CN1135452A

CN1135452A - 闭绳式升降机

Info

Publication number: CN1135452A
Application number: CN 96101050
Authority: CN
Inventors: 颜家倦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-01-24
Filing date: 1996-01-24
Publication date: 1996-11-13
Anticipated expiration: 2016-01-24
Also published as: CN1086176C

Abstract

本发明是一种主要用于建筑工地上垂直运输施工人员和物料的SB系列闭绳式升降机。闭绳式升降机的特征是钢丝绳形成闭合回路：数根并列的悬挂钢丝绳12在上面经滑轮13、16把吊篮22与平衡铁26相连，数根牵引钢丝绳4在下面把吊篮和平衡铁的拉杆5和25相连，中间在曳引轮2上绕一圈，靠弹簧6和24产生曳引力。只要断掉1根钢丝绳12，弹簧18就会把安全闩20推向机架挂住吊篮；只要断掉1根钢丝绳4，弹簧6推动拉杆5，顶动撞板9，使安全钩10转动挂住吊篮和平衡铁。在吊篮失控时，滑块30向外移，与刹车带31产生摩擦力矩，使吊篮匀速下降。

Description

闭绳式升降机

本发明是一种主要用于建筑工地上垂直运输施工人员和物料的SB系列闭绳式升降机。

施工升降机门类繁多，按驱动吊篮运动的方式大体上可以分为三类：卷扬式，齿爬式和曳引式。

用卷扬机提升吊篮的SS系列升降机还在广泛使用，它构造简单，造价便宜，式样繁多。吊篮可以在机架内升降，也可以在机架外升降，后者又有单架单篮、单架双篮和双架单篮。这种升降机极不安全，因为只有一根钢丝绳，纲丝绳上的拉力随阻力的增大而增大直至拉断，容易发生吊篮冲顶、断绳摔篮等事故，它绝不允许载人。

把传动装置安装在吊篮内，输出的运动是齿轮旋转，它与导轨架的齿条啮合，从而使吊篮在导轨架上爬升，这种SC系列的齿轮爬升式升降机安全可靠，但价格很贵，耗电量大。

本人专利号91225310.X电梯式提升机是曳引式，它是把楼梯间电梯倒装而成。经本人修改完善，已在湖南、四川、广东、云南、吉林等省通过鉴定，形成SD系列产品。现有SD 60/60和SD 80/80二种规格，其中SD 80/80的额定载重量为800kg，独立高度30米，附墙提升高度100米，提升速度为41米/分，装机容量为2×5.5KW。四川省成都市新繁机械厂生产的SD 80/80提升机在成都市工地上安装高度105米，能正常使用。在95年10月，湖南省衡阳市一建公司机修厂生产的SD施工升降机获第九届全国发明银牌奖。

完善定型后的电梯式提升机示意图如图3，横截面如图4。图中：11----导轨架，27----主轨，28----付轨，37为曳引机，38、40----压紧轮，39----曳引轮，41----吊篮，42----弹簧，43----安全钩，44----铁丝，45----钢丝绳，46、47、48----顶滑轮，49----平衡铁，50----余绳筒。在一合导轨架11内对称地安装二合曳引机37，每台曳引机用3根钢丝绳45驱动一只吊篮41和平衡铁49作一升一降运动，吊篮滚轮沿槽钢主轨27运动，平衡铁滚轮夹着付轨28即角钢肢边导向。并列的3根钢丝绳45首端通过紧绳器系紧在平衡铁49上，绕过顶滑轮48后向下，波浪形地绕过压紧轮38，曳引轮39，压紧轮40再向上，绕过定滑轮47、46，末端系紧在吊篮顶上的紧绳器上，多余接高用的钢丝绳绕在余绳筒50上。

电梯式提升机采用迭落式安全钩作断绳保护器。安全钩43用铁丝44挂在始终张紧的钢丝绳45上，只要断掉1根钢丝绳，在弹簧42的拉力下，安全钩43就会向下迭落，把吊篮挂住在导轨架11上。

电梯式提升机的传动原理和楼梯间电梯是相同的。设空吊篮的自重为P₁，平衡铁的自重为P₂，额定载重量为Q，并令P₃＝P₁＋Q，按柔性体摩擦传动的欧拉公式有：

P₂≤e^μαP₁ <1>

P₃≤e^μαP₂ <2>

式中：e自然对数的底，μ摩擦系数。α钢丝绳在曳引轮上的包角，单位为弧度。在机构一定时，e^μα为定值，令K＝e^μα，它就是电梯中的曳引能力系数，在电梯式提升机的产品说明书中，通俗名称为对重比，即轻重边的重量之比。

