Безредукторный лифт с тросовым приводом
Изобретение относится к подъемному оборудованию, в частности к конструкциям лифтов, привод которых не содержит редуктора. Лифт имеет тросовый привод, устанавливаемый не в машинном отделении, имеющий приводной шкив, на который дважды навито несколько параллельных стальных несущих тросов, контршкив, кабину, направляющие кабины и противовес. Несущие тросы проходят по полукруглым канавкам. Соотношение между диаметром приводного шкива и номинальным диаметром несущих тросов составляет <40. Изобретение позволяет сократить габариты привода и его стоимость. 15 з.п. ф-лы, 5 ил.
Настоящее изобретение относится к безредукторному лифту с тросовым приводом, имеющему передачу через приводной шкив, на который дважды навиты несколько параллельных несущих тросов, контршкив, кабину, направляющие кабины и противовес, при этом для установки такого лифа не требуется машинное отделение.
Кабина и противовес у лифтов с тросовым приводом соединены друг с другом несущим тросом. Противовес уравновешивает собственный вес кабины и часть, по меньшей мере половину, ее полезного груза, а также половину собственного веса тросов, соединенных с кабиной. По соображениям безопасности обязательным является использование, по меньшей мере, двух параллельно проходящих несущих троса. В настоящее время вместо применявшихся в прошлом барабанных приводов лифты с тросовым приводом оснащают передачами через приводной шкив, который также может быть выполнен в виде ведущего обода. В качестве приводов используют электродвигатели. Приводной шкив и приводной электродвигатель, включая его энергоблок и блок управления, являются существенными компонентами безредукторного лифта. Безредукторные лифты отличаются малой шумностью работы, а также небольшими размерами и низкой стоимостью. Они являются гораздо более предпочтительными, чем лифты, имеющие зубчатую передачу. Для их работы не требуется использовать опасное для окружающей среды трансмиссионное масло, а благодаря отсутствию зубчатой передачи повышается их эффективность.
Лифт устанавливают в отдельном машинном отделении или непосредственно в шахте лифта. В последнем случае лифт устанавливают на верхнем или нижнем участке шахты, в боковом положении в машинном отделении с противовесом или непосредственно над или под, соответственно, кабиной. В зависимости от типа установки, полезной нагрузки кабины и других факторов, таких как высота или скорость подъема, разработаны различные системы управления несущими тросами.
В простейшем случае, т.е. при наличии одного троса несущий трос, выходящий из кабины, направляют вокруг приводного шкива, прочно закрепленного в верхней части шахты или в расположенном над ней машинном отделении, к противовесу. Тем не менее, в случае наличия нескольких тросов также применяют и другие системы управления тросами, в которых при помощи холостых шкивов одновременно обеспечивают заданное передаточное отношение скорости троса к скорости кабины. Например, если привод кабины оснащен холостым шкивом, расположенным на кабине и на противовесе, крутящий момент приводного электродвигателя уменьшается на половину в случае удвоения скорости. Механизм лифта имеет меньшие размеры, а его установка в шахте не создает каких-либо проблем.
С целью повышения мощности передачи или достижения определенной мощности применяют «двойную навивку» в сочетании с полукруглыми канавками, что предпочтительно с точки зрения понижения шумности и уменьшения износа.
Например, в DE 3634859 А1 описана конструкция с двойной навивкой двух или более параллельных несущих тросов. Несущие тросы, отходящие от кабины в направлении противовеса, дважды навиты на приводной шкив, образуя петли, между которыми тросы один раз навиты на оттягивающий ролик, при этом угол контакта между приводным шкивом и несущими тросами в обеих петлях вокруг оттягивающего ролика превышает 180 градусов. Вариант осуществления с двойной навивкой и двумя оттягивающими роликами показан на фиг.2 ЕР 0578237 A1.
