CN102649526A - 电梯 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施方式涉及一种电梯,具备如下驱动绳轮:通过摩擦卡合来驱动桶式地悬吊轿厢和配重的绳索。提供一种电梯,具备如下卷扬机:能够不改变外形尺寸地使主绳和驱动绳轮之间的摩擦力增大。电梯(1)具备轿厢(4)、配重(5)、多个主绳(6)和驱动绳轮(31)。电梯(1)通过在主绳(6)和槽(311)之间产生的摩擦力,吊桶式地驱动轿厢(4)和配重(5)。该电梯(1)的驱动绳轮(31)具备摩擦部件(32)。摩擦部件32隔开比驱动绳轮(31)的槽(311)中所卷挂的主绳(6)的直径(d)窄的间隔(e),配置在各槽(311)的边缘(311a)的两侧外部。摩擦部件(32)夹着槽(311)中所卷挂的主绳(6)。

Description

电梯
本申请基于日本专利申请2011-042947(申请日:2011年2月28日),享受该申请的优先权。本申请通过参照该申请而包含该申请的全部内容。
技术领域
本发明的实施方式涉及一种具备驱动绳轮(driving sheave)的电梯,该驱动绳轮通过摩擦卡合来对吊桶式地悬吊轿厢和配重的绳索进行驱动。
背景技术
在通过主绳来吊桶式地悬吊轿厢和配重的电梯中,组装在卷扬机上的驱动绳轮通过摩擦力来保持主绳。与主绳及驱动绳轮的强度、对主绳施加的张力、卷扬机的布局、驱动绳轮的槽形状、接触长度(即卷绕角度)等相关联地设定主绳和驱动绳轮之间的摩擦力。配重的重量被设定为,与将轿厢的重量和最大承载载荷的一半的搭载重量相加的重量相平衡。
为了减轻对卷扬机施加的负荷,而要求减轻轿厢的重量。但是,从增大最大承载载荷且得到需要的驱动摩擦力这种观点出发,不能够使轿厢减轻到某种程度以下。
已知一种电梯,具备采用了所谓“全卷绕(full wrap)”的绳索卷绕方法的卷扬机。全卷绕是指在驱动绳轮(traction sheave)和导向绳轮(deflector sheave)之间还卷绕一周主绳。根据该卷绕方法,主绳和驱动绳轮之间的摩擦力变大。即,在该电梯中,卷扬机通过增加主绳相对于驱动绳轮的卷绕角度来得到需要的摩擦力。
此外,存在一种电梯,为了使在主绳和绳轮之间产生的摩擦力增大,而特别具有与对主绳施加的张力及驱动绳轮的槽形状无关的机构。该电梯具备如下机构:通过条带从绳轮的外周将卷绕在绳轮上的范围的主绳按压到绳轮上。通过该机构使主绳和绳轮之间的摩擦力增大。
在通过全卷绕来确保主绳和驱动绳轮之间的摩擦力的电梯中,具备驱动绳轮及导向绳轮的卷扬机的尺寸在沿着旋转轴的方向上变大。此外,在具备使用条带将主绳按压到绳轮上的机构的电梯中,装置增大与配置在绳轮外侧的条带及关联的部件相应的量。
如此,在对主绳进行全卷绕的卷扬机以及通过增加而具备由条带来按压的机构的卷扬机中,卷扬机的外形尺寸增大。存在一种如下的电梯:通过在井道上部配置卷扬机,由此不设用于设置卷扬机的机械室。对于这种电梯来说,当卷扬机的尺寸增大时,需要重新考虑井道内部所设置的设备的布局或扩大井道等的设计变更。在对已设置的电梯进行翻新(renewal)的情况下,不能够采用需要井道的扩张工程那样的机构。
发明内容
本发明提供一种具备卷扬机的电梯,该卷扬机能够不改变外形尺寸地使主绳和驱动绳轮之间的摩擦力增大。
一个实施方式的电梯为,具备多个主绳、驱动绳轮和摩擦部件。主绳将轿厢及配重吊起。驱动绳轮形成有卷挂主绳的槽。摩擦部件以比主绳的直径窄的间隔配置在槽的边缘的两个外侧,并夹着挂在槽中的主绳。
或者,另一个实施方式的电梯为,具备:多个主绳,将轿厢及配重吊起;和驱动绳轮,形成有卷挂这些主绳的槽。该电梯通过在主绳和槽之间产生的摩擦力,而吊桶式地驱动轿厢及配重。该电梯还具备摩擦部件。摩擦部件以比驱动绳轮的槽中所卷挂的主绳的直径窄的间隔,配置在槽的边缘的两侧外部。摩擦部件夹着挂在槽中的主绳。
