ЛИФТОВАЯ СИСТЕМА И ДЕМПФЕР ВИБРАЦИЙ
ELEVATOR SYSTEM AND DAMPER OF VIBRATIONS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в основном относится к лифтовым системам. В частности, настоящее изобретение относится к устройствам для демпфирования воздействующих на кабину лифта вибрационных колебаний, возникающих в вертикальном направлении.
Уровень техники
Лифтовые системы нередко имеют в своем составе кабину и противовес, которые перемещаются в противоположных направлениях в шахте лифта. Подъемный механизм осуществляет перемещение кабины лифта по шахте посредством тягового механизма, соединенного с подъемным механизмом и кабиной лифта. В составе тягового механизма имеются соединительные элементы, такие как канаты либо ремни, которые в типовом случае пропущены вокруг шкива лифтовой кабины и поддерживают кабину и противовес с возможностью их перемещения вверх и вниз по шахте лифта.
При проектировании лифтовых систем плавность хода кабины лифта относится к важному показателю качества лифтовой системы в целом. Более плавное перемещение кабины лифта обеспечивает транспортировку пассажиров лифта с гораздо большим комфортом. При производстве подъемно-транспортного оборудования уровень шума, степень вибрации в вертикальном и горизонтальных направлениях являются показателями, которые характеризуют степень качества и плавности хода кабины лифта. Для уменьшения вибрации кабины в вертикальном направлении обычно используют два метода. Первый метод предусматривает устранение источника вибраций в вертикальном направлении, а второй метод предусматривает гашение вибраций, прежде чем они успевают достигнуть кабины лифта и перевозимых в ней пассажиров.
Существующие демпферы вибраций являются хорошо известными из уровня техники. Например, демпферы вибраций, расположенные между верхней частью узла кабины лифта и узлом привода, обычно имеют в своем составе пружины для обеспечения лучшей плавности хода кабины лифта. Однако в известных из уровня техники демпферах вибраций обеспечивается постоянная жесткость указанных пружин вне зависимости от весовой нагрузки на кабину лифта, которая может быть нулевой, половинной либо полной. Иными словами, известные из уровня техники демпферы вибраций имеют линейную рабочую характеристику. Поскольку уровень вибрации в вертикальном направлении, а стало быть и плавность хода кабины лифта, зависит как от жесткости пружины, так и от массы кабины, демпферные устройства с линейной рабочей характеристикой не являются выгодными с точки зрения решения задачи оптимизации их способности поглощать динамические воздействия на конструкцию лифтовой системы в силу переменного характера весовых нагрузок, имеющих место практически в каждой лифтовой системе.
Учитывая вышеизложенное, целью настоящего изобретения является решение одной или нескольких вышеуказанных проблем, осложняющих работу лифтовых систем.
Раскрытие изобретения
Для указанного технического результата разработана лифтовая система, содержащая узел кабины, узел привода, соединительный элемент между верхней частью узла кабины и узлом привода, демпфер вибраций, включающий группу пружин с переменной жесткостью и переменной высотой и установленный на соединительном элементе между верхней частью узла кабины и узлом привода, при этом демпфер вибраций выполнен с возможностью получения суммированной жесткости пружин между верхней частью узла кабины и узлом привода и изменения суммированной жесткости в зависимости от массы узла кабины. Группа пружин может содержать первую подгруппу пружин, включающую одну или более пружин с первой жесткостью и первой высотой и вторую подгруппу пружин, включающую одну или более пружин со второй жесткостью и второй высотой, при этом демпфер вибраций выполнен с возможностью изменения первой и второй высоты, а также второй и первой жесткости пружин. Первая высота может быть больше второй высоты. Вторая жесткость может быть больше первой жесткости. Вторая жесткость может быть меньше или равна первой жесткости. Первая подгруппа пружин может состоять из двух пружин с первой жесткостью и первой высотой. Вторая подгруппа пружин может состоять из одной пружины со второй жесткостью и второй высотой. Первая высота может быть больше второй высоты, а вторая жесткость может быть больше первой жесткости. Две пружины из первой подгруппы могут быть установлены по обеим сторонам одной пружины второй подгруппы. В систему может быть дополнительно включена шайба, расположенная под