CN116745231A - 电梯的设计方法以及电梯 - Google Patents
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Classifications
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Abstract
提供一种电梯及其设计方法，其能够不容易损伤使用了复合材料的主索。电梯(1)的主索(6)包括由将高强度纤维以及树脂复合而成的复合材料构成的载荷支承部(17)。电梯(1)的设计方法包括压应力设计工序和拉应力设计工序。压应力设计工序是下述工序：设定设计参数，使得沿着驱动绳轮(13)以及导向轮(5)等绳轮弯曲的载荷支承部(17)的最大压应力不超过抗压强度。拉应力设计工序是下述工序：设定设计参数，使得沿着绳轮弯曲的载荷支承部(17)的最大拉应力、与为了使在最大装载状态下行进中的轿厢(7)以重力加速度减速的负荷施加于主索(6)时施加于载荷支承部(17)的平均应力之和不超过抗拉强度。
Description
技术领域
本公开涉及电梯的设计方法以及电梯。
背景技术
专利文献1公开了卷挂于电梯的驱动绳轮等的驱动带的例子。在该驱动带中，为了减小重量，应用将高强度纤维以及树脂复合而成的复合材料、即FRP(Fiber ReinforcedPlastics，纤维强化塑料)材料。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利申请公开第2017/0043979号说明书
发明内容
发明要解决的课题
一般而言，当在设备中应用材料时，需要考虑该设备要被如何使用。驱动带等电梯的主索由于卷挂在驱动绳轮等绳轮上而被弯曲。当主索弯曲时，在弯曲的外侧产生拉应力，而在弯曲的内侧可能产生压应力。在此，在FRP材料的高强度纤维的取向方向上，相对于压应力的强度与相对于拉应力的强度相比相对低。因此，当在主索中应用FRP材料时，即使在主索的承受拉应力的那侧没有产生损伤，也可能在承受压应力的那侧产生损伤。
本公开涉及解决这样的课题的方案。本公开提供一种能够难以损伤使用了复合材料的主索的电梯及其设计方法。
用于解决课题的方案
本公开提供一种电梯的设计方法，所述电梯具备轿厢、绳轮以及主索，所述主索包括载荷支承部，所述载荷支承部由将高强度纤维以及树脂复合而成的复合材料构成，所述主索卷挂于所述绳轮而支承所述轿厢的载荷，其中，所述电梯的设计方法包括压应力设计工序和拉应力设计工序，在所述压应力设计工序中，设定所述轿厢、所述绳轮、以及所述主索中的至少任一者的设计参数，使得当所述主索支承所述轿厢时所述载荷支承部中的沿着所述绳轮弯曲的部分的最大压应力不超过所述载荷支承部的抗压强度，在所述拉应力设计工序中，设定所述轿厢、所述绳轮以及所述主索中的至少任一者的设计参数，使得当所述主索支承所述轿厢时所述载荷支承部中的沿着所述绳轮弯曲的部分的最大拉应力、与为了使在最大装载状态下行进中的所述轿厢以与重力加速度相同的大小减速而所需的负荷施加于所述主索时以追加的方式施加于所述载荷支承部的平均应力之和，不超过所述载荷支承部的抗拉强度。
本公开提供一种电梯，所述电梯具备轿厢、绳轮以及主索，所述主索包括载荷支承部，所述载荷支承部由将高强度纤维以及树脂复合而成的复合材料构成，所述主索卷挂于所述绳轮而支承所述轿厢的载荷，向所述主索施加下述载荷负荷：所述主索支承所述轿厢时所述载荷支承部中的沿着所述绳轮弯曲的部分的最大压应力不超过所述载荷支承部的抗压强度，并且，所述主索支承所述轿厢时所述载荷支承部中的沿着所述绳轮弯曲的部分的最大拉应力、与为了使在最大装载状态下行进中的所述轿厢以与重力加速度相同的大小减速而所需的负荷施加于所述主索时以追加的方式施加于所述载荷支承部的平均应力之和，不超过所述载荷支承部的抗拉强度。
发明效果
根据本公开的设计方法以及电梯，由于通过施加与主索的抗压强度以及抗拉强度相应的载荷负荷来降低由弯曲引起的压应力，因此能够不容易损伤使用了复合材料的主索。
附图说明
图1是实施方式1的电梯的结构图。
图2是实施方式1的主索的截面图。
图3是实施方式1的主索以及绳轮的侧视图。
图4是示出实施方式1的载荷支承部处的基于弯曲的应力的位置依存性的例子的图。
图5是实施方式1的变形例的主索的截面图。
图6是示出向实施方式2的载荷支承部反复施加的应力的例子的图。
图7是实施方式2的载荷支承部的疲劳极限线图的例子。
图8是实施方式3的电梯的结构图。
图9是实施方式3的变形例的电梯的结构图。
图10是实施方式3的变形例的电梯的结构图。
具体实施方式
一边参照附图一边对用于实施本公开的对象的方式进行说明。在各图中，对相同或相当的部分标注相同的附图标记，并适当简化或省略重复的说明。需要说明的是，本公开的对象并不限定于以下的实施方式，而是能够在不脱离本公开的意旨的范围中进行实施方式的任意的结构要素的变形或省略实施方式的任意的结构要素。
实施方式1.