附图说明
图1是表示第一实施方式的电梯的立体图。
图2是表示图1所示的电梯的驱动绳轮的立体图。
图3是图2所示的驱动绳轮的槽的截面图。
图4是对图3所示的驱动绳轮的槽作用的主绳的摩擦力的图。
图5是对图2所示的驱动绳轮作用的主绳的张力的图。
图6是表示第二实施方式的驱动绳轮的槽的截面图。
图7是表示第三实施方式的驱动绳轮的槽的截面图。
图8是表示第四实施方式的驱动绳轮的槽的截面图。
图9是表示第五实施方式的驱动绳轮的槽的截面图。
具体实施方式
参照图1至图5对第一实施方式的电梯1进行说明。图1所示的电梯1为,在井道2的上部配置有卷扬机3。卷扬机3的输出轴上具备驱动绳轮31。电梯1通过卷挂在驱动绳轮31上的多个主绳6,在井道2内吊桶式地悬吊轿厢4和配重5。轿厢4及配重5沿着各自的导轨41、51移动。驱动绳轮31形成有卷挂多个主绳6的槽311。在该电梯1中,多根主绳6按照2∶1(TWo to One)挂索法(roping)挂在轿厢4、配重5和驱动绳轮31上。通过在该主绳6和驱动绳轮31的槽311之间产生的摩擦力,由卷扬机3驱动轿厢4及配重5。
如图2所示,驱动绳轮31具备摩擦部件32。如图3中的左侧部分所示,摩擦部件32以比在驱动绳轮31的槽311中所卷挂的主绳6的直径d窄的间隔e,配置在槽311的边缘311a的两侧外部。如图3中的中央部分及右侧部分所示,当在驱动绳轮31的槽311中卷挂有主绳6时,摩擦部件32扁平地夹着主绳6。如图2所示,该摩擦部件32形成为安装在驱动绳轮31的外周上的连续的环状。在第一实施方式中,配置在各个槽311的边缘311a而相邻的摩擦部件32彼此连续地形成。
摩擦部件32为具有弹性、耐磨耗性优良的合成树脂,粘接在驱动绳轮31的外周面上。如图3所示,为了使摩擦部件32不脱落,在摩擦部件32的外周卷绕有保持部件33,并通过在驱动绳轮31的半径方向上贯通的小螺钉34来固定。形成摩擦部件32的合成树脂,例如采用硬度计D(肖氏D)(durometer D scale(shore D))硬度为50~67左右的聚氨基甲酸乙酯(polyurethane)。
驱动绳轮31的槽311包括支持部312和深切部313。支持部312沿着与所卷挂的主绳6的外形相适合的曲面、所谓的“圆环面(toroidal surface)”而形成。深切部(undercut portion)313为,在支持部312的中央部凹陷为不与主绳6接触。支持部312形成为,使主绳6的中心配置在槽311之外。而且,摩擦部件32与驱动绳轮31的旋转轴平行地夹着主绳6的直径部分。摩擦部件32产生与扁平了的量相当的压接力。结果,与主绳6和摩擦部件32之间的动摩擦系数成正比例地产生沿着驱动绳轮31的圆周方向的保持力。该保持力与在主绳6和驱动绳轮31的槽311的支持部312之间产生的摩擦力相区别地作用于主绳6。
在此,参照图4及图5来说明对驱动绳轮31上所卷挂的1个主绳6作用的力。如图4所示,在对各个槽311嵌入有主绳6的状态下,相对于主绳6的中心分别定义“槽角度σ”及“深切角度β”。槽角度σ是相对于主绳6的中心、支持部312的外缘即槽311的边缘311a之间的角度。“深切角度β”是相对于主绳6的中心、由于深切部313而形成的支持部312的内缘之间的角度。在第一实施方式中,槽角度σ在125~150°的范围内选择成为最佳的值,深切角度β在70~105°的范围内选择成为最佳的值。
因此,如图5所示,分别定义:驱动绳轮31的直径D;在吊起轿厢4的方向上作用的张力和在吊起配重5的方向上作用的张力中的较大的张力T1、较小的张力T2;驱动绳轮31上卷挂有主绳6的范围的角度为卷绕角度θ;所卷挂的主绳6的微小部分相对于驱动绳轮31的中心的卷挂角度dθ;以及在作用张力时朝向驱动绳轮31的中心S在主绳6的微小部分产生的力dN。
