CN100415627C - 包括带有振动和噪音消除凹槽结构的皮带装置的电梯系统设计 - Google Patents

Abstract

一个电梯系统设计结合一个带有护套的皮带，该护套具有多个长承重部件，例如钢丝绳。该护套包括多个在皮带的至少一边上的隔开的凹槽，在该系统中，选择凹槽的宽度和至少所述驱动滑轮的尺寸，以致凹槽的宽度和滑轮直径的比例在选择的范围内。在一实施例中，该比例最好少于大约0.05。所述凹槽也最好包括凹槽的边缘的圆角，其中所述凹槽与皮带护套上滑轮连接的表面相遇。

Description

包括带有振动和噪音消除凹槽结构的皮带装置的电梯系统设计

技术领域

本发明通常涉及电梯系统设计。特别是，本发明涉及一种结合皮带装置的电梯系统设计策略，该皮带装置具有一个专门的凹槽结构。

背景技术

例如，电梯系统通常包括一个轿厢和配重，该轿厢和配重在升降间中运动，以将乘客或货物运送到建筑物中的不同楼梯平台。一承重部件，诸如绳索或皮带，特别绕经一组滑轮并支承轿厢和配重的载荷。在电梯系统中可使用各种不同类型的承重部件。

一种承重部件是镀层钢带。典型的设置包括数根顺着皮带装置长度方向延伸的钢丝绳。一护套施加于该绳上，并形成皮带装置的外表面。某些护套的施加工艺会导致在护套表面在皮带装置的至少一边上形成凹槽。某些工艺还会引起钢丝绳在沿着皮带长度方向相对于护套外表面的位置处，发生扭曲或不规则变形。

例如，图6同时展示了这两种现象。如图所示，护套200的外表面和钢丝绳210之间的间距沿着皮带的长度方向发生了变化。正如从图中可以看出的，钢丝绳210被设置在护套内部，好像它们包括一系列与凹槽间距相同长度的钢丝绳段。图6出于图解的目的，包含了对常规自然钢丝绳布局的夸大。在许多情况下，钢丝绳相对护套外表面位置处的实际扭曲或变形用肉眼是不可辨别的。

当使用常规的护套施加工艺时，钢丝绳在护套施加工艺过程中被支撑的方式趋于导致钢丝绳相对于护套外表面沿着皮带长度方向在几何或结构上发生扭曲。

虽然这些设置已被证明有效，但是它们还需要被改进。与这种皮带装置相关的具体困难是，当皮带在电梯系统中移动时，凹槽和钢丝绳在护套中的布置与诸如滑轮的其它系统组件相互作用，并产生不希望的噪声、振动或者是同时产生噪声和振动。例如，当皮带装置等速运动时，凹槽与滑轮相接触的定态频率会产生一种令人讨厌的声调。与护套外表面相间隔的钢丝绳的重复变化模式被认为对这种噪音的产生起了帮助作用。

需要一种可替换的装置，来减小或消除电梯系统运行期间产生的振动或恼人噪音。本发明会满足这种需要。

发明内容

概括地说，本发明是一种包含一皮带的电梯系统设计。该皮带上具有多个凹槽，这些凹槽具有已选择的构造，这种结构可以减小电梯系统运行期间产生的振动和噪音。

例如，根据本发明所设计的一种电梯系统，包括一轿厢，该轿厢在建筑物中的各个楼梯平台间运送乘客或货物。一皮带支撑着该轿厢并便于该轿厢的运动。该皮带至少在其一侧上具有数个间隔凹槽。当轿厢运动时，在该皮带移动经过的至少一滑轮具有经选择地与皮带上的凹槽宽度相应的直径。凹槽宽度与滑轮直径的比率应当选择小于0.05。