пружиной второй подгруппы пружин. Узел кабины может включать кабину и раму, при этом демпфер вибраций установлен на вышеуказанном соединительном элементе между верхней частью рамы и узлом привода. Группа пружин может включать первую подгруппу пружин, содержащую одну или более пружин с первой жесткостью и первой высотой, вторую подгруппу пружин, содержащую одну или более пружин со второй жесткостью и второй высотой, при этом демпфер вибраций выполнен с возможностью изменения первой и второй высоты, а также второй и первой жесткости пружин. Первая высота может быть больше второй высоты, а вторая жесткость может быть больше первой жесткости. Вторая жесткость может быть меньше или равна первой жесткости. Первая подгруппа пружин может состоять из двух пружин с первой жесткостью и первой высотой. Вторая подгруппа пружин может состоять из одной пружины со второй жесткостью и второй высотой. Первая высота может быть больше второй высоты, а вторая жесткость может быть больше первой жесткости. Две пружины из первой подгруппы могут быть установлены по обеим сторонам одной пружины второй подгруппы. В систему может быть дополнительно включена шайба, расположенная под пружиной второй подгруппы пружин. Группа пружин состоит из пружин сжатия. Группа пружин может состоять из преимущественно цилиндрических пружин.
Для достижения технического результата разработан демпфер вибраций, содержащий первый набор пружин, включающий одну или более пружин с первой жесткостью и первой высотой, а также второй набор пружин, включающий одну или более пружин со второй жесткостью и второй высотой, при этом демпфер вибраций выполнен с возможностью изменения первой и второй высоты, а также второй и первой жесткости пружин, при этом первый и второй наборы пружин расположены параллельно с возможностью сжатия на соединительном элементе между верхней частью узла кабины лифта и узлом привода. В демпфере первая высота может быть больше второй высоты. Вторая жесткость может быть больше первой жесткости. Вторая жесткость может быть меньше или равна первой жесткости. Первый набор пружин может состоять из двух пружин с первой жесткостью и первой высотой. Второй набор пружин может состоять из одной пружины со второй жесткостью и второй высотой. Первая высота может быть больше второй высоты, а вторая жесткость может быть больше первой жесткости. Две пружины первого набора пружин могут быть расположены по обе стороны одной пружины второго набора пружин. Демпфер может быть использован для узла кабины, который может содержать кабину и раму, первый и второй наборы пружин могут быть установлены на соединительном элементе между верхней частью рамы и узлом привода. Первая высота может быть больше второй высоты. Вторая жесткость может быть больше первой жесткости. Вторая жесткость может быть меньше или равна первой жесткости. Первый набор пружин может состоять из двух пружин с первой жесткостью и первой высотой. Второй набор пружин может состоять из одной пружины со второй жесткостью и второй высотой. Первая высота может быть больше второй высоты и вторая жесткость может быть больше первой жесткости. Две пружины первого набора пружин могут быть расположены по обе стороны одной пружины второго набора пружин. Демпфер может дополнительно содержать шайбу, расположенную под одной пружиной второго набора пружин. Демпфер может дополнительно содержать по меньшей мере одну шайбу, расположенную под указанными одной или более пружинами второго набора пружин. В демпфере одна или более пружин первого набора пружин могут быть пружинам сжатия. Одна или более пружин первого набора пружин могут быть преимущественно цилиндрическими. Одна или более пружин второго набора пружин могут быть пружинами сжатия. Одна или более пружин второго набора пружин могут быть преимущественно цилиндрическими.
Следует, однако, понимать, что как вышеизложенное общее описание изобретения, так и нижеследующее его подробное описание приводятся лишь в качестве примера и в целях объяснения сущности данного изобретения и ни в коей мере не накладывают ограничений на объем притязаний по указанному изобретению.
Краткое описание чертежей
Данные и прочие признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из нижеследующего перечня фигур и описания чертежей, прилагаемых пунктов формулы изобретения, а также из сопутствующего описания частных примеров осуществления изобретения, представленных на указанных чертежах, которые кратко поясняются ниже.