图1是实施方式1的电梯1的结构图。
电梯1应用于例如具有多个楼层的建筑物等中。在应用电梯1的建筑物中设有升降通路2。升降通路2是在上下方向上长的空间。在本例中，在升降通路2的上方设有机械室3。电梯1包括：曳引机4、导向轮(日文：反らせ車)5、主索6、轿厢7、轿厢轨道8、平衡锤9、平衡锤轨道10、以及控制盘11。
曳引机4配置在例如机械室3。当没有设置电梯1的机械室3时，曳引机4也可以配置在升降通路2的上部或下部等。曳引机4具备电机12和驱动绳轮13。电机12是产生驱动力的设备。驱动绳轮13是利用电机12产生的驱动力而旋转的设备。驱动绳轮13是电梯1的绳轮的例子。导向轮5接近驱动绳轮13地配置。导向轮5是电梯1的绳轮的另一例子。导向轮5的直径例如与驱动绳轮13的直径为相同程度。
主索6是卷挂于驱动绳轮13以及导向轮5的索状的设备。主索6例如是带状的设备。主索6在驱动绳轮13的一侧支承轿厢7的载荷。主索6在驱动绳轮13的另一侧支承平衡锤9的载荷。在本例中，主索6在驱动绳轮13的两侧以井桶式悬吊支承轿厢7以及平衡锤9。主索6的一侧通过与因电机12而旋转的驱动绳轮13之间产生的摩擦力，被从驱动绳轮13送出。主索6的另一侧通过与因电机12而旋转的驱动绳轮13之间产生的摩擦力，被驱动绳轮13卷取。
轿厢7是通过在升降通路2中沿上下方向行进而在上下方向上输送电梯1的使用者的设备。轿厢7配置在升降通路2中。轿厢7与因驱动绳轮13的旋转而移动的主索6联动地沿上下方向行进。轿厢7具备秤14和轿厢引导件15。秤14是检测轿厢7内的装载重量的设备。轿厢轨道8是设于升降通路2且上下方向上长的设备。轿厢轨道8是通过轿厢引导件15来引导轿厢7的上下方向上的行进的轨道。
平衡锤9是在其与轿厢7之间获得施加于驱动绳轮13的两侧的载荷的平衡的设备。平衡锤9配置于升降通路2。平衡锤9与因驱动绳轮13的旋转而移动的主索6相联动地在上下方向上向轿厢7的相反侧行进。平衡锤9具备平衡锤引导件16。平衡锤轨道10是设于升降通路2且在上下方向上长的设备。平衡锤轨道10是通过平衡锤引导件16来引导平衡锤9的上下方向上的行进的轨道。
控制盘11是控制电梯1的运行的装置。控制盘11所控制的电梯1的运行包括轿厢7的行进。控制盘11例如配置于机械室3。当没有设置电梯1的机械室3时，控制盘11也可以配置在升降通路2的上部或下部等。控制盘11例如基于秤14检测出的装载重量来取得包括装载重量在内的轿厢7的重量与平衡锤9的重量的重量差。控制盘11对所取得的重量差进行反馈来控制基于电机12的驱动绳轮13的旋转，由此来控制轿厢的行进。
图2是实施方式1的主索6的截面图。
在图2中，示出主索6的用与长边方向垂直的平面截取的截面。
在图2所示的xyz直角坐标中，z轴方向表示主索6的长边方向。y轴方向表示主索6的厚度方向。x轴方向表示主索6的左右方向。在主索6卷挂于驱动绳轮13而沿着驱动绳轮13弯曲的部分，y轴方向相当于驱动绳轮13的径向。在主索6卷挂于导向轮5而沿着导向轮5弯曲的部分，y轴方向相当于导向轮5的径向。