这种把楼梯间电梯例装的电梯式提升机，实质上是曳引机下置式电梯，它的安全节能性能与楼梯间电梯相同。它不存在冲顶，它有数根彼此独立的钢丝绳，总安全系数可以在12以上，达到载人的要求；只要断1根，吊篮就会被安全钩挂住；钢丝绳上的拉力永远小于最大摩擦力，只取决于下降物的重量而与阻力无关，不存在拉断，超载必定打滑；另外，钢丝绳外露，时时可见其磨损断丝情况并规定加油润滑，有的电梯式提升机使用巳满二年，钢丝绳的磨损量极小，还没有达到报废标准。还有，该机节能，吊篮和平衡铁的升降是能量的吞吐，不消耗电机功率，它是把载重量Q分二次提升，用空吊篮提升平衡铁，约占载重量的40％，再用平衡铁提升货物，约占载重量的60％，因此，它的装机容量比卷扬式小一半，比齿爬式小三分之二，提升千吨米货物的能耗小于7kwh。

然而，这种电梯式提升机也存在一些缺点：钢丝绳用量大，每1根钢丝绳的长度为3倍机架高度加10米，安装钢丝绳占总安装工作量的一半以上；没有重量自动补偿装置，当安装高度100米以上；吊篮和平衡铁的重量增减为300余米钢丝绳的重量，会出现空吊篮在顶上不能下降的现象，限制了此种提升机的使用高度；还有，如同不被采用的曳引机下置式电梯一样，吊篮和平衡铁对机架产生的压力增加一倍。尽管它比等高的齿爬式升降机便宜一半以上，然而它比双卷扬式升降机贵，因为它多出了平衡铁和18倍机架高的钢丝绳，影响了该机的销售。

能否设计制造出一种新型升降机，它的安全节能性能与电梯式提升机相同，钢丝绳用量减少，使用高度更高，造价更便宜，安装使用更方便？这便是本发明的目的。

本发明是这样构思的：如图5。图中：51----卷筒或曳引轮，52----重物P₂，53、54、58----定滑轮，56----重物P₁，55----悬挂钢丝绳，57----牵引钢丝绳。用悬挂钢丝绳55经滑轮53、54把重物52和56相连，如P₂＞P₁，则P₂座落在低处横梁上，钢丝绳55上拉力为P₁。现再用牵引绳57的左端系紧在重物56上，经过定滑轮58后，如右端系紧在卷筒51上，这时51是卷扬机，开动卷扬机，能够提升重物P₂，这时牵引钢丝绳57上的拉力为P₂-P₁。当重物56着地后，钢丝绳57上的拉力会随阻力的增大直至拉断。如果把牵引绳57在轮51上绕一圈，使轮51变成曳引轮，绳的右端系紧在重物52上，开动曳引机，并不能提升重物P₂，因为曳引轮51右边的钢丝绳上没有欧拉公式<1>中的拉力P₁。如果改为图6的形式，牵引钢丝绳57的二端都系紧在拉杆60上，它迫使弹簧59压缩把钢丝绳57，55拉紧，产生张紧力，再开动曳引机，应该能提升重物P₂。自升式塔吊起重臂上水平运行的牵引小车，它的钢丝绳也是闭合的：绳的二端系紧在小车的前后横杆上，绕过二端定滑轮，在曳引轮上绕上3圈，它没有弹簧拉紧装置，靠钢丝绳自重下垂产生予紧力，因予紧力小，故绕3圈，以获得约为8倍的曳引能力系数。

设曳引轮51右上方的弹簧张紧力为P_x，按欧拉公式，在曳引轮51左边的钢丝绳上将产生e^μαP_x的拉力，另一方面，要提升重物P₂，曳引轮左边的拉力应为P₂－P₁＋P_x，于是得方程