На Фиг.1 схематически на виде спереди показана лифтовая система, содержащая демпфер вибраций в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.
На Фиг.2 на виде спереди показан демпфер вибраций, изображенный на Фиг.1.
На Фиг.3 на виде сбоку показан демпфер вибраций, изображенный на Фиг.1.
На Фиг.4 схематически показан фрагмент лифтовой системы, изображенной на Фиг.1, с пустой кабиной.
На Фиг.5 схематически показан фрагмент лифтовой системы, изображенной на Фиг.1, с кабиной лифта под воздействием пассажирской нагрузки.
На Фиг.6 представлена выполненная изолиниями функциональная зависимость жесткости пружины от массы кабины лифта применительно к демпферу вибраций по настоящему изобретению.
Осуществление изобретения
При составлении вышеуказанных сопроводительных чертежей делалось все возможное для использования одинаковых либо схожих ссылочных номеров для обозначения позиций на указанных чертежах, соответствующих одинаковым либо схожим элементам.
На Фиг.1 схематически на виде спереди показана лифтовая система 10, содержащая кабину лифта 12, раму кабины 14, демпфер вибраций 16, шкив кабины 18, приводной шкив 20, отклоняющий шкив 22, противовес 24, шкив противовеса 26, канат 28 и концевые заделки каната 30. В соответствии с Фиг.1 кабина лифта 12 соединена с рамой кабины 14. Шкив кабины 18 соединен с верхней частью рамы кабины 14 при помощи соединительного элемента, содержащего демпфер вибраций 16. Кабина 12, рама кабины 14 и шкив кабины 18 соединены с приводным шкивом 20 при помощи каната 28, который пропущен под шкивом кабины 18 и закреплен в концевой заделке 30 с одной стороны, а с другой стороны протянут к приводному шкиву 20. Указанный канат 28 огибает петлей приводной шкив 20 и проходит к отклоняющему шкиву 22. Проходя далее от отклоняющего шкива 22, канат 28 соединяет противовес 24 с приводным шкивом 20 (при помощи отклоняющего шкива 22) за счет прохождения под шкивом противовеса 26 и последующего прихода вверх к концевой заделке 30.
Изображенная на Фиг.1 лифтовая система 10 имеет канатную оснастку с передаточным отношением 2:1, расположенным между рамой кабины 14 и противовесом 24. Однако демпферы вибраций по настоящему изобретению могут быть использованы в лифтовых системах с иной конфигурацией канатной оснастки. Например, лифтовая система с демпфером вибраций 16, установленным между верхней частью рамы кабины 14 и шкивом кабины 18, может быть выполнена с возможностью включения в ее состав канатной оснастки с передаточным отношением 1:1, в котором канат 28 начинает проходить от верхней части кабины 12 с пропусканием его далее вокруг приводного шкива 20 на отклоняющий шкив 22 с образованием концевой заделки в верхней части противовеса 24.
На Фиг.1, поскольку имеет место вращение приводного шкива 20 в направлении по часовой стрелке, кабина 12 и рама кабины 14 перемещаются вверх, а противовес перемещается вниз. Если весовая нагрузка на кабину 12 достигает средней величины, например 40% от номинальной грузоподъемности лифта, вес противовеса обычно оказывается примерно равным суммарному весу кабины 12 и рамы кабины 14. Путем уравновешивания кабины 12 и рамы кабины 14 с использованием противовеса 24 имеется возможность экономии энергии за счет снижения усилия, которое необходимо передать от приводного шкива для перемещения вверх и вниз кабины 12 и рамы кабины 14.
