Elevatorremskive: typer, rilleprofiler, inspektionsvejledning og udskiftningstips

Hvad er en elevatorremskive, og hvorfor betyder det noget?

En elevatorremskive - også kaldet en skive i teknisk terminologi - er et rillet hjul, over hvilket elevatortove eller stålremme passerer for at overføre bevægelse og understøtte belastningen af ​​elevatorstolen og modvægten. Ethvert trækkraftelevatorsystem er afhængigt af remskiver for at omdirigere rebvandring, multiplicere mekaniske fordele og overføre drivkraften fra trækmaskinen til bilen. Uden korrekt designet, fremstillet og vedligeholdt elevatorskiver ville rebene slides hurtigt, trækmaskinen ville være ude af stand til at flytte bilen effektivt, og risikoen for rebglidning eller mekanisk fejl ville stige dramatisk.

Udtrykkene "elevatorskive" og "elevatorskive" bruges i flæng i industrien, selvom teknisk set refererer en remskive specifikt til en rillet remskive, der bruges med reb eller kabel. I elevatorteknik refererer skive til selve det rillede hjul, mens remskive nogle gange refererer til den komplette samling inklusive aksel, lejer og hus. Uanset terminologi sidder disse komponenter i hjertet af enhver traktionselevators mekaniske system, og deres geometri, materiale, rilleprofil og tilstand bestemmer direkte elevatorens ydeevne, tovlevetid og passagersikkerhed.

Denne artikel dækker, hvordan elevatorskiver fungerer, de forskellige typer, der anvendes i elevatorsystemer, de involverede materialer og produktionsstandarder, hvordan man inspicerer og vedligeholder dem, og hvad man skal kigge efter, når man specificerer udskiftningsskiver. Uanset om du er elevatortekniker, bygningschef eller ingeniør, der designer en ny installation, er det grundlæggende at forstå elevatorskiver i detaljer for at holde elevatorsystemer kørende sikkert og effektivt.

Sådan fungerer elevatorremskiver i et træksystem

I en traktionselevator roterer drivmaskinen - en elektrisk motor forbundet til en gearkasse eller en gearløs direkte-drevet motor - en drivskive. Stålwirer eller belagte stålbælter draperes over trækskiven, med elevatorstolen ophængt på den ene side og kontravægten på den anden. Det er friktionen mellem rebet og rillerne på trækskiven, der driver bilen op og ned - maskinen trækker ikke rebet som et spil; den griber den gennem trækkraft. Denne grundlæggende skelnen er grunden til, at rilleprofil, reb-til-skive diameterforhold og rillemateriale alle har en så direkte indflydelse på systemets ydeevne.

Ud over hovedtrækskiven bruger et komplet elevatorsystem flere ekstra remskiver. Deflektorskiver omdirigerer rebbanen fra traktionsmaskinen til bilen eller modvægten, når maskinen ikke er placeret direkte over hejsebroen. Tomgangsskiver opretholder rebspænding og korrekt justering gennem systemet. I hydrauliske elevatorer med reb og nogle traktionssystemer er flere skiver arrangeret i en remskiveblokkonfiguration for at opnå mekaniske fordele - 2:1 og 4:1 reb-arrangementerne, der bruges i mange elevatorsystemer, kræver deflektor- og tomgangsskiver for at fuldende rebstien. Hver skive i systemet bidrager til træthed i tovbøjning, så antallet af skiver, deres diametre og bøjningsvinkler påvirker alle tovenes levetid.

Typer af elevatorskiver og deres specifikke roller

En komplet elevatorinstallation bruger flere forskellige typer skiver, der hver er designet til en specifik funktion i rebsystemet. At forstå, hvad hver type gør, og hvor den er placeret, hjælper med at diagnosticere problemer og specificere korrekte erstatninger.

