CN116949852A - 一种电梯用高性能钢丝绳及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电梯用高性能钢丝绳及其制造方法；所述的钢丝绳包括：复合钢丝绳芯、钢丝层、钢丝绳润滑剂、消音层以及耐磨层；所述的复合钢丝绳芯包括：高强纤维内芯和若干内钢丝；若干所述的内钢丝螺旋缠绕在所述高强纤维内芯的外侧，形成所述复合钢丝绳芯；所述的钢丝层套设于所述复合钢丝绳芯的外部；所述的钢丝绳润滑剂填充在所述钢丝层层中以及填充在所述复合钢丝绳芯与所述钢丝层之间；所述的消音层和耐磨层依次包裹设置于所述钢丝层的外部。本发明制造的电梯用高性能钢丝绳解决了现有电梯钢丝绳存在的抗拉强度不足、耐磨性较差以及使用时容易产生噪音的问题。
Description
技术领域
本发明涉及钢丝绳技术领域，具体涉及一种电梯用高性能钢丝绳及其制造方法。
背景技术
在日常生活中，电梯是一种极为便利且常见的运输工具，其广泛服务于各种建筑物中。钢丝绳是将力学性能和几何尺寸符合要求的多股钢丝捻合在一起形成的螺旋状钢丝束，其一般是由钢丝绳芯、钢丝及润滑剂组成。在电梯系统中钢丝绳主要用于连接电梯轿厢和电梯的对重，电梯轿厢在钢丝绳的牵引下稳定运行；因此钢丝绳是作为整个电梯系统的重要组成部分，其承载了电梯轿厢和对重的重量，是整个电梯轿厢运行的关键部件。因此，电梯钢丝绳性能的优劣将直接关系到电梯系统运行的安全性。
然而，目前市场上现有的电梯用钢丝绳存在耐磨性能较差的问题，因此就需要在设备运行较短的一段时间后进行维护检修，使得使用成本增加。现有的电梯用钢丝绳还存在抗拉强度较低的问题，为了保证电梯系统的安全运行就需要通过增加钢丝绳的直径，来保证其具有足够的抗拉强度，这样一方面会使成本升高，同时由于钢丝绳的直径变大，势必会导致其自重大幅增加，这样对于电梯运行的电能消耗也会随之升高，同样增加了使用成本。再者，现有的电梯用钢丝绳还存在运行噪音较大的问题，将其用于电梯系统后在电梯系统运行过程中钢丝绳与设备之间产生的摩擦噪音较大，影响用户的使用体验感。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有电梯用钢丝绳存在耐磨性能较差、抗拉强度不足以及运行噪音较大的问题，本发明开发了一种新型的电梯用高性能钢丝绳，解决了现有电梯钢丝绳存在的上述问题。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种电梯用高性能钢丝绳，其特征在于，所述的钢丝绳包括：复合钢丝绳芯、钢丝层、钢丝绳润滑剂、消音层以及耐磨层；所述的复合钢丝绳芯包括：高强纤维内芯和若干内钢丝；若干所述的内钢丝螺旋缠绕在所述高强纤维内芯的外侧，形成所述复合钢丝绳芯；
所述的钢丝层套设于所述复合钢丝绳芯的外部；所述的钢丝绳润滑剂填充在所述钢丝层层中以及填充在所述复合钢丝绳芯与所述钢丝层之间；所述的消音层和耐磨层依次包裹设置于所述钢丝层的外部。
本发明制造的这种高性能钢丝绳具有抗拉强度高、耐磨性能好以及静音效果佳等优点。
进一步的，一种电梯用高性能钢丝绳：所述的复合钢丝绳芯还包括粘合剂；所述的内钢丝螺旋缠绕在所述高强纤维内芯的外侧并通过所述粘合剂进行固定。
具体的，所述粘合剂可选自丁腈橡胶、聚异丁烯橡胶、聚丙烯酸酯中的一种。
进一步的，一种电梯用高性能钢丝绳：所述的高强纤维内芯选用碳纤维、石墨纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维中的一种。