В изображенной на Фиг.1 лифтовой системе 10 кабина 12 и рама кабины 14 могут испытывать влияние вертикальных вибраций, появляющихся от различных источников, имеющихся как в самой лифтовой системе, так и в окружающем указанную систему пространстве. Например, кабина 12 и рама кабины 14 могут двигаться вверх и вниз в пределах лифтовой шахты по одному либо нескольким направляющим рельсам. Данные направляющие рельсы обычно имеют незначительные искривления по длине, а также имеют несплошности в местах стыка соседних рельсовых секций. Все это может быть первопричиной вибраций, достигающих рамы кабины 14 и самой кабины 12. Демпфер вибраций 16 выполнен с возможностью поглощения вертикальных вибраций, распространяющихся по лифтовой системе 10 к верхней части рамы кабины 14 и кабины 12, за счет использования двух наборов пружин. Устройство 16 обеспечивает большую способность поглощения вибраций, улучшая тем самым плавность хода кабины 12, за счет наличия функциональной зависимости изменения суммарной жесткости пружин от весовой нагрузки на кабину 12 (и на раму кабины 14).
На Фиг.2 и 3 на виде спереди и сбоку соответственно показано устройство 16, изображенное на Фиг.1. Представленный на Фиг.2 и 3 демпфер вибраций 16 содержит первую пружину 32, вторую пружину 34, третью пружину 36, верхнюю пластину 38, нижнюю пластину 40, тягу шкива 42 и направляющие 44 и 46 для первой и второй пружин. Первая, вторая и третья пружины 32, 34, 36 могут быть расположены между указанными верхней 38 и нижней 40 пластинами. Направляющие первой и второй пружин 44, 46 могут быть выполнены с возможностью удержания первой и второй пружин 32, 34 в положении между верхней и нижней пластинами 38, 40. Третья пружина 36 может быть расположена с возможностью фиксации вокруг тяги шкива 42. Представленные на Фиг.2 и 3 частные примеры осуществления изобретения показывают, что высота первой и второй пружин 32, 34 может быть больше, чем высота третьей пружины 36. Дополнительно в составе конструкции имеется шайба, расположенная на верхней части нижней пластины 40 и под нижней частью третьей пружины 36 с возможностью регулировки расстояния между верхней пластиной 38 и верхней частью третьей пружины 36. Присоединение верхней пластины 38 к раме кабины 14 осуществляется как показано на Фиг.1. Тяга шкива 42 может быть выполнена с возможностью соединения первой пружины 32, второй пружины 34, третьей пружины 36, верхней пластины 38, нижней пластины 40, направляющих 44, 46 для первой и второй пружин со шкивом кабины 18. Указанная тяга шкива 42 может быть прикреплена к нижней пластине 40 и соединена с возможностью скольжения с верхней пластиной 38 с обеспечением возможности беспрепятственного перемещения указанной тяги шкива 42 вверх и вниз относительно верхней пластины 38 и возможности беспрепятственного перемещения указанной верхней пластины 38 вверх и вниз относительно указанной тяги шкива 42. По мере приложения усилия к изображенному на Фиг.2 и 3 демпферу вибраций 16 верхняя и нижняя пластины 38, 40 вынуждены взаимно сближаться, а пружины 32, 34, 36 вынуждены испытывать последовательное сжатие.
Демпфер вибраций 16 обеспечивает большую способность поглощения вибраций за счет наличия функциональной зависимости изменения суммарной жесткости пружин от весовой нагрузки на кабину 12 (и на раму кабины 14). На Фиг.4 и 5 показан вариант функционирования демпфера вибраций 16 под различными нагрузками по мере того, как в процессе работы лифта изменяется вес кабины 12 и рамы кабины 14. На Фиг.4 и 5 схематически показаны фрагменты лифтовой системы 10, изображенной на Фиг.1, содержащей кабину 12, раму кабины 14, демпфер вибраций 16 и шкив кабины 18. Устройство 16 содержит первую пружину 32, вторую пружину 34, третью пружину 36, верхнюю пластину 38 и нижнюю пластину 40. Кабина 12 соединена с рамой кабины 14. Демпфер вибраций 16 может быть расположен на соединительном элементе между рамой кабины 14 и шкивом кабины 18. На Фиг.4 кабина 12 пуста, и нагрузка на демпфер вибраций 16 приводит к частичному сжатию первой и второй пружин, находящихся между верхней и нижней пластинами 38, 40, но при этом не происходит сжатия третьей пружины 36. На Фиг.5 показана ситуация, когда кабина 12 заполнена пассажирами и воздействие нагрузки на демпфер вибраций 16 ведет к дальнейшему сжатию первой и второй пружин 32, 34 и в дополнение к этому к сжатию еще и третьей пружины 36 между верхней и нижней пластинами 38, 40. Как показано на Фиг.4 и 5, устройство 16 может быть выполнено с возможностью изменения суммарной жесткости пружин в зависимости от нагрузки на кабину 12, начиная от суммы величин жесткости показанных на Фиг.4 первой и второй пружин 32, 34 до суммы величин жесткости показанных на Фиг.5 первой, второй и третьей пружин 32, 34, 36.