Trækskive (drivskive)

Trækskiven er det primære drivelement i elevatorsystemet. Den er monteret direkte på traktionsmaskinens udgangsaksel - enten gennem en gearkasse eller direkte på en gearløs motoraksel - og dens rotation driver elevatorstolen og modvægten gennem rebfriktion. Trækskiver er de hårdest belastede remskiver i systemet, underlagt både den fulde rebspænding og bøjetrætheden fra reb, der kontinuerligt bøjer hen over skivens overflade. Deres rilleprofil skal være præcist tilpasset til rebdiameteren, og rillematerialet skal give tilstrækkelig trækkraft uden at forårsage for stort rebslitage. Trækskivens diametre spænder fra cirka 320 mm på små boligelevatorer til over 800 mm på kommercielle højhastighedssystemer.

Deflektorskive

En deflektorskive bruges til at omdirigere rebets vej fra traktionsmaskinen til den korrekte lodrette justering over bilen eller modvægten, når maskinen ikke er placeret direkte over hejsbroens midterlinje. I elevatorinstallationer uden maskinrum (MRL), hvor drivmaskinen er monteret i toppen af ​​hejsebroen i stedet for i et dedikeret maskinrum, er deflektorskiver særligt vigtige for at etablere den korrekte tovgeometri. Deflektorskiver anvendes også i overliggende maskinrumsinstallationer, hvor maskinen er forskudt fra hejseskinnens centrum. De bærer betydelige rebspændingsbelastninger og skal dimensioneres og understøttes til at håndtere disse kræfter uden afbøjning eller vibration.

Bilskive og kontravægtskive

I 2:1 rebkonfigurationer - hvor rebet bevæger sig fra et fast forankringspunkt, ned omkring en skive på bilrammen, tilbage op til en deflektor eller overliggende skive og ned til kontravægten - er bilskiven og kontravægtskiven monteret på henholdsvis bilrammen og kontravægtsrammen. Disse skiver tillader bilen og modvægten at køre med halvdelen af ​​tovhastigheden af ​​et 1:1-system, hvilket reducerer den nødvendige tovhastighed og tillader en mindre trækmaskine at flytte den samme last. Bilskiver skal være konstrueret med tilstrækkelig rebafstand inden for vognens rammekonstruktion, og deres lejer skal klare bilens fulde ophængte belastning plus nominel belastning fordelt mellem rebfaldene.

Overhead skive (sekundær skive)

Overliggende skiver er faste remskiver monteret i toppen af hejsbroen eller i maskinrummets overliggende struktur, der omdirigerer reb mellem trækskiven og bilen eller modvægtskiven i multi-wrap eller komplekse reb-konfigurationer. I 4:1-rebsystemer, der bruges i nogle lavhastigheds- og højkapacitetselevatorer, fuldender flere overliggende skiver remskiveblokarrangementet. Disse skiver er typisk mindre i diameter end trækskiven og er primært designet til at omdirigere rebets vej frem for at give trækkraft.

Kompensationsskive

I høje bygninger, hvor rebvægten bliver betydelig - typisk i bygninger over 30 meter serveringshøjde - hænges kompensationsreb eller kæder under bilen og modvægt for at balancere vægten af hejsetovene, når bilen kører. En kompensationsskive er monteret i elevatorgraven for at styre kompensationstovene og opretholde passende spænding. Kompensationsskiver er spændt af tyngdekraften og skal være frie til at bevæge sig lodret inden for grænserne for at tage højde for rebforlængelse og dynamisk rebbevægelse under drift.

Elevatorskive-rilleprofiler og deres effekt på rebliv

Rilleprofilen af en elevator remskive er et af de mest teknisk kritiske aspekter af elevatordesign, der direkte påvirker både trækevnen og hastigheden af rebslid. Tre primære rilleprofiler bruges i elevatorskiver, der hver repræsenterer en forskellig afvejning mellem trækkraft, rebtryk og rebtræthedslevetid.

