ES2331069T3 - Polea motriz para ascensores y procedimiento para la produccion de la misma. - Google Patents

Abstract

Polea motriz (1) para ascensores con como mínimo dos sectores (3, 4), estando definidos los sectores (3, 4) como sectores de círculo cilíndricos de la polea motriz delimitados dentro de una zona angular (alfa) desde el centro de la polea motriz (1), caracterizada porque los sectores (3, 4) consisten en la misma aleación metálica, estando endurecido al menos uno de los sectores (3) y no estando endurecido al menos otro de los sectores (4).

Description

Polea motriz para ascensores y procedimiento para la producción de la misma.

La invención se refiere a una polea motriz para ascensores y a un procedimiento para la producción de la misma.

Como es sabido, actualmente se producen poleas motrices para ascensores de hierro fundido que contiene grafito laminar (ÖV 200 o ÖV 250). Como materia prima para ello se utiliza arrabio gris con hematites con un suplemento de ferrosilicio. Después de la colada, es decir después del enfriamiento de la pieza de fundición, se lleva a cabo un tratamiento de normalización relajante. A continuación, a partir de la pieza de fundición se procesa finalmente la polea motriz por recocido (véase por ejemplo el libro del Dr. Verö y el Dr. Käldor: "Metallurgie der Eisenlegierungen", Technischer Buchverlag, Budapest, 1966, páginas 282-299; o el tratado del Dr. Gillemot: "Die Technologie der Konstruktions-Werkstoffe". Tomo I., Lehrbuch-Verlag, Budapest, 1954).

De acuerdo con la experiencia operativa, las poleas motrices producidas mediante la tecnología arriba descrita no pueden alcanzar una vida útil aceptable (ni siquiera en caso de unas condiciones de servicio muy cuidadosas), ya que el desgaste demasiado rápido de las gargantas de polea de hierro fundido por el cable de acero hace necesaria una sustitución prematura del cable. Esto aumenta considerablemente los gastos de mantenimiento de la instalación, aparte de los inevitables costes de la parada de los ascensores que, sobre todo en caso de edificios de viviendas de muchos pisos, produce molestias difícilmente tolerables, pérdidas de tiempo y disgustos para los vecinos. Para los explotadores de estas instalaciones sería aceptable si la vida útil de la combinación "polea motriz - cable de acero" permitiera al menos un ciclo de uso de aproximadamente 10 años. Por desgracia, con las poleas motrices de hierro fundido con grafito laminar actualmente ni siquiera es posible aproximarse a este parámetro deseable.

En las poleas motrices, la presión de garganta máxima admisible depende de la dureza del material de la garganta. Un aumento de HB = 180 kp/mm^{2} de la dureza usual del material de la garganta de polea producida con grafito laminar como pieza de hierro fundido también sería deseable sólo porque, de acuerdo con los principios básicos vigentes del dimensionamiento de poleas motrices, el cable ha de ser considerado como una superficie continua, pero la presión de garganta ha de ser considerada como una carga distribuida de modo uniforme. Sin embargo, esto no corresponde del todo a la situación real, ya que la carga del cable de acero no puede ser considerada en modo alguno como "distribuida de modo uniforme", de manera que en los puntos de contacto (garganta de polea - cable de acero) se producen "tensiones en forma de corazón".

Además, con una planificación, fabricación e instalación correctas y un funcionamiento reglamentario, el desgaste de la garganta de la polea motriz depende decisivamente de los deslizamientos o resbalamientos de cable que se produzcan. La velocidad relativa del deslizamiento o resbalamiento entre la garganta y el cable se podría evitar en principio mediante un aumento de la capacidad de tracción, pero ésta está limitada por el valor de presión de garganta máxima admisible, que es a su vez una función de la dureza de la polea motriz.

El documento de patente DE 1120702, da a conocer una polea motriz con dos sectores (2, 3), consistiendo el sector (2) en una aleación de fundición G Al Si y el sector (3) en un material sintético termoplástico coriáceo más blando. El objetivo de la incorporación del material sintético termoplástico consiste en mejorar la capacidad de arrastre de cable.

La memoria de patente EP 279896, da a conocer un procedimiento para producir poleas motrices de instalaciones de ascensor, en el que la superficie exterior de la polea motriz, como mínimo la superficie de garganta que guía el cable, se somete a un procedimiento de endurecimiento.

