PL177759B1 - Lina nośna z włókien z tworzywa sztucznego dla dźwigu - Google Patents

Abstract

1. Lina nosna z wlókien z tworzywa sztu- cznego dla dzwigu, której jeden koniec jest polaczony z kabina lub elementami przej- mujacymi obciazenie, przy czym splotki sa otoczone zamknietym pierscieniowo plaszczem z tworzywa sztucznego, zna- m ienna tym, ze wszystkie przestrzenie po- miedzy splotkami nosnymi (5) zewnetrz- nej warstwy (3) splotek sa od strony zewne- trznego obwodu liny (1) wypelnione mate- rialem, nalozonego obciskowo na splotki (5), plaszcza (2) liny (1). Fig. 2 PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest lina nośna z włókien z tworzywa sztucznego dla dźwigu, której jeden koniec jest połączony z kabiną względnie elementami przejmującymi obciążenie, przy czym splotki nośne są otoczone zamkniętym pierścieniowo płaszczem z tworzywa sztucznego.

Do dnia dzisiejszego w budowie dźwigów stosuje się liny stalowe, połączone z kabinami względnie elementami przejmującymi obciążenie oraz przeciwciężarami, w najprostszym przypadku 1:1. Stosowanie lin stalowych wykazuje jednak pewne wady. W wyniku dużego ciężaru własnego liny stalowej ograniczona jest wysokość podnoszenia urządzenia dźwigowego. Poza tym współczynnik tarcia między metalowym kołem napędowym i liną stalową jest na tyle mały, że trzeba go zwiększać za pomocą różnych środków, jak na przykład specjalne kształty rowków, specjalne wypełnienie rowków koła napędowego lub zwiększenie kąta opasania. Poza tym lina stalowa działa jak mostek akustyczny między mechanizmem napędowym i kabiną dźwigu, co oznacza zmniejszenie komfortu jazdy. Zredukowanie tych niepożądanych efektów wymaga zastosowania skomplikowanych rozwiązań konstrukcyjnych. Liny stalowe wykazują przy tym, w porównaniu do lin z tworzyw sztucznych, niską wytrzymałość zmęczeniową na zginanie, narażone są na działanie korozji i wymagają regularnej konserwacji.

Ze szwajcarskiego opisu patentowego nr CH-PS 495 911 znana jest wkładka pierścieniowa do wykładania rowków krążków linowych w kolejkach linowych i dźwigach, która to wkładka w celu tłumienia hałasu i ochrony liny stalowej przed nadmiernym zużyciem wykonana jest z elastycznego materiału. Aby zapewnić lepsze odprowadzanie ciepła wewnętrznego,

177 759 wkładka pierścieniowa składa się z kilku, rozmieszczonych we wzajemnych odstępach, segmentów. Rozszerzanie wkładki pierścieniowej, zachodzące w wyniku jej nagrzewania, kompensowane jest odstępami między poszczególnymi segmentami. Pod obciążeniem liny stalowej elastyczny materiał może wchodzić w wycięcia, dzięki czemu zostaje w pewnym stopniu odciążony, wskutek czego również w rowku linowym nie powstają pęknięcia. Przy miejscowym zużyciu wkładki pierścieniowej konieczna jest wymiana poszczególnych jego segmentów.

W opisanym powyżej rozwiązaniu jako element nośny stosuje się nadal linę stalową, mającą wspomniane na wstępie wady. Poza tym, w wyniku niewielkiej długości bieżni krążka linowego w stosunku do długości liny stalowej, zachodzi intensywne zużywanie elastycznej wkładki, która w związku z tym wymaga częstej wymiany, co z kolei zwiększa koszty konserwacji.

Z niemieckiego opisu patentowego nr DE 24 55 273 znana jest lina dźwigowa z tworzywa sztucznego, która zwłaszcza przy ciągłym chodzeniu na małych krążkach linowych musi charakteryzować się długim okresem użytkowania. Poszczególne splotki nośne z tworzywa sztucznego są zwijane w linę i otaczane rękawowym płaszczem z tworzywa sztucznego.

