CN104860177A - 使用扁平拉伸组件作为悬挂装置的升降机的牵引滑轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用扁平拉伸组件作为悬挂装置的升降机的牵引滑轮，包括牵引滑轮体，牵引滑轮体的牵引表面上具有多个周向延伸的圆弧凹槽，圆弧凹槽分别与所述扁平拉伸组件上纵向延伸的圆弧形肋条相对齐；所述圆弧凹槽的圆弧半径为所述扁平拉伸组件的圆弧形肋条的圆弧半径的105～120%。本发明通过优化牵引滑轮表面的凹槽轮廓尺寸，解决了扁平拉伸组件上圆弧肋条两侧的弹性材料与圆弧凹槽之间的磨损和摩擦系数过大的问题。

Description

使用扁平拉伸组件作为悬挂装置的升降机的牵引滑轮

技术领域

本发明涉及一种升降机的牵引滑轮，具体涉及一种使用扁平拉伸组件作为悬挂装置的升降机的牵引滑轮。

背景技术

随着技术的发展，升降机系统的悬挂装置承载元件可以被设计成由内部张力元件和外层弹性材料包覆层构成的扁平拉伸组件。这样做的优点是在保证强度的情况下，降低了张力元件的直径，从而减小升降机系统中牵引滑轮的直径。而牵引滑轮直径的减小可以直接降低驱动电机的输出力矩并减小其体积，使升降机系统的布置更灵活、更经济。扁平拉伸组件所承受的纵向张力载荷几乎完全依靠内部张力元件支撑，外层的弹性材料将牵引滑轮所提供的牵引力传递至内部张力元件并且在张力元件与牵引滑轮之间提供缓冲，有效降低接触面压。

现有曳引式升降机系统如图1所示，曳引式升降机系统10包括轿厢12和与之对应的对重13，轿厢12和对重13分别通过反绳滑轮18、19悬挂于扁平拉伸组件14上；扁平拉伸组件14的两端15、16相对于空间固定；升降机系统10采用二比一的绕法；驱动主机11通过牵引滑轮17带动扁平拉伸组件14运动，完成升降机的上升与下降。

如图2所示为采用一比一绕法的升降机系统，升降机系统20包括轿厢12和与之对应的对重13，轿厢12和对重13直接悬挂于扁平拉伸组件14的两端；驱动主机11通过牵引滑轮17带动扁平拉伸组件14运动，完成升降机的上升与下降。

上述升降机系统中，驱动主机都是通过牵引滑轮与扁平拉伸组件之间的摩擦力，将产生的转动力矩转变成牵引力传递至扁平拉伸组件上，驱动轿厢上升或下降。为了满足牵引滑轮在与扁平拉伸组件结合时可以对扁平拉伸组件在其宽度方向（牵引滑轮轴向）上的位置进行引导，扁平拉伸组件的表面通常布置有纵向延伸的肋条；与之相对应，牵引滑轮的接触表面上有与之对齐结合且周向延伸的槽形。

现在最常用的工艺是通过在内部张力元件外部浇铸弹性材料，然后压模成型的方法加工得到扁平拉伸组件。扁平拉伸组件内部的张力元件多采用易加工、成本相对较低的圆形丝或绳结构。以简化生产工艺和保证尺寸精度为目的，扁平拉伸组件表面布置的纵向延伸肋条外形轮廓宜与内部张力元件的外形轮廓相似且对应对齐。如图3所示就是一种常用的、低成本扁平拉伸组件，扁平拉伸组件30由多根独立的圆形张力元件（例如钢丝芯绳）31和弹性包覆层32构成；扁平拉伸组件的外表面在宽度方向上布置有圆弧形肋条33，且该圆弧形肋条33与扁平拉伸组件内部的圆形张力元件31对应对齐。

中国专利ZL99803362.6公开了一种与以上扁平拉伸组件相配对的牵引滑轮，如图4所示。牵引滑轮40与扁平拉伸组件30相结合，牵引滑轮40的牵引表面41具有周向延伸的圆弧凹槽42，且与扁平拉伸组件结合面上纵向延伸的圆弧形肋条33相互对齐啮合，且牵引滑轮上的圆弧凹槽42的轮廓尺寸与扁平拉伸组件上圆弧形肋条33的轮廓尺寸互补。

