Лифт и канатоведущий шкив лифта - RU2302368C2

Чертежи

Описание

Данное изобретение относится к лифту, описанному в ограничительной части п.1 формулы изобретения, и к канатоведущему шкиву лифта, описанному в ограничительной части п.7 формулы изобретения.

Функционирование обычного лифта, имеющего канатоведущий шкив, основано на техническом решении, при котором стальные проволочные канаты, служащие в качестве подъемных канатов и канатов подвески, приводятся в движение посредством металлического канатоведущего шкива, зачастую изготовленного из чугуна и приводимого в действие лебедкой лифта. Перемещение подъемных канатов вызывает перемещение противовеса и кабины лифта, подвешенных на них. Сила тяги, передаваемая от канатоведущего шкива к подъемным канатам, и сила торможения, прикладываемые с помощью канатоведущего шкива, передаются благодаря трению между канатоведущим шкивом и канатами.

В обычных условиях при работе лифта коэффициент трения между стальными проволочными канатами и металлическими канатоведущими шкивами, используемыми в лифтах, часто недостаточен сам по себе для поддержания требуемого сцепления между канатоведущим шкивом и подъемным канатом. Трение и передаваемые канатом силы возрастают при изменении формы канатных канавок на канатоведущем шкиве. Канатоведущие шкивы имеют поднутренные или V-образные канатные канавки, которые вызывают механическое напряжение подъемных канатов и поэтому обеспечивают больший их износ по сравнению с канавками, имеющими более благоприятное поперечное сечение полукруглой формы, используемое, например, в отклоняющих блоках. Передаваемую канатом силу можно также увеличить путем увеличения угла захвата между канатоведущим шкивом и канатами, например, путем использования так называемой "двойной обвязки".

При использовании стального проволочного каната и канатоведущего шкива, отлитого из чугуна или из стали, почти всегда применяют смазку каната для уменьшения его износа. Смазка главным образом уменьшает внутренний износ каната, обусловленный взаимодействием прядей каната. Внешний износ каната заключается в износе поверхностных волокон в основном из-за канатоведущего шкива. Эффективность смазки также существенна в месте контакта между поверхностью каната и канатоведущим шкивом.

Для изменения формы канатной канавки, вызывающей износ каната, используются вставки, помещаемые в канатные канавки и предназначенные для обеспечения большего коэффициента трения. Такие известные из уровня техники вставки описаны, например, в патентах США № 3279762 и № 4198196. Вставки, описанные в этих патентах, являются относительно толстыми. Канатные канавки этих вставок имеют поперечное или почти поперечное рифление, обеспечивающее дополнительную эластичность в поверхностной части вставки и до некоторой степени смягчающее ее поверхность. Вставки подвержены износу, который обусловлен силами, действующими на них со стороны канатов, поэтому со временем их надо заменять. Износ вставок происходит в канатных канавках, на границе между вставкой и канатоведущим шкивом, причем изнутри.

Задача изобретения заключается в создании лифта, канатоведущий шкив которого имеет прекрасное сцепление со стальным проволочным канатом и является долговечным, а его конструкция уменьшает износ каната. Другая задача изобретения заключается в устранении или избежании вышеуказанных недостатков известных технических решений и в создании канатоведущего шкива, который обеспечивает прекрасное сцепление с канатом, является долговечным и уменьшает износ каната. Особой задачей изобретения является создание нового типа сцепления между канатоведущим шкивом и канатом лифта. Также задачей изобретения является применение упомянутого сцепления между канатоведущим шкивом и канатом для всех возможных отклоняющих блоков лифта.

Решение поставленной задачи обеспечивается созданием лифта, противовес и кабина которого подвешены на системе подъемных канатов, имеющих круглое поперечное сечение, и который содержит один или несколько канатных блоков, которые выполнены с канатными канавками и один из которых является канатоведущим шкивом, приводимым в действие лебедкой и приводящим в движение систему подъемных канатов, причем по меньшей мере один из указанных канатных блоков, являющийся канатоведущим шкивом, на стороне, обращенной к подъемному канату, имеет покрытие, адгезионно соединенное с этим блоком с образованием канатных канавок, при этом толщина покрытия на дне канатной канавки меньше половины толщины каната, проходящего в этой канавке, причем в предложенном лифте твердость покрытия составляет более 60 единиц по Шору А, но менее 100 единиц по Шору А, а толщина покрытия канатоведущего шкива не превышает 2 мм.