在一个实施例中，凹槽宽度和皮带直径的比率被选择在0.001和0.015之间。

根据本发明，一种设计电梯系统的方法包括选择至少驱动滑轮的直径，该驱动滑轮负责使皮带和轿厢在升降间中运动。随后，选择凹槽的宽度，以使凹槽宽度与滑轮直径的比率小于0.05。本发明的皮带装置包含多根通常平行于皮带纵轴方向延伸的绳索。绳索上的护套包括多个成形凹槽，以减小在升降过程中振动和噪音的产生。

在另一个实施例中，凹槽在靠近护套的滑轮作用表面处具有圆角。圆角的曲率半径可以与其他系统参数一起定制，以减小振动和噪声。在一个实施例中，圆角具有约0.1毫米和约0.5毫米之间的曲率半径。

从下面对当前优选实施例的详细描述中，对于本领域普通技术人员来说，本发明的不同特征和优点将会变得很明显。与详细描述伴随在一起的附图可被简介如下。

附图说明

图1示意性地说明了根据本发明的一个实施例所设计的皮带装置的一部分。

图2是图1中沿2-2线的剖面图。

图3是根据本发明的一个实施例所设计的电梯系统的示意性说明。

图4用图表说明了本发明电梯系统设计方法的一个特征。

图5用图表说明了凹槽宽度和滑轮直径的尺寸关系对振动所带来的影响。

图6示意性地展示了一种先有技术中的皮带。

具体实施方式

图1和2示意性地说明了被设计用于电梯系统的一个皮带装置20。数根绳索22大体上平行于皮带装置20的纵轴排列。在一个实施例中，绳索22由钢丝束制成。

一护套24封闭绳索22。该护套24最好含有聚氨酯材料。各种这样的材料可商业获得并在现有技术中，已知对电梯皮带装置是有用的。在这些描述的基础上，本领域普通技术人员将能够选择一种合适的护套材料来满足他们具体情况下的需要。

该护套24确定了皮带装置20的外部宽度和厚度。在一实施例中，皮带装置的宽度为30毫米，厚度为3毫米。在同一个实施例中，绳索22的直径为1.65毫米。绳索22最好沿该皮带装置的整个长度延伸。

该护套24至少在其一侧32上具有数个凹槽30。在所说明的实施例中，这些凹槽横过皮带装置的整个宽度延伸。

这些凹槽由多个生产方法制成，许多生产方法在现有技术中是已知的，并且这些生产方法也适用于皮带装置20的制造。在图1和2所说明的实施例中，这些凹槽具有一种在电梯系统操作过程中有效减小振动的结构。

在所述实施例中，该凹槽结构包括：在每个凹槽的每一端上的圆边或圆角34，在该位置，凹槽与护套外表面的边32连接到一起。圆角34不同于传统的凹槽设计，传统的凹槽明显带有尖锐的边缘，并在边缘处与护套24的外表面32相接触。当每个凹槽在电梯系统运行期间与皮带所环绕的滑轮相接触时，圆角会使噪音和振动减弱。

在本发明的设置中，每个圆边或圆角34的曲率半径最好是经过选择，以使由于皮带装置20和其他电梯系统组件之间的相互作用而产生的振动量减少。影响曲率半径选择的各种因素包括各凹槽30之间的距离或间距，每个凹槽的宽度W，护套材料的刚度特性和护套材料的厚度，护套材料的厚度会限定每个凹槽的深度。总的来说，最好具有一较大的曲率半径，较大的曲率半径会使在护套24的边32和凹槽30之间产生平滑的过渡。与本发明的圆角设计相结合的皮带，将会包括一个曲率半径在0.1毫米到0.5毫米范围内的圆角。在一个实施例中，圆角34的曲率半径大约为0.2毫米。在另一个实施例中，该半径大约为0.4毫米。

圆角34的另一个优点在于，当皮带装置20经过驱动滑轮58时，它往往会减小对剪切效果的敏感程度。由于驱动滑轮上的不同边会承受不同的载荷，皮带装置20的一部分往往会比驱动滑轮58的对边上的其他部分承受更大的载荷。这种现象往往会在护套材料24上产生一种剪切效应。结合在凹槽30上的圆角34往往会减弱对这种剪切效应的敏感程度，并且会减弱在电梯系统运行期间所产生的振动和噪音。