上述牵引滑轮确实解决了对扁平拉伸组件在扁平拉伸组件宽度方向上（牵引滑轮轴向）的位置引导问题，但是也带来了新的问题。由于扁平拉伸组件外部包覆材料是弹性材料，当受到外力时，会产生较大的变形。如图5所示，当牵引滑轮40与扁平拉伸组件30相接合时，扁平拉伸组件内部的张力元件31所承载的张力载荷会使张力元件31有向牵引滑轮表面圆弧凹槽42底部运动的趋势36，挤压张力元件31与圆弧凹槽42底部之间，也就是扁平拉伸组件上圆弧形肋条33顶部区域的弹性材料34并使之产生变形。该区域的弹性材料34受挤压变形后会产生向扁平拉伸组件上圆弧形肋条33两侧内应力较小区域的弹性材料35挤压的趋势37，使圆弧形肋条33两侧的弹性材料35分别产生向张力元件31和圆弧凹槽42表面挤压的趋势38并伴随使圆弧形肋条33两侧的弹性材料35受到较大的面压。

以上情况的出现会带来两个严重的问题。一个问题是由于扁平拉伸组件上圆弧形肋条33两侧的弹性材料35与圆弧凹槽42之间存在一个较大的面压，当牵引滑轮驱动扁平拉伸组件运动时，由于牵引滑轮上圆弧凹槽42底部与侧部的旋转半径不同，扁平拉伸组件会不可避免的在圆弧凹槽42侧部出现微小的相对滑移，较大面压的存在很容易引起或加速该接触区域内圆弧凹槽42和弹性材料35的磨损。另一个问题是，扁平拉伸组件上圆弧形肋条33两侧的弹性材料35与圆弧凹槽42之间存在一个较大的面压会显著增加牵引滑轮与扁平拉伸组件之间的当量摩擦系数，引起升降机系统在滞留工况下的曳引条件不满足相关标准的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种使用扁平拉伸组件作为悬挂装置的升降机的牵引滑轮，它可以避免磨损和摩擦系数过大对使用扁平拉伸组件作为悬挂装置的升降机系统产生的不利影响。

为解决上述技术问题，本发明使用扁平拉伸组件作为悬挂装置的升降机的牵引滑轮的技术解决方案为：

包括牵引滑轮体，牵引滑轮体的牵引表面上具有多个周向延伸的圆弧凹槽，圆弧凹槽分别与所述扁平拉伸组件上纵向延伸的圆弧形肋条相对齐；所述圆弧凹槽的圆弧半径为所述扁平拉伸组件的圆弧形肋条的圆弧半径的105～120%。

优选的，所述圆弧凹槽的圆弧半径为所述扁平拉伸组件的圆弧形肋条的圆弧半径的110～112%。

优选的，所述圆弧凹槽的深度不超过所述扁平拉伸组件的圆弧形肋条的高度的90%。

优选的，所述圆弧凹槽的深度为所述扁平拉伸组件的圆弧形肋条的高度的75～80%。

优选的，所述牵引滑轮体全部或部分由金属材料构成；所述牵引滑轮体与扁平拉伸组件接触的牵引表面区域完全由金属材料构成。

优选的，所述牵引滑轮体与扁平拉伸组件接触的牵引表面区域经过镀层、热处理或化学热处理的表面处理。

优选的，所述圆弧凹槽的表面形成沿牵引滑轮周向延伸的淬火硬化层。

优选的，所述淬火硬化层呈月牙形；淬火硬化层的最大厚度位于圆弧凹槽的底部；所述淬火硬化层的宽度小于相邻圆弧凹槽的间距。

优选的，所述淬火硬化层的最大厚度不小于0.2毫米，硬度不小于HRC60。

优选的，所述牵引滑轮体的圆弧凹槽表面覆盖有铬镀层；所述铬镀层的厚度不超过10微米，硬度不小于HV900。

本发明可以达到的技术效果是：

当牵引滑轮表面的凹槽的圆弧半径与所结合的扁平拉伸组件圆弧状肋条圆弧半径尺寸相等（轮廓互补）时，扁平拉伸组件上圆弧肋条两侧的弹性材料与圆弧凹槽之间会存在一个较大的面压，引起磨损和摩擦系数过大问题，本发明通过优化牵引滑轮表面的凹槽轮廓尺寸，解决了上述磨损和摩擦系数过大的问题。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是一种现有技术使用扁平拉伸组件作为悬挂装置的升降机的示意图；