在本发明中以高强度的纤维内芯替代了传统的钢丝内芯，其使得制造的钢丝绳不仅在抗拉强度上得到了有效提升，而且有效降低了制造的钢丝绳的自身重量，便于运输及使用。
进一步的，一种电梯用高性能钢丝绳：所述的钢丝层由若干外钢丝构成；若干所述的外钢丝螺旋缠绕于所述复合钢丝绳芯的外侧形成所述钢丝层；所述的钢丝绳润滑剂填充于若干所述外钢丝之间。
具体的，所述的内钢丝和外钢丝是直径相对较小的细丝，其可选用碳素钢丝。
进一步的，一种电梯用高性能钢丝绳：所述的钢丝绳润滑剂包括如下质量分数的组分：
橡胶油45～60wt％，石蜡10～15wt％，磷酸酯5～10wt％，石油磺酸盐1.0～3.0wt％，增稠剂15～20wt％以及纳米添加剂5～15wt％。
更进一步的，一种电梯用高性能钢丝绳：所述的石油磺酸盐选用石油磺酸钠；所述的增稠剂选用聚烯烃共聚物、乙丙共聚物、聚氨酯、硬脂胺中的一种；所述的纳米添加剂选用石墨烯、纳米铜、纳米铝中的一种。
进一步的，一种电梯用高性能钢丝绳：所述的消音层选用硬质聚氨酯材质。
进一步的，一种电梯用高性能钢丝绳：所述的耐磨层设置为氧化铝层。
进一步的，一种电梯用高性能钢丝绳：所述的钢丝绳还包括铝青铜层；所述的铝青铜层镀设于所述耐磨层的表面。
一种电梯用高性能钢丝绳的制造方法，其特征在于，该方法用于制造上述的钢丝绳，该方法包括如下步骤：
S1、提供高强纤维内芯，并将粘合剂涂于高强纤维内芯的表面；
S2、将若干内钢丝与高强纤维内芯进行捻股，使内钢丝螺旋缠绕在所述高强纤维内芯的外侧，并通过所述粘合剂进行粘连固定，形成复合钢丝绳芯；
S3、按比例配制钢丝绳润滑剂，其包括如下质量分数的组分：
橡胶油45～60wt％，石蜡10～15wt％，磷酸酯5～10wt％，石油磺酸盐1.0～3.0wt％，增稠剂15～20wt％以及纳米添加剂5～15wt％；
S4、将上述的复合钢丝绳芯与若干外钢丝再次进行进行捻股合绳，使外钢丝螺旋缠绕在所述复合钢丝绳芯的外侧，并且在捻股合绳的同时向合绳处喷淋所述钢丝绳润滑剂，完成后在复合钢丝绳芯的外侧形成钢丝层；
S5、在所述钢丝层外部依次包裹设置消音层和耐磨层；
S6、对所述耐磨层的表面进行粗糙化处理，然后在所述耐磨层的表面喷涂形成铝青铜涂层，完成电梯用高性能钢丝绳的制造。
本发明的有益效果：
(1)本发明制造的以高强纤维为内芯的复合钢丝绳芯能够大幅增加整体钢丝绳的抗拉强度且能够有效降低钢丝绳的自重，在该钢丝绳用于电梯系统时由于自身重量的降低，使其对于电能的消耗也得到有效降低，使用成本更低。
(2)在本发明中配制的钢丝绳润滑剂其对于该高性能钢丝绳内部的多股丝束之间具有较好的润滑作用，在钢丝绳使用过程中能够降低内部细钢丝之间的磨损；由于降低了钢丝绳内部的摩擦作用，其一方面能够避免内部摩擦产生的噪音，同时由于内部钢丝之间的磨损降低也有利于该钢丝绳抗拉强度的保持，进而能延长钢丝绳的使用寿命。
(3)本发明通过设计的消音层能够在钢丝绳使用过程中有效降低因钢丝绳与运行设备之间摩擦产生的噪音。本发明通过钢丝绳内部润滑剂的使用，再配合外部的消音层设计组合达到了降低钢丝绳使用过程中噪音的效果，解决了现有电梯钢丝使用过程中摩擦噪音较大，影响用户使用体验的问题。
(4)本发明通过耐磨层的设计大幅提升了该钢丝绳的耐磨性能；本发明通过耐磨层与铝青铜层的组合设计使得钢丝绳的耐磨效果得到了极大提高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例1提供的电梯用高性能钢丝绳的结构示意图；