Opisana wyżej lina nie może być stosowana w praktyce jako napędzany element nośny dla dźwigów lub ciężarów. Otaczający splotki rękaw uniemożliwia trakcję. Siły wiążące rękaw i splotki są na tyle małe, że ciężar musiałby być przenoszony głównie przez płaszcz, co prowadziłoby do niekontrolowanych przesunięć płaszcza, a po krótkim czasie do jego pęknięcia i wypadnięcia liny. Również przy ruchu liny na kole napędowym napędzany jest tylko płaszcz, splotki natomiast pozostają nieruchome. Poza tym duże pustki pomiędzy splotkami powodują pod obciążeniem odkształcenie liny, splotki przesuwają się względem siebie, lina się skręca i wyskakuje przy odjęciu obciążenia z rowków koła napędowego.

Celem wynalazku jest opracowanie przedstawionego typu liny nośnej z włókien z tworzywa sztucznego dla dźwigu, która nie wykazuje wspomnianych wad i zwiększa komfort jazdy.

Lina nośna z włókien z tworzywa sztucznego dla dźwigu, której jeden koniec jest połączony z kabiną lub elementami przejmującymi obciążenie, przy czym splotki są otoczone zamkniętym pierścieniowo płaszczem z tworzywa sztucznego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wszystkie przestrzenie pomiędzy splotkami nośnymi zewnętrznej warstwy splotek są od strony zewnętrznego obwodu liny wypełnione materiałem, nałożonego obciskowo na splotki, płaszcza liny.

Korzystnie płaszcz jest z poliuretanu.

Korzystnie splotki nośne zawierają impregnat na bazie poliuretanu.

Korzystnie na splotkach nośnych znajduje się pleciona koszulka z włókien poliestrowych.

Korzystnie pomiędzy zewnętrzną warstwą splotek nośnych i wewnętrzną warstwą splotek nośnych znajduje się płaszcz pośredni z tworzywa sztucznego.

Korzystnie splotki nośne wewnętrznej warstwy zawierają na swej zewnętrznej powierzchni silikon.

Korzystnie powierzchnia płaszcza jest gładka.

Korzystnie na powierzchni płaszcza znajdują się wgłębienia w układzie regularnym.

Korzystnie splotki nośne są z włókien aramidowych.

Zalety osiągnięte w wyniku zastosowania wynalazku, polegają przede wszystkim na tym, że składająca się z wielu warstw, osłonięta płaszczem lina z tworzywa sztucznego, której splotki są nieobrobione lub obrobione tylko za pomocą środka impregnacyjnego, ma w stosunku do lin stalowych znacznie większą nośność i nie wymaga konserwacji.

Płaszcz liny, wykonany z włókien z tworzywa sztucznego, zapewnia większy współczynnik tarcia na kole napędowym, co pozwala na zmniejszenie współczynnika opasania. Współczynnik tarcia można zmieniać za pomocą obróbki wykańczającej powierzchnię płaszcza. Pozwala to na unifikację kół napędowych i nie wymaga wykonania w nich rowków o zróżnicowanych kształtach. Dla lin stalowych średnica koła napędowego powinna być czterdziestokrotnie większa od średnicy liny. Własności lin z włókien z tworzywa sztucznego

177 759 pozwalają na znaczne zmniejszenie średnicy koła napędowego. Liny z włókien z tworzywa sztucznego dopuszczają, w odniesieniu do lin stalowych o tych samych proporcjach średnic, znacznie większą liczbę cykli zginania. Dzięki niewielkiemu ciężarowi liny z włókien z tworzywa sztucznego w stosunku do liny stalowej, poza zmniejszeniem liczby lin wyrównawczych, można osiągnąć również znaczne zmniejszenie ciężarów napinających. Wspomniane powyżej zalety pozwalają na konstruowanie napędów o znacznie mniejszym niezbędnym momencie rozruchowym i obrotowym, zatem wymagających małego prądu rozruchu i charakteryzujących się niższym zużyciem energii. Dzięki temu silniki napędowe mogą mieć znacznie mniejsze wymiary konstrukcyjne. Poza tym w linie tego rodzaju nie występuje przenoszenie żadnych częstotliwości akustycznych, dzięki czemu nie zachodzi wzbudzanie kabiny przez linę, co poza podwyższeniem komfortu jazdy, daje w efekcie możliwość zredukowania środków konstrukcyjnych, związanych z izolacją kabiny.