图2是另一种现有技术使用扁平拉伸组件作为悬挂装置的升降机的示意图；

图3是现有技术扁平拉伸组件的示意图；

图4是现有技术扁平拉伸组件与牵引滑轮的接合示意图；

图5是现有技术扁平拉伸组件与牵引滑轮接合的受力示意图；

图6是本发明使用作为悬挂装置的升降机的牵引滑轮与对应扁平拉伸组件在无载荷作用时的接合示意图；

图7是本发明使用作为悬挂装置的升降机的牵引滑轮与对应扁平拉伸组件在有载荷作用时的接合示意图；

图8是本发明的牵引滑轮经过激光表面淬火处理后的示意图；

图9是本发明的牵引滑轮经过电镀硬铬处理后的示意图；

图10是本发明的牵引滑轮与另一种扁平拉伸组件的接合示意图。

图中附图标记说明：

10为曳引式升降机系统，        11为驱动主机，

12为轿厢，                    13为对重，

14为扁平拉伸组件，            15、16为扁平拉伸组件的两端，

17为牵引滑轮，                18、19为反绳滑轮，

20为升降机系统，              30为扁平拉伸组件，

31为张力元件，                32为弹性包覆层，

33为圆弧形肋条，              34为肋条顶部区域的弹性材料，

35为肋条两侧的弹性材料，      36为张力元件的运动趋势，

37为挤压趋势，                38为挤压趋势，

39为弹性材料厚度，            40为牵引滑轮，

41为牵引滑轮的牵引表面，      42为圆弧凹槽，

60为牵引滑轮，                61为圆弧凹槽，

62为圆弧凹槽的槽尖，          63为空隙，

66为肋条的高度，              67为圆弧凹槽的深度，

70为牵引滑轮，                71为圆弧凹槽，

72为凹槽的间距，              73为淬火硬化层的宽度，

74为淬火硬化层，              75为圆弧凹槽的顶部槽尖，

80为牵引滑轮，                81为圆弧凹槽表面，

90为扁平拉伸组件，            91为张力元件，

92为弹性材料包覆层，          93为圆弧形肋条，

94为与接合表面相对的表面。

具体实施方式

本发明使用扁平拉伸组件作为悬挂装置的升降机的牵引滑轮，所用的扁平拉伸组件30是由多个张力元件31和弹性材料包覆层32构成，且张力元件31均位于弹性材料包覆层32内部，扁平拉伸组件30表面具有多条纵向延伸的圆弧形肋条33；其中，张力元件31可以是高强度钢丝（绳）或合成纤维（绳），弹性材料包覆层32通常可以使用橡胶或聚氨酯材料制造得到；

如图6所示，牵引滑轮60的牵引表面上有与圆弧形肋条33相对齐且周向延伸的圆弧凹槽61；这些圆弧凹槽61的圆弧半径尺寸在扁平拉伸组件30的圆弧形肋条33的圆弧半径的105～120%范围以内；这些圆弧凹槽61与扁平拉伸组件30上的圆弧形肋条33相互对齐啮合，并且在圆弧凹槽61与圆弧形肋条33之间存在空隙63。

在正常工作情况，扁平拉伸组件会受到纵向载荷作用，此时与本发明牵引滑轮的接合情况参见图7，由于扁平拉伸组件30主要依靠内部的张力元件31承受纵向载荷，所以当牵引滑轮60与扁平拉伸组件30相接合时，扁平拉伸组件内部的张力元件31在其承载的载荷作用下会有向牵引滑轮表面圆弧凹槽61底部运动的趋势，挤压张力元件31与牵引滑轮表面圆弧凹槽61底部之间，也就是扁平拉伸组件上圆弧形肋条33顶部区域的弹性材料34并使之产生变形；该区域弹性材料34受挤压变形后会产生向扁平拉伸组件上圆弧形肋条33两侧内应力较小区域的弹性材料35挤压和运动的趋势；由于本发明的牵引滑轮60表面的圆弧凹槽61的半径尺寸是扁平拉伸组件30圆弧形肋条33圆弧半径的105～120%，因此在无载荷状态下圆弧凹槽61与圆弧形肋条33啮合时存在的空隙为有载荷作用时圆弧肋条33两侧弹性材料35因受挤压产生的变形和运动趋势提供了空间，可以有效减小圆弧形肋条33两侧的弹性材料35受到的压力。

图6还公开了本发明的一个优选实施例，扁平拉伸组件上无载荷时，本发明的牵引滑轮表面圆弧凹槽的深度67不超过扁平拉伸组件圆弧形肋条33的高度66的90%；以上带来的好处是可以有效避免有载荷状态下（参考图7），因扁平拉伸组件30包覆的弹性材料受外力作用变形后可能造成的扁平拉伸组件圆弧肋条33底部33－1与牵引滑轮圆弧凹槽61的槽尖62接触碰擦所引起的问题和风险。