В WO 99/43595 описана конструкция без машинного отделения, в которой тросы дважды навиты на приводной шкив. Как показано на фиг.2, несущий трос, отходящий от верхнего стопора, дважды огибает приводной шкив и контршкив, которые установлены на дне кабины, достигает дна кабины, где его отклоняет закрепленный шкив, затем холостого шкива, расположенного на противовесе, и доходит до второго верхнего стопора. Приводной шкив и контршкив находятся на таком расстоянии друг от друга, что оттягивающий ролик на дне кабины становится излишним. В качестве несущих тросов использованы два параллельных плоских троса, что более подробно описано, например, в WO 99/43885. Плоские тросы также описаны, например, в WO 98/29237. В отличие от обычных круглых тросов плоские тросы состоят из нескольких небольших металлических или неметаллических параллельно проходящих жил или стренг, которые обычно находятся внутри плоского неметаллического кожуха. Толщина жил, приведенная в WO 99/43885, позволяет использовать плоские тросы исключительно малой толщины. В соответствии с общими правилами расчета, согласно которым диаметр приводного шкива должен, по меньшей мере, в 40 раз превосходить диметр несущего троса, приводной шкив должен иметь диаметр 100 мм и менее. Уменьшение диаметра приводного шкива часто находится в прямой пропорциональной зависимости от создаваемого крутящего момента и тем самым конструктивных размеров приводных электродвигателей. Иными словами, чем меньше диаметр приводного шкива, тем меньший крутящий момент должен быть приложен к приводному шкиву и тем более компактной и предпочтительной с точки зрения стоимости является конструкция приводного электродвигателя.
В соответствии с вышеизложенным приводные шкивы малых диаметров являются особо предпочтительными для применения в конструкциях лифтов, поскольку они позволяют использовать приводные электродвигатели компактной конструкции. Тем не менее недостатком приводных шкивов малых диаметров является большее напряжение троса и тем самым сокращение срока его службы. С целью обеспечить достаточный срок службы тросов в известных из техники лифтах используют приводные шкивы, диаметр которых, по меньшей мере, в 40 раз превышает диаметр несущего троса, при этом диаметр несущего троса уменьшают за счет применения описанных выше плоских тросов, которые используют в качестве приводных тросов особо малого диаметра.
Тем не менее, недостатком плоских тросов является необходимость изготавливать и хранить особые, достаточно дорогие несущие средства для нагрузки любой величины. Кроме того, для выявления, если это вообще возможно, начинающегося разрушения несущего средства, способного создать серьезную угрозу для работы лифта или даже безопасности, требуются существенные затраты.
Задачей настоящего изобретения является дальнейшее усовершенствование безредукторного лифта с тросовым приводом и двойной навивкой с целью преодолеть недостатки плоских тросов и создать конструкцию лифта, отличающуюся компактностью и преимуществами с точки зрения стоимости.
Данная задача решается в соответствии с настоящим изобретением за счет совокупности признаков, приведенных в п.1. В зависимых пп.2-16 приведены предпочтительные варианты осуществления.
В лифте по настоящему изобретению вместо двух или трех тонких плоских тросов используют всегда одинаково тонкие несущие тросы, при этом соотношение между диаметром приводного шкива и номинальным диаметром несущих тросов составляет <40. Особо предпочтительным является соотношение, равное 30. Таким образом, становится возможным использовать приводные шкивы малых диаметров, за счет чего обеспечивают компактность конструкции приводного электродвигателя, что также предпочтительно с точки зрения стоимости. Согласно настоящему изобретению за счет применения полукруглых канавок, по которым проходит несущий трос, не происходит сокращения срока службы троса, вызванного уменьшением диаметра приводного шкива. Известно, что полукруглые канавки снижают приводную мощность шкива, что тем не менее компенсируется за счет двойной навивки. Несущие тросы проходят по различным канавкам, однако используют канавки, оказывающие наименьшее взаимное влияние предпочтительно в пределах 1-3 мм. Такое минимальное взаимное влияние способно оказывать положительное воздействие на эксплуатационные качества.