Rund rille (U-Rille)

En rund rille har et cirkulært tværsnit med en radius lidt større end rebets radius - typisk er rilleradius 0,53-0,55 gange rebdiameteren. Rebet kommer i kontakt med rillen over en stor bue (ca. 120-150°), og fordeler kontakttrykket jævnt over et bredt område. Dette lave kontakttryk producerer minimal rebdeformation og maksimal rebtræthedslevetid, hvilket gør skiver med runde riller til det foretrukne valg for alle deflektorskiver, bilskiver og overliggende skiver, hvor trækkraft ikke er påkrævet. Begrænsningen ved runde riller på trækskiver er, at de giver lavere trækkraft (friktion) end underskårne riller, hvilket kan være utilstrækkeligt til systemer med lave modvægtsforhold eller høje accelerationskrav.

Underskåret V-Rille

En underskåren rille kombinerer en V-form med en lille radius underskæring i bunden. De vinklede sider af rillen klemmer rebet, hvilket genererer en kileeffekt, der markant øger normalkraften mellem reb og rille - og derfor øger den tilgængelige trækkraft - sammenlignet med en rund rille under samme rebspænding. Trækkoefficienten, der kan opnås med en underskåren rille, er typisk 50-80 % højere end med en rund rille med tilsvarende rillevinkel, hvorfor underskårne riller er standardprofilen for trækskiver i de fleste moderne elevatorinstallationer. Afvejningen er højere kontakttryk på tovtrådene ved rillekanterne, hvilket fremskynder tovslid og reducerer tovtræthedslevetid. Underskårne rillevinkler spænder typisk fra 90° til 105°, med dybere underskæringer, der giver højere trækkraft på bekostning af hurtigere nedbrydning af rebet.

V-Groove (Fuld V)

En fuld V-rille uden underskæring genererer maksimal trækkraft gennem ekstrem kilevirkning, men på bekostning af meget høje kontakttryk, der forårsager hurtigt slid på rebet. Fuld V-riller bruges sjældent i moderne trækskiver til passagerelevatorer, men kan findes i ældre installationer eller i nogle fragt- og serviceelevatorapplikationer. Det høje reb-til-rille kontakttryk i en V-rille forårsager også selv hurtig rilleslid, hvilket kræver hyppigere udskiftning af trækskiven sammenlignet med underskårne riller. Hvor der findes fulde V-riller i eksisterende installationer, bør deres tilstand nøje vurderes under vedligeholdelsesinspektioner.

Materialeer og fremstillingsstandarder for elevatorremskiver

Elevatorskiver er fremstillet af materialer udvalgt til at give den korrekte kombination af hårdhed, sejhed, bearbejdelighed og slidstyrke for deres rolle i systemet. Tabellen nedenfor opsummerer de vigtigste anvendte materialer og deres egenskaber:

Elevatorskiver skal overholde relevante sikkerhedsstandarder, herunder EN 81-20 og EN 81-50 i Europa, ASME A17.1 i Nordamerika og GB 7588 i Kina. Disse standarder specificerer mindste forhold mellem skive og reb-diameter (typisk D/d ≥ 40 for trækskiver, hvor D er skivestigningsdiameteren og d er rebdiameteren), rilleprofiltolerancer, krav til materialemekaniske egenskaber og inspektionskriterier. Overholdelse af disse standarder er obligatorisk for elevatortypegodkendelse og verificeres under både fremstilling og periodiske sikkerhedsinspektioner.

D/d-forholdet: Hvorfor skivediameter i forhold til rebdiameter er kritisk

Forholdet mellem skivens stigningsdiameter (D) og rebdiameteren (d) - universelt skrevet som D/d - er en af de vigtigste parametre i design af elevatorreb og skivesystem. Hver gang et reb bøjer over en remskive, strækkes rebets ydre wirer i spænding, mens de indre wirer presses sammen. Jo mindre remskiven er i forhold til rebet, jo mere alvorlig er denne bøjningsspænding, og jo hurtigere akkumulerer rebet træthedsskader. Et D/d-forhold på 40:1 - det minimum, der typisk er påbudt af elevatorsikkerhedsstandarder for trækskiver - betyder, at for et 13 mm reb er den mindste skivestigningsdiameter 520 mm.

