张景景+肖敏淇+彭紫琴

一、研究背景

随着城市的发展，高层建筑越来越多，电梯也越来越多地被使用。但是近年来，导致伤残的电梯事故层出不穷。

电梯安全事故常有发生，乘坐电梯时人们总会担心电梯会意外脱落，许多人还得了电梯恐惧症。一旦电梯脱钩或牵引电梯的绳索断裂，电梯箱体会从高处做自由落体运动，落地时破坏性很严重，有可能使电梯箱体中的乘客致残致死。

为了保证乘坐电梯的安全，我们在原有电梯的基础上设计和增加了两项功能，发明了脱落自刹气压弹簧缓冲电梯。

二、设计思路

我们发明的脱落自刹气压弹簧缓冲电梯有两种方式减少电梯事故，一是脱落自动制动，二是用气压弹簧缓冲，减少地面对电梯的冲击力。

1. 脱落自动制动原理

安装电梯时，首先在电梯井两侧相应的位置固定两根导轨，在电梯箱体的外侧安装滑轮，让滑轮沿着固定好的导轨自由滑动，再在滑轮的下方增加制动装置。制动装置由加速度传感器、电磁继电器、排斥电磁铁、阻尼制动片等组成。当电梯掉落时，加速度传感器里的小磁铁，由于失重，被弹簧顶起，与传感器上端的金属触片接触，使电路断开，继电器中的触片在其自身弹力的作用下与左边电路接通，电磁铁立即产生很强的磁场，将其中带有磁性的轴向外推，使轴上的阻尼制动片紧贴导轨，从而刹住电梯，阻止电梯箱体向下掉落。

2. 气压弹簧缓冲装置

另外，我们还在电梯的底部安装了一块活动缓冲板，在活动缓冲板下端安装有四根弹簧气压杆来支撑它，如果万一制动失效，电梯箱体掉落到底部时与活动板相碰，由气压弹簧支撑的缓冲板能够增加电梯箱体的缓冲时间，使电梯箱体受到的反冲力减少，脱落的电梯箱体里面的人，像玩蹦极一样有惊无险（增加接触时间达100倍以上，其冲力减少至1%）。

三、创新点

1. 电梯首次研制出掉落失重自动制动装置，提高电梯运行的安全性，稳定性。

2. 首次将失重传感、电磁阀、继电器用于电梯的安保功能。

3. 电梯最底部安装缓冲板，缓冲板与气压弹簧连接，能有效增加与电梯碰撞时的缓冲时间，减少碰撞时造成的损伤。

4. 此加速度传感电磁刹技术还可应用在别的机械制动上，具有广泛开发利用的价值。

四、发明感悟

从开始研制到现在成功制作出脱落自刹气压缓冲电梯的演示模型，我们上千次到建材市场购买实验材料，几十次到市周边厂家加工，两次去上海订制部件和购买配件，耗资达4万多元，研制时间6个多月。双休日、寒暑假我们与辅导老师长期待在学校科技制作室进行研究、实验，历尽了各种艰难困苦，出过许多汗、流过多次血，多次请教过老师、专家。因为需要较多的开支费用，多次请求父母多给点费用，将我们的压岁钱、零花钱通通都搭上。我们在实验室经常忘记吃早餐、中餐，头发几个月没去理发店修理，只是自己随便扎一下。我们很久没有去体验午休，晚上睡梦中突然有所感悟会立即爬起来进行设计实验，为此也经常影响家人的睡眠。去超市关注的是电器设备，时装对我们而言都没有吸引力。经过上千次实验，我们终于成功研制出了脱落自刹气压缓冲电梯！

（编辑 孙世奇）