主索6具备载荷支承部17和外覆层18。载荷支承部17是有助于轿厢7的载荷的支承的部分。载荷支承部17由复合高强度纤维以及树脂而成的复合材料、即FRP材料构成。载荷支承部17由通过含浸将高强度纤维以及母材树脂复合而成的FRP材料构成。载荷支承部17的高强度纤维沿着主索6的长边方向取向。在构成载荷支承部17的FRP材料中，高强度纤维以及母材树脂的种类和组合没有被特别限定。高强度纤维例如为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、或聚芳酯纤维等。含浸于高强度纤维的母材树脂例如是环氧树脂或聚氨酯树脂等。外覆层18是接触电梯1的绳轮的部分。外覆层18用于例如载荷支承部17的保护、与绳轮之间的摩擦力的产生等。外覆层18也可以没有有助于轿厢7的载荷的支承。
图3是实施方式1的主索6以及绳轮的侧视图。
在图3中，作为绳轮的例子而示出导向轮5。
在图3中，示出作为绳轮的导向轮5的直径d、主索6的y轴方向上的厚度t1、以及载荷支承部17的y轴方向上的厚度t。另外，在图3中示出施加于主索6的拉力负荷F。拉力负荷F是载荷负荷等，该载荷负荷例如基于包括装载重量在内的轿厢7以及平衡锤9的载荷。在主索6中，施加有基于载荷负荷等拉力负荷F的拉应力。除此之外，由于主索6沿着导向轮5等绳轮弯曲，因此，在主索6施加有基于这样的弯曲的应力。在此，施加于主索6的基于弯曲的应力根据主索6的厚度方向上的位置y而改变。在图3中示出主索6的厚度方向上的位置y。位置y利用下述坐标表示，该坐标以载荷支承部17的与导向轮5等绳轮接触的那侧的端面为原点，以该绳轮的径向的外侧为正。
在位置y处施加于载荷支承部17的主索6的长边方向上的垂直应力σ(y)以拉伸方向的应力为正值，以压缩方向的应力为负值，利用下式(1)表示。在此，面积A表示用与主索6的长边方向垂直的平面截取的载荷支承部17的截面积。杨氏模量E表示构成载荷支承部17的FRP材料在主索6的长边方向上的杨氏模量。弯曲有效直径D表示在作为绳轮的导向轮5的直径d上加上主索6的y轴方向上的厚度t1而得到的长度。需要说明的是，拉应力被定义为拉伸方向上的应力的绝对值，压应力被定义为压缩方向上的应力的绝对值。
【数式1】
图4是示出实施方式1的载荷支承部17处的基于弯曲的应力的位置依存性的例子的图。
在图4中，纵轴表示施加于载荷支承部17的主索6的长边方向上的垂直应力σ(y)。在图4中，横轴表示主索6的厚度方向上的位置y。在图4中，示出没有向主索6施加拉力负荷的F＝0时的应力σ(y)以及向主索6施加有拉力负荷的F＝ΔF时的应力σ(y)。
在拉力负荷F为F＝0时以及F＝ΔF时，分别在位置y为y＝0的位置处，压缩方向的应力的大小成为最大。另外，在拉力负荷F为F＝0时以及F＝ΔF时，分别在位置y为y＝t的位置处，拉伸方向的应力的大小成为最大。另一方面，虽然在拉力负荷F为F＝0时平均应力成为0，但在拉力负荷F为F＝ΔF时平均应力成为非零值。当拉力负荷F为F＝ΔF时，最大拉应力升高，但最大压应力降低。
由于载荷支承部17由FRP材料构成，因此，在长边方向上，与对于拉应力的强度相比，对于压应力的强度相对变低。一般而言，存在如下课题：当单纯弯曲FRP材料时，即使在受到拉应力的拉伸侧没有产生损伤，也可能在受到压应力的压缩侧产生损伤。在此，由于主索6的载荷支承部17被施加载荷负荷等拉力负荷F，因此，最大压应力降低，能够抑制压缩侧的损伤的可能性。另一方面，由于最大拉应力升高，因此，需要进行电梯1的系统设计，以能够抑制拉伸侧的损伤的可能性。