每个凹槽30的宽度W最好是经过选择的，以使在凹槽结构和电梯系统其它组件之间提供最佳噪音削减性能的关系。图3示意性地说明了一个所列举的电梯系统50，该电梯系统具有一个有创造性的皮带装置20。当然，还有其他类型的电梯系统设置，这些设置也包括绳索或皮带绕过的滑轮，并且本发明不仅仅限于出于讨论目的而示意性展示的所列举的系统设置。该电梯系统50还包括一个通常的配重52和轿厢54，它们以通常的方式在升降间56中运动。皮带装置20在系统运行期间有效地承受配重52和轿厢54的载荷。所说明的实施例包括一个由马达机构60所驱动的驱动滑轮58。例如当需要在同一建筑物中的各个停靠楼层之间运送乘客或货物时，空载的滑轮62、64和66会有利于轿厢54和配重52在升降间中的运动。

凹槽的宽度W最好是经过选择的，以至少与系统50中的驱动滑轮58的直径有尺寸关系。在某些情况下，系统50中的所有滑轮将会具有同样的直径。而在另一些情况下，系统中会具有不同尺寸的滑轮。至少，凹槽宽度W与驱动滑轮(或者是依靠特别安装的滑轮)的尺寸之间的关系被选择，以优化皮带装置20的噪音削减特性。

总的来说，滑轮直径最好随着凹槽30的宽度W的增加而增大。本发明包含了一种认识，即较大的凹槽宽度W较之较小的滑轮直径往往会比具有理想尺寸关系的设置产生更大的振动和噪声。

图4用曲线图70图示了这种现象。第一条曲线72展示了皮带具有与前述实施例中相一致的尺寸的实施例中产生的振动量。当滑轮直径为75毫米时所发生的振动量被显示在曲线72中。曲线74表示了当滑轮直径增加至100毫米时所发生的振动量。曲线76展示了当滑轮直径继续增加至125毫米时所发生的振动量。在给出了曲线72、74和76中每一个的峰间振幅的基础上，很明显可以看出，与已经给定的凹槽结构和尺寸相对应的一个较大滑轮直径会产生最小量的振动，因而在电梯系统运行期间产生噪音的可能性也最小。

当选择滑轮直径和凹槽宽度W时，必须要注意的一个因素是应该优先选择一个较小的滑轮直径，因为它所需要的转矩较小，而且它所需要的包括马达机构60在内的机器较为便宜。另一方面，一个较大的滑轮直径往往会延长皮带装置20的寿命，而且根据本发明，往往会减少在电梯系统运行期间振动和噪音产生的数量。从这些描述中受益的本领域普通技术人员将能够选择恰当的尺寸关系，来满足他们具体情况下的需要。

根据本发明，一个优先选择的凹槽宽度W和滑轮直径之间的关系导致了凹槽宽度W和滑轮直径之间的一个比率小于0.05。根据本发明的一个具体实施例，当该比率超过0.05时，振动量就被认为超过了一个可接受的水平。在另一个实施例中，电梯轿厢的运动速度较低，一个较高的比率也可以接受，这将取决于具体的电梯系统。

如同从图5中可以看出的，随着凹槽宽度与滑轮直径的比率的升高，振动(和噪音)量也在升高。图5中的曲线80在Y轴上展示了振动的振幅，在X轴上展示了凹槽宽度与滑轮直径的比率。当该比率低于0.008时，振动量被认为是有效地，同时在许多情况下被认为是可以接受的，因为这种振动的水平往往不会在电梯系统中产生任何听得见的噪音。从该曲线中还可以看出，随着该比率从0.008增加到0.05时，振动的数量会以总体上呈线性的方式来上升。