Wynalazek jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia linę z włókien z tworzywa sztucznego w przekroju, fig. 2 - linę z włókien z tworzywa sztucznego w widoku perspektywicznym, fig. 3 - instalację dźwigową w widoku uproszczonym, fig. 4 - instalację dźwigową z przełożeniem 2:1, w widoku schematycznym, zaś fig. 5 - fragment koła napędowego ze spoczywającą na nim liną z włókien z tworzywa sztucznego w przekroju.

Na figurze 1 przedstawiono w przekroju linę 1 z włókien z tworzywa sztucznego według wynalazku. Zewnętrzną warstwę 3 splotek nośnych 5 otacza płaszcz 2. Płaszcz 2 z tworzywa sztucznego, korzystnie z poliuretanu, zwiększa współczynnik tarcia liny 1 o koło napędowe. Zewnętrzna warstwa 3 splotek nośnych 5 musi wykazywać na tyle dużą przyczepność względem płaszcza 2, aby siły ścinające, jakie występują przy obciążeniu liny 1, nie powodowały przesuwania ani marszczenia płaszcza. Tak silne związanie osiąga się przy natrysku (wyciskaniu) płaszcza 2 z tworzywa sztucznego, dzięki czemu wszystkie przestrzenie wewnętrzne między splotkami 5 są wypełnione i powstaje duża powierzchnia mocująca. Splotki 5 warstwy zewnętrznej 3 oraz splotki 4 warstwy wewnętrznej 6 są skręcone lub zwinięte z pojedynczych włókien aramidowych. Każda splotka 4, 5 jest dla zabezpieczenia włókien nasączana środkiem impregnacyjnym, na przykład roztworem poliuretanu. Wytrzymałość zmęczeniowa liny 1 na zginanie zależy od zawartości poliuretanu w każdej ze splotek 4, 5. Im wyższa jest zawartość poliuretanu, tym większa jest wytrzymałość zmęczeniowa na zginanie. Jednak przy wzroście zawartości poliuretanu zmniejsza się nośność i moduł sprężystości liny 1 z tworzywa sztucznego. Zawartość poliuretanu przy impregnacji splotek 4, 5 może wynosić, zależnie od żądanej wytrzymałości zmęczeniowej na zginanie, od 10 do 60%. Korzystnie poszczególne splotki 4, 5 są osłonięte również plecionymi koszulkami z włókien poliestrowych.

Aby zapobiec zużywaniu splotek wskutek tarcia o koło napędowe, pomiędzy zewnętrzną warstwą 3 splotek 5 i wewnętrzną warstwą 6 splotek 4 umieszczony jest, zmniejszający tarcie, płaszcz pośredni 7. Zmniejszenie tarcia można osiągnąć poprzez pokrycie silikonem znajdujących się pod spodem splotek 4. Pozwala to zmniejszyć zużycie splotek warstwy zewnętrznej 3 i warstwy wewnętrznej 6, które przy zginaniu liny na kole napędowym wykonują większość ruchów względnych. Innym środkiem eliminującym ścieranie splotek 4 może być masa wypełniająca, która łączy ze sobą splotki 4 bez nadmiernego zmniejszenia giętkości liny 1.

W odróżnieniu od lin obciążonych wyłącznie statycznie, lina dźwigowa musi być bardzo zwarta i silnie skręcona bądź spleciona, aby nie odkształcała się na kole napędowym i nie skręcała się wskutek własnego skrętu lub zginania. W lukach i pustkach między poszczególnymi warstwami splotek 4 umieszczone są zatem splotki wypełniające 9, które podtrzymują pozostałe splotki 4 dla zachowania w przybliżeniu kołowego kształtu wewnętrznej warstwy 6 splotek i zwiększenia stopnia wypełnienia liny. Splotki wypełniające 9 są z tworzywa sztucznego, na przykład z poliamidu.

177 759

Zbudowane ze zorientowanych w dużym stopniu łańcuchów cząsteczkowych włókna aramidowe mają wysoką wytrzymałość na rozciąganie. W przeciwieństwie do stali, włókno aramidowe ma jednak ze względu na swoją strukturę atomową niewielką wytrzymałość w kierunku poprzecznym. Z tego powodu do mocowania lin z włókien z tworzywa sztucznego nie można stosować typowych zaczepów do lin stalowych, ponieważ występujące w tych elementach konstrukcyjnych siły zaciskowe bardzo obniżają wytrzymałość liny 1 na pękanie. Zalecane jest zatem stosowanie specjalnych złączy dla lin z włókien z tworzywa sztucznego.

