КАНАТ ИЗ СИНТЕТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН И ЛИФТОВАЯ УСТАНОВКА С ТАКИМ КАНАТОМ ИЗ СИНТЕТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН
ROPE OF SYNTHETIC FIBRES AND LIFT DEVICE WITH SUCH ROPE FROM SYNTHETIC FIBRES

Изобретение относится к канату из синтетических волокон, состоящему из расположенных в скрученном виде, по меньшей мере, в один слой прядей в соответствии с определением независимых пунктов формулы изобретения. Далее изобретение относится к лифтовой установке с таким канатом из синтетических волокон.
Из документа ЕР 1004700 А2 известен канат из синтетических волокон для лифтовой установки с многократно скрученными прядями, у которого вместо экструдированной защищающей оболочки из синтетических волокон предусмотрено покрытие прядей. Пряди каждого слоя взаимно подпирают друг друга в направлении периферии. Пряди внешнего слоя обработаны пропиточным средством, которое гарантирует надежную защиту от воздействий окружающей среды, а также достаточную прочность на истирание.
Из документа US 4202164 известен выполненный из арамидных волокон несущий канат. Несколько арамидных волокон образуют нить, а несколько нитей образуют прядь. Несколько прядей, расположенных вокруг сердцевинной пряди, образуют несущий канат, причем пряди полностью залиты в экструдированный термопласт. При изготовлении пряди пустоты между нитями заполняются смазочным средством.
В данном случае изобретение имеет своей целью оказание помощи. Изобретение, как оно охарактеризовано в пункте 1 формулы изобретения, решает задачу создания несущего и приводного средства в форме каната из синтетических волокон с оптимальной передачей тяговых усилий от слоя прядей к слою прядей. Изобретение относится также к лифтовой установке с таким несущим и приводным средством.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения представлены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Достигаемые посредством изобретения преимущества можно, в основном, усмотреть в том, что канат из синтетических волокон функционирует правильно и благодаря этому увеличивается срок службы каната из синтетических волокон. Обычно канат в соответствии с изобретением из синтетических волокон используется в качестве несущего и приводного средства, к примеру лифтовой установки, причем несущее и приводное средство проводится, по меньшей мере, через один ведущий шкив и через направляющие ролики и должно выдерживать череду изгибаний. Посредством каната из синтетических волокон в соответствии с изобретением улучшается также надежность лифтовой установки.
При движении несущего и приводного средства по ведущему шкиву приводного механизма лифтовой установки тяговые усилия, которые образуются в результате разности масс между противовесом и кабиной, мобилизуются в продольном направлении несущих средств. Эти тяговые усилия должны быть равномерно направлены через общее поперечное сечение несущего средства, чтобы достичь оптимальных показателей срока службы и надежности несущего и приводного средства или каната из синтетических волокон.
Передача тягового усилия происходит посредством сил трения между ведущим шкивом и оболочкой каната. Введение тяговых усилий между оболочкой и внешними прядями каната из синтетических волокон само по себе не проблематично, так как оболочка прочно связана с внешними прядями. Передача же тяговых усилий от внешних прядей на внутренние пряди, однако, проблематична, если слои и принадлежащие им пряди выполнены с возможностью смещения относительно друг друга. Передача усилия между внешними и внутренними прядями происходит посредством сил трения.
Чтобы иметь возможность передавать силы трения, необходимы перпендикулярная сила и сила трения определенной величины. Посредством установки радиального давления прижима внешних прядей к внутренним прядям достигается необходимое перпендикулярное усилие. Коэффициенты трения между внутренними и внешними прядями, в частности у пропитанных прядей, довольно малы. Даже у непропитанных прядей значения коэффициентов трения находятся в относительно низком диапазоне u=0,2-0,45. Этот диапазон не должен быть превышен с тем, чтобы тяговые усилия могли передаваться в течение длительного времени, без постоянного изменения структуры каната. Значения коэффициентов трения между прядями для передачи тягового усилия должны быть относительно высокими. Однако высокие значения коэффициентов трения служат причиной повышенного износа прядей. При слишком низких значениях коэффициента трения отдельные слои прядей могут смещаться относительно друг друга. Диапазон значений коэффициента трения u=0,2-0,45 в отношении износа и передачи тягового усилия на основании многочисленных испытаний проявил себя как идеальный, а такие значения могут быть достигнуты посредством использования сухого смазочного средства (к примеру, тефлонового порошка).
