ES2267249T3 - Dispositivo de conexion de un cable plano. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo (10) de terminación de elemento de tensión para un sistema elevador, que comprende: un elemento (30) de compresión alrededor del que, en uso, se extiende y es compresible un elemento (22) de tensión; un plano de carga definido por dicho elemento de tensión en dicho elemento de compresión; y un pivote (60) asociado con dicho elemento (30) de compresión; caracterizado porque: dicho pivote (60) tiene un centro que está alineado con dicho plano de carga y que está colocado sobre dicho elemento de compresión.
Description
Dispositivo de conexión de cables.
La presente invención se refiere a sistemas
elevadores. Más particularmente, la invención se refiere a una
terminación para un elemento de tensión plano, flexible.
Un sistema elevador por tracción convencional
incluye una cabina, un contrapeso, dos o más cables (elementos de
tensión) que interconectan la cabina y los contrapesos,
terminaciones para cada extremo de los cables en los puntos de
conexión con la cabina y los contrapesos, una polea de tracción para
mover los cables y una máquina para hacer girar la polea de
tracción. Los cables se han hecho tradicionalmente de hilos de acero
corchados o trenzados que se terminan fácil y fiablemente mediante
medios tales como terminaciones de compresión y terminaciones
encapsuladas.
Las terminaciones del tipo de compresión para
cables de acero de diámetros más grandes (cables elevadores de acero
convencionales) son extremadamente efectivas y fiables. El intervalo
de presiones situadas en tales terminaciones es razonablemente
amplio sin consecuencias adversas. Siempre y cuando la presión
aplicada esté en algún lugar razonablemente por encima de la presión
umbral para retener los cables, la terminación será efectiva.
Con una tendencia de la industria hacia cables
planos, teniendo esos cables cordones de pequeña sección transversal
y fundas poliméricas, hay significativamente más criticidad
implicada en terminar eficazmente los mismos. Más específicamente,
cuando se somete a presión, el recubrimiento polimérico puede
deformarse hasta un 50% de su espesor original. El conocimiento de
la técnica anterior que enseña a sobrepasar un umbral no es todo de
lo que hay que preocuparse en los elementos de tensión planos,
flexibles. Los límites superiores de compresión son también
importantes.
Puesto que el conocimiento actual en la técnica
de terminaciones de elementos de tensión está lejos de ser perfecto
para elementos de tensión planos, flexibles, debido tanto a pequeño
diámetro de cordón como a las propiedades de funda tratadas
anteriormente, la técnica tiene necesidad de un dispositivo de
terminación de elemento de tensión que optimice específicamente las
terminaciones de los elementos de tensión planos, flexibles, que
están surgiendo actualmente en la técnica.
El documento
DD-A-115089 da a conocer un
dispositivo de terminación según el preámbulo de la reivindicación
1.
Según la presente invención se proporciona un
dispositivo de terminación según la reivindicación 1. Un dispositivo
de terminación preferido comprende una placa de lado de carga, una
placa de lado cortado y un enchufe, pudiendo una parte del cual
alojarse entre dichas placas de lado de carga y de lado cortado, y
una parte del cual tiene forma de bulbo. Las placas y el enchufe son
de una anchura suficiente como para aceptar un elemento de tensión
plano, flexible, de una anchura seleccionada, y pueden fijarse
juntos mediante abrazaderas. En un estado en el que las abrazaderas
están sueltas, el elemento de tensión puede insertarse entre la
placa de lado de carga y el enchufe, hacia y alrededor del bulbo y
hacia arriba de nuevo entre la placa de lado cortado y el enchufe,
tras lo cual, la apretura de las abrazaderas produce unas fuerzas de
rozamiento significativas sobre el elemento de tensión para retener
el mismo mientras las fuerzas compresivas sobre el elemento de
tensión se limitan intencionalmente a aproximadamente 2 Mpa sobre el
lado de carga del dispositivo y a 5 MPa sobre el lado cortado del
dispositivo. El rozamiento se incrementa texturando las superficies
del dispositivo de terminación con el que hace contacto el elemento
de tensión. Con fuerzas compresivas tales como las indicadas, se
minimiza la deformación mientras que la terminación mantiene una
fuerza de agarre suficiente como para proporcionar un factor de
seguridad (fds) de 12 para mantener una solidez adecuada de la
terminación.
Puesto que la deformación es una posibilidad
incluso con niveles de MPa en los límites indicados, la invención
incluye opcionalmente una estructura que proporciona una resistencia
de manera que la fuerza compresiva sobre el elemento de tensión
permanezca en el intervalo aceptable aunque se produzca una
deformación.
Opcionalmente, la terminación de la invención
incluye además un dispositivo de inmovilización sujetable al extremo
cortado del elemento de tensión. En el caso poco probable de
resbalamiento del elemento de tensión a través del dispositivo de
terminación, el dispositivo de inmovilización será arrastrado
adentro del dispositivo de terminación y evitará que el extremo
cortado del elemento de tensión salga por el dispositivo de
terminación.