Благодаря такому сочетанию свойств указанного покрытия обеспечивается его исключительно хорошее сцепление со стальным проволочным канатом, и в то же самое время уменьшается износ покрытия и каната. Это обусловлено тем, что при относительно тонком покрытии разность сил, возникающая из разностей между силами, действующими со стороны канатов с разных сторон канатоведущего шкива, не создает большого тангенциального смещения материала покрытия, что в противном случае могло бы привести к большому растяжению или сжатию в направлении силы тяги в моменты, когда канат находит на шкив или сходит с него. Тонкое покрытие является благоприятным также и потому, что в случае его зажима между канатом и канатоведущим шкивом оно не может быть сжато настолько сильно, что это сжатие приведет к смещению материала покрытия к краям канатной канавки. Таким образом, такое выполнение покрытия канатной канавки позволяет предотвратить преждевременный износ самого покрытия и каната.

В лифте все канатные блоки могут быть снабжены покрытиями, при этом покрытия на канатоведущем шкиве и по меньшей мере на одном другом канатном блоке могут иметь различную толщину.

Покрытие на краевых зонах канатной канавки может быть тоньше, чем на ее дне.

Несущая часть подъемных канатов может быть сплетена из стальной проволоки.

Решение поставленной задачи обеспечено также созданием канатоведущего шкива лифта, который предназначен для подъемных канатов круглого поперечного сечения и на стороне которого, обращенной к подъемному канату, имеется покрытие, адгезионно соединенное с этим шкивом и имеющее канатные канавки, причем толщина покрытия на дне канатной канавки меньше половины толщины каната, проходящего в указанной канавке, при этом в предложенном шкиве толщина покрытия не превышает 2 мм, а его твердость составляет более 60 единиц по Шору А, но менее 100 единиц по Шору А.

Благодаря такому сочетанию свойств указанного покрытия обеспечивается его исключительно хорошее сцепление со стальным проволочным канатом, и в то же самое время уменьшается износ покрытия и каната. Это обусловлено тем, что при относительно тонком покрытии разность сил, возникающая из разностей между силами, действующими со стороны канатов с разных сторон канатоведущего шкива, не создает большого тангенциального смещения материала покрытия, что в противном случае могло бы привести к большому растяжению или сжатию в направлении силы тяги в моменты, когда канат находит на шкив или сходит с него. Тонкое покрытие является благоприятным также и потому, что в случае его зажима между канатом и канатоведущим шкивом оно не может быть сжато настолько сильно, что это сжатие приведет к смещению материала покрытия к краям канатной канавки. Таким образом, такое выполнение покрытия канатной канавки позволяет предотвратить преждевременный износ самого покрытия и каната.

В предложенном канатоведущем шкиве покрытие на краевых зонах канатной канавки тоньше, чем на ее дне.

Покрытие может быть выполнено из резины, полиуретана или другого эластичного материала.

Предложенные лифт и канатоведущий шкив обеспечивают следующие преимущества.

В лифте, снабженном подъемными канатами по существу круглого поперечного сечения, направление отклонения этих канатов можно свободно менять посредством канатного блока. Таким образом, можно относительно свободно изменять основную схему лифта, т.е. расположение кабины, противовеса и подъемного механизма. Стальные проволочные канаты или канаты, несущая часть которых сплетена из стальной проволоки, обеспечивают надежный способ получения системы подъемных канатов для подвески кабины лифта и противовеса. Лифт, приводимый в движение посредством канатоведущего шкива, может содержать помимо этого шкива и другие отклоняющие блоки. Отклоняющие блоки используются для двух различных назначений, а именно для установления необходимого передаточного отношения подвески для кабины лифта и/или противовеса, а также для направления канатов. Каждый отклоняющий блок может главным образом использоваться для одной из этих целей, или же он может выполнять определенную функцию, связанную как с передаточным отношением подвески, так и со средствами направления канатов. Приводимый в действие лебедкой канатоведущий шкив приводит в движение систему подъемных канатов. Канатоведущий шкив и возможные другие отклоняющие блоки имеют канатные канавки. Таким образом, каждый канат в системе подъемных канатов направляется по отдельности.