Согласно настоящему изобретению крутящий момент, воздействующий на трос, существенно снижают, за счет чего также уменьшают размеры приводного электродвигателя. С другой стороны, радиус изгиба несущих тросов и скорость прокрутки не настолько велики, как у плоских тросов, используемых на приводных шкивах диаметром ≤ 100 мм.
Тонкие несущие кабели исключительно хорошо выдерживают нагрузку в полукруглых канавках, размер которых точно соответствует диаметру приводного шкива, благодаря чему исключаются деформация троса и перекрестное сдавливание и снижается давление на поверхность. Тем самым обеспечивают долгий срок службы тросов. За счет круглого поперечного сечения тросов они всегда находятся в полукруглых канавках, размер которых точно соответствует размеру приводного шкива. Таким образом, они не имеют тенденции выходить из канавок вследствие вибрации или неравномерности нагрузки. Кроме того, происходит заметное снижение шумности.
Таким образом, в основе настоящего изобретения лежит тот факт, что сочетание двойной навивки несущего троса и полукруглых направляющих канавок позволяет уменьшить соотношение между диаметром приводного шкива и номинальным диаметром несущих тросов, за счет чего уменьшают диаметр несущих тросов и тем самым снижают стоимость конструкции лифта с тросовым приводом, при этом срок службы троса не сокращается.
Дополнительное преимущество настоящего изобретения заключается в том, что не требуется хранить тросы различных размеров или плоские тросы различной ширины. Достаточно иметь приводные шкивы с канавками одного размера, при этом один приводной шкив рассчитан одновременно на работу в широком или полном диапазоне полезных нагрузок.
По сравнению с плоскими синтетическими тросами существенно надежнее и проще осуществляют визуальный контроль усталостных повреждений, ручной поиск разрывов при помощи датчиков и теплоотвод от несущих тросов. Разрыв жилы, образование конусов, сдавливание, сильный износ или коррозию отдельных жил плоских тросов в пластиковой оболочке невозможно выявить визуально либо возможно выявить лишь частично методами магнитной индукции. Стоимость изготовления круглых тросов существенно ниже по сравнению с плоскими тросами. При этот нет опасности повреждения неровными краями, что невозможно исключить при использовании плоских тросов в пластиковой оболочке. При неодинаковой длине отдельных жил или отдельных тросов группы плоских тросов в пластиковой оболочке вся оболочка плоского троса деформируется, в результате чего уменьшается несущая способность и сокращается срок службы троса.
В особо предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения применяют особо тонкие несущие тросы с номинальным диаметром 5-7 мм, в частности 6 мм. При наличии множества таких тонких несущих тросов более удобно осуществлять постепенную адаптацию к полезной нагрузке кабины. Также гораздо эффективнее, чем в случае с более толстыми тросами, осуществляют смазку и очистку тонких тросов. Адаптацию к нагрузке лифтов, оснащенных плоскими тросами в пластиковой оболочке или несколькими толстыми несущими тросами, осуществляют более резкими шагами. Поскольку размеры не могут быть меньше заданных, тросы всегда имеют избыточные размеры, что удорожает лифты.
Далее изобретение описано более подробно на примере вариантов его осуществления.
На приложенных чертежах:
на фиг.1a показан основной вид сбоку тросового привода с двойной навивкой,
на фиг.1b - то же, вид сверху,
на фиг.2 проиллюстрирован пример установки привода в верхней части шахты и подвеска 2 к 1,
на фиг.3 проиллюстрирован пример установки привода на стенке шахты и подвеска 2 к 1,
на фиг.4 проиллюстрирован пример установки привода на дне шахты и подвеска 2 к 1,
на фиг.5 проиллюстрирован пример установки привода на крыше кабины и подвеска 2 к 1.
