CN102256890A - 金属绳索和槽轮接合部的磨损和摩擦控制 - Google Patents

金属绳索和槽轮接合部的磨损和摩擦控制 Download PDF

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Abstract

一种用于在具有至少一个绳索(22)和槽轮的组合的升降机系统中使用的有涂层的槽轮(24)，其中该槽轮具有用于与该升降机系统中的至少一个绳索接合的预定形状和大小。该槽轮上的涂层(27)具有比不带有该涂层的槽轮的磨损系数小至少80％的磨损系数。

Description

金属绳索和槽轮接合部的磨损和摩擦控制
背景技术
本发明涉及升降机系统，且更具体而言，涉及用于这种升降机系统的槽轮。
传统的牵引升降机系统典型地包括轿厢、配重、使轿厢和配重互相连接的两个或更多受拉构件(诸如圆形绳索)、用以移动该绳索的牵引槽轮，以及用以转动该牵引槽轮的机器。该机器可为或者有传动装置的或者无传动装置的机器。有传动装置的机器允许使用更高速的马达，其更加紧凑且成本更低，但需要额外的保养和空间。
绳索(不管是用于轿厢和配重还是用于超速调节器的绳索)可由铺设的或扭绞的钢线形成，而槽轮(不管是驱动槽轮、偏转器槽轮还是调节器槽轮)可由铸铁形成。在槽轮的各侧上的有差别的拉力，或者由所施加的拉力导致的绳索变形，或者槽轮的未对齐，都可引起绳索和槽轮之间的相对运动。接触加上相对运动导致了槽轮和线绳索的磨损。此外，在超速调节器的情况中，槽轮可被用于向绳索施加显著的拉力，以促动升降机上的安全设备。该功能需要槽轮和绳索之间的受控的摩擦。
大型牵引槽轮通常由铸铁制成且有时可在使用中展示出过量的磨损。槽轮与绳索组合而工作，绳索在各种升降机系统(诸如在其中通过由起重马达驱动的起重绳索来支承升降机轿厢的那些)中提升和降低升降机轿厢。升降机系统还可在起重绳索的相对端处使用配重。具有配重的升降机系统的一个实例在共同拥有的美国专利No.3610342中描述。
尽管传统的圆形钢绳索和铸铁槽轮已被证明是十分可靠且效能成本合算的，但在它们的使用上存在限制。一个这样的限制是在绳索和槽轮之间的牵引力。这些牵引力可通过增加绳索的包角或通过在槽轮中底切凹槽来增强。然而由于增加的磨损(包角)或增加的绳索压力(底切)，两种技术都减小了绳索的耐用性。另一种增加牵引力的方法是在槽轮的凹槽中使用由合成材料形成的衬垫。该衬垫增加了绳索和槽轮之间的摩擦系数而同时将绳索和槽轮的磨损减到最少。
在圆形钢绳索的使用中的另一个因素是圆形钢线绳索的柔性和疲劳特性。现今的升降机安全规程要求各个钢绳索具有最小直径且用于牵引升降机的D/d比值大于或等于y(D/d≥40)，其中D是槽轮的直径。槽轮直径D越大，所需要的来自机器的、用以驱动升降机系统的扭矩就越大。所以，该扭矩越大，摩擦就更加成为升降机的运行中的限制性因素。因此，存在这样的需要：提供更耐受摩擦的槽轮，且因此减小这些升降机系统部件的表面上的磨损系数。
尽管可通过多种方法来改变升降机系统中的绳索和其它摩擦元件，包括材料选择、编织或以其它方式形成绳索的方法，以及以耐摩擦材料涂覆绳索，但尚不存在对由槽轮经受的摩擦阻力和磨损的改进。
发明内容
本发明涉及槽轮设备及制造它的方法。该槽轮设备设计为用于在升降机系统中使用，该升降机系统具有至少一个与绳索或该升降机系统的其它移动摩擦元件组合的槽轮。本发明在槽轮主体上、至少在该槽轮主体的将与摩擦元件接合的部分上布置涂层。该涂层在槽轮主体上提供了小于2.0×10-10mm2n的磨损系数，且更优选为小于1.0×10-10mm2n的磨损系数。这导致了磨损系数减小为不带有涂层的槽轮的磨损系数的大约20％到10％(也即超过80％到90％的减小)。该涂层和槽轮主体一起可需要设置大小，以保持槽轮在涂覆之前的预定形状和大小。
附图说明
图1是根据本发明的具有牵引驱动器的升降机系统的透视图。
图2是牵引驱动器的截面侧视图，示出了受拉构件和槽轮。
图3是升降机系统中的驱动器的透视图，示出了转向器或辅助槽轮。
图4是升降机系统的透视图，示出了其它槽轮的使用。
具体实施方式
如图1所示，牵引升降机系统12包括轿厢14、配重16、牵引驱动器18，以及机器或马达驱动单元20。牵引驱动器18包括使轿厢14和配重16互相连接的受拉构件22，以及牵引槽轮24。典型地，大多数槽轮由铸铁制造，且目前在使用中的有40级铸铁，其表示它具有40KSI的强度。所示的该系统为1∶1绳索系统。本发明不依赖于特定的绳索系统，而起作用来修补任何绳索系统(诸如2∶1绳索系统及任何其它在其中使用了槽轮和绳索或其它受拉构件的升降机系统)中的槽轮表面。
为了在电梯通道中实现期望的绳索布置，升降机系统可包括一个或更多偏转器槽轮。绳索与偏转器槽轮接合，但不像牵引槽轮，其不驱动绳索。图3示出了起作用来使由驱动槽轮34驱动的受拉构件32的路径转向的偏转器槽轮37。
升降机系统还可包括安全系统，如图4中所见，以便保证轿厢44不超过预定限制。该安全系统可包括超速调节器和安全设备。该超速调节器包括延伸了电梯通道的长度、附连到调节器槽轮45和张紧器47的调节器绳索46。如果轿厢的速度超过预定限制，由调节器槽轮45驱动的离心飞重组件将向外摆动，使开关跳闸，从而去除通到升降机机器的动力。如果轿厢的速度继续增加，该飞重组件将更进一步向外摆动并操作调节器制动器。该调节器制动器将向调节器绳索46施加摩擦的拖曳力，从而促动与调节器绳索46联系的一对安全楔48。附连到升降机轿厢44的该安全楔48作用在升降机导轨上。