P₂－P₁＋P_x＝e^μαP_x＝K₁R_x <3>

如果把重为P₁的56视为空吊篮，重为P₂的52视为平衡铁便产生闭绳式升降机。

仍设额定载重量为Q，为了充分利用电动机的功率可以取P₂－P₁＝0.5Q，于是有

0.5Q＝(K₁-1)P_x

P_{x} = \frac{0.5 Q}{K_{1} - 1} - - - - - < 4 >

在图6中，由于牵引钢丝绳57的右端增加了P_x的拉力，因而悬挂钢丝绳55上的拉力也应增加P_x，其值应为P₂＋P_x。重物56上的弹簧压力和曳引轮51左边的拉力相同，为P₂－P₁＋P_x＝0.5Q十P_x。曳引轮51上的径向压力为0.5Q＋P_x与P_x二力的矢量和，它比图3中曳引轮39上的径向压力为P₁＋Q与P₂二力的矢量和要小得多。

图6为单吊篮形成，如设计为对称的双吊篮形式，则对顶梁的总压力为：R₁＝4(P₁＋Q＋P_x) <5>

对图3电梯式，货物，吊篮，平衡铁对顶梁的总压力为：

R＝4(P₁＋Q＋P₂) <6>

<6>式中的P₁要服从<1>式的关系，它比<5>式中的P₁大，P₂也大于P_x，因此R＞R₁，即载重量相同时，闭绳式升降机机架上所承受的压力比电梯式小得多。

附图1是闭绳式升降机的结构示意图，附图2是横截面示意图。图中1----底座，2----曳引轮，3----导向轮，4----牵引钢丝绳，5、25----拉杆，6、24----压缩弹簧，7----手柄，8----安全钩转轴，9----撞板，10----安全钩，11----导轨架，12----悬挂钢丝绳，13、16----顶滑轮，14----张紧轮，15----拉伸弹簧，17----顶架，18----压缩弹簧，19----转向滑轮，20----安全闩，21----弹簧，22----吊篮，23----螺旋扣，26----平衡铁箱，27----主轨，28----付轨，29----小拉簧，30----滑块，31----刹车带，32----限速器座，33----联轴器，34----电动机，35----制动器，36----减速机。

本发明就是按着图6的原理实现的。2根或3根并列的悬挂钢丝绳12的首端系紧在平衡铁箱26的螺旋扣23上，绕过顶滑轮16，13转向滑轮19后，末端系紧在安全闩20上，它迫使弹簧18压缩。另用数根并的牵引钢丝绳4，每根首端各系紧在平衡铁箱26的拉杆25上，绕到平衡铁箱下面正中处进入曳引轮2并在轮2上绕一圈形成大于450°的包角，经导向轮3，末端系紧在吊篮22上的拉杆5上，，调整螺旋扣23，使悬挂钢丝绳12，牵引钢丝绳4都被拉紧形成一闭合回路，弹簧6、24均被压缩产生曳引传动所需的张紧力。在顶滑轮13、16中间的悬挂钢丝绳12上还有一张紧轮14，用拉伸弹簧15拉紧到顶架17上，以适应工作中钢丝绳的伸长而自动张紧。

在一台机架11的底座1上，对称地安装二台曳引机，每台曳引机驱动一只吊篮和一只平衡铁箱作一升一降运动，其中吊篮上的滚轮在槽钢主轨27中运动，平衡铁箱的滚轮夹着付轨28即角钢肢边导向。

电动机34和减速机36经联轴器33相连组成曳引机，在减速机的输出轴上安装曳引轮2，拔下曳引轮2，换上安装卷筒即可以自行装拆机架。

本发明采用推移式安全闩作为悬挂钢丝绳12的断绳保护器；采用推转式安全钩作为牵引钢丝绳4的断绳保护器。只要断掉一根悬挂钢丝绳12，压缩弹簧18就会把安全闩20推向导轨架挂住吊篮。只要断掉1根牵引钢丝绳4，压缩弹簧6推动拉杆5向上移动，推动撞板9，使安全钩转轴8转动，带动安全钩10克服弹簧21的拉力向下转动，把吊篮和平衡铁都挂住在导轨架11的横杆上，当数根悬挂钢丝绳12同时断掉时，弹簧6、24上的外加压力消失，安全闩、安全钩则会同时动作。

本发明采用离心式胀刹器作为吊篮失控坠落时的限速器。滑块30被小拉簧29拉住，在联轴器33侧面的径向滑槽中可以滑动，在电动机额定转速下，滑块30不会与固结于限速器座32上的圆形刹车带31接触。当超载或制动器35失效时，钢丝绳没有断，安全闩、安全钩都不会动作，吊篮将失控作自由落体的快速坠落，这时，钢丝绳带动曳引轮2和联轴器33快速旋转，由于离心力与转速的平方成正比，滑块30会克服小拉簧29的拉力向外移动，与刹车带31接触产生摩擦阻力矩，使吊篮匀速下滑，且下滑速度小于70米/分，如吊篮上有人，可以板动手柄7，使安全钩10转动把吊篮挂住，减小吊篮的下滑高度。