И хотя изображенный на Фиг.1-5 демпфер вибраций 16 имеет в своем составе три цилиндрические пружины 32, 34, 36, точное количество пружин, их форма, тип, жесткость и взаимное расположение в соответствии с примерами осуществления настоящего изобретения не ограничивается рассматриваемой конфигурацией. Например, в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения демпфер вибраций может состоять из расположенных в один ряд четырех цилиндрических пружин с возможностью сжатия между двумя пластинами, причем у двух пружин длина больше, а жесткость меньше, чем у остальных пружин.
Демпфер вибраций по настоящему изобретению может иметь два типа рабочей характеристики, обеспечивающей изменение жесткости пружин в зависимости от весовой нагрузки на кабину лифта. Во-первых, демпфер вибраций может быть выполнен с возможностью наличия множества пружин либо групп пружин, которые испытывают последовательное сжатие по мере возрастания нагрузки на указанные пружины. В данных вариантах осуществления изобретения предусматривается накопление суммарной жесткости по мере того, как указанные пружины либо группы пружин испытывают последовательное сжатие. Например, суммарная жесткость изображенного на Фиг.4 и 5 устройства 16 возрастает по мере увеличения нагрузки на кабину 12 от величины, равной сумме жесткостей изображенных на Фиг.4 первой и второй пружин 32, 34, до величины, равной сумме жесткостей изображенных на Фиг.5 первой, второй и третьей пружин 32, 34, 36. Во-вторых, демпфер вибраций по настоящему изобретению может быть выполнен с возможностью наличия отдельных пружин либо групп пружин, чья жесткость изменяется друг относительно друга. Например, изображенный на Фиг.4 и 5 демпфер вибраций может быть выполнен с возможностью наличия первой и второй пружин 32, 34, характеризующихся первой жесткостью, и третьей пружины 36, характеризующейся второй жесткостью. Далее, величина первой жесткости, характеризующая первую и вторую пружины 32, 34, и величина второй жесткости третьей пружины 36 могут быть переменными, т.е. вторая жесткость третьей пружины 36 может быть меньше, равной или больше первой жесткости первой и второй пружин 32, 34.
На Фиг.6 представлена выполненная изолиниями функциональная зависимость уровней вибрации в вертикальном направлении от жесткости пружин демпфера вибраций и массы кабины лифта для случая выполнения демпфера вибраций схожим образом сравнительно с вариантом осуществления демпфера вибраций 16, изображенного на Фиг.1-5.