由于取决于槽轮打算用于的特定用途，该槽轮可以多种形状和大小来使用。各自具有用于和至少一个绳索或升降机系统中的其它摩擦元件接合的预定形状和大小。要明白任何在升降机系统中使用的、用于和摩擦元件进行摩擦接合的槽轮都在本发明的范围中。
如图1中所见，受拉构件22与槽轮24接合，使得槽轮24的转动移动受拉构件22，以及因此移动轿厢14和配重16。机器20与槽轮24接合以转动槽轮24。尽管示出为有传动装置的机器20，但要注意本构型仅是为了说明性的目的，且本发明可与有传动装置的或无传动装置的机器以及与其它升降机系统一起使用。所全部需要的是存在槽轮和与该槽轮接合的摩擦元件。
图2更详细地示出了受拉构件22和槽轮24。诸如槽轮24的槽轮传统上由铸铁制造，并已在较小的系统中具有对摩擦损耗的足够的磨损(和)抗性。示出的受拉构件为单个绳索。其它受拉构件由多个扭绞的绳股形成，各个绳股由金属线制成。由于升降机系统包括多种绳索和与槽轮接触的其它摩擦元件，还构思了另外的其它的受拉构件。所全部必须的是受拉构件与槽轮24摩擦地接合。应该注意槽轮24示出为分开的部分，因为槽轮和绳索的最小直径比例为40∶1。
槽轮24示出为带有涂层27，该涂层已在受拉构件22与槽轮24接合的区域中施加到槽轮上。涂层27的厚度显示为比实际实施中大，以说明其与槽轮24和受拉构件22的关系。槽轮24在使层27施加到其上之前具有预定的宽度和直径，且在涂覆之后，如图2所示，宽度W和直径D在容差之内，与预涂覆的槽轮的规格一样。
槽轮的磨损系数实质上是表面的磨损速率的度量。在对表面上的磨损的评定中，测得的磨损量(V)mm3等于磨损系数(K)mm2/n乘上施加的负载(P)N(牛顿)乘上滑动距离(D)mm。作为公式，其为V＝K(PD)，其中V、K、P和D如上限定。
涂层27可为任何减小槽轮24与受拉构件22接触的区域的磨损系数的涂层。40级铸铁(其为用于构造槽轮的传统材料)具有大约为1.03×10-9mm2N的磨损系数K。优选的磨损系数为小于大约2.0×10-10mm2N，且更优选的磨损系数为小于大约1.0×10-10mm2N。其解释为无涂层槽轮24的磨损系数的大约20％的磨损系数(也即磨损系数减小了80％)。优选的是磨损系数以大约15％来减小，且最优选的是磨损系数从无涂层槽轮的磨损系数减小为大约10％。80％到90％范围的减小已被发现显著地提升了槽轮和绳索或其它与这样的涂层接触的摩擦元件的寿命。
很多种涂层可用于本发明。通过实例而非作为限制，实例包括诸如铝、钴、铜、铁、钼、镍、硅，以及钛的纯金属粉末。金属合金粉末包括从铝、钴、铜、镍、钼以及铁中选出的两种或更多元素的合金。金属碳化物粉末包括碳化铬和碳化钨。陶瓷氧化物粉末包括氧化铝、氧化铬、氧化钛以及氧化锆。金属线包括铝、钴、铜、铁、镍、钼、钛和从铝、钴、铜、镍、钼、硅和铁中选出的两种或更多元素的合金线，以及含有碳化铬和碳化钨的线。
涂层可从由具有铬组分的钴合金、钼、钴-磷以及镍钨合金组成的组选出。一种示例性的钴合金具有钴铬钨合金6的商业名称，并具有质量百分数为大约27％铬、4％钨、3％铁和3％镍，以及1％硅和1％碳的组分。钼是元素而非合金。钴-磷是带有质量百分数为4％到6％的磷的钴合金。镍钨合金大约具有质量百分数为65％的镍和35％的钨。
涂层可以多种方法施加。所全部必要的是将材料(无论是金属或者合金还是其它材料)施加到预定的表面上，以允许该材料致密化并结合到槽轮表面上。高速氧燃料喷涂、等离子喷涂、冷喷涂、弧线、激光包覆以及电镀方法都是有效的涂覆方法。一旦施加了涂层，其就可通过施加额外的热量来熔融，或者该步骤可省略。
涂层厚度可在从大约0.1mm到1.25mm的范围中，较薄的涂层在材料成本和加工成本上较不昂贵。更优选的是大约0.125mm到大约1.0mm的范围，以及最优选的是从大约0.15mm到大约0.75mm。
根据本发明作为用于槽轮的涂层来评定多种材料。磨损系数Kmm2＝V mm3/(P N×D mm)通过测量当槽轮表面受到负载(牛顿(N))而经过距离(毫米)时来自该槽轮表面的磨损碎片的体积V(立方毫米)来确定。在多种涂层上使用444牛顿的第一负载、经过8.9mm的跨距而在单日的测试中进行测试。在选出的涂层上进行了222牛顿和666牛顿处的其它测试。以下在表1中给出的是一些测试的结果，示出了如上所述的磨损系数K(mm2n)的显著改进。
表1
Figure BPA00001391793700061
如可从表1中的数据看到的那样，测试的四个涂层显著地减小了槽轮的磨损系数且与在无涂层的槽轮上使用的同样的绳索相比还导致了改进的绳索磨损。在一些情形中，槽轮磨损系数改进为对照物磨损系数的小于18.2％到低达6.25％的值。和对照物相比，绳索磨损系数的改进在从(对照物的)磨损系数的41.7％到9.7％的范围中。
尽管已参照优选的实施例来描述本发明，但本领域技术人员将认识到可不脱离本发明的精神和范围而在形式上和细节上作出变化。