本发明采用之字形停层器作为自动平层停靠器，其结构示意图如图7。图中：61----螺栓，62----上翻板，63----搁杆板，64----行程开关，65----下转板，66----伸缩杆，67----弹簧，68----吊篮立柱。停靠架依靠4只螺栓61撑紧于导轨架的二条主轨之间，伸缩杆66随吊篮立柱68上升到停靠架处，在弹簧67的压力下推动下转板65，触动行程开关64的触头，控制线路断电，吊篮依靠惯性还要上升一定距离，伸缩杆66沿斜面上升推开上翻板62，座落在搁杆板63上。下转板65在重力作用下复位，行程开关64的触头伸出，线路又接通。要使吊篮下降，先要使吊篮上升超过上翻板的翻转高度后，上翻板62在自重作用下翻下盖住搁杆板形成斜面，伸缩杆66再沿着之字形斜面运动。

由于单架双篮升降机的自动平层停靠问题较双架单篮升降机如门式吊和单架单篮升降机难于妥善解决，因为这时座落在停靠架上的重量是吊篮自重和额定载荷，因而一些地区禁止使用单架双篮升降机。闭绳式升降机座落在停靠架上的重量只是50％的额定载荷，另外50％载荷和吊篮自重被平衡铁箱所平衡，而且钢丝绳是张紧的，因此平层停靠问题较易解决。

按照国家标准GB10054-88《施工升降机技术条件》和GB10055-88《施工升降机安全规则》的要求，吊篮和平衡铁箱下面均装有缓冲装置，吊篮顶和二侧面封闭，前后有不防碍装置斗车和予制板的半截折子门等安全装置，现设计出载重量1000公斤和800公斤二种规格闭绳式升降机：SB 100/100和SB 80/80，它们所采用的减速机、电动机和机架分别与SD 80/80和SD 60/60相同，提升速度也相同，对导轨架，只是把付轨(角钢)从四角处移到机架内部而已，重量并不增加，而且提升高度可以增加20米。兹把SD 80/80与SB 100/100对比如下：

对SD 80/80：每台曳引机重575公斤，底座278kg，顶架267kg，吊篮自重492公斤，平衡铁架重98公斤，每只平衡铁架内摆进920公斤铸铁块，使之重量为1020公斤，每只吊篮在底盒中放进砂卵使之自重为660kg。

对SB 100/100：每台曳引机重445公斤，底座195kg，顶架228kg，吊篮自重416kg，加上用户自备木板作底板重约480kg，平衡铁箱重130kg，放进850公斤砂卵使之重量为980kg。

在不计机架和配重铁重量时，一台SB 100/100比一台SD80/80重量减轻470kg，耗用材料少500kg以上，另外节省1840kg配重铁和钢丝绳用量减少一半，故成本减少8千元。售价可以便宜一万元，同样SB 80/80的售价可以比SD 60/60便宜5千元，只相当于SD 80/80售介的60％，SB 100/100与SD 80/80的导轨架重量相同，在计入连接螺栓重量后，每米导轨架的重量为M标＝79kg，对SD 80/80，当安装高度为105米，二只吊篮同时按额定载荷运行，计入动载系数1.1，则机架最低处的总压力按<6>式为：

R＝4(660＋800＋1020)×1.1＋105×79

＝10912＋8295＝19207kg

对SB 100/100，当安装高度为125米时，按<5>式(P_x＝380)