La figura 1 es una vista en perspectiva de un
sistema elevador;
la figura 2 es una vista en perspectiva en
despiece del dispositivo de terminación de la invención;
la figura 3 es una vista posterior en alzado de
un enchufe de la invención;
la figura 4 es una vista lateral en alzado de un
enchufe de la invención;
la figura 5 es una vista en alzado en planta
superior de un enchufe de la invención;
la figura 6 es una vista similar a la figura 3
pero que tiene espárragos instalados en la misma;
la figura 7 es una vista posterior en alzado de
una placa de compresión de la invención;
la figura 8 es una vista lateral en alzado de
una placa de compresión de la invención;
la figura 9 es una vista posterior en alzado de
la invención en un estado ensamblado y apretado;
la figura 10 es una vista lateral en alzado de
la invención en un estado ensamblado y apretado;
la figura 11 es una vista esquemática de una
tuerca y un perno con arandelas elásticas sobre los mismos en el
estado descomprimido;
la figura 12 es una vista esquemática de una
tuerca y un perno con arandelas elásticas sobre los mismos en el
estado comprimido;
la figura 13 es una vista esquemática de un
medio de empuje alternativo de la invención;
la figura 14 es una vista esquemática del
dispositivo de terminación de la invención que ilustra direcciones
de fuerza para cálculos proporcionados en la presente memoria;
la figura 15 es una vista en perspectiva del
conector pivotante del dispositivo de terminación de la
invención;
la figura 16 es una vista ensamblada en
perspectiva del dispositivo de inmovilización de la invención;
la figura 17 es una vista en perspectiva de la
parte interior de un lado del dispositivo de inmovilización, y
la figura 18 es una vista en perspectiva de la
parte interior de un segundo lado del dispositivo de
inmovilización.
La figura 19 es una vista lateral en corte de
una polea de tracción y una pluralidad de cables planos que tiene
cada uno una pluralidad de cordones.
La figura 20 es una vista en corte de uno de los
cables planos.
La ubicación relativa del dispositivo de
terminación de elemento de tensión de la invención puede
establecerse con referencia a la figura 1. Por claridad, el sistema
12 elevador se ilustra teniendo una cabina 14, un contrapeso 16, un
motor 18 de tracción y una máquina 20. El motor 18 de tracción
incluye un elemento 22 de tensión que interconecta la cabina 14 y el
contrapeso 16, elemento que es movido por una polea 24. Los dos
extremos del elemento 22 de tensión, es decir, un extremo 26 de
cabina y un extremo 28 de contrapeso, deben terminarse. Es este
punto de terminación para un elemento de tensión plano, flexible, de
lo que se ocupa la invención. En el documento estadounidense con Nº
de serie 09/031.108, presentado el 26 de febrero de 1998, titulado
Tension Member For An Elevador, y en la solicitud de continuación en
parte titulada Tension Member For an Elevator, presentada el 22 de
diciembre de 1998 bajo el expediente de abogado Nº
98-2143, ambos de los cuales se incorporan en la
presente memoria por referencia, se analiza con más detalle un
elemento de tensión ejemplar del tipo contemplado en esta solicitud.
El sistema elevador representado se proporciona a efectos
ilustrativos para ilustrar la ubicación del dispositivo de la
invención.
Centrándose en el dispositivo de terminación,
con referencia a la figura 2, y advirtiendo que los dos extremos 26
y 28 pueden terminarse de manera similar, el dispositivo de la
invención comprende, principalmente, un enchufe 30 alrededor del
cual se extiende un elemento de tensión plano, flexible, (no
mostrado), una placa 80 de lado de carga y una placa 96 de lado
cortado. La invención comprende además un subsistema de compresión
elástica y un conector articulado que se analizarán posteriormente
en la presente memoria.
Volviendo a la parte principal de la invención y
dirigiendo la atención a las figuras 2 a 5, el enchufe 30 incluye un
extremo 32 cónico tanto para facilitar la inserción de un elemento
de tensión en el estado ensamblado sin apretar del dispositivo como,
de manera adicional e importante, para evitar un borde afilado que
si no fomentaría la fatiga en el elemento de tensión donde el
elemento entra en el dispositivo 10 de terminación. La conicidad es
desde dos superficies principales del enchufe 30, es decir una
superficie 34 de carga y una superficie 36 cortada. El enchufe 30
incluye además unos canales 38 y 40, respectivamente. Los canales 38
y 40 están dimensionados para recibir un elemento de tensión de una
anchura que se ha preseleccionado. Cuando el dispositivo de
terminación se ensambla, cada canal está encajado con una sección
del elemento de tensión. Cada canal puede dejarse liso, y el
dispositivo de terminación seguirá siendo efectivo. Sin embargo, se
prefiere texturar cada canal y la superficie 42 de bulbo, aumentando
así el coeficiente de rozamiento de todas las superficies del
enchufe 30 con las que hará contacto el elemento de tensión
terminado. Un método preferido para texturar los canales 38 y 40 así
como la superficie 42 es por chorreo con arena. Sin embargo, se
entenderá que pueden utilizarse también otros métodos tales como el
fresado, el grabado químico, etc.
