ТОРМОЗНОЙ БАШМАК, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЙ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ ЕГО В ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОМ МЕХАНИЗМЕ ЛИФТА
BRAKE SHOE DESIGNED TO BE USED IN LIFT SAFETY GEAR

Настоящее изобретение относится к тормозным башмакам и, в частности, к тормозным башмакам, предназначенным для использования их в предохранительном механизме лифта.
В традиционной лифтовой системе кабина лифта передвигается вверх и вниз внутри шахты лифта по направляющим рельсам. На кабине лифта устанавливается, по меньшей мере, один предохранительный механизм, предназначающийся для прекращения движения кабины лифта в том случае, если регулятор-ограничитель скорости обнаружит, что кабина движется с чрезмерно высокой скоростью. В таких ситуациях регулятор-ограничитель скорости приводит в действие этот предохранительный механизм, прижимающий тормозной башмак к направляющему рельсу, что приводит к возникновению соответствующей тормозной силы трения, под воздействием которой происходит окончательная остановка лифта. Существует множество всевозможных причин, приводящих к возникновению такой ситуации, в которой скорость движения лифта становится слишком высокой, начиная с первой категории таких причин, когда простая неисправность лебедки лифта, например, неправильно функционирующее управляющее устройство, может привести к тому, что кабина лифта начнет передвигаться со скоростью, превышающей заранее установленную ее величину, и кончая второй категорией более серьезных причин, но, к счастью, возникающих гораздо реже, причем такую категорию иногда называют еще свободным падением, при котором кабина лифта отсоединяется от его лебедки (например, в результате разрыва троса в тяговом подъемнике или поломки подъемного приспособления в гидроподъемнике) и под воздействием гравитационной силы движется с ускорением вниз по шахте лифта.
В ситуациях, относящихся к первой категории, кабина лифта поддерживается его лебедкой, и при наличии взаимосвязи ее с соответствующим противовесом она, по меньшей мере, частично уравновешивается этим противовесом. Следовательно, эффективная масса, которая должна быть в этом случае остановлена с помощью предохранительного механизма, будет иметь сравнительно небольшую величину. В противоположность этому, в таких ситуациях, которые относятся ко второй категории, предохранительному механизму необходимо будет остановить движение свободно падающей кабины лифта вместе с любым, находящимся внутри нее грузом. Соответственно, тормозная сила трения, создаваемая предохранительным механизмом, прижимающимся к направляющему рельсу, должна быть значительно выше при возникновении ситуации, относимой ко второй категории, когда достигается скорость свободного падения, чем при возникновении ситуации, относимой к первой категории и характеризующейся более умеренным увеличением скорости.
Для предотвращения каких-либо телесных повреждений, причиняемых пассажирам лифта, обычно принимается, что величина отрицательного ускорения при замедлении движения кабины лифта вследствие срабатывания предохранительного механизма должна находиться ниже соответствующей пороговой величины (очень часто называется величина в 1 g). Если предохранительный механизм отрегулирован таким образом, чтобы обеспечивать необходимое замедление движения кабины лифта при возникновении ситуации, относимой к первой категории, то вполне возможно, что в случае возникновения такой ситуации, в которой происходит свободное падение кабины лифта, такой механизм не будет способен с достаточной эффективностью прекратить движение кабины лифта. С другой стороны, если предохранительный механизм будет отрегулирован таким образом, чтобы обеспечивать требуемое отрицательное ускорение при замедлении движения кабины лифта в случае возникновения такой ситуации, когда происходит свободное падение кабины лифта, то при срабатывании такого механизма в случае возникновения ситуации, относимой к первой категории, этот механизм, безусловно, способен будет обеспечить необходимое замедление движения кабины лифта с отрицательным ускорением, превышающим установленную пороговую величину.
Соответственно, задачей настоящего изобретения является создание такого предохранительного механизма, который может быть с успехом использован в случае возникновении всех возможных ситуаций, когда наблюдается превышение допустимой скорости, и способен остановить кабину лифта таким образом, чтобы пассажиры, находящиеся в кабине лифта, не получили при этом каких-либо телесных повреждений.