Необходимая для передачи тягового усилия перпендикулярная сила возникает вследствие введения тягового усилия во внешние пряди, которые сужаются вовнутрь и оказывают на внутренние пряди радиальное усилие прижима, называемое также усилием стягивания. Внешние пряди могут, однако, оказывать лишь радиальное давление вовнутрь, если они могут радиально передвигаться в направлении центра каната. Если радиальная степень свободы блокирована, не может оказываться никакого радиального давления. Внешние пряди со слишком большим диаметром образуют совместно с аналогично расположенными прядями своего рода свод и не в состоянии перемещаться далее вовнутрь. Поэтому в направлении периферии должен быть задан зазор, в частности между отдельными внешними прядями.
Несущее и приводное средство в соответствии с изобретением в форме каната из синтетических волокон состоит, по меньшей мере, из одного слоя расположенных в скрученном виде прядей, причем пряди одного слоя в направлении периферии взаимно отстоят друг от друга, помимо того, что пряди залиты.
На основании прилагаемых чертежей предложенное на рассмотрение изобретение разъясняется более подробно.
Представлено:
фиг.1 - канат из синтетических волокон в соответствии с изобретением,
фиг.2 - несущие и приводные средства с более чем одним канатом из синтетических волокон,
фиг.3 - лифтовая установка с канатом из синтетических волокон в соответствии с изобретением или с несущим и приводным средством.
Фиг.1 демонстрирует канат 1 из синтетических волокон в соответствии с изобретением. Канат 1 из синтетических волокон имеет несколько слоев прядей: внешний слой 2, первый внутренний слой 3, второй внутренний слой 4 и сердцевинную прядь 5. Оболочка каната обозначена цифрой 6. Структура и диаметр прядей 7 внешнего слоя 2 одинаковы. Первый внутренний слой состоит из больших в диаметре прядей 8 и меньших прядей 9. Большие пряди 8 примерно соответствуют в диаметре прядям 10 второго внутреннего слоя 4 и сердцевинной пряди 5. Пряди 7 внешнего слоя 2 в диаметре больше, чем больше пряди 8 первого внутреннего слоя 3 и пряди 10 второго внутреннего слоя 4. Большие пряди 8 внутренних слоев 3,4 в диаметре больше, чем меньшие пряди 9 первого внутреннего слоя 3. Большие пряди 8 первого слоя 3 и пряди 10 второго внутреннего слоя 4 в диаметре примерно одинаковы с сердцевинной прядью 5. Пряди 10 второго внутреннего слоя 4 скручены вокруг сердцевинной пряди 5, пряди 8, 9 первого внутреннего слоя 3 скручены вокруг второго слоя 4, пряди 7 внешнего слоя 2 скручены вокруг первого внутреннего слоя 3.
Пряди 5, 7, 8, 9, 10 состоят из скрученных нитей, которые, в свою очередь, состоят из нескрученных или однонаправленных синтетических волокон, причем одна нить состоит, к примеру, из 1000 синтетических волокон, называемых также филаментами. Направление скрутки нитей в пряди предусмотрено таким образом, что отдельное волокно ориентировано в направлении натяжения каната или по продольной оси. Каждая нить пропитывается в ванне с синтетическим материалом. Окружающий нить или прядь синтетический материал называется также матрицей или матричным материалом. После скрутки нитей в прядь синтетический материал нитей гомогенизируется посредством термической обработки. Прядь имеет в таком случае гладкую поверхность и состоит из скрученных, полностью залитых в синтетический материал нитей.
Волокна посредством матрицы соединяются друг с другом, но не имеют непосредственного контакта друг с другом. Матрица полностью охватывает или заливает волокна и защищает волокна от абразии и износа. Согласно механике каната между отдельными волокнами в прядях возникают смещения. Эти смещения происходят не за счет относительного движения между филаментами, а за счет реверсивного растяжения матрицы.