当设对卷绕角度θ范围内的任意位置作用的张力为T(θ)、通过微小部分而对任意位置向相反方向施加的张力为T(θ)+dT时,在主绳6的任意位置的微小部分产生的力dN,由以下的式(1)表示。
dN = ( T + dT ) sin dθ 2 + T sin dθ 2 ≅ Tdθ ...式(1)
在此,设主绳6和驱动绳轮31之间的表观上的动摩擦系数为μ。在不具备摩擦部件32的情况下,张力T(θ)相对于卷挂角度dθ的变化量dT,与主绳6和驱动绳轮31的槽311之间的表观上的摩擦力dF=μ·dN相平衡,因此得到以下的式(2)。
dT =dF=μdN=Tμdθ...式(2)
当解开式(2)时,如式(3)所示得到表示基于摩擦的张力的平衡的式。
在T1>T2的情况下,
T1=T2exp{μθ}或 T 1 T 2 = exp { μθ } ...式(3)
由槽311的截面形状来决定表观上的动摩擦系数μ。在图4所示的具有支持部312及深切部313的槽311的情况下,如图4及图5所示,分别定义驱动绳轮31的直径D、主绳6的直径d、主绳6的卷绕角度θ、以及主绳6和驱动绳轮31的任意的接触位置相对于主绳6的中心的开度角
Figure BDA0000111027400000052
在主绳6的表面和槽311的表面之间产生的接触压力
Figure BDA0000111027400000053
阳对于在微小部分产生的力dN,具有式(4)所示的关系。
dN = D × d 2 × dθ × ∫ β 2 δ 2 p ( φ ) × cos φ × dφ ...式(4)
接触压力已知能够如以下的式(5)所示那样置换。
p(φ)=P×cosφ(P=一定)...式(5)
当将该式(5)代入式(4)时,通过将式(1)变形,由此P被表示为式(6)那样。
P = 8 T D × d × ( δ - β + sin δ - sin β ) ...式(6)
并且,当将式(6)代入式(5)时,得到式(7)。
p ( φ ) = 8 T × cos φ D × d × ( δ - β + sin δ - cos β ) ...式(7)
通过使用基于该式(7)的
Figure BDA0000111027400000058
由此能够使用主绳6的表面和槽311的表面之间的材料的实际的动摩擦系数μ’,而如式(8)那样表示在卷挂角度dθ中产生的摩擦力dF。
dF = μ , × D × d 2 × dθ × ∫ β 2 δ 2 p ( φ ) dφ ...式(8)
当将式(7)代入式(8)而进行整理时,得到式(9)。
dF = μ , × 4 ( sin δ 2 - sin β 2 ) ( δ - β + sin δ - sin β ) × Tdθ ...式(9)
根据式(9)和式(2),得到具有深切部313的槽311的表观上的动摩擦系数μ。此时,将槽系数κ定义为由槽的形状来决定的常数。动摩擦系数μ表示为式(10)那样。
μ = μ , × 4 ( sin δ 2 - sin β 2 ) ( δ - β + sin δ - sin β ) = μ , × κ ...式(10)
κ = 4 ( sin δ 2 - sin β 2 ) ( δ - β + sin δ - sin β )
在具有深切部313的槽311的情况下,对于支持部312的接触压力
Figure BDA0000111027400000063
的最大值PUCmax,产生于在式(7)中成为
Figure BDA0000111027400000064
的部分、即支持部312和深切部313的边界的边缘部分,如式(11)所示。