Указанная задача достигается посредством создания тормозного башмака, предназначенного для применения его в предохранительном механизме лифта, причем в результате своего срабатывания такой предохранительный механизм позволяет развить соответствующее усилие, прикладываемое к тормозному башмаку и под воздействием которого тормозной башмак с обеспечением при этом необходимого трения входит в соприкосновение с направляющим рельсом, и при этом сила трения, развиваемая тормозным башмаком, возрастает в результате такого его соприкосновения с направляющим рельсом. Следовательно, в процессе срабатывания этого механизма тормозной башмак будет прикладывать начальную тормозную силу трения к направляющему рельсу. Такая начальная тормозная сила трения рассчитана на остановку кабины лифта в случае возникновения ситуации, относящейся к первой категории по величине превышения допустимой скорости. Однако в случае возникновения ситуации, относящейся ко второй категории по величине превышения допустимой скорости, тормозная сила трения затем возрастает до такого своего уровня, при котором ее величина будет достаточна для остановки свободно падающей кабины лифта.
Для большинства лифтовых установок предполагается, что вполне достаточно будет применить такой предохранительный механизм, который обеспечивает возможность получения всего лишь только одной постоянной, прикладываемой с его помощью силы (например, силы, создаваемой посредством пружин) для того, чтобы остановить кабину лифта без получения при этом пассажирами телесных повреждений. Соответственно, необходимое оборудование для управления предохранительным механизмом и его регулирования является в данном случае сравнительно простым, и, в связи с этим, и первоначальная стоимость такого оборудования, и последующие расходы по содержании такого предохранительного механизма в исправном состоянии относительно невелики.
Предпочтительно было бы, чтобы тормозной башмак обладал переменным коэффициентом трения. Соответственно, при соприкосновении такого тормозного башмака с направляющим рельсом будет наблюдаться увеличение коэффициента трения, возникающего в зоне контакта между башмаком и направляющим рельсом.
Тормозной башмак может включать в себя наружный слой и внутренний слой, при этом коэффициент трения внутреннего слоя будет при этом больше, чем коэффициент трения наружного слоя. Следовательно, при пользовании таким тормозным башмаком сначала придет в соприкосновение с направляющим рельсом наружный слой такого тормозного башмака. Если тормозная сила, обусловленная трением наружного слоя, будет недостаточна для того, чтобы остановить кабину лифта, то в таком случае наружный слой быстро истирается, обнажая внутренний слой. Как только в соприкосновение с направляющим рельсом войдет внутренний слой, сразу же наблюдается соответствующее возрастание тормозной силы, развиваемой вследствие трения тормозного башмака о направляющий рельс, благодаря большему значению коэффициента трения для внутреннего слоя тормозного башмака, до такого уровня, который будет необходим для остановки свободно падающей кабины лифта.
В альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения значение коэффициента трения для тормозного башмака может изменяться пропорционально температуре нагревания башмака при его скольжении. Следовательно, в процессе торможения, осуществляемого за счет силы трения, температура тормозного башмака будет постепенно увеличиваться, в результате чего будет соответственно возрастать также и значение его коэффициента трения.
Предпочтительно было бы, чтобы обеспечено было некоторое увеличение площади поперечного сечения тормозного башмака в зоне соприкосновения его с направляющим рельсом. Такая конструкция обеспечивает получение соответствующего преимущества применительно к предложенному здесь выше двухслойному тормозному башмаку благодаря тому, что интенсивность истирания тормозного башмака в данном случае постепенно уменьшается, поскольку первый слой тормозного башмака истирается значительно быстрее по сравнению со вторым его слоем.