对于凹槽宽度与滑轮直径的比率来说，一个优选的范围是低于大约0.008。当本描述中在一个参数之前使用“大约”这个词时，它应该被解释为包括差不多在以十为系数的上下范围内的几乎一个完整的单位数量变化。(例如，“大约0.008”应该被解释为至少包括从0.0071到0.0089的一个范围，并且“大约0.05”应该被解释为至少包括从0.041到0.059的一个范围。

范围变化的使用应当取决于一个给定电梯系统的具体情况。从这些描述中受益的本领域普通技术人员将能够选择最合适的比率来满足他们具体情况下的需要。

通过组合凹槽宽度W和滑轮尺寸(也就是滑轮直径)之间的关系，以及在凹槽30上结合圆角34，本发明的设置代表了在电梯系统运行期间减小振动和噪音方面的一个基本进步。

在某些实施例中，最好是使凹槽30的宽度最小。然而，有一点需注意由于加工公差的原因，凹槽30的宽度不能很低。该加工公差将根据被选择用于制造护套24的具体材料和加工过程中使用的工具而变化。

另外，人们相信，当低于某个宽度时，本发明设置所产生的低噪音优点将不会进一步提高，这一点可从图5看到。

提供最佳噪音减小特性的每个凹槽30的具体宽度，可根据具体电梯系统的其它特性而变化，例如，包括皮带装置的整体尺寸和滑轮直径。电梯系统中皮带装置20的运动速度是影响凹槽宽度W最佳选择的另一因素。根据本发明，总的来说，相对低速度的电梯系统，对于较高速度的电梯系统最好使用在较低范围内的凹槽宽度与滑轮直径的比率。换句话说，随着电梯速度的增大，凹槽宽度与滑轮直径的优选比率会减小。同样地，随着电梯速度减小，可接受的凹槽宽度与滑轮直径的比率范围会增大。从这些描述中受益的本领域普通技术人员将能够选择合适的凹槽宽度W和滑轮直径来优化在一个具体安装情况下的噪音削减特性。

前面的描述在性质上是示范性的而不是限制性的。对已公开的实施例进行不背离本发明实质的变化和修改，对于本领域普通技术人员来说，是显而易见的。本发明的法律保护范围仅由下面的权利要求来限定。

Claims (12)

1. 一种带有皮带的电梯系统的设计方法，该皮带在其一边上具有多个凹槽，并穿过至少一个驱动滑轮，该方法包括以下步骤：

至少对驱动滑轮的直径作出选择；然后

选择皮带上的凹槽的宽度，以使凹槽宽度与滑轮直径的比率小于0.015。

2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，选择滑轮直径和凹槽宽度，以使它们的比率小于0.008。

3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，选择滑轮直径和凹槽宽度，以使它们的比率在0.001到0.015之间。

4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据电梯轿厢的预定运动速度，选择凹槽宽度与滑轮直径的比率。

5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当预定速度为一个第一速度时，将该比率选定在一个第一范围内，并且当预定速度为一个较低的第二速度时，将该比率选定在一个较高的第二范围内。

6. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，预定速度为1米/秒，并且选择滑轮直径和凹槽宽度，以使它们的比率小于0.008。

7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在每个凹槽的边缘上有一个圆角。

8. 一种电梯系统，包括：

一轿厢；

一承受轿厢载荷并促进轿厢运动的皮带，该皮带在至少一边上具有互相间隔开的数个凹槽；和

至少一滑轮，当轿厢运动时皮带穿过该滑轮，该滑轮具有一个与皮带上凹槽宽度相关的直径，以使凹槽宽度与滑轮直径的比率小于0.015。

9. 根据权利要求8所述的系统，其特征在于，该比率小于0.008。

10. 根据权利要求8所述的系统，其特征在于，该比率在0.001和0.015之间。

11. 根据权利要求8所述的系统，其特征在于，每个凹槽的边上具有一个圆角。

12. 根据权利要求11所述的系统，其特征在于，每个圆角具有一个处于0.1毫米至0.5毫米之间的曲率半径。

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