I
S
I
S
I
Представленная на Фиг.6 функциональная зависимость отражает результаты исследований, направленных на оптимизацию рабочих характеристик демпфера вибраций (виброгасителей) посредством снижения уровня вибрации (V) кабины лифта в вертикальном направлении. На Фиг.6 две переменных величины, а именно жесткость пружинного виброгасителя К (кг/мм) и масса кабины М (кг), представлены как функциональная зависимость от уровня вибрации (V) кабины лифта в вертикальном направлении. Суммарная жесткость демпфера вибраций, то есть величина К, равна сумме величин жесткости пружин сжатия при данной массе (М) кабины лифта. Суммарная масса кабины, то есть величина М, также изменяется по мере заполнения кабины лифта до номинальной грузоподъемности. Обозначение K относится к идеальному профилю жесткости применительно к демпферу вибраций, выполненному для сведения к минимуму вибраций в вертикальном направлении и уменьшения степени провисания кабины лифта вследствие изменения массы (М) указанной кабины. Обозначение K относится к профилю жесткости, которой характеризуется вариант осуществления устройства демпфера вибраций, сходный конструктивно с демпфером вибраций 16, в котором суммарная жесткость изменяется по ступенчатому закону, а не непрерывно с изменением K. Итак, K обеспечивает профиль жесткости, который приближается к идеальному профилю K за счет применения несложных и недорогих конструкций демпферов. Следовательно, из Фиг.6 очевидно, что уровень вибрации (V) в вертикальном направлении возможно свести к минимуму за счет подбора пружин с относительно малой жесткостью при низкой массе кабины, например в случае пустой кабины, и подбора пружин с относительно высокой жесткостью при более значительной массе кабины, например в случае заполнения кабины лифта пассажирами до номинальной грузоподъемности. Хотя жесткость пружин при незначительной массе кабины лифта относительно невысока, возможность подбора данной величины для сведения к минимуму степени провисания указанной кабины все же имеется.
По сравнению с известными в уровне техники демпферами вибраций демпферы вибраций по настоящему изобретению позволяют в значительной мере снизить уровень вибрации в вертикальном направлении в верхней части кабины лифта. В соответствии с примером осуществления изобретения демпфер вибраций может быть выполнен с возможностью оптимизации вибропоглощающей способности за счет наличия функциональной зависимости суммарной жесткости пружин от весовой нагрузки на кабину лифта. Благодаря наличию множества пружин либо групп пружин, выполненных с возможностью последовательного сжатия с увеличением их жесткости, такие демпферы вибраций выполняются с возможностью ступенчатого изменения суммарной жесткости их пружин по мере изменения весовой нагрузки на кабину лифта, например при изменении нагрузки от некоторой величины при пустой кабине лифта до некоторой величины при загрузке указанной кабины до номинальной грузоподъемности лифта. За счет данного расположения множества пружин или групп пружин в демпфере вибраций по настоящему изобретению имеется возможность создания конструкции устройства с рабочей характеристикой, приближающейся к идеальному нелинейному профилю жесткости пружин при изменении весовой нагрузки на кабину лифта. Перечисленные в примерах осуществления настоящего изобретения демпферы вибраций отличаются простотой и невысокой стоимостью при их изготовлении с использованием хорошо известных методов производства и с применением распространенных материалов. Благодаря оптимизации поглощения вибрации в вертикальном направлении демпферы вибраций по настоящему изобретению обеспечивают значительное улучшение общей плавности перемещения кабины лифта, что в свою очередь оказывает существенное влияние на эксплуатационные характеристики самой лифтовой системы.
Приводимые выше рассуждения в отношении настоящего изобретения имеют исключительно пояснительный характер, и их не следует интерпретировать в качестве ограничения прилагаемых пунктов формулы изобретения до любого конкретного варианта осуществления изобретения либо группы вариантов его осуществления. Таким образом, поскольку настоящее изобретение описано достаточно подробно и сопровождается ссылками на конкретные примеры его осуществления, следует также понимать, что многочисленные модификации и изменения в составе изобретения могут иметь место без выхода за рамки более широкого и предполагаемого заявителем объема притязаний по изобретению, как это изложено в нижеследующей формуле изобретения.
Описание изобретения и прилагаемые чертежи также следует соответственно рассматривать в качестве имеющих пояснительный характер и не предназначенных для ограничения прилагаемых к ним пунктов формулы изобретения. В свете вышеприведенного раскрытия настоящего изобретения специалисту в уровне техники станут очевидными и иные варианты осуществления изобретения и его модификации, не выходящие за рамки заявленного объема притязаний по настоящему изобретению.
Соответственно, все модификации изобретения, которые могут стать очевидными для специалиста в уровне техники благодаря раскрытию существа изобретения в данном описании, подлежат включению в перечень дополнительных вариантов осуществления настоящего изобретения. Объем притязаний по настоящему изобретению должен определяться в соответствии с изложенным в нижеследующей формуле изобретения.