
安全钳是电梯中的极其重要的安全部件，在电梯发生超速运行甚至自由坠落的情况下，能够有效动作使得快速下落的电梯轿厢制停，实现对电梯轿厢中的人或货物的保护。但是如果在轿厢制停后，安全钳不能可靠地自锁，电梯轿厢就随时有可能发生再次下落的危险。所以，安全钳的结构设计必须满足自锁条件。
瞬时式安全钳具有结构简单、制动迅速的特点，广泛应用于低速电梯，最常用的是楔块型和滚柱型两种。渐进式安全钳由于其动作后产生的制动力理论上是一个"恒定"的值，制停比较平稳，对轿厢产生的冲击较小，所以多应用在高速电梯上。渐进式安全钳由于其动作后楔块上端面与上盖板接触，因此分析其自锁条件相对复杂一些。
3.1楔块型瞬时式安全钳
对于楔块型瞬时式安全钳，在楔块向上提拉的过程中，楔块与导轨开始接触，楔块相对于导轨有向下运动的趋势，则导轨对楔块产生的摩擦力方向向上；楔块与钳体发生接触时，楔块相对于钳体有向上运动的趋势，则钳体对楔块产生的摩擦力方向向下。另外提拉杆对楔块(滚柱)的提拉力是有利于自锁的，且因其值很小，但又大于楔块(滚柱)的重力。
3.2滚柱型瞬时式安全钳
对于滚柱型瞬时式安全钳，在滚子向上提拉的过程中，滚柱与导轨发生接触时，滚柱相对于导轨有逆时针滚动的趋势，所以导轨对滚柱的摩擦力方向向上；滚柱与钳体开始接触时，滚柱相对于钳体有顺时针滚动的趋势，所以钳体对滚柱的摩擦力方向也向上。
3.3倒置型双楔块瞬时式安全钳
对于倒置型双楔块瞬时式安全钳，右侧楔块所受的力则增加了一个弹簧的弹力；根据该型安全钳的设计原理，弹簧在这里只是起到缓冲作用，弹性系数很小，因此弹力可忽略不计。在楔块向上提拉的过程中，楔块与导轨开始接触，楔块相对于导轨有向下运动的趋势，所以导轨对楔块产生的摩擦力方向向上楔块与钳体发生接触时，楔块相对于钳体有向土运动的趋势，所以钳体对楔块产生的摩擦力方向向下。
4.影响安全钳自锁性的因素
以上的分析只是从理论上分析了只要安全钳的结构在设计制造时满足了自锁条件，则安全钳动作后夹紧导轨使轿厢制停，由于其自锁作用，便能使轿厢可靠地保持在静止状态，实现了对轿厢中人或货物的安全保护。但实际使用中往往井非如此，从电梯事故中我们发现，电梯安全钳动作后，经过长距离制动，但都没有能够将轿厢完全停止，究其原因，都疑似动作时的摩擦副表面实际上都没有能够满足自锁条件。
破坏自锁条件的最大可能是摩擦系数的降低，而对摩擦系数造成影响的原因可能有以下因素：(1)安全钳在动作后，摩擦元件表面经过高温摩擦，摩擦系数会降低。(2)摩擦元件表面锈蚀。安全钳由于大多数是安装在轿厢的底部的，给维修保养带来了不便，少部分安全钳在安装后从来就没有保养过，所以摩擦元件表面会生锈，从而降低摩擦系数。(3)楔块的导向元件在制动过程中已经变形损坏，不能很好地保证楔块能处于正常的工作位置，楔块可能会发生偏斜、卡阻、前倾等现象，造成楔块不能与导轨间产生正常的摩擦作用。
安全钳是电梯中极其重要的安全部件，要确保使其在发生事故时动作可靠，除设计制造的保证外，对安全钳合适的保养是必不可少的。
5.结论
安全钳是依靠夹紧导轨，通过导轨表面与摩擦元件的摩擦产生制动力来制停超速运行的电梯轿厢的。安全钳的夹紧机构必须能够自锁，自锁的条件是要求安全钳的楔形角与两个摩擦角之间应满足一定的关系，这是电梯安全钳设计、制造时必须予以考虑的。而在实际工况下，摩擦角会因摩擦副表面锈蚀、导向元件的变形以及制动时高温摩擦的影响而发生改变。因此，在电梯长时间运行后，安全钳的自锁性能可能会降低，电梯维护保养单位应该根据实际使用情况进行评估，以避免自锁条件失效，确保安全钳有效动作，使电梯轿厢在危险状况下实现可靠制停。
【参考文献】
［１］罗培信.电梯安全钳检验的心得[J].中国新技术新产品,2010,(05).
［２］王玉杰.摩擦中的自锁现象及其在工程上的应用[J].机械工程与自动化,2006,(03).
［３］邓星.机械自锁的分析与研究[J].科技信息,2010,(01).
【关键词】安全钳；摩擦角；夹紧机构；自锁条件
０．引言
《电梯制造与安装安全规范》规定，"轿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载重量的轿厢制停并保持静止状态。"为了使安全钳可靠地夹紧在导轨上，其夹紧机构还必须能够自锁。
自锁是夹紧机构在外力消失后、在中间传力机构和夹紧元件之间的摩擦力作用下仍能夹紧工件的能力。电梯轿厢载有人员，必须确保安全，气动、液动和电动等夹紧装置不适用于电梯超速下行状况下的安全保护，目前普遍采用的是具有机械自锁结构的安全钳夹紧装置。
对不同类型安全钳的自锁条件进行分析有助于研究安全钳的性能特点，从而了解安全钳制动的可靠性和耐久性，分析改进试验方法和制造工艺。
1.摩擦与自锁
在外力作用下，一物体相对于另一物体运动或有运动趋势时在摩擦表面上所产生的切向阻力叫摩擦力，其现象称为摩擦。按照接触物体之间可能会相对滑动或相对滚动，摩擦可分为滑动摩擦和滚动摩擦：又根据物体之间是否有良好的润滑剂，滑动摩擦又可分为干摩擦和湿摩擦。电梯安全钳的摩擦副元件为楔块的，其与导轨面的摩擦为滑动摩擦摩擦副元件为滚柱的，其与导轨面的摩擦为滚动摩擦。低速电梯多采用滑动导靴，导轨表面都有润滑油，安全钳摩擦元件与导轨表面的摩擦为湿摩擦；高速电梯多采用滚动导靴，导轨表面没有润滑油，安全钳摩擦元件与导轨面的摩擦为干摩擦。自锁是有方向性的，一个自锁机构只是对满足自锁条件的主动力方向上自锁，而在其它运动方向上则不一定能够自锁。
2.安全钳的夹紧机构
安全钳常用的夹紧机构有楔块夹紧和偏心凸轮夹紧两种。
楔块夹紧是在安全钳动作后楔块与钳体发生垂直方向移动的同时，由于楔块有一定的楔形角，使得钳体的弹性元件在楔块的挤压下也发生了横向的变形，所以弹性元件才能够将安全钳牢牢地夹紧在导轨上。这种结构非常简单，目前在瞬时式安全钳和渐进式安全钳中均普遍采用这种夹紧结构。
偏心凸轮夹紧装置是一种快速动作的夹紧机构，常用的偏心轮有两种类型，第一种凸轮轮廓曲线为圆形的，即圆偏心伦第二种凸轮轮廓曲线为非圆形的，即曲线偏心轮。
所谓圆偏心轮夹紧机构就是以绕转动中心转动的圆心偏移的圆盘作为夹紧元件的一类夹紧机构。圆偏心轮的主要优点是结构简单、制造方便，在生产中被广泛采用。但是圆偏心轮有其明显的缺点，即夹紧行程较小和夹紧性能不稳定。因为圆偏心轮的外形是已知的圆形，每一点的升角是变化的，为了满足自锁条件必须要以最大升角作为设计的依据，因此，每一点在夹紧时的稳定性就不均匀。
鉴于上述缺点，在夹紧行程较大且要求夹紧性能稳定的情况下，就不采用圆偏心轮而采用非圆形的曲线偏心轮作为夹紧元件。在工程上非圆形的轮廓曲线有对数螺旋线和阿基米德螺旋线两种。曲线偏心轮轮廓曲线的设计原则是使曲线上每一点都刚好满足自锁条件，所以夹紧性能比较稳定。目前在安全钳上使用得比较多的偏心凸轮夹紧机构是对数螺旋线偏心轮夹紧机构，国内有电梯企业的双向安全钳己成功应用了这种技术，并申请了专利。
3.安全钳的自锁条件分析
安全钳是电梯中的极其重要的安全部件，在电梯发生超速运行甚至自由坠落的情况下，能够有效动作使得快速下落的电梯轿厢制停，实现对电梯轿厢中的人或货物的保护。但是如果在轿厢制停后，安全钳不能可靠地自锁，电梯轿厢就随时有可能发生再次下落的危险。所以，安全钳的结构设计必须满足自锁条件。
瞬时式安全钳具有结构简单、制动迅速的特点，广泛应用于低速电梯，最常用的是楔块型和滚柱型两种。渐进式安全钳由于其动作后产生的制动力理论上是一个"恒定"的值，制停比较平稳，对轿厢产生的冲击较小，所以多应用在高速电梯上。渐进式安全钳由于其动作后楔块上端面与上盖板接触，因此分析其自锁条件相对复杂一些。
3.1楔块型瞬时式安全钳
对于楔块型瞬时式安全钳，在楔块向上提拉的过程中，楔块与导轨开始接触，楔块相对于导轨有向下运动的趋势，则导轨对楔块产生的摩擦力方向向上；楔块与钳体发生接触时，楔块相对于钳体有向上运动的趋势，则钳体对楔块产生的摩擦力方向向下。另外提拉杆对楔块(滚柱)的提拉力是有利于自锁的，且因其值很小，但又大于楔块(滚柱)的重力。
3.2滚柱型瞬时式安全钳
对于滚柱型瞬时式安全钳，在滚子向上提拉的过程中，滚柱与导轨发生接触时，滚柱相对于导轨有逆时针滚动的趋势，所以导轨对滚柱的摩擦力方向向上；滚柱与钳体开始接触时，滚柱相对于钳体有顺时针滚动的趋势，所以钳体对滚柱的摩擦力方向也向上。
3.3倒置型双楔块瞬时式安全钳
对于倒置型双楔块瞬时式安全钳，右侧楔块所受的力则增加了一个弹簧的弹力；根据该型安全钳的设计原理，弹簧在这里只是起到缓冲作用，弹性系数很小，因此弹力可忽略不计。在楔块向上提拉的过程中，楔块与导轨开始接触，楔块相对于导轨有向下运动的趋势，所以导轨对楔块产生的摩擦力方向向上楔块与钳体发生接触时，楔块相对于钳体有向土运动的趋势，所以钳体对楔块产生的摩擦力方向向下。
4.影响安全钳自锁性的因素
以上的分析只是从理论上分析了只要安全钳的结构在设计制造时满足了自锁条件，则安全钳动作后夹紧导轨使轿厢制停，由于其自锁作用，便能使轿厢可靠地保持在静止状态，实现了对轿厢中人或货物的安全保护。但实际使用中往往井非如此，从电梯事故中我们发现，电梯安全钳动作后，经过长距离制动，但都没有能够将轿厢完全停止，究其原因，都疑似动作时的摩擦副表面实际上都没有能够满足自锁条件。
破坏自锁条件的最大可能是摩擦系数的降低，而对摩擦系数造成影响的原因可能有以下因素：(1)安全钳在动作后，摩擦元件表面经过高温摩擦，摩擦系数会降低。(2)摩擦元件表面锈蚀。安全钳由于大多数是安装在轿厢的底部的，给维修保养带来了不便，少部分安全钳在安装后从来就没有保养过，所以摩擦元件表面会生锈，从而降低摩擦系数。(3)楔块的导向元件在制动过程中已经变形损坏，不能很好地保证楔块能处于正常的工作位置，楔块可能会发生偏斜、卡阻、前倾等现象，造成楔块不能与导轨间产生正常的摩擦作用。
安全钳是电梯中极其重要的安全部件，要确保使其在发生事故时动作可靠，除设计制造的保证外，对安全钳合适的保养是必不可少的。
5.结论
安全钳是依靠夹紧导轨，通过导轨表面与摩擦元件的摩擦产生制动力来制停超速运行的电梯轿厢的。安全钳的夹紧机构必须能够自锁，自锁的条件是要求安全钳的楔形角与两个摩擦角之间应满足一定的关系，这是电梯安全钳设计、制造时必须予以考虑的。而在实际工况下，摩擦角会因摩擦副表面锈蚀、导向元件的变形以及制动时高温摩擦的影响而发生改变。因此，在电梯长时间运行后，安全钳的自锁性能可能会降低，电梯维护保养单位应该根据实际使用情况进行评估，以避免自锁条件失效，确保安全钳有效动作，使电梯轿厢在危险状况下实现可靠制停。
【参考文献】
［１］罗培信.电梯安全钳检验的心得[J].中国新技术新产品,2010,(05).
［２］王玉杰.摩擦中的自锁现象及其在工程上的应用[J].机械工程与自动化,2006,(03).
［３］邓星.机械自锁的分析与研究[J].科技信息,2010,(01).