Brug af større D/d-forhold forlænger rebets levetid markant. Forskning og feltdata viser konsekvent, at en øget D/d fra 40 til 60 kan mere end fordoble rebets udmattelseslevetid under tilsvarende belastning. Højhastigheds-, højcyklus-elevatorsystemer - såsom dem i høje kommercielle bygninger, der udfører hundredvis af ture om dagen - specificerer ofte D/d-forhold på 60–80 eller højere for at opnå en acceptabel levetid for reb mellem udskiftningerne. D/d-forholdet skal opretholdes for alle skiver i systemet, ikke kun trækskiven, fordi træthed ved bøjning af reb er kumulativ på tværs af hver skive, som rebet kommer i kontakt med under hver turcyklus. Deflektorskiver og overliggende skiver er nogle gange specificeret med mindre diametre end trækskiven, men deres bidrag til tovtræthed skal tages med i beregningen af ​​den samlede tovlevetid.

Inspektion af elevatorremskive: Hvad skal man tjekke og hvornår

Regelmæssig inspektion af elevatorskiver er et obligatorisk element i elevatorvedligeholdelse under alle større sikkerhedsstandarder. Skiveinspektion tjener to formål: at identificere slidte eller beskadigede skiver, før de forårsager rebskader eller systemfejl, og at verificere, at skivesystemet fortsætter med at give tilstrækkelig trækkraft og rebets levetid. Følgende inspektionspunkter bør inkluderes i hvert periodisk elevatorvedligeholdelsesbesøg:

• Måling af rilleslid: Brug en rillemåler (en go/no-go profilmåler tilpasset den nominelle rilleprofil) til at måle dybden og profilen af hver rille. Riller, der er slidt ud over producentens tolerance - typisk mere end 10-15 % stigning i rilleradius eller synlig udfladning af en underskåret profil - skal ombearbejdes eller skiven udskiftes. Slidte riller reducerer trækkraften i en trækskive og øger rebkontakttrykket i deflektorskiver, hvilket accelererer rebslid.
• Rilleoverfladetilstand: Undersøg rillens overflader for ridser, revner, huller eller korrosion. Scoring - langsgående riller skåret ind i skivens rille af knækkede tovtråde - skaber spændingskoncentrationer i rebet og fremskynder dramatisk nedbrydning af rebet. Enhver skive med rillede riller skal bearbejdes igen for at genoprette en glat rilleoverflade eller udskiftes, hvis rilledybden ville falde til under minimum efter genbearbejdning.
• Rilledybde konsistens: Mål rilledybden på tværs af alle riller på en skive med flere riller. Ulige rilledybder forårsager ulige belastningsfordeling på tværs af rebene - den laveste rille bærer den højeste belastning, mens reb i dybere riller bærer mindre spænding. Denne belastningsubalance fremskynder slid på det overbelastede reb og reducerer den samlede systemsikkerhedsfaktor. Riller skal ombearbejdes, hvis dybdevariationen overstiger 0,5 mm mellem rillerne på samme skive.
• Lejetilstand: Tjek skivelejerne for støj, ruhed eller for stort spil ved at dreje skiven med hånden med tovene fjernet. Rule, støjende eller løse lejer indikerer smøresammenbrud eller lejeslid og skal udskiftes omgående. Defekte skivelejer tillader skiveforskydning, der forårsager accelereret rebslitage og unormal belastning på skiveakslen og støttestrukturen.
• Skivejustering: Bekræft, at skiven er korrekt justeret med rebets bane - skiver, der er forkert justeret, får rebet til at køre i en vinkel hen over rillen, hvilket genererer sidekræfter, der slider rebet og rillen asymmetrisk og kan få rebet til at springe rillen ved høje hastigheder. Justering kontrolleres ved hjælp af et lige kant eller laserjusteringsværktøj hen over skivefladerne.
• Skivebeskytter tilstand: Bekræft, at alle skiveafskærmninger er på plads, ubeskadigede og korrekt placeret for at forhindre reb afsporing. Sikkerhedsstandarder kræver afskærmninger på alle elevatorskiver for at fastholde rebet i rillen i tilfælde af pludseligt spændingstab.