El enchufe 30 incluye además unas alas 44 y 46
de unión que tienen una pluralidad de orificios 48 de holgura para
sujetador y, en una realización preferida, una pluralidad de
aberturas 50 de recepción de espárrago. El número de orificios 48
depende de la longitud del enchufe 30 y la presión permisible sobre
el elemento de tensión. En la realización de las figuras 3 y 4, se
proporcionan cuatro orificios 48 y tres aberturas 50 en cada ala 44
y 46. En una realización preferida, las aberturas 50 están roscadas
para recibir unos espárragos 52 (figura 6). Debería observarse que
los espárragos 52, tal como se muestran en la figura 6, se extienden
sólo hacia el lado 36 cortado del enchufe 30. Los espárragos 52
permiten la aplicación de una carga compresiva sobre el lado 36
cortado del enchufe 30 mayor que la carga aplicada sobre el lado 34
de carga del enchufe 30, la cual es aplicada por pernos que se
extienden completamente a través del dispositivo 10. En otras
palabras, la carga aplicada sobre los respectivos lados del enchufe
30 (a través de unas placas que se analizan a continuación) por los
pernos (que se extienden a través del dispositivo) y las tuercas es
aproximadamente igual; los espárragos 52 permiten aplicar más carga
sobre el lado cortado, tal como resulta deseable y se explica
adicionalmente en lo sucesivo.
En una realización preferida, el enchufe 30 (la
sección constreñida entre las placas) tiene un grosor de
aproximadamente 9 a aproximadamente 12 milímetros para soportar el
esfuerzo aplicado sobre el mismo.
Con referencia de nuevo a la figura 5, la
superficie 42 se ilustra como una zona deprimida entre unos rebordes
54 y 56. Los rebordes se proporcionan preferiblemente para ayudar a
asentar apropiadamente un elemento de tensión cuando se está
construyendo la terminación. Esto ayuda a garantizar que los
cordones de carga del elemento de tensión no experimentan una carga
significativamente desigual. Para conseguir el resultado deseado no
resulta necesaria una altura de reborde significativa. Se ha
descubierto que una altura de aproximadamente 1 mm para cada reborde
funciona adecuadamente.
La característica final del enchufe 30’ es un
receptáculo 58 de pasador que preferiblemente incluye en el mismo un
casquillo 60. El receptáculo 58 de pasador está situado en un bulbo
62 del enchufe 30, pero está descentrado con respecto al eje central
del bulbo 62. Más específicamente, y para minimizar el esfuerzo
angular en el elemento de tensión, el receptáculo 58 está
descentrado hacia el lado 34 de carga del enchufe 30 y está colocado
para estar alineado en el centro con un elemento de tensión
ensamblado con dicho elemento de terminación. Al ubicar así el
receptáculo, y por tanto el punto de pivote en el sistema, la carga
que cuelgue del mismo estará alineada con el lado de carga del
elemento de tensión acoplado con el dispositivo de terminación de la
invención.
El enchufe 30 es importante para la
funcionalidad del dispositivo de terminación la invención
principalmente porque proporciona tres zonas de rozamiento definidas
y una superficie lisa de codo para el elemento de tensión. La
combinación reduce la fuerza de compresión requerida para evitar el
resbalamiento de elemento de tensión, lo cual es particularmente
útil cuando se emplean elementos de tensión planos, flexibles, que
tienen recubrimientos poliméricos. Reducir la fuerza de compresión
que de otro modo se requeriría palia la deformación y reduce el
esfuerzo en el elemento de tensión. Esto resulta deseable puesto que
puede reducir el número de operaciones de recolocación de los cables
que se realizarían durante la vida del elevador.
Hasta ahora solo se ha descrito el enchufe 30, y
a un experto normal en la técnica le resultará evidente que el
enchufe por sí solo no retiene el elemento de tensión. Por tanto, se
hace referencia a las figuras 7 y 8, en las que se describen las
placas 80 y 96 de lado de carga y de lado cortado, respectivamente.
Debería observarse que la placa 80 y la placa 96 son idénticas en
una realización preferida y que se les proporcionan números
distintos simplemente para distinguir cada lado del dispositivo de
terminación (que depende del lado) en vez de para indicar cualquier
distinción entre las propias placas.
Las placas 80 y 96 se curvan en unos extremos 82
y 84 superior e inferior longitudinales de las mismas. El grado de
curvatura se selecciona para reducir, en el extremo 82, la fatiga
del elemento de tensión en el punto en el que entra en el
dispositivo de terminación. La curva en 82 refleja preferiblemente
el extremo 32 cónico del enchufe 30. El extremo 84 inferior se curva
para ajustar la transición desde la parte de compresión del enchufe
30 al bulbo 62. En una realización preferida, las curvas en 82 y 84,
así como aquellas en la placa 96 opuesta, son idénticas, por lo que
las placas 80 y 96 son intercambiables y pueden orientarse en
cualquier sentido. Esto facilita el ensamblaje del dispositivo de
terminación.
En el lado 86 convexo de cada placa 80 y 96
(debería observarse que los subíndices empleados para describir
características de cada placa serán idénticos porque las
características son idénticas y no resulta necesaria ninguna
distinción en cuanto al lado del dispositivo de terminación) se
proporciona una región 88 en la que es deseable una superficie
texturada. La textura puede ser de cualquier tipo que aumente el
coeficiente de rozamiento sin resultar significativamente
perjudicial para el recubrimiento del elemento de tensión. En una
realización preferida, lo indicado es el chorreo con arena de la
región. Se entenderá que la reivindicación puede texturarse por
fresado, grabado químico, moleteado, etc. si se desea o se indica
por lo demás. Un intervalo preferido de rozamiento para el
dispositivo de la invención es de aproximadamente 0,15 a 0,5. La
región 88 está bosquejada en la figura 8 en líneas discontinuas.