На фиг.1 более подробно показан известный из техники тросовый привод с двойной навивкой. Показано множество несущих тросов 1, число которых в данном примере составляет 8, имеющих номинальный диаметр 6 мм. Тросы 1 параллельно идут от дна и огибают приводной шкив 2 с номинальным диаметром 240 мм и полукруглые канавки 4 и доходят до контршкива 3, диаметр которого также равен 240 мм, огибают названный контршкив 3, доходят до названного приводного шкива 2, огибают названный приводной шкив 2, снова доходят до названного контршкива 3 и снова огибают его сверху вниз. Вместо названного приводного шкива с номинальным диаметром 240 мм может использоваться шкив меньшего диаметра. Например, номинальный диаметр приводного шкива может составлять лишь 180 мм, что соответствует соотношению между диаметром приводного шкива и номинальным диаметром несущих тросов, которое должно равняться 30.
Для большей наглядности на фиг.1а показан лишь один из названных 8 несущих тросов названного множества несущих тросов 1. Названный приводной шкив 2 и контршкив 3 показаны расположенными горизонтально друг к другу. Они также могут располагаться перпендикулярно друг другу. Расстояние между контршкивом 3 и приводным шкивом 2 выбирают таким образом, чтобы в случае горизонтального расположения шкивов в верхней части шахты названное множество несущих тросов 1 выходило за пределы кабины по ее сторонам, не показанным на фиг.1. Таким образом, отпадает нужда в дополнительном оттягивающем ролике, необходимом в противном случае.
Как следует из фиг.1b, названный контршкив 3 на заданное расстояние смещен относительно названного приводного шкива 2, обычно на половину расстояния до центра троса. Приводной шкив 2 и контршкив 3 также могут быть слегка повернуты относительно вертикальной оси с учетом спиралевидной навивки, при этом названные несущие тросы попеременно несут нагрузку в области двойном навивки. За этот счет сводят к минимуму отклонение тросов. Несущие тросы проходят через полукруглые канавки приводного шкива 2, размер которых соответствует номинальному диаметру названных несущих тросов и соответствующих канавок названного контршкива 3. За этот счет не только обеспечивают точное управление тросом и длительный срок его службы, но также высокую несущую способность благодаря ровной опоре. В случае контакта опорных поверхностей канавок несущие тросы будут нести лишь часть возможной нагрузки поверхности троса. За этот счет, а также за счет эффекта расклинивания в опоре троса происходит перекрестное сдавливание и деформация.
При подвеске 2 к 1 и обычных параметрах массы кабины и высоты подъема пассажирского лифта и применении множества несущих тросов диаметром 6 мм полезная нагрузка кабины может достигать 450 кг при скорости подъема 1 м/сек. Тем не менее, достижимы также более высокие скорости порядка 2 и более м/сек. При большей полезной нагрузке, например 630 кг, и скорости 1 м/сек используют около 8,несущих тросов в зависимости от точки разрыва названных несущих тросов, а при нагрузке от 800 до 1000 кг используют до 12 тросов, также в зависимости от точки разрыва названных несущих тросов.
Помимо номинального диаметра точка разрыва несущих тросов в решающей степени зависит от материала и конструкции несущего троса. Наиболее важные технические данные, такие как предел прочности при растяжении жил, расчетное разрушающее усилие и установленное разрушающее усилие приводятся изготовителем в сертификате соответствия и при монтаже лифта служат для расчета требуемого числа несущих тросов 1. Таким образом, названные данные могут служить лишь информацией, поскольку на результат преимущественно влияет фактор надежности, зависящий от номинальной скорости движения троса и управления тросом.
