專利名稱：金屬繩索和槽輪接合部的磨損和摩擦控制的制作方法
金屬繩索和槽輪接合部的磨損和摩擦控制
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及升降機系統(tǒng)，且更具體而言，涉及用于這種升降機系統(tǒng)的槽輪。傳統(tǒng)的牽引升降機系統(tǒng)典型地包括轎廂、配重、使轎廂和配重互相連接的兩個或更多受拉構(gòu)件(諸如圓形繩索)、用以移動該繩索的牽引槽輪，以及用以轉(zhuǎn)動該牽引槽輪的機器。該機器可為或者有傳動裝置的或者無傳動裝置的機器。有傳動裝置的機器允許使用更高速的馬達，其更加緊湊且成本更低，但需要額外的保養(yǎng)和空間。繩索(不管是用于轎廂和配重還是用于超速調(diào)節(jié)器的繩索)可由鋪設的或扭絞的鋼線形成，而槽輪(不管是驅(qū)動槽輪、偏轉(zhuǎn)器槽輪還是調(diào)節(jié)器槽輪)可由鑄鐵形成。在槽輪的各側(cè)上的有差別的拉力，或者由所施加的拉力導致的繩索變形，或者槽輪的未對齊，都可引起繩索和槽輪之間的相對運動。接觸加上相對運動導致了槽輪和線繩索的磨損。此外，在超速調(diào)節(jié)器的情況中，槽輪可被用于向繩索施加顯著的拉力，以促動升降機上的安全設備。 該功能需要槽輪和繩索之間的受控的摩擦。大型牽引槽輪通常由鑄鐵制成且有時可在使用中展示出過量的磨損。槽輪與繩索組合而工作，繩索在各種升降機系統(tǒng)(諸如在其中通過由起重馬達驅(qū)動的起重繩索來支承升降機轎廂的那些)中提升和降低升降機轎廂。升降機系統(tǒng)還可在起重繩索的相對端處使用配重。具有配重的升降機系統(tǒng)的一個實例在共同擁有的美國專利No. 3610342中描述。盡管傳統(tǒng)的圓形鋼繩索和鑄鐵槽輪已被證明是十分可靠且效能成本合算的，但在它們的使用上存在限制。一個這樣的限制是在繩索和槽輪之間的牽引力。這些牽引力可通過增加繩索的包角或通過在槽輪中底切凹槽來增強。然而由于增加的磨損(包角)或增加的繩索壓力(底切)，兩種技術(shù)都減小了繩索的耐用性。另一種增加牽引力的方法是在槽輪的凹槽中使用由合成材料形成的襯墊。該襯墊增加了繩索和槽輪之間的摩擦系數(shù)而同時將繩索和槽輪的磨損減到最少。在圓形鋼繩索的使用中的另一個因素是圓形鋼線繩索的柔性和疲勞特性。現(xiàn)今的升降機安全規(guī)程要求各個鋼繩索具有最小直徑且用于牽引升降機的D/d比值大于或等于 y(D/d ^ 40)，其中D是槽輪的直徑。槽輪直徑D越大，所需要的來自機器的、用以驅(qū)動升降機系統(tǒng)的扭矩就越大。所以，該扭矩越大，摩擦就更加成為升降機的運行中的限制性因素。 因此，存在這樣的需要提供更耐受摩擦的槽輪，且因此減小這些升降機系統(tǒng)部件的表面上的磨損系數(shù)。盡管可通過多種方法來改變升降機系統(tǒng)中的繩索和其它摩擦元件，包括材料選擇、編織或以其它方式形成繩索的方法，以及以耐摩擦材料涂覆繩索，但尚不存在對由槽輪經(jīng)受的摩擦阻力和磨損的改進。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及槽輪設備及制造它的方法。該槽輪設備設計為用于在升降機系統(tǒng)中使用，該升降機系統(tǒng)具有至少一個與繩索或該升降機系統(tǒng)的其它移動摩擦元件組合的槽輪。 本發(fā)明在槽輪主體上、至少在該槽輪主體的將與摩擦元件接合的部分上布置涂層。該涂層在槽輪主體上提供了小于2. OX ΙΟ,πιιΛι的磨損系數(shù)，且更優(yōu)選為小于1. OX 10_1(1讓211的磨損系數(shù)。這導致了磨損系數(shù)減小為不帶有涂層的槽輪的磨損系數(shù)的大約20%到10% (也即超過80%到90%的減小)。