Debido a los procesos de texturado, y en
especial al proceso de chorreo con arena, el dispositivo de
terminación puede volverse más propenso a la corrosión. A fin de
evitar o inhibir tal corrosión, se ha determinado que puede
utilizarse ventajosamente un cincado electrolítico.
Alternativamente, puede usarse un material de acero inoxidable o un
material de aluminio para el dispositivo de la invención.
Limitando con la región 88 en cada lado
longitudinal de la misma está una pluralidad de orificios 90 de
holgura. En una realización preferida, se proporcionan siete
orificios 90 en cada lado de la región 88. Los orificios 90 aceptan
el paso a través de pernos para ensamblar el dispositivo 10 y
también espárragos 52 analizados con referencia a la figura 6.
Aunque se ha afirmado que las placas 80 y 96 son intercambiables
preferiblemente, también es posible eliminar orificios en la placa
80 de lado de carga que correspondan con los espárragos 52 estimando
solo desde el lado 36 cortado del enchufe 30. Los orificios que
pueden eliminarse pueden establecerse por referencia a la figura 9,
en la que se ilustran unos pernos 100 como si se extendiesen a
través de todo el conjunto, y los espárragos 52 solo se extienden a
través de un lado del mismo, requiriéndose únicamente orificios 90
de holgura en la placa de lado cortado.
Con referencia a las figuras 9 y 10, el
dispositivo 10 se ilustra en el estado ensamblado con los pernos 100
y los espárragos 52 apropiadamente apretados. El par de torsión
aplicado se analiza adicionalmente a continuación, pero viene
dictado por la presión permitida sobre el elemento de tensión, que
es de aproximadamente 2 MPa en el lado de carga y de aproximadamente
5 MPa en el lado cortado del dispositivo 10 de terminación.
Preferiblemente, en el conjunto del dispositivo
10 se incluye una disposición de empuje, más específicamente,
resulta deseable prever una posible deformación del elemento de
tensión y por tanto proporcionar medios para mantener la fuerza
normal prescrita sobre el elemento de tensión aunque su grosor se
vea reducido por los efectos de la deformación. Una disposición así
se ilustra en las figuras 11 y 12. En la figura 11, se ilustra la
disposición de empuje de una pila de arandelas 102 elásticas en el
estado descomprimido. Por otra parte, la figura 12 ilustra la misma
pila de arandelas 102 tras apretar el perno 100. En el caso de que
tras el apriete se reduzca el volumen de material confinado entre
una cabeza 194 de perno y una tuerca 106 (figura 9), debido a una
deformación del elemento de tensión, las arandelas 102 se expandirán
y mantendrán la presión sobre el elemento de tensión. La presión
normal sobre el elemento de tensión se mantendrá por tanto. La
invención produce el beneficio adicional de una fácil inspección
visual para deformaciones, puesto que si las arandelas exhibieran
un aspecto espaciado como el de la figura 11, se haría necesario
reapretar. Las arandelas elásticas son conocidas en la técnica y no
requieren una explicación específica. También pueden emplearse otros
medios de apriete con el dispositivo de la invención, siendo el
concepto común que debe mantenerse la fuerza normal predeterminada
sobre el elemento de tensión. Un medio de empuje alternativo es una
lámina 100 metálica elástica ondulada que se colocaría encima de la
placa 96 de lado cortado en vez de las arandelas 102. La lámina 110
tiene orificios 112 para el paso a través de pernos 100 o
espárragos 52, dependiendo de la ubicación. Los orificios 112 están
preferiblemente ranurados para tener en cuenta la expansión
longitudinal de la lámina elástica durante el apriete de los
sujetadores y la consiguiente compresión de la lámina 110
elástica.
Ahora se hace referencia a la figura 14, una
vista esquemática de la invención con las placas separadas del
enchufe y con las fuerzas y tensiones requeridas indicadas. La
invención proporciona cinco superficies de rozamiento que se
combinan para formar tres zonas de rozamiento. Las superficies
incluyen: (1) la superficie interna de la placa de lado de carga que
hace contacto con un lado del elemento de tensión; (2) el lado de
carga de enchufe (corresponde a la placa de carga) que proporciona
rozamiento sobre un lado opuesto del elemento de tensión desde la
placa de lado de carga; (3) la sección bulbosa que proporciona una
superficie continua de rozamiento sobre la que el elemento de
tensión está en contacto; (4) el lado cortado del enchufe; y (5) la
superficie interna de la placa de lado cortado, siendo las
superficies 4 y 5 opuestas. Estas cinco superficies crean tres zonas
de rozamiento que se resuelven en las siguientes ecuaciones para
determinar la adecuación del conjunto. Cada zona es cuantificable
matemáticamente. La suma de los tres rozamientos debe ser suficiente
como para evitar el resbalamiento. Hablando en sentido practico, es
deseable conseguir una eficiencia de sujeción del 100%. A fin de
lograr esta eficiencia, la suma de las tres zonas de rozamiento debe
ser igual o mayor que la resistencia a la rotura del elemento de
tensión que se emplee. Con un conjunto que tiene una eficiencia de
sujeción del 100%, el elemento de tensión se romperá antes de que el
dispositivo de terminación permita resbalar al elemento de tensión.