图2为实施例3提供的电梯用高性能钢丝绳的结构示意图。
图中标记：1复合钢丝绳芯、2钢丝层、3钢丝绳润滑剂、4消音层、5耐磨层、6铝青铜层、1-1高强纤维内芯、1-2内钢丝、2-1外钢丝。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
实施例1
如图1所示，提供一种电梯用高性能钢丝绳，其特征在于，所述的钢丝绳包括：复合钢丝绳芯1、钢丝层2、钢丝绳润滑剂3、消音层4、耐磨层5以及铝青铜层6；
所述的复合钢丝绳芯1包括：1根高强纤维内芯1-1和12根内钢丝1-2(碳素钢丝)；12根内钢丝1-2呈螺旋状缠绕在所述高强纤维内芯1-1的外侧，形成所述复合钢丝绳芯1；其中：高强纤维内芯1-1选用碳纤维内芯；
所述的钢丝层2由41根外钢丝2-1(碳素钢丝)构成；41根外钢丝2-1呈螺旋状缠绕于所述复合钢丝绳芯1的外侧，形成套设于所述复合钢丝绳芯1的外部钢丝层2，且在所述外钢丝2-1之间填充有钢丝绳润滑剂3；所述的消音层4和耐磨层5依次包裹设置于所述钢丝层2的外部，所述的铝青铜层6镀设于所述耐磨层5的外侧；
其中：所述的消音层4设置为硬质聚氨酯层；所述的耐磨层5设置为氧化铝层；
所述的钢丝绳润滑剂包括如下质量分数的组分：橡胶油47wt％，石蜡10wt％，磷酸酯10wt％，石油磺酸钠1.0wt％，增稠剂(聚烯烃共聚物)17wt％以及纳米添加剂(纳米铜)15wt％。
上述实施例1提供的一种电梯用高性能钢丝绳的制造方法，包括如下具体步骤：
S1、提供高强的碳纤维内芯1-1，并将熔融的粘合剂(丁腈橡胶)涂于高强碳纤维内芯1-1的表面；
S2、将12根内钢丝1-2与高强碳纤维内芯1-1进行捻股，使内钢丝1-2螺旋缠绕在所述高强碳纤维内芯1-1的外侧，并通过所述粘合剂进行粘连，形成复合钢丝绳芯1；
S3、按比例配制钢丝绳润滑剂；具体包括如下质量分数的组分：橡胶油47wt％，石蜡10wt％，磷酸酯10wt％，石油磺酸钠1.0wt％，增稠剂(聚烯烃共聚物)17wt％以及纳米添加剂(纳米铜)15wt％；
S4、将上述的复合钢丝绳芯1与41根外钢丝2-1再次进行进行捻股合绳，使外钢丝2-1螺旋缠绕在所述复合钢丝绳芯1的外侧，并且在捻股合绳的同时向合绳处喷淋所述钢丝绳润滑剂，捻股合绳后在复合钢丝绳芯1的外侧形成钢丝层2；
S5、在所述钢丝层2外部依次包裹设置消音层4和耐磨层5；
S6、对所述耐磨层5的表面进行喷砂处理(喷砂介质选用白刚玉)，使之粗糙，然后在所述耐磨层5的表面采用等离子喷涂工艺喷涂形成铝青铜层6，即完成电梯用高性能钢丝绳的制造。
实施例2
提供一种电梯用高性能钢丝绳，其特征在于，所述的钢丝绳包括：复合钢丝绳芯1、钢丝层2、钢丝绳润滑剂3、消音层4、耐磨层5以及铝青铜层6；
所述的复合钢丝绳芯1包括：高强纤维内芯(芳纶纤维)1-1和1若干内钢丝1-2；若干所述的内钢丝1-2呈螺旋状缠绕在所述高强纤维内芯1-1的外侧，形成所述复合钢丝绳芯1；
所述的钢丝层2由若干外钢丝2-1构成；若干所述的外钢丝2-1呈螺旋状缠绕于所述复合钢丝绳芯1的外侧，形成套设于所述复合钢丝绳芯1的外部钢丝层2，且在若干所述外钢丝2-1之间填充有钢丝绳润滑剂3；所述的消音层4和耐磨层5依次包裹设置于所述钢丝层2的外部，所述的铝青铜层6镀设于所述耐磨层5的外侧；
其中：所述的消音层4设置为硬质聚氨酯层；所述的耐磨层5设置为氧化铝层；