Ниже следует описание настоящего изобретения, которое ведется здесь на основании конкретных примеров его осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 - изображение в перспективе кабины лифта, включающей в свой состав обычный предохранительный механизм, оснащенный тормозными башмаками, выполненными согласно настоящему изобретению;
фиг.2 - вид в разрезе для комплекта тормозных башмаков, выполненных в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;
фиг.3 - начальный момент вхождения тормозных башмаков, показанных на фиг.2, в соприкосновение с направляющим рельсом, которое происходит сразу же после обнаружения превышения допустимой скорости;
фиг.4 - следующий этап работы тормозных башмаков, показанных на фиг.2 и 3, когда они соприкасаются с направляющим рельсом;
фиг.5 - вид в разрезе для тормозного башмака, выполненного в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения;
фиг.6 - вид в разрезе для тормозного башмака, выполненного в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения;
фиг.7 - начальный момент вхождения тормозного башмака, выполненного в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения, в соприкосновение с направляющим рельсом, которое происходит сразу же после обнаружения превышения допустимой скорости;
фиг.8 - следующий этап работы тормозного башмака, показанного на фиг.7, когда он соприкасается с направляющим рельсом.
На фиг.1 показано представленное в перспективе изображение кабины лифта 1, включающей обычный предохранительный механизм 4, оснащенный тормозными башмаками 5, выполненными согласно настоящему изобретению. В случае применения традиционного тягового подъемника кабина лифта 1 подсоединяется посредством тросов 2 к соответствующему противовесу (который не показан). Такая взаимосвязанная конструкция кабины лифта 1 и соответствующего противовеса приводится в движение с помощью соответствующего тягового механизма и предусматривает применение соответствующего тягового шкива (который не показан), благодаря чему и обеспечивается перемещение кабины лифта вдоль направляющих рельсов 3, установленных внутри шахты лифта, при перевозке пассажиров туда, куда им требуется. Предохранительный механизм 4 устанавливается на днище кабины лифта 1 таким образом, чтобы охватывать собой расположенный рядом с ним направляющий рельс 3. Несмотря на то, что здесь показан всего лишь только один направляющий рельс 3 и один предохранительный механизм 4, следует понимать, что аналогичная конструкция предусматривается также и с противоположной стороны кабины лифта 1.
В такой ситуации, когда наблюдается превышение допустимой скорости движения кабины лифта 1, то есть, когда она начинает перемещаться со скоростью, превышающей некоторую, заранее установленную величину, происходит срабатывание регулятора-ограничителя скорости (который не показан), включающего в действие предохранительный механизм 4, прижимающего тормозные башмаки 5 к направляющему рельсу 3 с противоположных его сторон, благодаря чему в результате трения возникает соответствующая тормозная сила, под воздействием которой и происходит полная остановка движения кабины лифта 1.
1
2
На фиг.2 показан вид в разрезе для комплекта тормозных башмаков 5, выполненных в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. Каждый тормозной башмак 5 включает в свой состав корпус 6 тормозного башмака, который удерживает на себе тормозную накладку 7. С внешней своей стороны такой тормозной накладки 7 имеется наружный защитный слой 8, которым накладка обращена в сторону направляющего рельса 3, а с внутренней ее стороны - соответственно, внутренний слой 9, расположенный между наружным слоем 8 и корпусом 6 тормозного башмака. Коэффициент трения µ материала, из которого выполнен наружный слой 8 тормозной накладки, имеет меньшую величину, чем коэффициент трения µ материала, из которого выполняется внутренний ее слой 9.
1
1
На фиг.3 и 4 проиллюстрирован принцип действия тормозных башмаков 5 при срабатывании предохранительного механизма после того, как регулятором-ограничителем скорости будет обнаружена ситуация, характеризующаяся превышением допустимой скорости движения кабины лифта. В этом случае к каждому тормозному башмаку 5 с помощью предохранительного механизма 4 прикладывается соответствующее прижимное усилие N, под воздействием которого тормозные накладки 7 приходят в соприкосновение с направляющим рельсом 3 с обеспечением при этом соответствующего трения. На начальном этапе срабатывания, как показано на фиг.3, наружный защитный слой 8 каждой тормозной накладки 7, прижимаясь к направляющему рельсу 3, обеспечивает получение тормозной силы F, возникающей вследствие трения. Такая начальная тормозная сила F, возникающая в результате трения, обеспечивает остановку кабины 1 лифта в том случае, когда кабина хотя и не теряет своей взаимосвязи с тяговым механизмом и противовесом, но по каким-то причинам начинает перемещаться с более высокой скоростью по сравнению с предварительно заданной предельной скоростью своего движения, что может произойти в результате какого-то сбоя в работе лебедки лифта, происшедшего, например, вследствие неисправности ее управляющего устройства.