R₁＝4(480＋1000＋380)×1.1＋125×79

＝8184＋9875＝18059kg

因此，以同样截面的导轨架用于SB 100/100，提升高度可以增加20米以上。

闭绳式升降机除了保留了电梯式提升机的安全可靠、节省电能、经济高效等所有优点外，还具有如下优点：1、更安全可靠，因为它有离心式胀刹器作为吊篮失控下滑时的限速器；它的安全钩更可靠，控制安全钩的压缩弹簧的压力在P_x与0.5Q＋P_x的作用下伸缩，如此压缩弹簧失效，升降机便不能运行，敦促用户更换。而电梯式提升机安全钩上的拉簧一直处于拉伸状态，它的失效不影响提升机的工作，用户不会及时去更换它而等于虚设，另外，牵引钢丝绳上的拉力很小，磨损更慢，悬挂钢丝绳不经过曳引轮，不存在磨损。2、钢丝绳的用量减少一半，每根钢丝绳的长度只是电梯式提升机的三分之一，换装方便。3、由于钢丝绳形成闭合回路，能自动补偿吊篮和平衡铁的自重，使二者的重量差变化很小，因而提升高度可以增加。4、利用了机架内部空间，可以把平衡铁箱做得较大，里面装砂卵配重，节省了铸铁块，同时，吊篮更靠近导轨架，结构更紧凑。5、吊篮和平衡铁不存在欧拉公式的重量关系，吊篮自重可以减轻；对曳引机主轴的压力减少了一半，减速机的规格可以减少：每次提升重量只是额定载重量的50％，比电梯式减少了10％，电动机的功率可以减少；货物、吊篮、平衡铁对机架的压力也减少很多，机架截面也可以减少；因而成本更低。它只是比单架双篮卷扬式升降机多2只平衡铁箱和数倍高度的钢丝绳而已，因而售价与卷扬式升降机相当，而用电量减少一半，在价格上可以与卷扬式升降机竞争。

楼梯间电梯也是升降机的一种，它的钢丝绳也是形成闭合回路，但吊笼和平衡铁底下相连的钢丝绳仅仅起重量补偿作用，没有此钢丝绳，只要减小载重量或提升高度，电梯照样可以运行。

此种闭绳式升降机，同样可以应用在楼梯间电梯上而形成曳引机下置式电梯，比现在普遍采用的曳引机上置式电梯，建筑物的顶梁可以减小，因为没有曳引机对顶梁产生的压力，另外，曳引机装在地下室里，安装维护保养也比较方便，这时，吊篮上的牵引钢丝绳可以绕到吊笼底部的正中处。

楼梯间电梯和电梯式提升机的吊篮与平衡铁的重量应符合欧拉公式<1>，它们是靠重力产生曳引力，可以称之为重力式电梯。对闭绳式升降机，虽然也是采用曳引传动，但吊篮和平衡铁的自重不存在欧拉公式<1>的对应关系，它是靠弹簧力产生曳引力，可以称之为弹力式电梯。

Claims

1、一种主要用于建筑工地上垂直运输施工人员和物料的SB系列闭绳式升降机，其主要特征在于钢丝绳形成闭合回路：数根并列的悬挂钢丝绳12在上面经顶滑轮13、16把吊篮22与平衡铁26相连，另用数根牵引钢丝绳4在下面把吊篮和平衡铁上的拉杆5和25相连，绳4的中间在曳引轮2上绕一圈，拉杆5和25迫使弹簧6和24压缩，靠弹簧6和24产生曳引力。

2、如权利要求1所述的闭绳式升降机，其特征在于悬挂钢丝绳12在二只顶滑轮13、16中间，有绳自动张紧装置：张紧轮14在弹簧15的拉力下自动张紧钢丝绳12。

3、如权利要求1所述的闭绳式升降机，其特征在于采用推移式安全闩作为悬挂钢丝绳12的断绳保护器：悬挂钢丝绳的末端经转向滑轮19系紧在安全闩20，它迫使弹簧18压缩，只要断掉1根悬挂绳12，弹簧18就会把安全闩20推向导轨架11挂住吊篮。

4、如权利要求1所述的闭绳式升降机，其特征在于采用推转式安全钩作为牵引钢丝绳4的断绳保护器：牵引钢丝绳4的末端系紧在拉杆5和25上，它迫使弹簧6和24压缩，只要断掉1根钢丝绳4，弹簧6和24就会向上推动拉杆5和25，顶动撞板9，使转轴8带动安全钩10克服弹簧21的拉力向下转动，把吊篮和平衡铁都挂住在导轨架上，在吊篮失控下滑时，可以用手柄7板动转轴8使安全钩10向下转动。

5、一种主要用于建筑工地上垂直运输施工人员和物料的SB系列闭绳式升降机，其特征在于采用离心式胀刹器作为吊篮的限速器：滑块30被小拉簧29拉住，装在联轴器33侧面的径向滑槽中，当吊篮失控快速下滑时，由钢丝绳带动电动机快速旋转，在离心力作用下，滑块30克服拉簧29的拉力向外移动，与固结于限速器座32内的圆形刹车带31接触，产生摩擦阻力矩，使吊篮匀速下滑。