P UC max = 8 T × cos β 2 D × d × ( δ - β + sin δ - cos β ) ...式(11)
在轿厢4中没有承载载荷的情况下,配重5较重。因此,设由配重5作用的张力为T1、由轿厢4作用的张力为T2,并求出轿厢4从上升的状态起速度以减速度α降低时的各个张力。配重5的质量Mcw与乘载了额定承载重量ML的一半的轿厢4的质量MCAR相等,因此如式(12)、式(13)那样表示张力T1及张力T2
T1=MCW(g+α)={MCAR+0.5ML}(g+α)...式(12)
T2=MCAR(g-α)...式(13)
随着轿厢4的质量MCAR减少,牵引比T1/T2增大。驱动摩擦力的极限由式(3)的右边决定。即,可知使轿厢4减轻时的重量极限,由基于驱动绳轮31的槽311的形状的槽系数κ和主绳6的卷绕角度θ来决定。
在第一实施方式的电梯1的情况下,在驱动绳轮31的外侧具有摩擦部件32,该摩擦部件32夹着主绳6。如图4所示,摩擦部件32夹入主绳6的压接力ph沿着与驱动绳轮31的旋转轴平行的方向作用,并相对于主绳6的中心在驱动绳轮31的半径方向上对称地作用。因此,能够不对由式(9)得到的摩擦力dF产生影响地增加由摩擦部件32产生的摩擦力dF’。
因此,在第一实施方式的情况下,张力T(θ)相对于卷挂角度dθ的变化量dT,与主绳6和驱动绳轮31之间的表观上的摩擦力dF及主绳6和摩擦部件32之间的摩擦力dF’相平衡。当设主绳6和摩擦部件32之间的动摩擦系数为μh,从驱动绳轮31的旋转中心到主绳6和摩擦部件32的接触范围的中心为止的距离、即从驱动绳轮31的旋转中心到该驱动绳轮31上所卷挂的主绳6的中心为止的旋转半径为R时,得到式(14)。
dT=dF+dF’=μTdθ+μhphRdθ=μ(T+c)dθ...式(14)
此时, c = μ h μ p h R
当解开该式(14)时,对从驱动绳轮31悬吊的主绳6施加的张力T1、T2及卷绕角度θ的关系,如式(15)所示。
T1=(T2+c)exp{μθ}-c=T2exp{μθ}+c(exp{μθ}-1)式(15)
在式(15)中,exp{μθ}>1。当与不包含摩擦部件32的要素的式(3)相比较时,可知由于摩擦部件32而增加的驱动摩擦力为式(15)的第二项。
使驱动绳轮31的槽311的深切角度β为70~105°的范围、槽角度σ为125~150°的范围,使主绳6的卷绕角度θ为所谓的“半卷绕(单绕)”。当将实际的动摩擦系数μ设定为0.1时,根据式(3)得到的牵引比成为1.67~1.97。根据式(12)及式(13),在不具有摩擦部材32的情况下,当设轿厢4的额定承载重量为1000kg时,轿厢4的质量需要为1000kg左右。相对于此,在本实施方式的情况下,即使将轿厢4的质量减轻式(15)的第二项的量,也能够得到足够的驱动摩擦力。
如上所述,通过设置摩擦部件32,由此不改变卷扬机的外形尺寸就能够得到附加的摩擦力。因此,不仅是新设置的电梯、对于已设置的电梯也能够简单地导入。如果对已设置的电梯的驱动绳轮31进行应用,则也能够减轻轿厢4的重量而减轻对卷扬机3施加的负荷,也能够增加配重5的重量而增大额定承载重量。
另外,在第一实施方式中,主绳6按照2∶1挂索法卷挂在卷扬机3、轿厢4和配重5的各绳轮上。电梯的主绳6的挂索法不限于图1所示的2∶1挂索法。因此,对于卷扬机3配置在井道2底部的底坑(pit)中的电梯,也适用第一实施方式。并且,对于基于1∶1挂索法的电梯也适用第一实施方式。
以下,参照附图对第二至第五实施方式的电梯1进行说明。在各实施方式中,卷扬机3的驱动绳轮31的槽311的形状以及安装在各槽311两侧的摩擦部件32分别不同,除此之外与第一实施方式的电梯1相同。具有与第一实施方式的电梯1相同功能的构成,在各实施方式的图中赋予相同符号。此外,即使是在各实施方式中未图示的构成,对于具有相同功能的构成也赋予相同符号。此外,对于这些构成的详细说明参考第一实施方式的说明及对应的附图,在此省略说明。