該涂層和槽輪主體一起可需要設置大小，以保持槽輪在涂覆之前的預定形狀和大小。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的具有牽引驅(qū)動器的升降機系統(tǒng)的透視圖。圖2是牽引驅(qū)動器的截面?zhèn)纫晥D，示出了受拉構(gòu)件和槽輪。圖3是升降機系統(tǒng)中的驅(qū)動器的透視圖，示出了轉(zhuǎn)向器或輔助槽輪。圖4是升降機系統(tǒng)的透視圖，示出了其它槽輪的使用。
具體實施例方式如圖1所示，牽引升降機系統(tǒng)12包括轎廂14、配重16、牽引驅(qū)動器18，以及機器或馬達驅(qū)動單元20。牽引驅(qū)動器18包括使轎廂14和配重16互相連接的受拉構(gòu)件22，以及牽引槽輪24。典型地，大多數(shù)槽輪由鑄鐵制造，且目前在使用中的有40級鑄鐵，其表示它具有40KSI的強度。所示的該系統(tǒng)為1 1繩索系統(tǒng)。本發(fā)明不依賴于特定的繩索系統(tǒng)，而起作用來修補任何繩索系統(tǒng)(諸如21繩索系統(tǒng)及任何其它在其中使用了槽輪和繩索或其它受拉構(gòu)件的升降機系統(tǒng))中的槽輪表面。為了在電梯通道中實現(xiàn)期望的繩索布置，升降機系統(tǒng)可包括一個或更多偏轉(zhuǎn)器槽輪。繩索與偏轉(zhuǎn)器槽輪接合，但不像牽引槽輪，其不驅(qū)動繩索。圖3示出了起作用來使由驅(qū)動槽輪34驅(qū)動的受拉構(gòu)件32的路徑轉(zhuǎn)向的偏轉(zhuǎn)器槽輪37。升降機系統(tǒng)還可包括安全系統(tǒng)，如圖4中所見，以便保證轎廂44不超過預定限制。 該安全系統(tǒng)可包括超速調(diào)節(jié)器和安全設備。該超速調(diào)節(jié)器包括延伸了電梯通道的長度、附連到調(diào)節(jié)器槽輪45和張緊器47的調(diào)節(jié)器繩索46。如果轎廂的速度超過預定限制，由調(diào)節(jié)器槽輪45驅(qū)動的離心飛重組件將向外擺動，使開關(guān)跳閘，從而去除通到升降機機器的動力。如果轎廂的速度繼續(xù)增加，該飛重組件將更進一步向外擺動并操作調(diào)節(jié)器制動器。該調(diào)節(jié)器制動器將向調(diào)節(jié)器繩索46施加摩擦的拖曳力，從而促動與調(diào)節(jié)器繩索46聯(lián)系的一對安全楔48。附連到升降機轎廂44的該安全楔48作用在升降機導軌上。由于取決于槽輪打算用于的特定用途，該槽輪可以多種形狀和大小來使用。各自具有用于和至少一個繩索或升降機系統(tǒng)中的其它摩擦元件接合的預定形狀和大小。要明白任何在升降機系統(tǒng)中使用的、用于和摩擦元件進行摩擦接合的槽輪都在本發(fā)明的范圍中。如圖1中所見，受拉構(gòu)件22與槽輪M接合，使得槽輪M的轉(zhuǎn)動移動受拉構(gòu)件22， 以及因此移動轎廂14和配重16。機器20與槽輪M接合以轉(zhuǎn)動槽輪對。盡管示出為有傳動裝置的機器20，但要注意本構(gòu)型僅是為了說明性的目的，且本發(fā)明可與有傳動裝置的或無傳動裝置的機器以及與其它升降機系統(tǒng)一起使用。所全部需要的是存在槽輪和與該槽輪接合的摩擦元件。圖2更詳細地示出了受拉構(gòu)件22和槽輪24。諸如槽輪M的槽輪傳統(tǒng)上由鑄鐵制造，并已在較小的系統(tǒng)中具有對摩擦損耗的足夠的磨損(和)抗性。示出的受拉構(gòu)件為單個繩索。其它受拉構(gòu)件由多個扭絞的繩股形成，各個繩股由金屬線制成。