1
2
1
2
2
С другой стороны, если увеличение скорости перемещения кабины происходит, например, в результате полного разрыва тросов 2, то тогда тормозная сила F, развиваемая вследствие трения тормозной накладки 7 на начальном этапе ее работы, может оказаться недостаточной для того, чтобы обеспечить эффективную остановку кабины лифта 1. В такой ситуации наружный защитный слой 8 тормозной накладки 7 быстро истирается или же расплавляется в результате возникновения чрезмерно большого трения при соприкосновении ее с направляющим рельсом 3, вследствие чего обнажается внутренний слой 9 накладки. Поскольку коэффициент трения µ внутреннего слоя 9 накладки больше, чем коэффициент трения µ наружного ее слоя 8, на втором этапе работы тормозной накладки, как показано на фиг.4, тормозная сила, которая развивается в результате трения тормозной накладки 7 при движении ее по направляющему рельсу 3, сразу же увеличивается до значения F, как только внутренний слой 9 придет в соприкосновение с направляющим рельсом 3. При этом тормозная сила F, возникающая вследствие трения на этом втором этапе работы тормозной накладки, будет вполне достаточной для того, чтобы остановить свободно падающую вниз кабину 1 лифта.
1
2
1
2
На фиг.5 показан вид в разрезе для тормозного башмака 5', выполненного в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения. Так же, как и в предыдущем варианте осуществления настоящего изобретения, тормозной башмак 5' включает в свой состав корпус 6 тормозного башмака, который удерживает на себе тормозную накладку 7'. В данном случае тормозная накладка 7' содержит отдельные блоки 8', внедренные в основной слой 9' тормозной накладки и выступающие наружу из этого слоя. Коэффициент трения µ материала, из которого выполнены блоки 8', имеет меньшую величину, чем коэффициент трения µ материала, из которого выполнен основной слой 9' тормозной накладки. Тормозная накладка 7' приводится в действие точно таким же способом, как и в рассмотренном здесь выше предыдущем варианте осуществления настоящего изобретения, при этом на первом этапе ее работы тормозная сила F возникает вследствие трения блоков 8' тормозной накладки 7'. Как только произойдет истирание блоков 8', начинается второй этап работы тормозной накладки, на котором в соприкосновение с направляющим рельсом 3 приходит уже основной ее слой 9', обеспечивающий при своем трении получение более высокого значения тормозной силы F. В данном варианте осуществления настоящего изобретения площадь поверхности тормозной накладки 7', приходящая во взаимодействие с направляющим рельсом 3, в значительной мере увеличивается. В результате этого обеспечивается соответствующее снижение интенсивности истирания тормозной накладки 7', так как истирание блоков 8' происходит значительно быстрее по сравнению с истиранием основного слоя 9' тормозной накладки.
1
1
1
2
На фиг.6 показан вид в разрезе для тормозного башмака 5'', выполненного в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения. В данном случае опять же тормозная накладка 7'' опирается непосредственно на корпус 6 тормозного башмака; однако, в этом варианте своего исполнения тормозная накладка 7'' изготавливается вся целиком из одного и того же материала, обладающего сравнительно низким коэффициентом трения µ, обеспечивающим получение необходимой тормозной силы F за счет трения накладки на первом этапе работы тормозного башмака. Сам корпус 6 тормозного башмака изготавливается из материала, имеющего сравнительно высокое значение коэффициента трения µ и обеспечивающего получение гораздо большей тормозной силы F на втором этапе работы тормозного башмака.