Na figurze 2 przedstawiono w widoku perspektywicznym budowę liny 1 z włókien z tworzywa sztucznego według wynalazku. Skręcone lub zwinięte z włókien aramidowych splotki 4, 5 są wraz ze splotkami wypełniającymi zwinięte warstwowo wzdłuż rdzenia 10 w lewo lub w prawo. Między wewnętrzną warstwą 6 splotek 4 i zewnętrzną warstwą 3 splotek 5 znajduje się, zmniejszający tarcie, płaszcz pośredni 7. Zewnętrzna warstwa 3 splotek 5 jest osłonięta płaszczem 2. Dla uzyskania określonej wartości współczynnika tarcia powierzchnia 11 płaszcza 2 może być zaopatrzona we wzór strukturalny, składający się z regularnie rozmieszczonych wgłębień. Zadanie płaszcza 2 polega na tym, aby zapewnić żądany współczynnik tarcia względem koła napędowego i zabezpieczyć splotki 5 przed uszkodzeniami mechaniczymi i chemicznymi oraz promieniami ultrafioletowymi. Obciążenie przenoszone jest wyłącznie przez splotki nośne 4, 5. Lina 1 z włókien aramidowych ma przy tym samym przekroju, w porównaniu do liny stalowej, znacznie większą wytrzymałość i pięć do sześciu razy mniejszy ciężar właściwy. Przy tej samej nośności można zatem zmniejszyć średnicę łiny 1 z włókien z tworzywa sztucznego w stosunku do zwykłej liny stalowej. Zastosowanie opisanych wyżej materiałów skutecznie chroni linę 1 przed korozją. Nie jest zatem potrzebna konserwacja, na przykład smarowanie liny, jak to ma miejsce w przypadku lin stalowych.

Jeden z przykładów wykonania liny 1 z włókien z tworzywa sztucznego charakteryzuje się innym ukształtowaniem płaszcza 2. Zamiast płaszcza 2, otaczającego całą zewnętrzną warstwę 3 splotek 5, stosuje się oddzielne, zamknięte płaszcze, korzystnie z poliuretanu lub poliamidu, otaczające poszczególne splotki 4, 5. Poza tym budowa liny 1 z tworzywa sztucznego jest w tym przykładzie wykonania identyczna z liną przedstawioną na fig. 1 i 2.

Na figurze 3 przedstawiono schematycznie instalację dźwigową. Kabina 13, prowadzona w szybie dźwigowym 12, jest napędzana przez silnik napędowy 14 z kołem napędowym 15 poprzez linę 1 z tworzywa sztucznego według wynalazku. Na drugim końcu liny 1 zawieszony jest przeciwciężar 16, stanowiący element wyrównawczy. Współczynnik tarcia pomiędzy liną 1 i kołem napędowym 15 jest taki, że przy zatrzymaniu przeciwciężaru 16 na zderzaku 17 przerwany zostaje dalszy ruch kabiny 13. Lina jest połączona z kabiną 13 i przeciwciężarem 16 za pomocą złączek końcowych 18.

Jeżeli, jak to ma miejsce przy zastosowaniu silnika liniowego, napęd jest umieszczony na przeciwciężarze lub na kabinie, wówczas współczynnik tarcia między liną 1 i dolnym kołem zwrotnym musi być na tyle mały, aby ograniczyć straty wskutek tarcia. Koło zwrotne nie przenosi w tym przypadku momentu napędowego na linę 1. W celu zmniejszenia tarcia płaszcz 2 może być wykonany, zamiast z poliuretanu, również z poliamidu.