在系统设计中，以满足电梯1良好地工作的条件等的方式来设定电梯1的设备的设计参数。在此，被设定设计参数的电梯1的设备包括主索6、绳轮、轿厢7、以及平衡锤9等。另外，设计参数是对施加于主索6的应力带来影响的电梯1的设备的尺寸、形状、重量、密度以及机械性质等的值。机械性质包括例如杨氏模量等弹性系数。更具体而言，在系统设计中被设定的设计参数包括：载荷支承部17的长边方向的杨氏模量E、载荷支承部17的厚度t、由与长边方向垂直的平面截取的载荷支承部17的截面积A、以及绳轮的弯曲有效直径D等。另外，在系统设计中被设定的设计参数包括轿厢7以及平衡锤9的重量、以及通过主索6的密度和长度等而确定的主索6的载荷负荷等。
在系统设计中，以至少满足下式(2)的条件的方式来设定电梯1的设备的设计参数。在此，强度σC是表示构成载荷支承部17的FRP材料的长边方向上的压缩方向的强度的负值。强度σT是表示构成载荷支承部17的FRP材料的长边方向上的拉伸方向的强度的正值。
【数式2】
或者，为了具有设计裕度，也可以在系统设计中以满足下式(3)的条件的方式来设定电梯1的设备的设计参数。在此，裕度σC0(＞0)表示构成载荷支承部17的FRP材料的对于长边方向上的抗压强度的裕度。裕度σT0(＞0)表示构成载荷支承部17的FRP材料的对于长边方向上的抗拉强度的裕度。
【数式3】
在系统设计中，包括以满足针对式(2)或式(3)的压应力的条件的方式来设定设计参数的压应力设计工序、以及以满足针对式(2)或式(3)的拉应力的条件的方式来设定设计参数的拉应力设计工序。压应力设计工序以及拉应力设计工序可以并行实施，也可以在实施一方后实施另一方，还可以反复实施两方。
另外，在本例中示出的这样的曳引式电梯1中，当曳引机4非正常停止时，在主索6在驱动绳轮13之上不打滑的范围内，主索6以最大减速度减速。在此，最大减速度的大小在重力加速度的大小以下。因此，在式(3)中，通过将裕度σT0的值设为下述的值，即使曳引机4非正常停止，也可以避免主索6的损伤，所述的值是为了使在最大装载状态下行进中的轿厢7以与重力加速度相同的大小减速而所需的负荷施加于主索6时，以在通常的载荷负荷上追加的方式施加于载荷支承部17的平均应力的值。在该情况下，由于裕度σT0可以根据电梯1的设备的设计参数而发生变化，因此，针对式(3)的拉应力的条件，也能够考虑如下式(4)那样进行变形。
【数式4】
如以上所说明的那样，实施方式1的电梯1的设计方法是具备轿厢7、驱动绳轮13以及导向轮5等绳轮、主索6的电梯1的设计方法。主索6包括载荷支承部17。载荷支承部17由通过含浸将高强度纤维以及树脂复合而成的复合材料构成。主索6卷挂于绳轮。主索6支承轿厢7的载荷。该设计方法具备压应力设计工序和拉应力设计工序。压应力设计工序是下述工序，即，将设计参数设定为：主索6支承轿厢7时载荷支承部17中的沿着绳轮弯曲的部分的最大压应力，不会超过载荷支承部17的抗压强度。在压应力设计工序中，设定轿厢7、绳轮、以及主索6的至少任一者的设计参数。拉应力设计工序是下述工序，即，将设计参数设定为：当主索6支承轿厢7时载荷支承部17中的沿着绳轮弯曲的部分的最大拉应力、以及为了使在最大装载状态下行进中的轿厢7以与重力加速度相同的大小减速而所需的负荷施加于主索6时以追加的方式施加于载荷支承部17的平均应力之和，不会超过载荷支承部17的抗拉强度。在拉应力设计工序中，设定轿厢7、绳轮、以及主索6的至少任一者的设计参数。