由于升降機系統(tǒng)包括多種繩索和與槽輪接觸的其它摩擦元件，還構(gòu)思了另外的其它的受拉構(gòu)件。所全部必須的是受拉構(gòu)件與槽輪m摩擦地接合。應該注意槽輪m示出為分開的部分，因為槽輪和繩索的最小直徑比例為40 1。槽輪m示出為帶有涂層27，該涂層已在受拉構(gòu)件22與槽輪m接合的區(qū)域中施加到槽輪上。涂層27的厚度顯示為比實際實施中大，以說明其與槽輪m和受拉構(gòu)件22的關(guān)系。槽輪m在使層27施加到其上之前具有預定的寬度和直徑，且在涂覆之后，如圖2所示，寬度w和直徑d在容差之內(nèi)，與預涂覆的槽輪的規(guī)格一樣。槽輪的磨損系數(shù)實質(zhì)上是表面的磨損速率的度量。在對表面上的磨損的評定中， 測得的磨損量(v)mm3等于磨損系數(shù)(k)mm2/n乘上施加的負載(p)n(牛頓)乘上滑動距離 (d)mm。作為公式，其為v = k (pd)，其中v、k、p和d如上限定。涂層27可為任何減小槽輪m與受拉構(gòu)件22接觸的區(qū)域的磨損系數(shù)的涂層。40 級鑄鐵(其為用于構(gòu)造槽輪的傳統(tǒng)材料)具有大約為1.03x10_9mm2n的磨損系數(shù)k。優(yōu)選的磨損系數(shù)為小于大約2. ο χ IO-1Wn,且更優(yōu)選的磨損系數(shù)為小于大約ι. ο χ IO-1Wn0其解釋為無涂層槽輪m的磨損系數(shù)的大約20%的磨損系數(shù)(也即磨損系數(shù)減小了 80% )。 優(yōu)選的是磨損系數(shù)以大約15%來減小，且最優(yōu)選的是磨損系數(shù)從無涂層槽輪的磨損系數(shù)減小為大約10%。80%到90%范圍的減小已被發(fā)現(xiàn)顯著地提升了槽輪和繩索或其它與這樣的涂層接觸的摩擦元件的壽命。很多種涂層可用于本發(fā)明。通過實例而非作為限制，實例包括諸如鋁、鈷、銅、鐵、 鉬、鎳、硅，以及鈦的純金屬粉末。金屬合金粉末包括從鋁、鈷、銅、鎳、鉬以及鐵中選出的兩種或更多元素的合金。金屬碳化物粉末包括碳化鉻和碳化鎢。陶瓷氧化物粉末包括氧化鋁、 氧化鉻、氧化鈦以及氧化鋯。金屬線包括鋁、鈷、銅、鐵、鎳、鉬、鈦和從鋁、鈷、銅、鎳、鉬、硅和鐵中選出的兩種或更多元素的合金線，以及含有碳化鉻和碳化鎢的線。涂層可從由具有鉻組分的鈷合金、鉬、鈷-磷以及鎳鎢合金組成的組選出。一種示例性的鈷合金具有鈷鉻鎢合金6的商業(yè)名稱，并具有質(zhì)量百分數(shù)為大約27%鉻、4%鎢、3% 鐵和3%鎳，以及硅和碳的組分。鉬是元素而非合金。鈷-磷是帶有質(zhì)量百分數(shù)為 4%到6%的磷的鈷合金。鎳鎢合金大約具有質(zhì)量百分數(shù)為65%的鎳和35%的鎢。涂層可以多種方法施加。所全部必要的是將材料(無論是金屬或者合金還是其它材料)施加到預定的表面上，以允許該材料致密化并結(jié)合到槽輪表面上。高速氧燃料噴涂、 等離子噴涂、冷噴涂、弧線、激光包覆以及電鍍方法都是有效的涂覆方法。一旦施加了涂層， 其就可通過施加額外的熱量來熔融，或者該步驟可省略。涂層厚度可在從大約0. imm到1. 25mm的范圍中，較薄的涂層在材料成本和加工成本上較不昂貴。更優(yōu)選的是大約0. 125mm到大約1. omm的范圍，以及最優(yōu)選的是從大約 0. 15mm 到大約 0. 75mm。根據(jù)本發(fā)明作為用于槽輪的涂層來評定多種材料。磨損系數(shù)k mm2 = v mm3/(p nxd mm)通過測量當槽輪表面受到負載(牛頓(n))而經(jīng)過距離(毫米)時來自該槽輪表面的磨損碎片的體積v(立方毫米)來確定。在多種涂層上使用444牛頓的第一負載、經(jīng)過 8. 9mm的跨距而在單日的測試中進行測試。在選出的涂層上進行了 222牛頓和666牛頓處的其它測試。以下在表1中給出的是一些測試的結(jié)果，示出了如上所述的磨損系數(shù)k(mm2n) 的顯著改進。