Если канатный блок содержит в месте контакта со стальным проволочным канатом покрытие, которое имеет канатные канавки и обеспечивает большое трение, то между канатным блоком и канатами достигается контакт практически без скольжения. Это является преимуществом, особенно в случае, когда канатный блок используют в качестве канатоведущего шкива. Если указанное покрытие является относительно тонким, разность сил, возникающая из разностей между силами канатов, действующими с разных сторон канатного блока, не создает большого тангенциального смещения поверхности, что могло бы привести к большому растяжению или сжатию в направлении силы тяги в моменты, когда канат находит на блок или сходит с него. Наибольшая разность сил на блоках возникает на канатоведущем шкиве, что происходит вследствие обычной разницы в весе между противовесом и кабиной лифта, а также вследствие того, что канатоведущий шкив не является свободно вращающимся блоком и создает воздействие (по меньшей мере во время ускорения и торможения), прибавляемое к усилиям канатов, обусловленным уравновешивающей разностью, или вычитаемое из них в зависимости от направления уравновешивающей разности и направления движения лифта. Тонкое покрытие является благоприятным также и потому, что в случае его зажима между канатом и канатоведущим шкивом оно не может быть сжато настолько сильно, что это сжатие приведет к смещению к краям канатной канавки. Поскольку такое сжатие вызывает поперечное расширение материала, покрытие может быть повреждено при больших напряжениях, создаваемых в нем. Однако покрытие должно иметь толщину, достаточную для того, чтобы воспринимать вытягивание канатов, обусловленное растяжением, с предотвращением проскальзывания каната, вызывающего истирание покрытия. В то же время покрытие должно быть достаточно мягким, что позволяет структурным неровностям каната, другими словами поверхностным проволочным волокнам, по меньшей мере частично погружаться в покрытие. Тем не менее, покрытие все же должно быть достаточно жестким, чтобы оно по существу не выскальзывало из-под неровностей каната.

Для стальных проволочных канатов с толщиной менее 10 мм, у которых поверхностные волокна имеют относительно малую толщину, можно использовать покрытие с твердостью от 60 до 100 единиц по Шору А. Для канатов, имеющих более тонкие поверхностные волокна по сравнению с обычными лифтовыми канатами, т.е. канатами, у которых толщина поверхностных волокон составляет только около 0,2 мм, твердость покрытия в предпочтительном случае находится в пределах 80-90 единиц по Шору А или может быть даже большей. Относительно твердое покрытие может быть выполнено тонким. Если используется канат с несколько более толстыми поверхностными волокнами (около 0,5-1 мм), подходящая твердость покрытия находится в пределах 70-85 единиц по Шору А, и требуется наличие более толстого покрытия. Другими словами, для более тонких волокон используется более твердое и более тонкое покрытие, а для более толстых волокон используется более мягкое и более толстое покрытие. Если покрытие прочно присоединено к шкиву посредством адгезионной связи, охватывающей всю прилегающую к шкиву поверхность, между покрытием и шкивом не происходит проскальзывания, вызывающего их износ. Адгезионную связь можно осуществлять, например, путем вулканизации резинового покрытия на поверхности металлического канатного шкива, или путем литья полиуретана или подобного ему материала покрытия на шкив с использованием связующего материала или без него, или путем наложения материала покрытия, на канатный шкив, или путем прочного приклеивания элемента покрытия на канатный шкив.

Таким образом, с одной стороны, покрытие должно быть твердым и тонким, что обусловлено полной нагрузкой или средним поверхностным давлением, производимым на покрытие канатом, но с другой стороны, это покрытие должно быть достаточно мягким и толстым, чтобы позволить неровной поверхностной структуре каната погружаться в покрытие до необходимой степени с созданием достаточного трения между канатом и покрытием и с предотвращением возможного прокола покрытия неровной поверхностной структурой.

Вариантом изобретения, обладающим большими преимуществами, является использование покрытия на канатоведущем шкиве. Таким образом, предпочтительное решение заключается в создании лифта, в котором по меньшей мере канатоведущий шкив имеет покрытие. Также имеет преимущества применение покрытия на отклоняющих блоках лифта. Покрытие действует в качестве демпфирующего слоя между металлическим канатным блоком и подъемными канатами.