На фиг.2 схематически проиллюстрирован пример установки названных приводных шкивов в верхней части шахты без использования машинного отделения. На виде сверху показана крыша кабины 6. В верхней части шахты над кабиной 6 установлены привод приводного шкива с приводным электродвигателем 7, приводной шкив 2 с соответствующим номинальным диаметром около 240 мм и контршкив 3 с номинальным диаметром около 240 мм, при этом названное множество несущих тросов 1 дважды навито на приводной шкив 2, 6-мм несущие тросы непосредственно идут вниз, проходя по боковым стенкам кабины, один конец названного множества несущих тросов 1 навит на два оттягивающих ролика 8, 9, прикрепленных к дну кабины в качестве «нижней полки», и идет вверх до первого стопора 10, а другой конец названного множества несущих тросов 1 навит на оттягивающий ролик 12, установленный на противовесе 11, и идет вверх и доходит до второго стопора 13. Противовес 11 и оттягивающий ролик 12 проходят в боковом направлении между стенкой 5 шахты и боковой стенкой кабины 6. Для управления тросом, за счет которого достигают передаточного отношения скорости движения троса на приводном шкиве к скорости движения троса при вдвое уменьшенном вращающем моменте, равного 2 к 1, предпочтительно используют схематически проиллюстрированный небольшой приводной электродвигатель 7, имеющий более высокую скорость с приводным шкивом 2 меньших размеров и тонкими тросами. Не показано средство фиксации передачи через приводной шкив в верхней части шахты, состоящее из боковых направляющих кабины и дополнительных компонентов стандартного лифта с тросовым приводом.
В случае установки привода приводного шкива не в верхней части, а на дне шахты необходимы два дополнительных оттягивающих ролика, что увеличивает число изгибов несущих тросов и снижает срок их службы. Тем не менее, при реконструкции зданий данное решение является неизбежным.
На фиг.3 проиллюстрирована установка передачи через приводной шкив на стенке 5 шахты. В данном примере приводной шкив 2 и контршкив 3 расположены друг под другом в удлиненном помещении для противовеса 11. Множество несущих тросов 1 идет от первого стопора 10 через оттягивающие ролики 8, 9 до приводного шкива 3, 2, дважды огибает приводной шкив 2, который приводит в действие приводной электродвигатель 7, идет до оттягивающих роликов 12, к которым подвешен противовес 11, и доходит до второго стопора 13. Оттягивающие ролики 8, 9 могут быть установлены на крыше кабины 6, а также под дном кабины 6. Оба варианта конструкции показаны схематически. Система управления тросами осуществляет подвеску 2 к 1.
В случае установки передачи через приводной шкив на крыше, дне или стенке шахты его прикрепляют к раме лифта.
На фиг.4 названный привод приводного шкива установлен на дне кабины 6. Множество несущих тросов 1 идет от первого стопора 10 вокруг контршкива 3 и приводного шкива 2, установленных на дне кабины 6, далее идет вверх через оттягивающий ролик 14, огибает оттягивающий ролик 12 на противовесе и вторым концом прикреплено ко второму стопору 13. Также осуществлена подвеска 2 к 1.
Как показано на фиг.5, привод приводного шкива установлен на крыше кабины 6. Система управления тросами аналогична показанной на фиг.4. Определяющим моментом выбора установки передачи через приводной шкив на дне или крыше кабины являются местные условия в шахте и возможности беспрепятственного доступа к приводу приводного шкива для ремонта и обслуживания.
В случае установки передачи через приводной шкив на кабине 6 раму кабины или основную опору кабины предпочтительно оснащают дополнительными средствами крепежа.
Опора кабины может иметь соотношение 1 к 1, 2 к 1 или 4 к 1, в зависимости от того, применяются ли холостые шкивы и, если применяются, то сколько.
В качестве несущих тросов применяют однослойные круглые тросы, отдельные жилы которых изготовлены из нелегированной стали со сравнительно высоким содержанием углерода в пределах от 0,4 до 1%. Тем не менее, также применяют многослойные круглые тросы. Кроме того, применяют тросы из синтетического материла или стали и синтетического материала. Предпочтительным синтетическим материалом является, например, арамид, обладающий высокой прочностью на разрыв.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения несущие тросы имеют диаметр 6 мм, что позволяет использовать приводные шкивы диаметром 240 мм и менее.