表權(quán)利要求
1.一種與摩擦部件互相作用的有涂層的升降機系統(tǒng)部件，所述涂層部件包括主體，其具有用于與所述升降機系統(tǒng)中的至少一個摩擦元件接合的預定形狀和大?。灰约霸谒鲋黧w上的涂層，其具有小于2. OX IO-1Vi2N的磨損系數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的涂層，其特征在于，所述有涂層的主體上的所述磨損系數(shù)小于 ι. ox IO-1Wn0
3.如權(quán)利要求2所述的涂層，其特征在于，所述有涂層的主體的所述磨損系數(shù)小于不帶有涂層的所述主體的磨損系數(shù)的20%。
4.如權(quán)利要求1所述的涂層，其特征在于，所述涂層從由具有鉻組分的鈷合金、鉬、 鈷-磷以及鎳鎢合金組成的組中選出。
5.如權(quán)利要求1所述的涂層，其特征在于，所述主體上的所述涂層的所述厚度在從大約0. Imm到大約1. 25mm的范圍中。
6.如權(quán)利要求5所述的涂層，其特征在于，所述涂層的所述厚度在從大約0.125mm到大約1. Omm的范圍中。
7.如權(quán)利要求1所述的涂層，其特征在于，所述涂層為熔融的涂層。
8.如權(quán)利要求1所述的涂層，其特征在于，所述槽輪從調(diào)節(jié)器槽輪、牽引槽輪、偏轉(zhuǎn)器槽輪以及安全楔中選出。
9.如權(quán)利要求1所述的有涂層的槽輪，其特征在于，所述槽輪為鑄鐵。
10.如權(quán)利要求1所述的有涂層的槽輪，其特征在于，所述槽輪上的所述磨損系數(shù)為不帶有涂層的所述槽輪的磨損系數(shù)的大約10%。
11.一種與摩擦部件互相作用的有涂層的升降機系統(tǒng)部件，所述涂層部件包括 部件主體，其具有用于與所述升降機系統(tǒng)中的至少一個繩索接合的預定形狀和大?。灰约霸谒鲋黧w上的涂層，其從由具有鉻組分的鈷合金、鉬、鈷-磷以及鎳鎢合金組成的組中選出，所述涂層在所述槽輪上具有小于2. OX IO-ltWii2N的磨損系數(shù)，所述涂層和主體大小設置為保持所述預定形狀和大小。
12.如權(quán)利要求11所述的有涂層的主體，其特征在于，所述涂層為熔融的涂層。
13.如權(quán)利要求11所述的有涂層的主體，其特征在于，所述涂層的所述厚度在從大約0.Imm到大約1. 25mm的范圍中。
14.如權(quán)利要求11所述的有涂層的槽輪，其特征在于，所述主體從調(diào)節(jié)器槽輪、牽引槽輪、惰槽輪以及安全楔中選出，以及其中所述涂層的所述厚度在從大約0. 125mm到大約1.Omm的范圍中。
15.如權(quán)利要求17所述的有涂層的槽輪，其特征在于，所述槽輪為鑄鐵。
全文摘要
一種用于在具有至少一個繩索(22)和槽輪的組合的升降機系統(tǒng)中使用的有涂層的槽輪(24)，其中該槽輪具有用于與該升降機系統(tǒng)中的至少一個繩索接合的預定形狀和大小。該槽輪上的涂層(27)具有比不帶有該涂層的槽輪的磨損系數(shù)小至少80％的磨損系數(shù)。
文檔編號F16H55/50GK102256890SQ200880132554
公開日2011年11月23日 申請日期2008年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月23日
發(fā)明者A·T·納迪, G·S·維爾什, J·T·比爾斯, M·S·湯普森, W·R·施米德特 申請人:奧的斯電梯公司