Покрытие канатоведущего шкива и покрытие канатного блока могут быть рассчитаны по-разному так, чтобы покрытие на канатоведущем шкиве выдерживало большую разность сил на шкиве. Характеристиками, которые необходимо рассчитать, являются толщина и свойства материала покрытия. Предпочтительными материалами покрытия являются резина и полиуретан. Покрытие должно быть эластичным и долговечным, так что можно использовать другие долговечные и эластичные материалы, при условии что они могут быть выполнены достаточно прочными, чтобы выдержать поверхностное давление, создаваемое канатом. Покрытие для улучшения его способности выдерживать внутренние напряжения и/или истирание или для улучшения других свойств его поверхности, обращенной к канату, может иметь армирование, например углеродное волокно или керамические или металлические наполнители.

Среди прочих достоинств, изобретение обеспечивает следующие преимущества:

- большое трение между канатоведущим шкивом и подъемным канатом,

- покрытие снижает абразивный износ канатов, это означает, что поверхностным волокнам каната требуются меньшие допуски на истирание, так что канаты можно целиком выполнять из тонких волокон прочного материала,

- поскольку канаты могут быть выполнены из тонких волокон и поскольку тонкие волокна могут быть сделаны относительно более прочными, то сами подъемные канаты могут быть тоньше, при этом можно использовать меньшие канатные блоки, что дает экономию места и обеспечивает более экономичные схемные решения,

- покрытие является долговечным, потому что в относительно тонком покрытии не происходит значительного внутреннего расширения,

- деформации в тонком покрытии имеют малую величину, а следовательно, также маловероятно разрушение, обусловленное деформацией и появлением тепла внутри покрытия; тепло легко отводится из тонкого покрытия, поэтому также мала температурная деформация, появляющаяся в покрытии из-за действия нагрузки,

- канатный блок легко прокатывается по канату, поскольку канат тонкий, а покрытие на канатном блоке тонкое и твердое,

- на границе между металлической частью канатоведущего шкива и материалом покрытия не происходит износа покрытия,

- большое трение между канатоведущим шкивом и подъемным канатом позволяет делать кабину лифта и противовес относительно легкими, что обеспечивает снижение себестоимости.

Далее изобретение описано подробно со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:

фиг.1 изображает предложенный лифт,

фиг.2 изображает предложенный канатный шкив,

фиг.3а, 3b, 3с и 3d изображают различные альтернативные конструкции покрытия канатного блока и

фиг.4 изображает еще одно техническое решение покрытия.

Фиг.1 является схематическим изображением конструкции лифта. В предпочтительном случае лифт не имеет машинного отделения, а лебедка 6 размещена в шахте лифта, хотя изобретение также применимо для лифтов, имеющих машинное отделение. Путь прохождения подъемных канатов 3 лифта является следующим: один конец канатов стационарно закреплен на опоре 13, расположенной в верхней части шахты над траекторией противовеса 2, перемещающегося вдоль направляющих рельсов 11 для противовеса. От опоры канаты идут вниз и проходят вокруг отклоняющих блоков 9, к которым подвешен противовес и которые закреплены на противовесе 2 с возможностью вращения; далее канаты 3 идут от этих блоков вверх к канатоведущему шкиву 7 лебедки 6, обходя этот шкив вокруг по канатным канавкам. От канатоведущего шкива 7 канаты 3 идут затем вниз к кабине 1 лифта, перемещающейся вдоль направляющих рельсов 10 для кабины, проходят под кабиной через отклоняющие блоки 4, используемые для подвески кабины лифта на канатах, и идут затем снова вверх от кабины лифта к опоре 14, которая расположена в верхней части шахты лифта и к которой прикреплен второй конец канатов 3. Опора 13, расположенная в верхней части шахты, канатоведущий шкив 7 и отклоняющий блок 9, подвешивающий противовес на канатах, в предпочтительном случае так расположены по отношению друг к другу, что часть каната, идущая от опоры 13 к противовесу 2, и часть каната, идущая от противовеса 2 к канатоведущему шкиву 7, по существу параллельны траектории перемещения противовеса 2. Так же предпочтительным является решение, при котором опора 14, канатоведущий шкив 7 и отклоняющие блоки 4, подвешивающие кабину лифта на канатах, так расположены по отношению друг к другу, что часть каната, идущая от опоры 14 к кабине 1 лифта, и часть каната, идущая от кабины 1 лифта к канатоведущему шкиву 7, по существу параллельны траектории перемещения кабины 1 лифта. При такой конструкции не требуется дополнительных отклоняющих блоков для задания пути прохождения канатов в шахте. Подвеска на канатах по существу действует на кабину 1 лифта по центру при условии, что канатные блоки 4, поддерживающие кабину лифта, установлены по существу симметрично относительно вертикальной центральной линии, проходящей через центр тяжести кабины 1 лифта.