所述的钢丝绳润滑剂包括如下质量分数的组分：橡胶油60wt％，石蜡12wt％，磷酸酯5wt％，石油磺酸钠3wt％，增稠剂(聚氨酯)15wt％以及纳米添加剂(石墨烯)5wt％。
上述实施例2提供的一种电梯用高性能钢丝绳的制造方法，包括如下具体步骤：
S1、提供高强的芳纶纤维内芯1-1，并将粘合剂涂于高强碳纤维内芯1-1的表面；
S2、将若干内钢丝1-2与高强芳纶纤维内芯1-1进行捻股，使内钢丝1-2螺旋缠绕在所述高强芳纶纤维内芯1-1的外侧，并通过所述粘合剂进行粘连，形成复合钢丝绳芯1；
S3、按比例配制钢丝绳润滑剂；具体包括如下质量分数的组分：橡胶油60wt％，石蜡12wt％，磷酸酯5wt％，石油磺酸钠3wt％，增稠剂(聚氨酯)15wt％以及纳米添加剂(石墨烯)5wt％；
S4、将上述的复合钢丝绳芯1与若干外钢丝2-1再次进行进行捻股合绳，使外钢丝2-1螺旋缠绕在所述复合钢丝绳芯1的外侧，并且在捻股合绳的同时向合绳处喷淋所述钢丝绳润滑剂3，捻股合绳后在复合钢丝绳芯1的外侧形成钢丝层2；
S5、在所述钢丝层2外部依次包裹设置消音层4和耐磨层5；
S6、对所述耐磨层5的表面进行喷砂处理，使之表面粗糙，然后在所述耐磨层5的表面采用等离子喷涂工艺喷涂形成铝青铜层6，即完成电梯用高性能钢丝绳的制造。
实施例3
如图2所示，提供一种电梯用高性能钢丝绳，其特征在于，所述的钢丝绳包括：复合钢丝绳芯1、钢丝层2、钢丝绳润滑剂3、消音层4以及耐磨层5；
所述的复合钢丝绳芯1包括：高强纤维内芯(碳化硅)1-1和1若干内钢丝1-2；若干所述的内钢丝1-2呈螺旋状缠绕在所述高强纤维内芯1-1的外侧，形成所述复合钢丝绳芯1；
所述的钢丝层2由若干外钢丝2-1构成；若干所述的外钢丝2-1呈螺旋状缠绕于所述复合钢丝绳芯1的外侧，形成套设于所述复合钢丝绳芯1的外部钢丝层2，且在若干所述外钢丝2-1之间填充有钢丝绳润滑剂3；所述的消音层4和耐磨层5依次包裹设置于所述钢丝层2的外部；
其中：所述的消音层4设置为硬质聚氨酯层；所述的耐磨层5设置为氧化铝层；
所述的钢丝绳润滑剂包括如下质量分数的组分：橡胶油45wt％，石蜡15wt％，磷酸酯8wt％，石油磺酸钠2wt％，增稠剂(硬脂胺)20wt％以及纳米添加剂(纳米铝)10wt％。
上述实施例3提供的一种电梯用高性能钢丝绳的制造方法，包括如下具体步骤：
S1、提供高强的芳纶纤维内芯1-1，并将粘合剂涂于高强碳纤维内芯1-1的表面；
S2、将若干内钢丝1-2与高强芳纶纤维内芯1-1进行捻股，使内钢丝1-2螺旋缠绕在所述高强芳纶纤维内芯1-1的外侧，并通过所述粘合剂进行粘连，形成复合钢丝绳芯1；
S3、按比例配制钢丝绳润滑剂；具体包括如下质量分数的组分：橡胶油45wt％，石蜡15wt％，磷酸酯8wt％，石油磺酸钠2wt％，增稠剂(硬脂胺)20wt％以及纳米添加剂(纳米铝)10wt％；
S4、将上述的复合钢丝绳芯1与若干外钢丝2-1再次进行进行捻股合绳，使外钢丝2-1螺旋缠绕在所述复合钢丝绳芯1的外侧，并且在捻股合绳的同时向合绳处喷淋所述钢丝绳润滑剂3，捻股合绳后在复合钢丝绳芯1的外侧形成钢丝层2；
S5、在所述钢丝层2外部依次包裹设置消音层4和耐磨层5，得到电梯用高性能钢丝绳。
上述为本发明的较佳实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。凡由本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种电梯用高性能钢丝绳，其特征在于，所述的钢丝绳包括：复合钢丝绳芯(1)、钢丝层(2)、钢丝绳润滑剂(3)、消音层(4)以及耐磨层(5)；