En las siguientes ecuaciones, se realizan varias suposiciones: la
resistencia a la rotura del cable es de 30.000 Newtons; el
coeficiente de rozamiento (\mu) para las superficies chorreadas
con arena que se prefieren en la invención es de 0,25; la fuerza
normal a la placa es una función del número de pernos empleados
multiplicado por 1540 Newtons, que es la fuerza esperada producida
por cada perno. Estos números son ejemplares y evidentemente pueden
ajustarse dependiendo de las circunstancias. Un experto normal en la
técnica, tras una exposición a esta descripción, debería ser
completamente capaz de ajustar los cálculos para cumplir con
cualquier parámetro específico dado sin excesiva experimentación. La
figura 14 es informativa y se utiliza en conexión con las siguientes
fórmulas, empleadas para determinar la resistencia de agarre del
dispositivo 10 y el esfuerzo en varios componentes.
Supóngase que la tensión de enganche está
dividida en tres regiones:
- T_{1} \rightarrow T_{2}
- (región 1),
- T_{2} \rightarrow T_{3}
- (región 2), y
- T_{3} \rightarrow T_{4}
- (región 3);
se sabe que T_{1} = resistencia a
la rotura del elemento de tensión plano, flexible, y que T_{4} =
0, puesto que si T_{4} > 0, el elemento de tensión resbalará en
el dispositivo de
terminación.
Por ejemplo, supóngase que:
Región
1
- T_{1} = 30.000 N = resistencia a la rotura del elemento de tensión,
- \mu = 0,25 = coeficiente de rozamiento,
- N_{1} = fuerza normal a la placa = 12.320 N (8 pernos x 1540 N),
para la región 1 (con referencia a
la figura 14), F_{1} =
\muN_{1}
- F_{1} = \mu(N_{1})\cdot2 placas
- F_{1} = 0,25(12.320)\cdot2 placas
- F_{1} = 6.160 N, y
- T_{2} = T_{1} - F_{1}, así que
- T_{2} = (30.000 - 6.160) = 23.840 N
Región
2
Por la teoría de la tracción se sabe que:
- \frac{T_{2}}{T_{3}} = e^{\mu\theta}, o T_{3} = \frac{T_{2}}{e^{\mu\theta}},
- T_{3} = \frac{23 . 840}{e^{(0,25)(\Pi)}} = \frac{23 . 840}{2 . 291},
- T_{3} = 10.405 N
Región
3
A partir de los cálculos anteriores,
- T_{3} = 10.405 N
y T_{4} debe ser = < 0 (los
valores mayores que cero indican un resbalamiento del elemento de
tensión). La placa de lado cortado tiene 14 sujetadores x 1540 N
(los espárragos 52 sólo están disponibles en la placa de lado
cortado).
Supóngase que N_{2} > N_{1} = 21.560 N, y
luego se calcula para el resbalamiento
- T_{4} = T_{3} - F_{2}, y
- F_{2} = \mu(N_{2})\cdot2 placas,
- F_{2} = 0,25(21.560)\cdot2,
- F_{2} = 10.780 N
Criterios
Si F_{2} \geq T_{3}, el diseño es adecuado
y el elemento de tensión no resbalará.
- ¿F_{2} > T_{3}? (Sí)
- 10.780 N > 10.405 N, por lo que el diseño es adecuado.
Presión sobre un elemento de tensión de
uretano:
El elemento de tensión es de 125 mm de largo y
de 30 mm de ancho.
| Presión | = \hskip0,2cm \frac{N}{A} = \frac{11000 N}{30 mm \cdot 125 mm}, |
| = \hskip0,2cm 2.933 MPa = 425 psi |
En este ejemplo, la presión está más allá de lo
enseñado por la invención.
Las placas del elemento de tensión son de 190 mm
de largo y de 30 mm de ancho.
| Lado de carga | |
| Presión \hskip0,2cm = | \frac{N}{A} = \frac{12320 N}{30 . 190} = 2.16 MPa = 313 psi (carga) |
| Lado cortado | |
| \frac{21560 N}{30 . 190} = 3.78 MPa = 548 psi (corte) |
En este ejemplo, la presión ejercida sobre el
elemento de tensión es aceptable para ambos lados del dispositivo de
terminación. Por tanto, las placas son suficientemente largas.
\vskip1.000000\baselineskip
Carga por perno:
- N_{1} = N_{2} = 11.000 N
- Carga por perno = \frac{11 . 000}{8} = 1375 N
Tamaño/roscas de perno:
- M8 - 8 mm roscado unificado. Paso = 1,25.
- Clase de propiedad 8.8
Tabla del catálogo Bossard, par de torsión de
precarga
| Precarga | Par de torsión | |
| 17.050 N | 24 N-M | Catálogo Bossard |
| Así que para 1.540 N | \frac{1540}{17 . 050} (24) = 2.17 | N-M |
| T = 0.2 F\taud | ||
| \hskip0,3cm= 0.2(1540)8 = 2.5 N-M, |
donde F\tau = 1540 N y d = 8 mm.