扁平拉伸组件所承载的张力载荷会使扁平拉伸组件整体有向牵引滑轮表面圆弧凹槽底部运动的趋势，由于扁平拉伸组件表面包覆的弹性材料受到外力作用会发生变形，所以以上运动真实存在，只是运动距离很小，不易察觉；为了规避这种运动可能造成的牵引滑轮与扁平拉伸组件接合时，牵引滑轮表面圆弧状凹槽的槽尖与扁平拉伸组件圆弧状肋条底部的包覆层接触碰擦并引起磨损，牵引滑轮表面圆弧状凹槽深度应被设计成不超过所述扁平拉伸组件圆弧状肋条高度的90%。

在一个进一步的优选实施例中，参考图6，对于扁平拉伸组件表面圆弧形肋条33处包覆的弹性材料厚度39在内部张力元件31的直径20～50%范围内，弹性材料包覆层32选用抗拉强度等级大于40MPa，邵氏硬度达到90～94的聚氨酯材料时，本发明牵引滑轮60表面圆弧凹槽61的圆弧半径优选控制在扁平拉伸组件圆弧形肋条33圆弧半径的110～112%，能够使扁平拉伸组件与本发明牵引滑轮之间的面压均匀分布，达到最理想的啮合效果；圆弧凹槽61的深度67优选在扁平拉伸组件圆弧形肋条高度66的75～80%范围以内。

本发明的另一个优选实施例参见图8，本发明牵引滑轮70完全或部分由碳钢或铸铁材料制造，其中与扁平拉伸组件接触的区域完全由碳钢或铸铁材料构成，这样可以有效控制尺寸精度和尺寸的稳定性。

通过对牵引表面进行表面处理，可以明显提高牵引表面的耐磨和耐腐蚀特性，如通过激光表面淬火技术（热处理的一种）对牵引滑轮70表面进行局部表面处理；经过激光表面淬火处理的牵引滑轮70具有如下特征：每个圆弧凹槽71表面都存在以其底部为中心，宽度73为小于相邻凹槽的间距72的沿牵引滑轮周向延伸的淬火硬化层74；淬火硬化层74呈月牙形，在圆弧凹槽71底部有最大厚度；淬火硬化层的最大厚度不小于0.2毫米，硬度不小于HRC60；由于在激光淬火处理过程中通过控制激光照射区域和面积，牵引滑轮的圆弧凹槽71的顶部槽尖位置75不会发生熔化变形，所以通过激光淬火处理可以在保证本发明牵引滑轮70表面圆弧凹槽71尺寸精度的前提显著提高牵引滑轮圆弧凹槽与扁平拉伸组件接触区域的硬度，改善耐磨特性。

本发明的另一个优选实施例参见图9，本发明牵引滑轮80同样完全或部分由碳钢或铸铁材料制造，其中与扁平拉伸组件接触的区域完全由碳钢或铸铁材料构成，通过电镀硬铬技术（镀层的一种）对牵引滑轮80表面进行处理；经过电镀硬铬处理的牵引滑轮80具有如下特征：至少整个牵引滑轮的所有圆弧凹槽表面81都覆盖有铬镀层，且铬镀层的厚度不超过10微米，硬度不小于HV900；由于在电镀硬铬处理过程中通过电镀时间和镀液浓度控制镀层厚度，所以通过电镀硬铬处理可以在基本保证本发明牵引滑轮80表面圆弧凹槽表面81尺寸精度的前提显著提高牵引滑轮圆弧凹槽与扁平拉伸组件接触区域耐磨和耐腐蚀特性。

以上两种表面处理方式可以在不明显改变牵引滑轮表面圆弧状凹槽轮廓尺寸的前提下显著提高牵引滑轮与扁平拉伸组件接触表面的耐磨和耐腐蚀性能。

图10是本发明牵引滑轮与扁平拉伸组件接合的另一个实施例，通常升降机系统只有一个牵引滑轮，所以扁平拉伸组件上通常也只有一个面与牵引滑轮接合；当升降机系统布置结构如图2所示，或在图1所示的系统中反绳滑轮18和19采用非槽形啮合的方式（例如鼓形轮廓自动对中）限定扁平拉伸组件在宽度方向上的移动，则从加工便利性和成本的角度考虑，扁平拉伸组件可以被设计和加工成如图10中的结构，扁平拉伸组件90同样由多个张力元件91和弹性材料包覆层92构成，且张力元件91均位于弹性材料包覆层92内部，扁平拉伸组件90与牵引滑轮接合的表面具有多条纵向延伸的圆弧形肋条93，与接合表面相对的表面94是一无纵向延伸凹槽或凸起的平面；扁平拉伸组件90同样适用于本发明牵引滑轮，其圆弧形肋条93分别与牵引滑轮40牵引表面41上周向延伸的圆弧凹槽42相互对齐啮合；这些圆弧凹槽42的圆弧半径尺寸在扁平拉伸组件圆弧形肋条93圆弧半径的105～120%范围以内。