所述的复合钢丝绳芯(1)包括：高强纤维内芯(1-1)和若干内钢丝(1-2)；若干所述的内钢丝(1-2)螺旋缠绕在所述高强纤维内芯(1-1)的外侧，形成所述复合钢丝绳芯(1)；
所述的钢丝层(2)套设于所述复合钢丝绳芯(1)的外部；
所述的钢丝绳润滑剂(3)填充在所述钢丝层(2)层中以及填充在所述复合钢丝绳芯(1)与所述钢丝层(2)之间；
所述的消音层(4)和耐磨层(5)依次包裹设置于所述钢丝层(2)的外部。
2.根据权利要求1所述的一种电梯用高性能钢丝绳，其特征在于，所述的复合钢丝绳芯(1)还包括粘合剂；
所述的内钢丝(1-2)螺旋缠绕在所述高强纤维内芯(1-1)的外侧并通过所述粘合剂进行固定。
3.根据权利要求1所述的一种电梯用高性能钢丝绳，其特征在于，所述的高强纤维内芯(1-1)选用碳纤维、石墨纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种电梯用高性能钢丝绳，其特征在于，所述的钢丝层(2)由若干外钢丝(2-1)构成；
若干所述的外钢丝(2-1)螺旋缠绕于所述复合钢丝绳芯(1)的外侧形成所述钢丝层(2)；所述的钢丝绳润滑剂(3)填充于若干所述外钢丝(2-1)之间。
5.根据权利要求1所述的一种电梯用高性能钢丝绳，其特征在于，所述的钢丝绳润滑剂(3)包括如下质量分数的组分：
橡胶油45～60wt％，石蜡10～15wt％，磷酸酯5～10wt％，石油磺酸盐1.0～3.0wt％，增稠剂15～20wt％以及纳米添加剂5～15wt％。
6.根据权利要求5所述的一种电梯用高性能钢丝绳，其特征在于，所述的石油磺酸盐选用石油磺酸钠；所述的增稠剂选用聚烯烃共聚物、乙丙共聚物、聚氨酯、硬脂胺中的一种；所述的纳米添加剂选用石墨烯、纳米铜、纳米铝中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种电梯用高性能钢丝绳，其特征在于，所述的消音层(4)选用硬质聚氨酯材质。
8.根据权利要求1所述的一种电梯用高性能钢丝绳，其特征在于，所述的耐磨层(5)设置为氧化铝层。
9.根据权利要求1所述的一种电梯用高性能钢丝绳，其特征在于，所述的钢丝绳还包括铝青铜层(6)；所述的铝青铜层(6)镀设于所述耐磨层(5)的表面。
10.一种电梯用高性能钢丝绳的制造方法，其特征在于，该方法用于制造权利要求1～9任一项所述的钢丝绳，该方法包括如下步骤：
S1、提供高强纤维内芯(1-1)，并将粘合剂涂于高强纤维内芯(1-1)的表面；
S2、将若干内钢丝(1-2)与高强纤维内芯(1-1)进行捻股，使内钢丝(1-2)螺旋缠绕在所述高强纤维内芯(1-1)的外侧，并通过所述粘合剂进行固定，形成复合钢丝绳芯(1)；
S3、按比例配制钢丝绳润滑剂；
S4、将上述的复合钢丝绳芯(1)与若干外钢丝(2-1)再次进行进行捻股合绳，使外钢丝(2-1)螺旋缠绕在所述复合钢丝绳芯(1)的外侧，并且在捻股合绳的同时向合绳处喷淋所述钢丝绳润滑剂，完成后在复合钢丝绳芯(1)的外侧形成钢丝层(2)；
S5、在钢丝层(2)外部依次包裹设置消音层(4)和耐磨层(5)；
S6、对所述耐磨层(5)的表面进行粗糙化处理，然后在所述耐磨层(5)的表面喷涂形成铝青铜层(6)，完成电梯用高性能钢丝绳的制造。
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