De acuerdo con una característica de dicha memoria de patente, en caso de esfuerzos elevados resulta ventajoso que, después del proceso de acabado de la superficie de garganta que aloja el cable, ésta sea sometida a un procedimiento de endurecimiento, preferentemente un proceso de endurecimiento por llama. Por ejemplo, en caso de poleas con las mismas dimensiones y la misma tecnología de fundición, gracias a esta medida se pueden configurar gargantas de polea
con durezas superficiales diferentes, correspondientes a diferentes cargas, y además con un coste relativamente bajo.

El endurecimiento de la polea motriz descrito en la memoria de patente EP 279896 aumenta la tracción, pero puede hacer que el material se vuelva frágil y favorecer la formación de fisuras. Estas irregularidades reducen la vida útil de la polea motriz. Por consiguiente, si bien el endurecimiento aumenta la resistencia al desgaste de la polea motriz, por otro lado acorta la vida útil de la polea motriz por la difusión de las fisuras.

La invención tiene por objetivo eliminar esta desventaja y proponer una polea motriz para ascensores y un procedimiento para la producción de la misma, polea motriz que ha de estar endurecida y no ser propensa a las fisuras o no tender a la formación de fisuras.

Este objetivo se resuelve según la invención mediante una polea motriz que presenta como mínimo dos sectores, de los cuales al menos uno está endurecido y al menos uno no está endurecido.

Ventajosamente, la polea motriz está fundida o fabricada en una pieza. El endurecimiento por sectores de la polea motriz facilita la desaparición de las tensiones producidas durante el endurecimiento, por lo que se reduce la probabilidad de formación de fisuras.

Por el concepto "endurecimiento" se entiende aquí cualquier proceso mecánico, térmico o químico que modifique la consistencia de un material aumentando su dureza.

El concepto "superficie de la polea motriz" se refiere a la superficie cilíndrica exterior de la polea motriz que porta los cables y que se desgasta durante el funcionamiento del ascensor.

Los sectores de la polea motriz se definen aquí como los sectores de círculo cilíndricos de la polea motriz delimitados y medidos dentro de una zona angular desde el centro de la polea motriz. El ángulo del sector está delimitado por los dos lados del sector.

El concepto "endurecimiento de un sector" se refiere tanto a la formación de una capa endurecida delgada en la superficie de la polea motriz que está situada dentro de la zona angular del sector, como al endurecimiento del material de este sector por debajo de la superficie de la polea motriz.

La invención se explica más detalladamente con referencia a la figura 1.

La figura 1, muestra una polea motriz endurecida 1 para ascensores de acuerdo con una forma de realización preferente de la presente invención.

Para una utilización normal, es decir, como ascensor para un edificio de viviendas con una altura de construcción media, se fabrica una polea motriz de seis gargantas con un diámetro nominal de 638 mm. Como material básico se emplea de forma conocida arrabio de base con hematites que contiene un 4,3 - 4,6% de carbono, un 0,0015 - 0,05% de manganeso; un 2,26 - 2,75% de silicio y un 0,035 - 0,11% de fósforo.

En el presente caso, al arrabio de base fundido se le añade ferrosilicio como material de aleación, que contiene un 73% de silicio, un 0,7% de manganeso, un 0,1% de fósforo y un 0,08% de azufre.

El siguiente paso del procedimiento consiste en reducir o ajustar el contenido de azufre del baño de fusión por debajo del 0,01%, en el presente caso al 0,008%. Para ello se utiliza coque de magnesio, que se añade al baño de fusión a una temperatura de 1480ºC. La introducción del coque de magnesio en el baño de fusión se lleva a cabo de tal modo que la adición tiene lugar por debajo del nivel del baño de fusión.

Inmediatamente antes de la colada se lleva a cabo la modificación secundaria con ferrosilicio, para mejorar la homogeneidad de la textura de base.

A continuación se realiza la colada en el molde a una temperatura de 1320ºC. El enfriamiento completo tiene lugar en el molde de arena en aproximadamente 9 horas.

A continuación, la pieza de fundición fría se normaliza para la relajación de tensiones. Como es sabido, para ello la pieza de fundición primero se precalienta en el horno a 920ºC y, después de mantenerla durante 4 horas en el horno a esa temperatura, se enfría a 900ºC. Después, la pieza de función enfriada se somete a procesamiento de acabado de forma conocida hasta alcanzar las dimensiones nominales.