\newpage
- Placa de 1^{3}/_{16} = \frac{1(^{3}/_{16})^{3}}{12} = 0.0005493'' = 5.4931x10^{-4}
- (tira de una pulgada)
- \Delta = \frac{5wl^{4}}{384EI}; I_{1/4} = \frac{1(0 . 25)^{3}}{12} = 0 . 001302;
- \Delta = \frac{5(425)(1 . 653)^{4}}{384(3x10^{7})(0,0005493)} = 1.302 x 10^{-3} in^{4};
- \Delta = 0 . 02507 in.
- Si \Delta = \frac{Pl^{3}}{48EI} = \frac{425(1 . 181)1 . 653^{3}}{48(5 . 493x10^{-3})(3x10^{7})} = 0,002866 en (^{3}/_{16})
- \approx\frac{M_{c}}{I} = \frac{[145 . 159]\frac{0 . 1875}{2}}{0 . 00054893} = \frac{13 . 608}{0 . 0005493} = 24.774 psi
Carga uniformemente distribuida
- M máx. = \frac{wl^{2}}{8} = \frac{425(1 . 653)^{2}}{8} = 145.159
Carga uniformemente distribuida
- ^{1}/_{4}\approx\frac{M_{c}}{I} = \frac{[145 . 159][2 . 50]}{1 . 302x10^{-3}} = 13.935 psi
Con referencia a la figura 15, se ilustra una
horquilla. La horquilla 120 se ve conectada al conjunto de
terminación en la figura 2 (en estado en despiece). La horquilla es
convección y será fácilmente reconocida por un experto en la
técnica. La horquilla 120 se emplea para proporcionar un punto de
pivote cerca de un extremo terminal del elemento de tensión cargado
para relucir la fatiga vibratoria en el mismo. La horquilla 120 está
conectada al enchufe 30 por un pasador 122 que se extiende a través
del receptáculo 58.
Con referencia ahora a las figuras 16 a 18, se
ilustra un dispositivo 130 opcional para el uso con el dispositivo
10 de terminación. La finalidad del dispositivo 130 es trabarse con
el dispositivo 10 de terminación en el caso poco probable del
resbalamiento del elemento de tensión a través del dispositivo 10.
El dispositivo 130 se fija al extremo cortado del elemento de
tensión en algún lugar más allá de la región T4, tal como se ha
analizado anteriormente. Cuando está acoplado con el elemento de
tensión, el dispositivo 130 no puede moverse sobre el mismo. Por
tanto, si el elemento de tensión resbalase, arrastraría al
dispositivo 130 a entrar en contacto con la placa 96 de lado
cortado y el lado 36 del enchufe 30 y se trabaría allí, evitando un
resbalamiento adicional.
El dispositivo 130 comprende una parte 132
hembra (figura 17) y una parte 150 macho (figura 18). La parte 132
hembra presenta una ranura 134 de elemento de tensión, de
aproximadamente el grosor del elemento de tensión, que es
intersecada por unas ranuras 136 y 138 de plegadura. Se proporcionan
orificios 140 de taladro para el paso a través de sujetadores 142.
La parte 150 macho proporciona unas crestas 152 y 154 para la
deformación del elemento de tensión que están destinadas a
extenderse adentro de las ranuras 136 y 138, respectivamente, al
ensamblarse el dispositivo 138. La parte 150 incluye además
orificios 156 que son coaxiales con los orificios 140, cuando el
dispositivo 10 se ensambla, para facilitar el paso a través los
pernos 142 de ensamblaje.
En uso, un extremo cortado de un elemento de
tensión, es decir, el extremo que no está utilizándose para sostener
el elevador, se inserta en la ranura 134 y la parte 150 se coloca en
su sitio. Cuando los pernos 142 se aprietan, las crestas 152 y 154
fuerzan al elemento de tensión a seguir un camino sinuoso alrededor
de las crestas y adentro de las ranuras 136 y 138. De esta manera se
evita que el elemento de tensión se mueva en relación con el
dispositivo 130, y si el dispositivo 130 se mueve para entrar en
contacto con el dispositivo 10 debido al resbalamiento del elemento
de tensión, el resbalamiento se detendrá.
Una característica principal de la presente
invención es lo planos que son los cables usados en el sistema
elevador anteriormente descrito. El aumento del factor de forma
resulta en un cable que tiene una superficie de acoplamiento,
definida por la dimensión "w" de anchura, que está optimizada
para distribuir la presión sobre el cable. Por tanto, la presión
máxima sobre el cable se minimiza dentro del cable. Además, al
aumentar el factor de forma en relación con un cable redondo, que
tiene un factor de forma igual a uno, el grosor "t1" del cable
plano (véase la figura 19) puede reducirse mientras se mantiene una
área de la sección transversal de las partes del cable que soportan
la carga de tensión en el cable.