Hvornår skal en elevatorskive udskiftes

Beslutningen om, hvornår en elevatorremskive skal udskiftes i stedet for at fortsætte med at betjene den eller ombearbejdning af rillerne, er en bedømmelse, der skal balancere sikkerhed, rebets levetid og vedligeholdelsesomkostninger. Følgende forhold kræver udskiftning af skive eller rillebearbejdning og bør behandles som obligatoriske handlingspunkter, når de identificeres under inspektion:

• Rilleslid ud over tolerance: Når rilleslidmåler viser, at rillerne er slidt uden for producentens specificerede tolerance for rilleradius eller underskæringsgeometri, og når der er tilstrækkeligt materiale tilbage til at tillade genbearbejdning uden at reducere rillebunden til under minimumsvægtykkelsen, skal rillerne bearbejdes igen. Hvis der ikke er tilstrækkeligt materiale tilbage til genbearbejdning, udskiftes skiven.
• Revner eller brud: Alle synlige revner i skivelegemet, navet eller fælgen kræver øjeblikkelig udskiftning af skiven. Revner i støbejernsskiver forplanter sig hurtigt under cyklisk belastning og kan resultere i katastrofale brud. Forsøg ikke at reparere revnede skiver ved svejsning eller på anden måde.
• Rebnotskæring, der ikke kan bearbejdes: Hvis notskæringen er dyb nok til, at genbearbejdning for at fjerne noterne vil reducere noten under minimumsdybden, er udskiftning påkrævet.
• Korrosionsskader: Betydelige korrosionsgruber på rilleoverflader eller på skivelegemet i miljøer med høj fugt, kemisk eksponering eller kystsalt luft kan kræve udskiftning, når grubetæringsdybden kompromitterer skivens strukturelle integritet eller glatheden af rebets kontaktflade.
• Slid på lejehus: Hvis lejehusets boring er slidt eller beskadiget, således at lejets ydre løbeløb ikke kan holdes sikkert, skal skiven udskiftes - forsøg på at bruge overdimensionerede lejer eller klæbemiddelreparationsforbindelser i et slidt hus er ikke en acceptabel sikkerhedspraksis i elevatorsystemer.

Elevatorremskiver i moderne MRL- og højhastighedssystemer

Elevatorteknologi uden maskinrum (MRL), som blev den dominerende installationstype for lav- til mellemhøje bygninger fra slutningen af 1990'erne og fremefter, introducerede nye udfordringer og konfigurationer for elevatorskivesystemer. I MRL-installationer er trækmaskinen monteret inde i hejsbroen - typisk i toppen - og rebets geometri skal etableres ved hjælp af deflektorskiver, der er placeret inden for det afgrænsede rum i hejsekonstruktionen. Dette stiller meget større krav til skivepositioneringsnøjagtighed, strukturelt støttedesign og vedligeholdelsesadgangsplanlægning end konventionelle maskinrumsinstallationer. MRL-afbøjningsskiver er ofte integreret i maskinens bundpladesamling eller monteret på dedikerede stålbeslag, der er svejset eller boltet til hejsekonstruktionen.

Højhastighedselevatorer, der betjener høje bygninger - dem, der kører med 4 m/s og derover - stiller strenge krav til trækskivens ydeevne. Ved høje hastigheder øges rebvibrationer, aerodynamiske effekter og de dynamiske stødkræfter ved reb-skive ind- og udgangspunkter alle væsentligt. Højhastighedstrækskiver er uvægerligt smedet stål eller højstyrke duktilt jern, præcisionsafbalanceret for at minimere vibrationer, udstyret med højpræcisionslejer og designet med omhyggeligt optimerede rilleprofiler, der minimerer rebtræthed og samtidig bibeholder tilstrækkelig trækkraft. Fremkomsten af ​​fladbelagte stålbæltesystemer (såsom Schindler's Multibelt og Otis' Gen2) til hastigheder på op til 4 m/s introducerede polyurethan-forede skiver som et alternativ til rillede jernskiver, hvilket giver en mere støjsvag drift og længere levetid for båndet i mellemhøje applikationer, samtidig med at det forenkles præcision af skivefremstilling i forhold til $ktion.