Лебедка 6, размещенная в шахте лифта, в предпочтительном случае имеет плоскую конструкцию, другими словами, лебедка имеет малую толщину по сравнению с ее шириной и/или высотой, или по меньшей мере лебедка является достаточно тонкой, чтобы поместиться между кабиной лифта и стенкой шахты лифта. Лебедка также может быть размещена иным образом. В частности тонкая лебедка легко может быть установлена над кабиной лифта. Шахта лифта может быть оснащена оборудованием, необходимым для подачи энергии к мотору, приводящему в движение канатоведущий шкив 7, а также оборудованием для управления лифтом, каждое из которых может быть помещено в общий приборный щиток 8, или установлено отдельно друг от друга, или объединено частично или полностью с лебедкой 6. Лебедка 6 может быть с зубчатой передачей или без зубчатой передачи. Предпочтительным решением является лебедка без зубчатой передачи, содержащая мотор с постоянным магнитом. Лебедка может быть прикреплена к стенке шахты лифта, к потолку, к направляющему рельсу или направляющим рельсам, или к какой-либо другой конструкции, например к балке или раме. В случае, когда лебедка лифта расположена внизу, существует возможность установки лебедки на дне шахты лифта. Фиг.1 изображает экономичную подвеску с передаточным отношением 2:1, однако изобретение может быть также осуществлено в лифте, в котором передаточное отношение подвески составляет 1:1, другими словами, в лифте, где подъемные канаты присоединены непосредственно к противовесу и кабине лифта без отклоняющих блоков, или в лифте, выполненном с использованием некоторых других схем подвески, подходящих для лифта с канатоведущим шкивом.

Фиг.2 представляет частичный разрез предложенного канатного блока 100. Канатные канавки 101 находятся в покрытии 102, размещенном на ободе канатного блока. Канатный блок в предпочтительном случае выполнен из металла или пластмассы. В ступице канатного блока имеется полость 103 для подшипника, используемого для удержания канатного блока. Канатный блок также имеет отверстия 105 для болтов, обеспечивающие крепление этого блока одной его стороной к опоре, имеющейся в подъемной лебедке 6, например к вращающемуся фланцу, с образованием канатоведущего шкива 7, причем в этом случае нет необходимости в подшипнике, расположенном отдельно от подъемной лебедки.

