С инерционным роликом (а) и график изменения перемещения ролика (б):

1 - канат, 2 - шкив, 3 - четырехгранный кулачек, 4 - упор, 5 - ролик, 6 - рычаг,

7 - зуб рычага, 8 - винт регулировки силы сжатия пружины, 9 - опора с резьбой, 10 - пружина с направляющим стержнем, 11 - опорная рама

Ролик прижимается к ободу квадратного кулачка усилием предварительно сжатой пружины 10 так, что при вращении шкива с номинальной скоростью он следит за его поверхностью, совершая вынужденные кинематические колебания относительно оси рычага. Сила начального натяжения пружины уравновешивает действие силы тяжести ролика и действие инерционной силы при номинальной частоте вращения.

При аварийном превышении скорости под действием сил инерции ролик 5 отрывается от поверхности кулачка и зуб 7 сцепляется с упором 4, останавливая шкив.

Работа ограничителя контролируется выключателем, который приводится в действие в момент сцепления зуба 7 с упором 4.

Контроль достаточности сил сцепления каната с ободом шкива ограничителя скорости осуществляется путем нажатия на специальный кронштейн, закрепленный на рычаге со стороны ролика. Зуб 7 сцепляется с упором 4 и останавливает шкив. Все происходит так, как и при нажатии на подвижный упор ограничителя скорости центробежного типа.

О принципе действия ограничителя можно судить по схеме, приведенной на рис. 3.46, а.

При равномерном вращении шкива ограничителя скорости ролик совершает кинематические колебания, перекатываясь по поверхности четырехгранника. Рычаг совершает угловые колебания относительно неподвижной точки О.

Благодаря скругленным вершинам четырехгранника закон изменения перемещения ролика близок к гармоническому и описывается формулой (в м)

, (3.51)

где - угловая скорость шкива ограничителя скорости, рад/с ;

D_p - диаметр рабочего шкива ограничителя скорости, м;  - скорость движения кабины, м/с; A₀ =(r₂-r₁)/2 - амплитуда колебаний ролика на рычаге, м.

Скорость колебаний ролика (в м/с)

. (3.52)

Ускорение колебаний ролика (в м/с²)

. (3.53)

Тангенциальная сила инерции ролика имеет направление противоположное ускорению и определяется выражением

. (3.54)

Рассмотрение приведенных зависимостей и соответствующих графиков позволяет установить, что максимальное значение силы инерции, отрывающей ролик от поверхности четырехгранника, имеет место в момент максимальной амплитуды перемещения ролика. Следовательно, сила предварительного сжатия пружины для номинальных оборотов шкива должна определяться для момента, когда ролик находится на вершине четырехгранника с учетом уравновешивания силы тяжести ролика. При этом будем исходить из предположения, что плечи рычага взаимно уравновешены.

Силу предварительного сжатия пружины определим из уравнения равновесия рычага при амплитудном значении силы инерции (в Н)

, (3.55)

где Р_р - сила тяжести ролика, Н; - угловое перемещение рычага при перемещении ролика из исходного положения на плоской грани на вершину четырехгранника, град; - максимальная амплитуда ускорения при номинальной скорости движения кабины.

Сила сжатия пружины при предельной скорости движения кабины

, (3.56)

где - угол отклонения рычага при предельном ускорении ролика, когда зуб касается грани внутреннего квадрата и скользит по ней до момента сцепления с упором (определяется из чертежа ограничителя скорости); - максимальное значение амплитуды ускорения при предельном значении скорости кабины, м/с².

Дополнительное сжатие пружины при изменении инерционной силы от номинального до предельного значения определяется из чертежа.

Момент отрыва ролика от поверхности четырехгранника, вероятно, будет соответствовать точке К графика изменения (рис. 3.46, б) перемещения ролика, когда и инерционная сила и скорость ролика имеют одно направление. При этом величина инерционной силы и скорости будет составлять 0,707 максимальной величины амплитуды, а ролик не дойдет до вершины четырехгранника на 11°15' угла поворота шкива.

Приведенные выше данные могут быть положены в основу расчета ограничителя скорости с инерционным роликом.

По графику можно определить величину сжатия пружины , соответствующую изменению силы сжатия пружины от номинального до предельного значения.

Пружина подбирается и рассчитывается по жесткости (в Н/мм)

. (3.57)