Степень наполнения прядей описывает соотношение числа волокон к матрице. Эта степень наполнения может определяться посредством доли поверхности волокон в общем поперечном сечении, а также посредством доли массы волокон в общей массе. Величина степени наполнения в используемых в настоящее время арамидных прядях находится в пределах от 35 до 80 процентов поверхности, и соответственно 35-80% поверхности поперечного сечения прядей состоит из волокон, а остаток из матричного материала.
Канат 1 из синтетических волокон может быть собран из химических волокон, таких, к примеру, как арамидные волокна, вектрановые волокна, полиэтиленовые волокна, полиэфирные волокна и прочие.
Канат 1 из синтетических волокон может состоять также из одного или двух, или трех, или более трех слоев прядей.
Фиг.1 представляет канат 1 из синтетических волокон в соответствии с изобретением, у которого пряди одного слоя взаимно отстоят друг от друга. Зазор между двумя прядями 7 внешнего слоя 2 обозначен d1. Зазор между двумя прядями 8, 9 первого внутреннего слоя 3 обозначен d2. Зазор между двумя прядями 10 второго внутреннего слоя 4 обозначен d3. К примеру, значения d1 могут находиться в пределах от 0,05 мм до 0,3 мм, а d2 и d3 - в пределах от 0,01 мм до 0,08 мм. Предпочтительно d1=0,2 мм, d2=0,03 мм и d3=0,03 мм. Зазоры между отдельными прядями предопределены диаметрами прядей, шагом скрутки прядей и количеством прядей в слое.
Вследствие взаимного расположения на расстоянии друг от друга пряди одного слоя могут свободно передвигаться в радиальном направлении r в направлении центра каната. Пряди внешнего слоя оказывают радиальное давление на пряди внутреннего слоя. Пряди 7 внешнего слоя 2 оказывают радиальное давление на пряди 8, 9 первого внутреннего слоя 3, как обозначено стрелками Р2. Радиальное давление от прядей 8, 9 первого внутреннего слоя 3 передается далее на пряди 10 второго внутреннего слоя 4, как обозначено стрелками Р3. Радиальное давление от прядей 10 второго внутреннего слоя 4 передается далее на сердцевинную прядь 5, как обозначено стрелкой Р4. Радиальное давление от слоя к слою увеличивается вовнутрь.
Каждая прядь 7 внешнего слоя 2 опирается на две пряди 8, 9 первого внутреннего слоя 3. Каждая меньшая прядь 9 первого внутреннего слоя 3 опирается на прядь 10 второго внутреннего слоя 4. Каждая большая прядь 8 первого внутреннего слоя 3 опирается на ту же самую прядь 10, что и меньшая прядь 9, и на следующую прядь 10 второго внутреннего слоя 4.
Диапазоны диаметров или оптимальные диаметры отдельных прядей, к примеру, при шаге скрутки 80 мм могут быть выбраны следующим образом: прядь 5 - диапазон диаметров от 1,55 мм до 1,85 мм, диаметр 1,66 мм; прядь 7 - диапазон диаметров от 1,85 мм до 2,15 мм, диаметр 1,97 мм; прядь 8 - диапазон диаметров от 1,55 мм до 1,85 мм, диаметр 1,66 мм; прядь 9 - диапазон диаметров от 1,15 мм до 1,45 мм, диаметр 1,28 мм; прядь 10 - диапазон диаметров от 1,45 мм до 1,75 мм, диаметр 1,58 мм.
По сравнению с прядями 7 намного более мягкая оболочка 6 каната доходит примерно до первого внутреннего слоя 3 прядей и не оказывает никакого влияния на взаимное опирание прядей 7. Мягкая оболочка 6 каната не действует в направлении периферии Ur как подпорка между прядями 7. Пряди 7 внешнего слоя 2 в состоянии радиально передвигаться вовнутрь. Значение твердости по Шору материала оболочки может, к примеру, находиться в пределах от 75А до 95А, а значение твердости по Шору матричного материала прядей может, к примеру, находиться в пределах от 50D до 75D.