实施方式1的电梯1通过该设计方法来进行系统设计。在电梯1中，载荷负荷施加于主索6。该载荷负荷被设定为：主索6支承轿厢7时载荷支承部17中的沿着绳轮弯曲的部分的最大压应力，不会超过载荷支承部17的抗压强度。另外，该载荷负荷被设定为：主索6支承轿厢7时载荷支承部17中的沿着绳轮弯曲的部分的最大拉应力、以及为了使在最大装载状态下行进中的轿厢7以与重力加速度相同的大小减速而所需的负荷施加于主索6时以追加的方式施加于载荷支承部17的平均应力之和，不会超过载荷支承部17的抗拉强度。
根据这样的结构，当在主索6产生弯曲时，由于使载荷支承部17的最大压应力降低这样的载荷负荷施加于主索6，因此，通过由FRP材料构成的载荷支承部17支承载荷的主索6难以受到损伤。需要说明的是，主索6也可以具有外覆层18，使得与和驱动绳轮13以及导向轮5等的接触相关的例如摩擦或耐磨损性等性质良好。另外，能够对应于构成载荷支承部17的FRP材料来进行电梯1的系统设计，也能够将系统设计反馈于FRP材料的设计。FRP材料可以通过纤维的取向、密度、材质的选择、含浸方法等来调整机械性质，因此，还可以提高电梯1自身的设计自由度。
需要说明的是，在驱动绳轮13以及导向轮5等绳轮各自的直径不同的情况下，对于各自的直径，可以以满足式(2)或式(3)的条件的方式来设定设计参数。或者，对于直径小的任意绳轮，也可以以满足式(2)或式(3)的条件的方式来设定设计参数。
图5是实施方式1的变形例的主索6的截面图。
在图5中，示出主索6的用与长边方向垂直的平面截取的截面。
图5所示的xyz直角坐标是与图2所示的xyz直角坐标相同的坐标系。
在主索6中，载荷支承部17在与主索6的长边方向垂直的面内可以被分割成多个部分。在本例中，载荷支承部17被分割成四个部分。被分割的载荷支承部17被外覆层18一并覆盖。
实施方式2.
在实施方式2中，特别地，对与在实施方式1中公开的例子的不同之处进行详细说明。对于在实施方式2中未说明的特征，可以采用在实施方式1中公开的例子的任意特征。
在电梯1中，轿厢7在升降通路2中反复往复。因此，主索6反复通过驱动绳轮13以及导向轮5等绳轮。此时，主索6反复弯曲。由于反复的弯曲可能成为疲劳破坏的主要因素，因此，对主索6不容易产生疲劳破坏的条件的系统设计的例子进行说明。通过使主索6变得不容易产生疲劳破坏，能够降低主索6的更换频率。由此，可以降低电梯1的管理者以及维护者等的维护保养的负担。
图6是示出反复施加于实施方式2的载荷支承部17的应力的例子的图。
在图6中，纵轴表示施加于载荷支承部17的主索6的长边方向上的垂直应力。在图6中，横轴表示时间的经过。
如图6所示，由于弯曲而反复施加于主索6的应力在最大应力σmax和最小应力σmin之间变动。这样的应力变动通过平均应力σm以及应力振幅σa来表示。在此，平均应力σm通过σm＝(σmax+σmin)/2来表示。另外，应力振幅σa通过σa＝(σmax－σmin)/2来表示。一般而言，由反复施加的负荷产生的疲劳强度多利用最大应力σmax以及最小应力σmin的应力比R来进行整理。应力比R通过R＝σmin/σmax来表示。
图7是实施方式2的载荷支承部17的疲劳极限线图的例子。
在图7中，纵轴表示对于主索6的长边方向上的垂直应力的应力振幅σa。在图7中，横轴表示对于主索6的长边方向上的垂直应力的平均应力σm。