Claims (15)

1.一种与摩擦部件互相作用的有涂层的升降机系统部件，所述涂层部件包括：
主体，其具有用于与所述升降机系统中的至少一个摩擦元件接合的预定形状和大小；以及
在所述主体上的涂层，其具有小于2.0×10-10mm2N的磨损系数。
2.如权利要求1所述的涂层，其特征在于，所述有涂层的主体上的所述磨损系数小于1.0×10-10mm2N。
3.如权利要求2所述的涂层，其特征在于，所述有涂层的主体的所述磨损系数小于不带有涂层的所述主体的磨损系数的20％。
4.如权利要求1所述的涂层，其特征在于，所述涂层从由具有铬组分的钴合金、钼、钴-磷以及镍钨合金组成的组中选出。
5.如权利要求1所述的涂层，其特征在于，所述主体上的所述涂层的所述厚度在从大约0.1mm到大约1.25mm的范围中。
6.如权利要求5所述的涂层，其特征在于，所述涂层的所述厚度在从大约0.125mm到大约1.0mm的范围中。
7.如权利要求1所述的涂层，其特征在于，所述涂层为熔融的涂层。
8.如权利要求1所述的涂层，其特征在于，所述槽轮从调节器槽轮、牵引槽轮、偏转器槽轮以及安全楔中选出。
9.如权利要求1所述的有涂层的槽轮，其特征在于，所述槽轮为铸铁。
10.如权利要求1所述的有涂层的槽轮，其特征在于，所述槽轮上的所述磨损系数为不带有涂层的所述槽轮的磨损系数的大约10％。
11.一种与摩擦部件互相作用的有涂层的升降机系统部件，所述涂层部件包括：
部件主体，其具有用于与所述升降机系统中的至少一个绳索接合的预定形状和大小；以及
在所述主体上的涂层，其从由具有铬组分的钴合金、钼、钴-磷以及镍钨合金组成的组中选出，所述涂层在所述槽轮上具有小于2.0×10-10mm2N的磨损系数，所述涂层和主体大小设置为保持所述预定形状和大小。
12.如权利要求11所述的有涂层的主体，其特征在于，所述涂层为熔融的涂层。
13.如权利要求11所述的有涂层的主体，其特征在于，所述涂层的所述厚度在从大约0.1mm到大约1.25mm的范围中。
14.如权利要求11所述的有涂层的槽轮，其特征在于，所述主体从调节器槽轮、牵引槽轮、惰槽轮以及安全楔中选出，以及其中所述涂层的所述厚度在从大约0.125mm到大约1.0mm的范围中。
15.如权利要求17所述的有涂层的槽轮，其特征在于，所述槽轮为铸铁。
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