参照图6对第二实施方式的电梯1中的驱动绳轮31的槽311及摩擦部件32进行说明。如图6所示,槽311与第一实施方式相同,具备支持部312和深切部313。摩擦部件32配置在槽311的边缘311a的外侧。而且,配置在相邻的主绳6之间的摩擦部件32彼此一体地构成。
摩擦部件32包括:衬垫部321,在与主绳6相接触的范围内由合成树脂形成;以及弹性体322,产生将衬垫部321按压到主绳6上的压接力ph。衬垫部321与第一实施方式的摩擦部件32同样为聚氨基甲酸乙酯制,粘接在弹性体322上。弹性体322由弹簧钢成型。
此外,如图6所示,弹性体322安装在驱动绳轮31上,在弹性体322和驱动绳轮31之间插入间隔件(spacer)35及垫片(shim)36。通过替换为厚度不同的间隔件35及垫片36,由此衬垫部321将与主绳6相抵接的位置调整为以与驱动绳轮31的旋转轴平行的主绳6的直径部分为中心。
在以上那样构成的第二实施方式中,通过将摩擦部件32的功能分配到摩擦系数较高的衬垫部321和将该衬垫部321按压到主绳6上的弹性体322,由此能够发挥稳定的性能。驱动绳轮31的槽311的形状与第一实施方式的驱动绳轮31相同,因此在槽311和主绳6之间产生的摩擦力与在第一实施方式中说明的情况相同。此外,由摩擦部件32产生的摩擦力与第一实施方式同样,与在槽311和主绳6之间产生的摩擦力无关而附加地产生。能够使轿厢4的重量减轻或使额定承载重量增大与通过由摩擦部件32产生的摩擦力而得到的保持力相应的量。
参照图7对第三实施方式的电梯1中的驱动绳轮31的槽311及摩擦部件32进行说明。图7所示的驱动绳轮31的槽311是具备支持部312的所谓的V形槽,该支持部312沿着从2个方向与主绳6接触的2个圆锥面而形成。摩擦部件32与第二实施方式同样、具备衬垫部321及弹性体322。
即,在第三实施方式中,对于如图7所示那样具有V形槽的驱动绳轮31采用第二实施方式的摩擦部件32,而构成驱动绳轮31。因此,在第三实施方式中也与第一实施方式同样,与槽311和主绳6之间的摩擦力无关而在摩擦部件32和主绳6之间附加地产生摩擦力。通过具备该驱动绳轮31,由此得到与第1及第二实施方式相同的效果。
另外,当将支持部312所成的角度设为槽角度γ时,与第一实施方式的式(10)所示的槽系数κ相对应的V形槽的槽系数κv,由式(16)表示。
κ V = 1 sin γ 2 ...式(16)
如果槽角度γ为60°以下,则第三实施方式的槽311能够得到与使深切角度β为70~105°、槽角度σ为125~150°的第一实施方式的槽311相同等的驱动摩擦力。当考虑到各部件的实用寿命时,V槽的槽角度γ优选为35°以上。此外,如图7所示,对于支持部312的接触压力的最大值pVmax,产生在主绳6与支持部312接触的位置、即成为
Figure BDA0000111027400000093
的位置。
参照图8对第四实施方式的电梯1中的驱动绳轮31的槽311及摩擦部件32进行说明。图8所示的驱动绳轮31的槽311为所谓的U形槽,该U形槽具有沿着与主绳的外形相适合的曲面而形成的支持部312,但不具有与第一实施方式的深切部313相当的部分。即,在第四实施方式中,对于U形槽采用第二实施方式的摩擦部件32,而构成驱动绳轮31。
在第四实施方式中也与第二实施方式同样,与槽311和主绳6之间的摩擦力无关而在摩擦部件32和主绳6之间附加地产生摩擦力。通过具备该驱动绳轮31,由此得到与第一至第三实施方式相同的效果。