实线L1以及实线L2表示Nf1次疲劳强度。另外，点划线L3表示Nf2次疲劳强度。点划线L4表示Nf3次疲劳强度。在此，反复次数Nf1、Nf2以及Nf3是满足Nf1＜Nf2＜Nf3的整数。为了通过应力比R来整理疲劳强度，通过虚线来示出表示R＝0、R＝－1、R＝±∞、R＝χ的直线。在此，压缩方向的强度σC和拉伸方向的强度σT之比χ通过χ＝σC/σT来表示。疲劳强度σw0是平均应力为0、即应力比为R＝－1时的Nf1次疲劳强度。图7的疲劳极限线图表示下述情况：例如在平均应力为σm1时，在应力振幅σa1时在Nf1次发生疲劳破坏，在应力振幅σa2时在Nf2次发生疲劳破坏，在应力振幅σa3时在Nf3次发生疲劳破坏。由于在FRP材料中抗拉强度以及抗压强度存在差异，因此，成为相对于纵轴为非对称的疲劳极限线图。
如图7所示，疲劳强度在应力比R＝χ处成为最高。在此，压应力和拉应力的符号为相反符号，由于在FRP材料中拉伸方向的强度σT的大小比压缩方向的强度σC的大小大，因此，比χ的值处于比－1大且比0小的范围。从而，在包括压应力设计工序以及拉应力设计工序在内的电梯1的系统设计中，当将应力比R设为该范围内的值时，载荷支承部17的疲劳强度升高。更优选的是，也可以将应力比R设为接近比χ的值，或者将应力比R设为与比χ相等的值。
尤其是，在构成载荷支承部17的FRP材料的高强度纤维是碳纤维的情况下，比χ的值多在－0.6以上且－0.4以下的范围内。从而，对于具有由这样的FRP材料构成的载荷支承部17的电梯1，当在包括压应力设计工序以及拉应力设计工序在内的电梯1的系统设计中将应力比R设为该范围的值时，载荷支承部17的疲劳强度升高。
由实线L1以及实线L2表示的Nf1次疲劳强度通过下式(5)近似地表示出。在如图2那样弯曲的载荷支承部17中，应力σ(y)的值在y＝0成为最小，在y＝t成为最大。
【数式5】
在此，图7中的坐标(σm χ，σa χ)是表示应力比R＝χ的线与Nf1次疲劳强度线的交点的坐标，其各成分通过下式(6)来表示。
【数式6】
当考虑以上的关系时，通过根据应力比来确定应力振幅σa以及平均应力σm，能够获得下述电梯1，该电梯1对由于弯曲造成的疲劳而使主索6的强度下降的情况进行抑制。在此，应力振幅σa通过载荷支承部17的长边方向的杨氏模量E、载荷支承部17的厚度t、以及绳轮的弯曲有效直径D来确定。另外，平均应力σm由这些设计参数以及主索6的载荷负荷来确定。
在图1所示那样的井桶式的电梯1中，通过驱动绳轮13时以及通过导向轮5时的主索6的弯曲方向是相同的。因此，载荷支承部17仅在一个方向上弯曲。在仅在一个方向上弯曲的载荷支承部17的位置y，通过下式(7)表示的、应力振幅σa(y)以及平均应力σm(y)的交变应力在主索6的长边方向上作用。
【数式7】
根据式(7)可知，应力振幅σa(y)的大小在y＝0以及y＝t处成为最大。此时的应力振幅σa(y)的大小成为tE/2D。
在此，当对于疲劳破坏的拉伸侧或压缩侧的仅一方的裕度高时，有时会因裕度低的一侧的损伤而导致主索6自身的更换。因此，优选拉伸侧以及压缩侧两方的裕度为相同程度。从而，在包括压应力设计工序以及拉应力设计工序在内的电梯1的系统设计中，以满足下式(8)的条件的方式来设定设计参数。在此，应力振幅σa0以及平均应力σm0是在式(7)中取y＝0而获得的应力振幅以及平均应力。强度σa0max是在式(4)中取σm＝σm0而获得的Nf1次疲劳强度。另外，应力振幅σat以及平均应力σmt是在式(7)中取y＝t而获得的应力振幅以及平均应力。强度σatmax是在式(4)中取σm＝σmt而获得的Nf1次疲劳强度。