在传统使用钢丝绳作为悬挂装置的升降机系统中，当使用圆弧形轮槽时，圆弧形轮槽的半径尺寸通常在钢丝绳公称半径的105～106%。但是在使用扁平拉伸组件的场合，相同外力情况下，扁平拉伸组件外部包覆的弹性材料发生的变形明显大于钢丝绳，所以当牵引滑轮表面圆弧状凹槽的圆弧半径不应小于扁平拉伸组件圆弧状肋条圆弧半径的105%；通过增加牵引滑轮表面圆弧状凹槽的圆弧半径尺寸，可以有效减小甚至消除扁平拉伸组件上圆弧肋条两侧的弹性材料与牵引滑轮表面圆弧凹槽之间的面压；但是当牵引滑轮表面圆弧状凹槽的圆弧半径大于扁平拉伸组件圆弧状肋条圆弧半径的120%时，即使扁平拉伸组件外部包覆的弹性材料发生较大变形，也会造成扁平拉伸组件与牵引滑轮表面的接触面积明显减小，面压集中在扁平拉伸组件上的圆弧肋条顶部区域，带来新的磨损问题。所以本发明将牵引滑轮表面凹槽的圆弧半径控制在接合扁平拉伸组件圆弧状肋条圆弧半径的105～120%范围内是一个合理的选择。

以上通过实施例对本发明进行了详细的说明，但本发明的保护范围不限于所述实施例。在不脱离本发明范围的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变化和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种使用扁平拉伸组件作为悬挂装置的升降机的牵引滑轮，其特征在于：包括牵引滑轮体，牵引滑轮体的牵引表面上具有多个周向延伸的圆弧凹槽，圆弧凹槽分别与所述扁平拉伸组件上纵向延伸的圆弧形肋条相对齐；

所述圆弧凹槽的圆弧半径为所述扁平拉伸组件的圆弧形肋条的圆弧半径的105～120%。

2.根据权利要求1所述的使用扁平拉伸组件作为悬挂装置的升降机的牵引滑轮，其特征在于：所述圆弧凹槽的圆弧半径为所述扁平拉伸组件的圆弧形肋条的圆弧半径的110～112%。

3.根据权利要求1所述的使用扁平拉伸组件作为悬挂装置的升降机的牵引滑轮，其特征在于：所述圆弧凹槽的深度不超过所述扁平拉伸组件的圆弧形肋条的高度的90%。

4.根据权利要求1所述的使用扁平拉伸组件作为悬挂装置的升降机的牵引滑轮，其特征在于：所述圆弧凹槽的深度为所述扁平拉伸组件的圆弧形肋条的高度的75～80%。

5.根据权利要求1所述的使用扁平拉伸组件作为悬挂装置的升降机的牵引滑轮，其特征在于：所述牵引滑轮体全部或部分由金属材料构成；所述牵引滑轮体与扁平拉伸组件接触的牵引表面区域完全由金属材料构成。

6.根据权利要求1所述的使用扁平拉伸组件作为悬挂装置的升降机的牵引滑轮，其特征在于：所述牵引滑轮体与扁平拉伸组件接触的牵引表面区域经过镀层、热处理或化学热处理的表面处理。

7.根据权利要求1所述的使用扁平拉伸组件作为悬挂装置的升降机的牵引滑轮，其特征在于：所述圆弧凹槽的表面形成沿牵引滑轮周向延伸的淬火硬化层。

8.根据权利要求7所述的使用扁平拉伸组件作为悬挂装置的升降机的牵引滑轮，其特征在于：所述淬火硬化层呈月牙形；淬火硬化层的最大厚度位于圆弧凹槽的底部；所述淬火硬化层的宽度小于相邻圆弧凹槽的间距。

9.根据权利要求8所述的使用扁平拉伸组件作为悬挂装置的升降机的牵引滑轮，其特征在于：所述淬火硬化层的最大厚度不小于0.2毫米，硬度不小于HRC60。

10.根据权利要求1所述的使用扁平拉伸组件作为悬挂装置的升降机的牵引滑轮，其特征在于：所述牵引滑轮体的圆弧凹槽表面覆盖有铬镀层；所述铬镀层的厚度不超过10微米，硬度不小于HV900。