另外,当设相对于主绳6的中心、支持部312外侧的边缘311a所成的角度为槽角度σ时,与第一实施方式的式(10)所示的槽系数κ相对应的U形槽的槽系数κU,由式(17)表示。
κ U = 4 sin δ 2 δ + sin δ ...式(17)
如图8所示,对于支持部312的接触压力
Figure BDA0000111027400000101
的最大值pUmax,产生在槽311的底部,由式(18)表示。
p U max = 8 T D × d × ( δ + sin δ ) ...式(18)
另外,第四实施方式的驱动绳轮31的槽311为U形槽,主绳6和槽311的接触范围比第一实施方式的驱动绳轮31的槽311大。因此,与第一实施方式的驱动绳轮31的槽311相比,在与主绳6之间产生的每单位面积的接触压力变小。如果将第一实施方式的式(11)和第四实施方式的式(18)进行比较,则能够明显得知该情况。
即使在这种情况下,由于驱动绳轮31的槽311和主绳6之间的驱动摩擦力被附加与设置摩擦部件32相应的量,因此也能够减小轿厢4的质量。
参照图9对第五实施方式的电梯1中的驱动绳轮31的槽311及摩擦部件32进行说明。如图9所示,与第一实施方式相同,槽311具备支持部312和深切部313。摩擦部件32配置在槽311的边缘311a的外侧。在第五实施方式中,配置在相邻的主绳6之间的摩擦部件32彼此分别地设置。而且,各摩擦部件32被从驱动绳轮31的外周侧安装的环状的保持部件33压入。在驱动绳轮31的外周面和保持部件33之间插入垫片36,通过调整摩擦部件32的紧固量,由此调整摩擦部件32对于主绳6的压接力ph
如上所述,根据第一至第五实施方式的电梯1,驱动绳轮31具备摩擦部件32,该摩擦部件32在与驱动绳轮的旋转轴平行的方向上夹着所卷挂的主绳6。不改变卷扬机3的外形尺寸而通过摩擦部件32来增加驱动摩擦力,因此能够减轻轿厢4的质量。减轻对卷扬机3施加的负荷,并且减小为了使轿厢4加速或减速而需要的能量。因此,能够提供一种能量损失较少、有利于环境的电梯。
对本发明的几个实施方式进行了说明,但是这些实施方式只是作为例来提示的,不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种方式来实施,在不脱离发明精神的范围内能够进行各种省略、置换和变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围及精神,同样包含于专利请求范围所记载的发明及其均等的范围内。

Claims (8)

1.一种电梯,其特征在于,具备:
多个主绳,将轿厢及配重吊起;
驱动绳轮,形成有卷挂上述主绳的槽;以及
摩擦部件,以比上述主绳的直径窄的间隔配置在上述槽的边缘的两个外侧,并夹着上述主绳。
2.根据权利要求1所述的电梯,其中,
配置在相邻的上述主绳之间的摩擦部件形成为一体。
3.根据权利要求1所述的电梯,其中,
上述槽具备:
支持部,沿着与上述主绳的外形相适合的曲面形成;以及
深切部,在上述支持部的中央部不与上述主绳接触。
4.根据权利要求1所述的电梯,其中,
上述槽具备支持部,该支持部形成为通过2个圆锥面从2个方向接触上述主绳。
5.根据权利要求1所述的电梯,其中,
上述槽具备支持部,该支持部沿着与上述主绳的外形相适合的曲面形成。
6.根据权利要求1所述的电梯,其中,
上述摩擦部件由耐磨耗性优良的合成树脂制造。
7.根据权利要求1所述的电梯,其中,
上述摩擦部件产生与上述驱动绳轮的旋转轴平行地夹着上述主绳的保持力。
8.根据权利要求1所述的电梯,其中,
上述摩擦部件包括:
衬垫部,与上述主绳相接触的范围由合成树脂制造;以及
弹性体,产生将上述衬垫部按压到上述主绳上的压接力。
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