【数式8】
需要说明的是，在系统设计中，当满足式(8)的两边相等的条件时，拉伸侧以及压缩侧的两方的裕度相同，因此更为优选。
如以上所说明的那样，实施方式2的电梯1的设计方法是下述方法：在压应力设计工序以及拉应力设计工序中，分别将设计参数设定为使载荷支承部17的应力比R的值被包含在比－1大且比0小的范围内。在此，作为设计参数，将主索6的长边方向上的载荷支承部17的杨氏模量E、电梯1的绳轮的径向上的载荷支承部17的厚度t、绳轮的弯曲有效直径D、以及主索6的载荷负荷的至少任一者作为设计参数进行设定。另外，实施方式2的电梯1通过该设计方法进行系统设计。
根据这样的结构，载荷支承部17的疲劳强度升高。另外，应力比R的值比－1大且比0小的范围是施加有偏向拉伸侧的部分交变的反复载荷的范围。对于构成载荷支承部17的FRP材料而言，由于与相对于压应力的强度相比，相对于拉应力的强度高，因此，也能够避免由弯曲造成的主索6的寿命下降等。
另外，载荷支承部17的高强度纤维有时包括碳纤维。在该情况下，电梯1的设计方法也可以是下述方法：在压应力设计工序以及拉应力设计工序中，分别将设计参数设定为使载荷支承部17的应力比R的值被包含在－0.6以上且－0.4以下的范围内。在此，作为设计参数，将主索6的长边方向上的载荷支承部17的杨氏模量E、电梯1的绳轮的径向上的载荷支承部17的厚度t、绳轮的弯曲有效直径D、以及主索6的载荷负荷中的至少任一者作为设计参数进行设定。
根据这样的结构，能够对应于载荷支承部17的特性而使电梯1的主索6难以产生疲劳破坏。
实施方式3.
在实施方式3中，特别地，对与在实施方式1或实施方式2中公开例子的不同之处进行详细说明。对于在实施方式3中未说明的特征，可以采用在实施方式1或实施方式2中公开的例子的任意特征。
图8是实施方式3的电梯1的结构图。
主索6的两端固定于例如机械室3等。当没有设置电梯1的机械室3时，主索6的两端也可以固定于升降通路2的上部等。
轿厢7具备轿厢绳轮19。轿厢绳轮19是卷挂有主索6的电梯1的绳轮的例子。轿厢7由卷挂于轿厢绳轮19的主索6支承。
平衡锤9具备平衡锤绳轮20。平衡锤绳轮20是卷挂有主索6的电梯1的绳轮的例子。平衡锤9由卷挂于平衡锤绳轮20的主索6支承。
在图8所示那样的挂绳式(日文：ローピング)电梯1中，通过驱动绳轮13时以及通过导向轮5时的主索6的弯曲方向与通过轿厢绳轮19时以及通过平衡锤绳轮20时的主索6的弯曲方向相互不同。因此，载荷支承部17在厚度方向上向两个方向弯曲。由于载荷支承部17向两个方向弯曲，因此，向各部分施加压应力以及拉应力双方。在向两个方向弯曲的载荷支承部17，位置y处的主索6的长边方向上的应力振幅σa(y)以及平均应力σm(y)通过下式(9)表示。
【数式9】
根据式(9)可知，最大应力的大小在y＝0以及y＝t处成为最大。此时的应力比R通过下式(10)表示。
【数式10】
因此，在包括压应力设计工序以及拉应力设计工序在内的电梯1的系统设计中，以通过式(10)表示的应力比R接近比χ的方式来设定设计参数。由此，在能够发挥更高的疲劳强度的条件下进行电梯1的运行。
图9是实施方式3的变形例的电梯1的结构图。
轿厢7具备两个轿厢绳轮19。在这样的结构中，由于主索6的载荷支承部17向两个方向弯曲，因此，也能够使用式(10)来进行电梯1的系统设计。