Tal como se muestra en las figuras 19 y 20, los
cables 722 planos incluyen una pluralidad de cordones 726 de carga
individuales encerrados en una capa 728 común de recubrimiento. La
capa 728 de recubrimiento separa los cordones 726 individuales y
define una superficie 730 de acoplamiento para acoplarse a la polea
724 de tracción. Los cordones 726 de carga pueden formarse a partir
de un material no metálico ligero, de alta resistencia, tal como la
fibra de aramida, o pueden formarse a partir de un material
metálico, tal como la fibra delgada de acero duro. Resulta deseable
mantener el grosor "d" de los cordones 726 tan pequeño como sea
posible a fin de maximizar la flexibilidad y minimizar el esfuerzo
en los cordones 726. Además, para los cordones formados a partir de
fibras de acero, los diámetros de fibra deberían ser menores que
0,25 milímetros en diámetro y preferiblemente en el intervalo de
aproximadamente 0,10 milímetros a 0,20 milímetros en diámetro. Las
fibras de acero que tienen tal diámetro mejoran la flexibilidad de
los cordones y del cable. Mediante la incorporación en los cables
planos de cordones que tienen las características de peso,
resistencia, durabilidad y, en particular, flexibilidad de tales
materiales, puede reducirse el diámetro "D" de la polea de
tracción mientras se mantiene la máxima presión sobre el cable
dentro de límites aceptables.
La superficie 730 de acoplamiento está en
contacto con una superficie 750 correspondiente de la polea 724 de
tracción. La capa 728 de recubrimiento está formada a partir de un
material de poliuretano, preferiblemente un uretano termoplástico,
que se extruye sobre y a través de la pluralidad de cordones 726 de
manera que cada uno de los cordones 726 individuales quede
restringido contra el movimiento longitudinal en relación con los
otros cordones 726. También pueden utilizarse otros materiales para
la capa de recubrimiento si bastan para satisfacer las funciones
requeridas de la capa de recubrimiento: tracción, desgaste,
transmisión de cargas de tracción a los cordones y resistencia a
factores ambientales. Debería entenderse que aunque puedan usarse
otros materiales para la capa de recubrimiento, si no satisfacen o
exceden las propiedades mecánicas de un uretano termoplástico,
entonces los beneficios que resultan del uso de cables planos pueden
verse reducidos. Con las propiedades mecánicas del uretano
termoplástico, el diámetro de la polea 724 de tracción es reducible
a 100 milímetros o menos.
A raíz de la configuración del cable 722 plano,
la presión sobre el cable puede distribuirse de manera más uniforme
a lo largo del cable 722. Debido a la incorporación de una
pluralidad de cordones 726 pequeños en la capa 728 de recubrimiento
de elastómero del cable plano, la presión sobre cada cordón 726 se
reduce significativamente con respecto a los cables de la técnica
anterior. La presión sobre el cable se reduce al menos tanto como
n^{-1/2}, siendo n el número de cordones paralelos en el cable
plano, para una carga y sección transversal de hilo dadas. Por
tanto, la máxima presión sobre el cable en el cable plano se reduce
significativamente en comparación con un elevador de cables
convencionales que tenga una capacidad de carga similar. Además, el
diámetro "d" de cable efectivo (medido en la dirección de
doblamiento) se reduce para la capacidad de carga equivalente, y
pueden obtenerse valores más pequeños para el diámetro "D" de
polea sin una reducción de la relación D/d. Además, minimizar el
diámetro D de la polea permite el uso de motores de alta velocidad
menos costosos y más compactos como máquina motriz.
En la figura 19 también se muestra una polea 724
de tracción que tiene una superficie 750 de tracción configurada
para recibir el cable 722 plano. La superficie 750 de acoplamiento
está complementariamente conformada para proporcionar tracción y
guiar el acoplamiento entre los cables 722 planos y la polea 724. La
polea 724 de tracción incluye un par de llantas 744 dispuestas en
lados opuestos de la polea 724 y uno o más separadores 745
dispuestos entre cables planos adyacentes. La polea 724 de tracción
también incluye revestimientos 742 alojados dentro de los espacios
entre las llantas 744 y los separadores 745. Los revestimientos 742
definen la superficie 750 de acoplamiento de manera que haya
huelgos 754 laterales entre los lados de los cables 722 planos y los
revestimientos 742. El par de llantas 744 y separadores, en
conjunción con los revestimientos, realizan la función de guiar los
cables 722 planos para evitar problemas graves de alineación en el
caso de condiciones de cable no tenso, etc. Aunque se muestran como
si incluyeran revestimientos, debería observarse que puede emplearse
una polea de tracción sin revestimientos.
Aunque se han mostrado y descrito realizaciones
preferidas, a las mismas pueden realizárseles varias modificaciones
y sustituciones sin apartarse del espíritu y alcance de la
invención. Por consiguiente, ha de entenderse que la presente
invención se ha descrito a efectos ilustrativos y no
limitativos.
Claims (16)
1. Dispositivo (10) de terminación de elemento
de tensión para un sistema elevador, que comprende:
un elemento (30) de compresión alrededor del
que, en uso, se extiende y es compresible un elemento (22) de
tensión;
un plano de carga definido por dicho elemento de
tensión en dicho elemento de compresión; y
un pivote (60) asociado con dicho elemento (30)
de compresión;
caracterizado porque:
dicho pivote (60) tiene un centro que está
alineado con dicho plano de carga y que está colocado sobre dicho
elemento de compresión.