De acuerdo con los resultados de las pruebas realizadas con las poleas motrices producidas del modo arriba descrito, en la superficie exterior de guía de cable se miden valores de dureza HB = 210 - 260 kp/mm^{2} (con una bola de 10 mm de diámetro y una carga de 30 kN). El ensayo de materiales demuestra que el material de la pieza de fundición tiene una base ferrítica - perlítica (con aproximadamente un 30% de ferrita, calidad del material: F 30; finura de la perlita: Pf = 1,4) y en consecuencia consiste en un hierro fundido con grafito esferoidal con forma y distribución de grafito constantes (los parámetros para la forma de grafito son: Ga 9-10; tamaño de grafito: Gm 45), cuyas propiedades de resistencia sobrepasan las especificaciones estándar con respecto a GÖV 500, es decir, R_{p 0,2} = 406 - 459 MPa; R_{m} = 602 - 658 MPa; A_{5} = 2,3 - 3,6%.

El hierro con grafito esferoidal contiene un 2,8 - 3,15% de carbono; un 2,8 - 3,1% de silicio; como máximo un 0,3% de manganeso; como máximo un 0,2% de fosfato; y también un 0,008% de azufre.

Una pieza de fundición de este tipo se puede mecanizar con arranque de virutas más fácilmente que el hierro fundido con grafito laminar usual, lo que implica una prolongación de la vida útil de las herramientas de arranque de virutas, por ejemplo de un 30%. Además, de este modo se reduce también el coste debido a la vida útil más larga de las herramientas.

Después del procesamiento de acabado, la pieza de trabajo se somete a un tratamiento térmico adicional con endurecimiento adicional. Este tratamiento térmico tiene por objetivo aumentar adicionalmente la dureza de la superficie 2 de la polea motriz, sobre todo la dureza de la superficie de las gargantas, y al mismo tiempo evita la formación de fisuras.

Este tratamiento térmico de la superficie de las gargantas se lleva a cabo por endurecimiento, o por un endurecimiento por llama a 850ºC. En este proceso, la polea motriz giratoria a una velocidad regulable o las gargantas de la polea se calientan simultáneamente de golpe con una cabeza de quemador de gas especial. Después, la zona de garganta sometida a tratamiento térmico se enfría inmediatamente, por ejemplo haciendo girar la polea motriz. El espesor de la capa endurecida 5 de la superficie de garganta, que en una realización preferente es de 1 - 1,5 mm, se puede regular mediante la velocidad de rotación, es decir, mediante el número de revoluciones de la polea motriz. El nivel térmico de incandescencia deseado se puede determinar e identificar en la práctica sobre la base del color (rojo guinda).

El endurecimiento tiene lugar de forma sectorial. La figura 1 muestra a modo de ejemplo la capa endurecida 5 de un sector con una zona angular \alpha. El ángulo \alpha está limitado por los lados de sector 5a y 5b.

En primer lugar se endurece un sector 3 de la polea motriz que está situado dentro de una zona angular \alpha de 25º medida desde el centro. En cambio, el sector contiguo 4 de la polea motriz, que está situado dentro de una zona angular de 5º medida desde el centro, no se endurece. El endurecimiento sectorial de las zonas angulares se lleva a cabo a lo largo de toda la circunferencia de la polea motriz, es decir 12 veces 25º endurecidos separados por 12 veces 5º no endurecidos. En consecuencia, la polea motriz consiste en una sucesión regular de sectores endurecidos y no endurecidos. De acuerdo con la presente realización preferente de la invención, los sectores de la polea motriz se endurecen y no se endurecen de forma secuencial a lo largo de todo el perímetro de la superficie de la polea motriz. En principio también es concebible un endurecimiento simultáneo de todos los sectores. También se pueden realizar sucesiones irregulares de sectores endurecidos y no endurecidos.

Los valores de dureza de garganta medidas en los sectores endurecidos es de HB = 480-500 kp/mm^{2}. Con los esfuerzos existentes en la práctica, estos valores implican una larga vida útil, satisfactoria para los explotadores, y la seguridad de un funcionamiento económico.

Además de las ventajas ya mencionadas más arriba, una importante ventaja de esta invención consiste en que se pueden producir poleas motrices para las diferentes condiciones de carga utilizando la misma tecnología de aplicación universal y, en caso necesario, después del procesamiento de acabado, estas poleas se pueden someter al procedimiento de endurecimiento superficial arriba descrito. De este modo se pueden ajustar la dureza superficial y la resistencia al desgaste óptimas en cada caso, ya que la estructura de material de grafito esferoidal realizada con el procedimiento según la invención ofrece la posibilidad de hacerlo. La utilización de una polea motriz con una vida útil más larga y una mayor resistencia al desgaste según la invención permite ahorrar peso.