图10是实施方式3的其他变形例的电梯1的结构图。
电梯1也可以不具有导向轮5。在这样的结构中，由于主索6的载荷支承部17向两个方向弯曲，因此，也能够使用式(10)来进行电梯1的系统设计。
工业实用性
本公开的电梯能够应用于具有多个楼层的建筑物。本公开的设计方法能够应用于该电梯。
附图标记说明
1电梯，2升降通路，3机械室，4曳引机，5导向轮，6主索，7轿厢，8轿厢轨道，9平衡锤，10平衡锤轨道，11控制盘，12电机，13驱动绳轮，14秤，15轿厢引导件，16平衡锤引导件，17载荷支承部，18外覆层，19轿厢绳轮，20平衡锤绳轮。
Claims (4)
1.一种电梯的设计方法，所述电梯具备轿厢、绳轮以及主索，所述主索包括载荷支承部，所述载荷支承部由将高强度纤维以及树脂复合而成的复合材料构成，所述主索卷挂于所述绳轮而支承所述轿厢的载荷，其中，
所述电梯的设计方法包括压应力设计工序和拉应力设计工序，
在所述压应力设计工序中，设定所述轿厢、所述绳轮以及所述主索中的至少任一者的设计参数，使得当所述主索支承所述轿厢时所述载荷支承部中的沿着所述绳轮弯曲的部分的最大压应力不超过所述载荷支承部的抗压强度，
在所述拉应力设计工序中，设定所述轿厢、所述绳轮以及所述主索中的至少任一者的设计参数，使得最大拉应力与平均应力之和不超过所述载荷支承部的抗拉强度，所述最大拉应力是当所述主索支承所述轿厢时所述载荷支承部中的沿着所述绳轮弯曲的部分的最大拉应力，所述平均应力是为了使在最大装载状态下行进中的所述轿厢以与重力加速度相同的大小减速而所需的负荷施加于所述主索时以追加的方式施加于所述载荷支承部的平均应力。
2.根据权利要求1所述的电梯的设计方法，其中，
在所述压应力设计工序以及所述拉应力设计工序中，分别将所述主索的长边方向上的所述载荷支承部的杨氏模量、所述绳轮的径向上的所述载荷支承部的厚度、所述绳轮的弯曲有效直径、以及所述主索的载荷负荷中的至少任一者作为设计参数，设定为使所述载荷支承部的应力比的值包含在比－1大且比0小的范围内。
3.根据权利要求1所述的电梯的设计方法，其中，
当所述高强度纤维包括碳纤维时，
在所述压应力设计工序以及所述拉应力设计工序中，分别将所述主索的长边方向上的所述载荷支承部的杨氏模量、所述绳轮的径向上的所述载荷支承部的厚度、所述绳轮的弯曲有效直径、以及所述主索的载荷负荷中的至少任一者作为设计参数，设定为使所述载荷支承部的应力比的值包含在－0.6以上且－0.4以下的范围内。
4.一种电梯，其中，所述电梯包括：轿厢、绳轮以及主索，所述主索包括载荷支承部，所述载荷支承部由将高强度纤维以及树脂复合而成的复合材料构成，所述主索卷挂于所述绳轮而支承所述轿厢的载荷，
向所述主索施加下述载荷负荷：所述主索支承所述轿厢时所述载荷支承部中的沿着所述绳轮弯曲的部分的最大压应力不超过所述载荷支承部的抗压强度，并且，最大拉应力与平均应力之和不超过所述载荷支承部的抗拉强度，所述最大拉应力是所述主索支承所述轿厢时所述载荷支承部中的沿着所述绳轮弯曲的部分的最大拉应力，所述平均应力是为了使在最大装载状态下行进中的所述轿厢以与重力加速度相同的大小减速而所需的负荷施加于所述主索时以追加的方式施加于所述载荷支承部的平均应力。
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