1
1
На фиг.7 и 8 проиллюстрирован процесс вхождения тормозного башмака 5''', выполненного в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения, в соприкосновение с направляющим рельсом 3. Тормозной башмак 5''' содержит корпус 6 тормозного башмака, несущий на себе тормозную накладку 7'''. В данном варианте осуществления настоящего изобретения тормозная накладка 7''' изготавливается вся целиком из одного и того же материала, обладающего коэффициентом трения µ, значение которого изменяется пропорционально температуре нагревания тормозной накладки при ее скольжении. Сразу же после того как регулятором-ограничителем скорости будет обнаружена ситуация, характеризующаяся превышением допустимой скорости движения кабины лифта, происходит срабатывание предохранительного механизма 4, под воздействием которого к тормозному башмаку 5''' прикладывается соответствующее прижимное усилие N. Как показано, в частности, на фиг.7, в начальный момент вхождения тормозной накладки 7''' в соприкосновение с направляющим рельсом 3, температура материала, из которого сделана тормозная накладки 7''', будет соответствовать температуре окружающей среды, и, следовательно, коэффициент трения µ будет иметь сравнительно небольшую величину. Поэтому начальное значение тормозной силы F, возникающей в результате трения тормозной накладки 7''' при ее движении относительно направляющего рельса 3, будет также оставаться на сравнительно невысоком уровне.
2
В процессе последующего торможения, как показано на фиг.8, под воздействием тепла, выделяющегося в тормозной накладке 7''', будет происходить постепенное увеличение коэффициента трения ее материала. Это, в свою очередь, приведет также к постепенному нарастанию величины тормозной силы, возникающей в результате трения, вплоть до значения F, при котором величина этой силы будет вполне достаточной для того, чтобы остановить свободно падающую вниз кабину лифта 1.
Специалистам в данной области техники должно быть вполне очевидно, что отдельные признаки настоящего изобретения, характерные для рассмотренных здесь выше различных вариантов его осуществления, могут применяться взаимообразно с получением при этом дополнительных вариантов осуществления настоящего изобретения.
Кроме того, несмотря на то, что поверхности раздела между элементами тормозной накладки, а также, разумеется, между тормозной накладкой и корпусом тормозного башмака показаны на прилагаемых фигурах плоскими и, в общем, параллельными направляющему рельсу, следует понимать, что могут применяться также и другие формы профиля поверхностей (бороздчатые, V-образные и т.д.) с тем, чтобы уменьшить влияние усилия сдвига, возникающего между отдельными элементами тормозного башмака.
Специалистам в данной области техники должно быть также понятно, что существует большое разнообразие различных, вполне доступных материалов для того, чтобы можно было обеспечить соответствующие характеристики, требующиеся для каждого отдельного элемента тормозного башмака, а также что выбор того или иного конкретного материала во многом зависит от характеристик самого лифта в целом, таких как номинальная скорость перемещения его кабины, номинальная величина нагрузки, высота подъема кабины лифта, тип применяемого предохранительного механизма и величина усилия, прикладываемого к тормозным башмакам. Например, если тормозной башмак в первом варианте осуществления настоящего изобретения будет применяться в сравнительно маломощной установке, номинальная скорость кабины в которой составляет всего лишь 1 м/сек, то тогда наружный защитный слой 8 может быть выполнен из полимерного материала, а внутренний слой 9 - из самого обычного материала, применяемого для изготовления тормозных башмаков, например, из мягкой низкоуглеродистой стали.
Несмотря на то, что в приведенном здесь выше описании настоящего изобретения отдельные варианты его осуществления рассматриваются со ссылками на конкретный предохранительный механизм, следует понимать, что тормозные башмаки, выполняемые в соответствии с настоящим изобретением, могут быть применены в любом тормозном устройстве зажимного типа, используемом в конструкции тяговых или же гидравлических лифтовых установок для того, чтобы обеспечить соприкосновение тормозных башмаков с направляющими рельсами с целью замедления движения кабины лифта.