Na figurze 4 przedstawiona jest w uproszczeniu instalacja dźwigowa z przełożeniem 2:1. Złączki końcowe 18 dla liny 1 z włókien z tworzywa sztucznego nie znajdują się tutaj na kabinie 13 i przeciwciężarze 16, lecz na górnym końcu szybu dźwigowego 19. Na fig. 5 ukazana jest w przekroju lina 1 z włókien z tworzywa sztucznego według wynalazku, założona na koło napędowe 15. Kształt rowka 20 koła napędowego 15 sprzężonego z silnikiem napędowym 14 dźwigu jest korzystnie półokrągły, ze względu na optymalny ruch liny 1. Ponieważ lina 1 pod obciążeniem odkształca się nieco na powierzchni przylegania, rowek może być również owalny. Te proste kształty rowka można stosować, ponieważ płaszcz 2 z tworzywa sztucznego zapewnia dostatecznie duży współczynnik tarcia. Przy tym duży współczynnik tarcia umożliwia zmniejszenie kąta opasania koła napędowego 15 przez linę 1. Kształt rowka koła napędowego 15 dla dźwigów o różnych obciążeniach może być jednakowy, ponieważ współczynnik tarcia określony jest przez strukturę powierzchni 11 i materiał płaszcza 2.

177 759

W poszczególnych przypadkach możliwe jest przy tym zmniejszenie zbyt dużego tarcia, aby zapobiec przemieszczaniu ciężaru przy dojściu przeciwciężaru do zderzaka (test przyziemiania). Ponadto, dzięki niewielkiej średnicy liny 1 z włókien z tworzywa sztucznego i związanej z tym możliwości zmniejszenia średnicy koła napędowego 15, koło to może być dużo mniejsze. Mniejsza średnica koła napędowego powoduje zmniejszenie momentu napędowego, a co za tym idzie, zmniejszenie wymiarów silnika.

Znaczne uproszczenie i obniżenie kosztów dotyczy również produkcji i składowania kół napędowych 15. Dzięki dużej powierzchni przylegania liny 1 w rowku 20 występują również mniejsze naciski powierzchniowe, co znacznie wydłuża okres użytkowania liny 1 i koła napędowego 15. Lina 1 z włókien aramidowych wyklucza przy tym przenoszenie częstotliwości, pochodzących z koła napędowego 15, dzięki czemu nie ma tu miejsca, obniżające komfort jazdy, wzbudzanie kabiny 13 przez linę 1.

Zwiększenie współczynnika tarcia przy mniejszym kącie opasania i niskim ciężarze liny 1 z włókien z tworzywa sztucznego, umożliwia dalsze zmniejszenie układu napędowego. Niezbędny moment rozruchowy względnie obrotowy oraz momenty na wale urządzeń przekładniowych ulegają znacznemu obniżeniu. W następstwie tego zmniejszają się prądy rozruchowe i ogólny pobór mocy. To z kolei pozwala na redukcję rozmiarów silników i przekładni oraz wymiarów przetwornic zasilających silniki.

Fig. 2

ΠΊ 759

Fig. 3

177 759

Fig. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (9)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Lina nośna z włókien z tworzywa sztucznego dla dźwigu, której jeden koniec jest połączony z kabiną lub elementami przejmującymi obciążenie, przy czym splotki są otoczone zamkniętym pierścieniowo płaszczem z tworzywa sztucznego, znamienna tym, że wszystkie przestrzenie pomiędzy splotkami nośnymi (5) zewnętrznej warstwy (3) splotek są od strony zewnętrznego obwodu liny (1) wypełnione materiałem, nałożonego obciskowo na splotki (5), płaszcza (2) liny (1).
2. 2. Lina według zastrz. 1, znamienna tym, że płaszcz (2) jest z poliuretanu.
3. 3. Lina według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że splotki nośne (4, 5) zawierają impregnat na bazie poliuretanu.
4. 4. Lina według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że na splotkach nośnych (4,5) znajduje się pleciona koszulka z włókien poliestrowych.
5. 5. Lina według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że pomiędzy zewnętrzną warstwą (3) splotek nośnych (5) i zewnętrzną warstwą (6) splotek nośnych (4) znajduje się płaszcz pośredni (7) z tworzywa sztucznego.
6. 6. Lina według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że splotki nośne (4) wewnętrznej warstwy (6) zawierają na swej zewnętrznej powierzchni silikon.
7. 7. Lina według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że powierzchnia (11) płaszcza (2) jest gładka.
8. 8. Lina według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że na powierzchni (11) płaszcza (2) znajdują się wgłębienia w układzie regularnym.
9. 9. Lina według zastrz. 1 albo 3, znamienna tym, że splotki nośne (4, 5) są z włókien aramidowych.