2. Dispositivo (10) de terminación de elemento
de tensión para un sistema elevador según la reivindicación 1, que
comprende:
un enchufe (30) que tiene un extremo bulboso,
definiendo dicho enchufe una trayectoria del elemento de tensión
alrededor del mismo;
una placa (80) de lado de carga que puede
fijarse en dicho enchufe (30) para aplicar una presión normal a un
lado de carga de un extremo de dicho elemento de tensión entre dicho
enchufe (30) y dicha placa (80) de lado de carga;
una placa (96) de lado cortado que puede fijarse
a dicho enchufe (30) para aplicar una presión normal a un lado
cortado de dicho extremo de dicho elemento de tensión entre dicho
enchufe (30) y la dicha placa (96) de lado cortado.
3. Dispositivo de terminación de elemento de
tensión para un sistema elevador según la reivindicación 2, en el
que dicha trayectoria definida por dicho enchufe incluye una
superficie que se textura para aumentar el coeficiente de rozamiento
de la misma.
4. Dispositivo de terminación de elemento de
tensión para un sistema elevador según la reivindicación 3, en el
que dicha superficie se chorrea con arena.
5. Dispositivo de terminación de elemento de
tensión para un sistema elevador según la reivindicación 2, 3 ó 4,
en el que dicha placa (80) de lado de carga y dicha placa (96) de
lado cortado están fijadas a enchufe (30) por una pluralidad de
sujetadores (100) comunes a ambas placas.
6. Dispositivo de terminación de elemento de
tensión para un sistema elevador según cualquiera de las
reivindicaciones 2 a 5, en el que dicho enchufe (30) incluye además
unos espárragos (52) que se extienden desde dicho enchufe (30) en un
sentido para intersecar dicha placa (96) de lado cortado permitiendo
aplicar una carga compresiva más grande sobre dicha placa (96) de
lado cortado que sobre dicha placa (80) de lado de carga.
7. Dispositivo (10) de terminación de elemento
de tensión según la reivindicación 1, que comprende:
un compresor de elemento de tensión que tiene al
menos una superficie que hará contacto con dicho elemento (22) de
tensión que tiene sobre el mismo una superficie de tracción
mejorada.
8. Dispositivo (10) de terminación de elemento
de tensión según la reivindicación 1, que comprende:
un empujador (102; 110) para mantener una fuerza
compresiva seleccionada sobre dicho elemento (22) de tensión.
9. Sistema elevador que tiene una cabina (14) de
elevador, una máquina (20), un contrapeso (16) y un elemento (22) de
tensión plano, flexible que se extiende entre dicho contrapeso (16)
y dicha cabina (14) de elevador, estando dicho elemento de tensión
terminado en al menos uno de dicha cabina y dicho contrapeso por un
dispositivo (10) de terminación según la reivindicación 1,
comprendiendo dicho dispositivo (10) de terminación:
un enchufe (30) que tiene una sección
relativamente estrecha y una sección (62) relativamente bulbosa,
definiendo dicho enchufe una trayectoria de elemento de tensión
alrededor del mismo y una sección de sujetadores para el paso a
través de sujetadores (100);
una placa (80) de lado de carga que puede ser
sujetada a dicho enchufe (30) por dichos sujetadores (100),
extendiéndose dicha placa (80) de lado de carga a lo largo de dicha
sección relativamente estrecha de dicho enchufe en un lado de carga
del mismo;
\newpage
una placa (96) de lado cortado que puede ser
sujetada a dicho enchufe (30) por dichos sujetadores (100),
extendiéndose dicha placa (96) de lado cortado a lo largo de dicha
sección relativamente estrecha de dicho enchufe (30) en un lado
cortado del mismo.
10. Sistema elevador según la reivindicación 9,
en el que dicho elemento (22) de tensión plano, flexible, está
situado entre dicha placa (80) de lado de carga y dicho enchufe
(30), se extiende alrededor de dicha sección bulbosa, en contacto
con la misma, y entre dicha placa (96) de lado cortado y dicho
enchufe (30).
11. Sistema elevador según la reivindicación 9 ó
10, en el que dicho enchufe (30) incluye además unos espárragos (52)
que se extienden desde dicha sección relativamente estrecha y hacia
dicha placa (96) de lado cortado para proporcionar una capacidad
compresiva adicional a dicha placa (96) de lado cortado.
12. Sistema elevador según la reivindicación 11,
en el que dicha placa (80) de lado de carga comprime dicho elemento
(22) de tensión hasta aproximadamente 2 MPa.
13. Sistema elevador según la reivindicación 11,
en el que dicha placa (96) de lado cortado comprime dicho elemento
(22) de tensión hasta aproximadamente 5 MPa.
14. Sistema elevador según cualquiera de las
reivindicaciones 9 a 13, en el que dicho enchufe (30) y dicha placa
(80) de lado de carga y dicha placa (96) de lado cortado incluyen
todos una superficie texturada correspondiente a unas superficies
con las que hace contacto el elemento (22) de tensión.
15. Sistema elevador según la reivindicación 14,
en el que dichas superficies se chorrean con arena.
16. Sistema elevador según cualquiera de las
reivindicaciones 9 a 15, en el que dicho enchufe (30) incluye además
un receptor (58) de pasador de pivote en dicha sección (62)
bulbosa.
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