Фиг.3а, 3b, 3с, 3d иллюстрируют альтернативные варианты покрытия канатного блока. Что касается технологии изготовления, то простой ее способ заключается в создании гладкой цилиндрической внешней поверхности блока, показанной на фиг.3d и имеющей покрытие 102, в котором образованы канатные канавки 101. Однако такое покрытие с канавками, выполненное на гладкой поверхности, показанной на фиг.3d, не может противостоять очень большому сдавливанию канатами при вдавливании этих канатов в канавки, потому что давление может распространяться в поперечном направлении. В решениях, представленных на фиг.3а, 3b и 3с, форма обода лучше согласуется с формой канатных канавок, выполненных в покрытии, вследствие чего форма канатных канавок поддерживается лучшим образом, а несущий поверхностный слой под канатом, имеющий равномерную или почти равномерную толщину, создает лучшее сопротивление поперечному распространению сжимающего напряжения, создаваемого канатами. Поперечное расширение покрытия, вызванное давлением, увеличивается по мере увеличения толщины и эластичности покрытия и уменьшается по мере увеличения твердости и при возможном армировании покрытия. В особенности, в решении, которое представлено на фиг.3с и в котором толщина покрытия равна почти половине толщины каната, требуется твердое и неэластичное покрытие, в то время как покрытие, которое показано на фиг.3а и толщина которого приблизительно равна одной десятой толщины каната, безусловно может быть мягче. Толщина покрытия, показанного на фиг.3b, у дна канавки равна одной пятой толщины каната. Толщина покрытия должна по меньшей мере в 2-3 раза превышать глубину рельефа поверхности каната, образованного поверхностными волокнами каната. Такое очень тонкое покрытие, толщина которого даже меньше толщины поверхностного волокна каната, может не выдержать действующее на него напряжение. На практике толщина покрытия должна превышать эту минимальную толщину, потому что это покрытие должно также воспринимать более грубые (по сравнению с рельефом поверхности) изменения поверхности каната. Такая более неровная поверхность образуется, например, в случае, когда разницы уровней между прядями канатов больше, чем между волокнами. На практике подходящее минимальное значение толщины покрытия примерно в 1-3 раза превышает толщину поверхностных волокон. В канатах, которые обычно используются в лифтах и которые предназначены для контакта с металлической канавкой и имеют толщину 8-10 мм, такое определение толщины предполагает наличие покрытия толщиной по меньшей мере около 1 мм. Поскольку покрытие на канатоведущем шкиве, вызывающем гораздо больший износ каната по сравнению с другими канатными блоками лифта, снижает износ каната, а следовательно, и необходимость в создании каната с толстыми поверхностными волокнами, канат может быть сделан более гладким. Использование тонких волокон позволяет делать тоньше сам канат, потому что тонкие стальные волокна можно изготавливать из более прочного материала, чем более толстые волокна. Например, с использованием волокон толщиной 0,2 мм подъемные канаты для лифта могут иметь толщину 4 мм при довольно хорошей структуре. Однако покрытие должно быть достаточно толстым, чтобы его нельзя было легко содрать или проколоть, например, в результате случайного попадания между канатной канавкой и подъемным канатом зерен песка или подобных частиц. Таким образом, желательная минимальная толщина покрытия, даже если используются подъемные канаты из тонкой проволоки, составляет около 0,5-1 мм.

Фиг.4 представляет решение, в котором канатная канавка 201 расположена в покрытии 202, которое у краев канатной канавки тоньше, чем у ее дна. При таком решении покрытие расположено в основной канавке 220, выполненной в канатном блоке 200, так что деформации покрытия из-за давления, оказываемого на него канатом, будут малы и ограничиваются в основном рельефом поверхности каната, проникающей в покрытие. Такое решение на практике часто означает, что покрытие канатного блока состоит из частичных покрытий для каждой конкретной канатной канавки, отдельных друг от друга. Естественно, что частичные покрытия для каждой конкретной канатной канавки можно использовать и в решениях, представленных на фиг.3а, 3b, 3с.

Выше данное изобретение описано с помощью иллюстративного примера и со ссылкой на сопровождающие чертежи, однако также возможны и другие варианты выполнения этого изобретения, подпадающие под объем его правовой охраны, установленной в приложенной формуле. Согласно сущности изобретения тонкий канат увеличивает среднее поверхностное давление на канатную канавку, если натяжение каната остается неизменным. Это можно легко учитывать путем подбора толщины и твердости покрытия, потому что тонкий канат имеет тонкие поверхностные волокна, так что, например, использование более твердого и/или более тонкого покрытия не вызовет никаких проблем.

Реферат

Изобретение относится к области подъемного машиностроения. Лифт содержит кабину и противовес, подвешенные на системе подъемных канатов, имеющих круглое поперченное сечение и огибающих один или несколько канатных блоков, которые имеют канатные канавки и один из которых является канатоведущим шкивом, приводимым в действие лебедкой. По меньшей мере один канатный блок имеет покрытие, адгезионно соединенное с этим блоком и имеющее канатные канавки, причем толщина покрытия в зоне дна канатной канавки по существу меньше половины толщины каната, проходящего в данной канавке, а твердость составляет менее 100 единиц по Шору А, но более 60 единиц по Шору А, толщина покрытия канатоведущего шкива не превышает 2 мм. Изобретение обеспечивает повышение износостойкости и долговечности канатоведущего шкива, и, соответственно, повышение срока службы лифта в целом. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула