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電梯油壓緩沖器的安全性設計分析

文檔作者：董旭文檔來源：山西焦煤集團有限責任公司官地煤礦		點擊數：	更新時間： 2025年10月03日
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上一篇：電梯制動的失效模式分析和故障預防

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總第228期
2022年第4期
設計理論與方法
摘要：為提升電梯在實際應用中的安全性，保證人員和貨物的安全性，以油壓緩沖器為研究對象，結合電梯
使用場景完成油壓緩沖器的選型，并重點對其壓力缸和柱塞筒的關鍵尺寸進行設計，以及對結構強度進行校
核，驗證其可滿足要求。
關鍵詞：電梯油壓緩沖器壓力缸柱塞筒結構強度
中圖分類號：TU857
機械管理開發
MECHANICALMANAGEMENT AND
電梯油壓緩沖器的安全性設計分析
董旭
（山西焦煤集團有限責任公司官地煤礦，山西太原030022）
文獻標識碼：A
Total 228
DEVELOPMENT No.4,2022
DOI:10.16525/j.cnki.cn14-1134/th.2022.04.013
文章編號：1003-773X（2022）04-0033-02
引言
電梯是當前人們生產和生活中必不可少的工
具，盡管電梯的制造技術已經逐漸成熟，但是人們關
注更多的是電梯的安全問題。由于電梯作為一種特
種設備存在一定的危險性，因此，對電梯各個關鍵部
件的安全性分析尤為重要，并從電梯各個部件設計、
制造、安裝以及檢修等環節中提出嚴格的要求，為保
證電梯的安全運行奠定基礎。一般電梯的安全部
件主要包括有對上行超速保護、下行超速保護以及
蹲底后發揮緩沖作用的緩沖器。本文將以時速為3
m/s的高速電梯的油壓緩沖器的安全性進行分析，
為其后續的選型和機械性能測試提供依據。
1高速電梯及安全部件概述
根據GB/T7024—2008的標準規定，電梯屬于
服務于規定樓層的固定式升降設備，其用于乘客出
人和貨物卸載。電梯屬于八大特種設備之一，可通過
電梯的不同用途、不同拖拽方式、不通過級別的提升
速度以及不同的控制方式對其進行分類。一般情況
下，電梯的提升速度低于2.5m/s，且該等級提升速
度下電梯的技術已經逐漸趨于成熟。電梯同樣也
是一款機電一體化的復雜產品，從大類上可分為機
械、液壓和電氣三大部分：從組成上可將電梯系統分
為機房、轎廂、層站和井道底坑等組成。
本文重點研究對象為高速電梯，高速電梯的結
構如圖1所示。
由圖1可知，高速電梯在基本大類上與普通電
梯相同；二者之間的差異主要體現如下：高速電梯與
一般的普通電梯不同，其主要通過無齒輪傳動；安全
鉗的類型為漸進式；通過滾動導靴減少其在高速運
行下的磨損；具有兩套液壓緩沖器對整個設備進行
收稿日期：2021-10-08
作者簡介：董旭（1986一），男，山西太谷人，本科，畢業于中國
礦業大學機械電子工程專業，機電助理工程師，研究方向為
機電。
高速電梯
控制室部分井道部分
圖1高速電梯結構框圖
安全保護。
電梯安全問題一直以來備受關注，最起碼的上
行超限保護、下限超限保護為基本功能。一般的電梯
的安全部件主要包括有限速器、安全鉗、制動器和緩
沖器。
限速器的主要作用是保證電梯在不超過額定速
度115%的速度下方可運行，一般的限速器均配有一
定的張緊裝置和導向裝置；安全鉗的主要作用是當
電梯處于超速運行或鋼絲繩出現打滑、松弛、斷裂的
情況時，安全鉗能夠通過摩擦作用將轎廂停止在導
軌上；制動器的主要作用是將為電梯提供動力的電
機斷電，從而實現電梯的減速制動功能；緩沖器的主
要作用是當安全鉗制動失效后、制動器制動力不夠
或者拽引機出現機械故障時，緩沖器對轎廂起到緩
沖保護作用，從而防止轎廂與井道底相撞3；油壓緩
沖器為對電梯的最后一道安全保護裝置，本文重點
對高速電梯的油壓緩沖器進行分析，包括對油壓緩
沖器的安全性分析。
2油壓緩沖器的安全性分析
2.1油壓緩沖器的選型
本文所研究電梯為高速電梯，一般高速電梯均
為配置有兩套油壓緩沖器，分別在轎廂和重側各設
置一個油壓緩沖器。結合該高速電梯的應用場景，要
求對轎廂緩沖器承受載荷不得低于3150kg:對重側
轎廂部分層站部分
·34·
緩沖器的承受載荷不得低于2407.5kg。同時，根據
GB7588—2003標準規定，對于高速電梯而言其對
應的緩沖行程不得低于65mm
針對該應用場景所選擇油壓緩沖器的型號為
YH5/640,該型號緩沖器的最大允許載荷可達3750kg，
滿足實際使用要求。要求所選型的液壓緩沖器的總
行程大于0.067V2=0.067×（3m/s）2=603mm。滿足緩
沖行程不低于65mm的要求。YH5/640的參數如
表1所示。
表1YH5/640油壓緩沖器參數
參數名稱數值
最大額定速度/（m*s） 3
最大允許載荷kg 3750
最小允許載荷/kg 1250
最大緩沖行程/mm 640
最大耐受沖擊速度八m*s） 3.45
2.2油壓緩沖器的安全校核設計
2.2.1油壓緩沖器柱塞筒的安全性設計
對于油壓緩沖器的柱塞筒而言，在受到撞擊時
其內腔的壓力與壓力缸內腔的壓力相比較小，主要
完成柱塞筒內徑和壁厚的設計。根據油壓緩沖器
的結構，要求其柱塞筒的外徑不小于103.84mm，結
合相關理論計算公式得出柱塞筒的內徑和壁厚尺
寸，計算公式如式（1）所示：
d_≤√D²-4FI.
式中：d為柱塞筒的內徑；D，為柱塞筒外徑，取
134.5mm;F為柱塞筒的最大制停力，取73500N；
為柱塞筒20號鋼對應的屈服強度，取245MPao
經計算，得出柱塞筒的最小內徑為95mm，對應
柱塞筒的最小壁厚為4.42mm
根據上述計算得出的柱塞筒的最小外徑和最小
內徑得出其柱塞筒的橫截面積為1380mm。則，可
以得出柱塞筒的最大壓應力為=73500N/1380
mm²=53.3MPa。
綜上所述，所設計柱塞筒安全系數=245MPa/
53.3MPa=4.6>3.5（最小安全系數）。因此，所設計的
柱塞筒的強度滿足要求，合格。
Safety Design Analysis of Elevator Hydraulic Buffers
(Guandi Coal Mine, Shanxi Coking Coal Group Co.,Ltd., Taiyuan Shanxi 030022 )
Abstract: In order to improve the safety of elevators in practical applications and ensure the safety of people and
goods,thesafetyofhydraulicbuffers,thestudy isfocusedon hydraulic buffersasanexampleandtheselectionof
hydraulic buffers is completed with the use of elevator scenarios，and the key dimensions of pressure cylinders and
piston barrels are designed and the structural strength is checked to meet the requirements.
Key words：elevator; hydraulic buffer;pressurecylinder;pistoncylinder;strengthcheck
jxglknbjb@126.com
機械管理開發
2.2.2油壓緩沖器壓力缸的安全性設計
對于油壓緩沖器的壓力缸而言，在受到撞擊時
其內腔的壓力與柱塞筒內腔的壓力相比較大，主要
完成壓力缸壁厚和內徑的設計。根據油壓緩沖器的
結構，要求其壓力缸的外徑不小于140mm，結合相
關理論計算公式得出壓力缸的內徑和壁厚尺寸，計
算公式如式（2）所示：
d'≤√（+3.5P3.5P
式中：d為壓力缸的內徑；P為壓力缸的內腔壓力，
取10.20MPaio為柱塞筒20號鋼對應的極限強度，
取390MPa。
經計算，得出壓力缸的最小內徑為120mm，對
應壓力缸的最小壁厚為10mm。
對上述壓力缸的徑向力為10.20MPa，切向應力
為80.22MPa。對應20號鋼的極限強度為390MPa
（徑向力），20號鋼的屈服強度為245MPa（切向力）。
綜上所述，所設計壓力缸在切向的最小安全系
數=245MPa/10.20=24>20（延伸率指標），壓力缸在
徑向的最小安全系數=390MPa/80.22=4.86>3.5。因
此，所設計的壓力缸的強度滿足要求，合格。
3結論
1)柱塞筒的最小內徑為95mm，對應柱塞筒的
最小壁厚為4.42mm，對應的安全系數為4.6>3.5，
強度滿足要求；
（1） 2)壓力缸的最小內徑為120mm，對應壓力缸的
最小壁厚為10mm，對應的徑向的最小安全系數為
24>20（延伸率指標），壓力缸在切向的最小安全系
數為4.86>3.5，強度滿足要求。
參考文獻
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國工程機械學報，2015.13（2）：162-167.
（編輯：王慧芳）
Dong Xu
第37卷
(2)

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