В дополнительном варианте осуществления изобретения в целях уменьшения размеров передачи через приводной шкив и увеличения срока его службы двигатель передачи через приводной шкив выполнен без двойного механического тормозного устройства аварийной остановки, вместо которого кабина 6 оснащена двойным аварийным тормозным устройством, которое действует по обе стороны, по меньшей мере, одной направляющей кабины 6. Предпочтительно двойное тормозное устройство аварийной остановки представляет собой двойной дисковый тормоз. В дополнительном предпочтительном варианте осуществления изобретения электродвигатель выполнен в виде трехфазного синхронного или трехфазного асинхронного электродвигателя, управляемого выпрямителем.
1. Безредукторный лифт с тросовым приводом для установки без машинного отделения, имеющий привод приводного шкива, на который дважды навито несколько параллельных стальных несущих тросов, контршкив (3), кабину (6), направляющие кабины (6) и противовес (11), отличающийся тем, что названные несущие тросы проходят по полукруглым канавкам, а соотношение между диаметром приводного шкива и номинальным диаметром несущих тросов составляет <40.
2. Безредукторный лифт с тросовым приводом по п.1, отличающийся тем, что соотношение между диаметром приводного шкива и номинальным диаметром несущих тросов составляет 30.
3. Безредукторный лифт с тросовым приводом по п.1 или 2, отличающийся тем, что названные полукруглые канавки приводного шкива адаптированы к номинальному диаметру несущих тросов и образуют тем самым поверхность опоры для тросов.
4. Безредукторный лифт с тросовым приводом по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что номинальный диаметр названных несущих тросов составляет 5-7 мм, в частности 6 мм.
5. Безредукторный лифт с тросовым приводом по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что указанный контршкив (3) одновременно является оттягивающим роликом.
6. Безредукторный лифт с тросовым приводом по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что указанный приводной шкив (2) и указанный контршкив (3) указанного привода приводного шкива расположены вертикально по отношению друг к другу в верхней части шахты или на дне шахты.
7. Безредукторный лифт с тросовым приводом по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что указанный приводной шкив (2) и указанный контршкив (3) указанного привода приводного шкива расположены в шахте перпендикулярно друг другу в области удлиненного противовеса.
8. Безредукторный лифт с тросовым приводом по одному из пп.1-6, отличающийся тем, что указанный приводной шкив (2) и указанный контршкив (3) указанного привода приводного шкива расположены на дне или на крыше кабины (6).
9. Безредукторный лифт с тросовым приводом по одному из пп.1-7, отличающийся тем, что указанный привод приводного шкива прикреплен к раме лифта.
10. Безредукторный лифт с тросовым приводом, по меньшей мере, по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что подвеску кабины осуществляют в соотношении 1 : 1.
11. Безредукторный лифт с тросовым приводом по одному из пп.1-9, отличающийся тем, что подвеску кабины с холостым шкивом осуществляют в соотношении 2 : 1 или 4 : 1.
12. Безредукторный лифт с тросовым приводом по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что несущие тросы представляют собой круглые однослойные тросы.
13. Безредукторный лифт с тросовым приводом по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что указанный двигатель указанного привода приводного шкива представляет собой трехфазный асинхронный или трехфазный синхронный двигатель.
14. Безредукторный лифт с тросовым приводом по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что указанный двигатель указанного привода приводного шкива не имеет аварийного механического тормозного устройства аварийной остановки.
15. Безредукторный лифт с тросовым приводом по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что на указанной кабине (6) расположен двойной тормоз, выполняющий роль тормозного устройства аварийной остановки, которое действует по обе стороны, по меньшей мере, одной направляющей указанной кабины (6).
16. Безредукторный лифт с тросовым приводом по п.15, отличающийся тем, что названное тормозное устройство представляет собой двойной дисковый тормоз.