De acuerdo con los resultados de servicio, en caso de un esfuerzo normal, es decir, en caso de un edificio de viviendas de altura media de ocho pisos, las poleas motrices producidas mediante el procedimiento arriba descrito presentan una resistencia al desgaste considerablemente mayor que la de las poleas motrices de ascensor usuales y, en consecuencia, pueden funcionar durante un tiempo considerablemente más largo. Gracias a ello se puede acortar considerablemente la suma de los tiempos de parada forzosos.

En lugar del endurecimiento por llama también se puede utilizar el endurecimiento por inducción de la superficie de la polea motriz, lo que conduce a resultados similares.

La profundidad del material endurecido se puede variar a voluntad. En un caso mínimo se endurece únicamente una capa delgada de la superficie de la polea motriz con un tamaño de únicamente unos micrómetros. En un caso extremo se endurece un sector completo de la polea motriz, llegando la zona endurecida hasta el centro de la polea.

Las poleas motrices de accionamientos de ascensor endurecidas de forma sectorial se pueden utilizar independientemente del tipo de accionamiento, es decir, con engranajes, sin engranajes o con transmisión intermedia por correas.

Se pueden concebir todas las variantes geométricas del endurecimiento sectorial, cantidades de segmentos, divisiones angulares, etc., y todas conducen a resultados positivos, independientemente del procedimiento de producción de la polea motriz y del proceso de endurecimiento con respecto a sus condiciones y medios.

La reducción de la formación de fisuras se produce con todas las formas de garganta posibles de la polea motriz.

Independientemente del material elegido para la polea motriz, que también puede no ser un material de fundición, tanto el endurecimiento sectorial a lo largo de la superficie periférica de la polea motriz como un endurecimiento por segmentos de la polea motriz tienen efectos positivos.

Los segmentos endurecidos también pueden estar situados en posición perpendicular a la garganta de polea o pueden estar dispuestos en ángulo, es decir, diagonalmente con respecto a la superficie de la polea motriz. El mismo endurecimiento también es posible en caso de poleas de cable de dos piezas, en cuyo caso es necesario un procesamiento posterior, es decir, un rectificado de las gargantas para asegurar la suavidad de marcha en caso de ascensores de alta velocidad.

Claims (8)

1. Polea motriz (1) para ascensores con como mínimo dos sectores (3, 4), estando definidos los sectores (3, 4) como sectores de círculo cilíndricos de la polea motriz delimitados dentro de una zona angular (\alpha) desde el centro de la polea motriz (1), caracterizada porque los sectores (3, 4) consisten en la misma aleación metálica, estando endurecido al menos uno de los sectores (3) y no estando endurecido al menos otro de los sectores (4).

2. Polea motriz para ascensores según la reivindicación 1, caracterizada porque al menos un sector en la zona angular (\alpha) de 15º a 35º está endurecido y al menos un sector en la zona angular de 1º a 15º no está endurecido.

3. Polea motriz para ascensores según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque al menos un sector está endurecido mediante endurecimiento por inducción y/o mediante endurecimiento por llama.

4. Polea motriz para ascensores según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la polea motriz consiste en una sucesión regular de sectores endurecidos y no endurecidos.

5. Procedimiento para producir poleas motrices (1) para ascensores con como mínimo dos sectores (3, 4), estando definidos los sectores (3, 4) como sectores de círculo cilíndricos de la polea motriz delimitados dentro de una zona angular (\alpha) desde el centro de la polea motriz (1), caracterizado porque los sectores (3, 4) consisten en la misma aleación metálica, estando endurecido al menos uno de los sectores (3) y no estando endurecido al menos otro de los sectores (4).

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque al menos se endurece un sector en la zona angular de 15º a 35º y al menos no se endurece un sector en la zona angular de 1º a 15º.

7. Procedimiento según las reivindicaciones 5 y 6, caracterizado porque al menos un sector se endurece mediante endurecimiento por inducción y/o mediante endurecimiento por llama.

8. Procedimiento según las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque los sectores de la polea motriz se endurecen y no se endurecen de forma secuencial a lo largo de todo el perímetro de la superficie de la polea motriz.