Канат 1 из синтетических волокон может также обходиться без оболочки, однако, конструкция каната должна легко изменяться, так как внешний слой 2 прядей относительно внутренних слоев 3, 4 скручивается навстречу (встречная скрутка).
Если бы пряди 7, 8, 9, 10 соответствующих слоев, глядя в направлении периферии Ur, соприкасались бы друг с другом, то тяговые усилия от прядей 7 внешнего слоя 2 не могли бы передаваться на пряди 8, 9 первого внутреннего слоя 3, а от него не могли бы передаваться на пряди 10 второго внутреннего слоя 4 и далее на сердцевинную прядь 5.
Фиг.2 представляет несущее и приводное средство для лифта с двумя переносящими нагрузку, закрытыми общей цельной оболочкой 12 канатами 1 из синтетических волокон в соответствии с фиг.1, которые образуют сдвоенный канат 11. Сдвоенный канат 11 между канатами 1 из синтетических волокон совместно с оболочкой 12 может быть выполнен в виде плоского каната или образовывать между канатами 1 из синтетических волокон сужение 13. В случае варианта с сужением 13 совместная поверхность зацепления сдвоенного каната 11 с ведущим шкивом образована, глядя в поперечном сечении, примерно из полукруга каната 1 из синтетических волокон и половины сужения 13. Поверхность ведущего шкива примерно соответствует контуру сдвоенного каната 11. Также более чем два каната 1 из синтетических волокон могут быть закрыты совместной оболочкой и образовывать многослойный канат с сужением между канатами 1 из синтетических волокон или без данного сужения.
На фиг.3 представлена обозначенная цифрой 100 лифтовая установка, состоящая из выполненной с возможностью передвижения в лифтовой шахте 102 кабины 103 лифта и противовеса 104. Кабина 103 лифта с днищем 121 и крышей 140 перемещается посредством первой направляющей шины 105 и посредством второй направляющей шины 106. Противовес 104 перемещается посредством третьей направляющей шины 107 и посредством четвертой, неизображенной направляющей шины. Направляющие шины закреплены в приямке 108 шахты, причем вертикальные усилия направляются в приямок 108 шахты. Направляющие шины 105, 106, 107 соединены со стенкой шахты посредством неизображенных скоб. В приямке 108 шахты расположены амортизаторы 109, на амортизационные плиты 110 которых могут опускаться кабина 103 лифта или противовес 104.
В качестве несущего и приводного средства предусмотрен канат 1 из синтетических волокон или сдвоенный канат 11 с ременным соотношением 2:1. Когда расположенный на второй направляющей шине 106, к примеру, в верхней части 102.1 шахты механический линейный привод 112 продвигает вперед канат 1 из синтетических волокон или сдвоенный канат 11 посредством ведущего колеса 113 вокруг узла, кабина 103 лифта или противовес 104 продвигаются на половину узла. Передача тягового усилия происходит, как упоминалось ранее, посредством сил трения между ведущим колесом и оболочкой каната. Один конец каната 1 из синтетических волокон или сдвоенного каната 11 расположен в первой контрольной точке 114 каната, а второй конец каната 1 из синтетических волокон или сдвоенного каната 11 расположен во второй контрольной точке 115 каната. Канат 1 из синтетических волокон или сдвоенный канат 11 проводится через первый направляющий ролик 116 через профильный ролик 117, через второй направляющий ролик 118, через третий направляющий ролик 119, через ведущее колесо 113 и через четвертый направляющий ролик 120. Расположенный на второй направляющей шине 106 третий направляющий ролик 119 имеет тормоз для нормальной работы. Отклоняющие ролики 122 линейного привода 112 увеличивают угол обхвата каната 1 из синтетических волокон или сдвоенного каната 11 на ведущем колесе 113. Не изображен или не изображены двигатель или двигатели для ведущего колеса 113. Четвертый направляющий ролик 120 расположен в противовесе 104 и по конструкции сопоставим с первым направляющим роликом 116 или со вторым направляющим роликом 118.
Канат 1 из синтетических волокон или несущее и приводное средство 11 можно также применять и для других известных приводных механизмов лифтовых установок.