Aplikace uhlíkových vláken ve výtahech a vertikální dopravě

Výtah je stroj, který stráví celý život bojem s vlastní váhou. Každý kilogram auta, rámu, dveří a lana musí být zrychleno, upevněno a brzděno tisíckrát ročně a každý kilogram protihmotnosti musí být zavěšen nad hřídelí. Proto se vertikální dopravní průmysl ticho stal jedním z nejzajímavějších trhů pro kompozity z uhlíkových vláken: jakmile klesne pohyblivá hmota, klesne velikost motoru, klesne spotřeba energie, prodlužuje se životnost lana a pásy a celý stroj se zároveň rychlejší a jednodušší. Tento článek se podívá na to, kde se uhlíkové vlákno, aramidové vlákno a předoxidované vlákno používají ve výtahech, eskalátorech a širším vertikálním dopravním průmyslu, a jak by je měl kupující nebo inženýr specifikovat.

1. Kinematika hmotnosti ve vertikální dopravě

Začněte s aritmetikou vyváženého výtahu. Trakční motor musí pouze přesunout rozdíl mezi hmotností vozidla a protihmotností, plus cestující. Snižte hmotnost vozu a závěsu a protihmotnost může být snížena o stejné množství, takže motor, brzda, pásy, vodicí kolejnice a konstrukční zatížení se všechno sníží dohromady. Úspora několika stovek kilogramů v pohyblivé sestavě se stává úsporou mnohem více než tuny v celkovém stroji.

1.1 Proč se pohybující hmota rozhoduje o všem ostatním

Spotřeba energie, špičkový proud, velikost brzdy, průměr lana a výška hřídele jsou všechno následně po pohyblivé hmotě. V vysoké budově je pohyblivá hmota ovládána samotným zavěšením a v domácím výtahu je důležitá pohyblivá hmota, protože celý výrobek musí zapadnout do domácí konstrukce bez strojní místnosti. Oba konce trhu táhnou stejným směrem: lehčí konstrukce a lehčí zavěšení.

1.2 Kde konvenční konstrukce stroje narazí na stěnu

Ocelové lano je vyspělé řešení a nezmizí, ale má pevný vztah mezi průměrem, zátěží a hmotností na meter. Vyšší hřídele znamenají delší lana, a delší lana nejen váží více, ale také se táhne více a potřebuje více trakce. V určité výšce hřídele se masa lana sama o sobě stává významným podílem zatížení. Ocelové rámy automobilů jsou silné, ale těžké, hliníkové ozdoby váží, ale jsou měkké a citlivé na únavu u spojů a oba materiály potřebují ochranu proti korozi ve vlhkých hřídelích a mořských prostředích.

1.3 Co průmysl potřebuje od materiálu

Ideální konstrukční materiál pro výtah je tuhý, pevný, odolný vůči únavě, rozměrově stabilní, nekorozivní, nemagnetický a ohnivý. Mělo by být také snadné laminovat do rámů a snadno obrábět do držáků. Polymer vyztužený uhlíkovými vlákny pokrývá většinu tohoto seznamu a dvě mezery, které zanechává, konkrétně teplotní výkon při požáru hřídele a chování při nárazu v některých komponentech, jsou vyplněny předoxidovaným vláknem a aramidovým vláknem.

2. Uhlíkové vlákno závěsné členy a pásy

Nejviditelnějším úspěchem uhlíkových vláken v průmyslu nejsou automobilové panely nebo dveře. Je to plochý pás, který zavěšuje výtah, a rodina kompozitních napínacích členů, která vyrostla kolem něj.

2.1 Kompozitní lana a ploché pásy

Povrchovaný ocelový pás s jádrem napínacích prvků z uhlíkových vláken nahrazuje několik konvenčních lanů jedním plochým prvkem. Jádro z uhlíkových vláken nosí zatížení s velmi malým roztažením, což umožňuje menší trakční plochu a menší motor, a uretanová bunda poskytuje trakci a chrání jádro před opotřebením. Vzhledem k tomu, že pás je mnohem lehčí než ocel, kterou nahrazuje, klesá energie potřebná k pohybu samotného zavěšení a pás vydrží dobře v řádně vyrovnané instalaci bez strojní místnosti.

2.2 Lehké cestovní kabely

Cestující kabel, který sleduje auto, přenáší sílu a komunikaci k pohybující se hmotě, takže jeho vlastní hmotnost je trestem, který se objevuje jako další tažení, roztříštění a únava v poloměru ohybu. Konstrukce kabelů, které používají vysoce pevné vláknové pevnosti, snižují hmotnost a zlepšují životnost ohybu a aramidové vlákno je běžnou volbou, kde je důležitá stejně jako tuhost. Snížení hmotnosti cestujícího kabelu také snižuje protihmotnost, která musí být poskytnuta k její kompenzaci.

2.3 Možnosti guvernéra a bezpečnostního lana

Bezpečnostní a řídicí systémy se řídí kódy a schváleními, takže nahrazení kompozitních komponentů je tam pomalejší než u konstrukčních částí. Pokud se používá kompozitní napínací prvek, kritickým požadavkem je zdokumentované chování při plazení a únavě při trvalém zatížení, protože zavěsovací prvek, který se uvolní po dobu deseti let, není přijatelný. Dodavatelé pracující na těchto dílech poskytují data o prasknutí plazu, únavové křivky napětí a napětí a výsledky ohýbání přes sheave spíše než jen krátkodobé přerušení zatížení.

3. Automobilové konstrukce, závěsné rámy a platformy

Nad pásem a kolem dveří je druhá, větší příležitost. Každý panel a rám odstraněný z vozu snižuje zatížení na zavěšení a vodicí kolejnice.

3.1 Automobilové rámy a plošinové panely

Automobilové slingy a plošiny jsou laminované nebo pultrudované konstrukce a uhlíkové vlákno, trubka a pultrudovaný profil umožňují tuhý rám s tloušťkami stěn daleko pod ocelovým ekvivalentem. Vyšší specifická tuhost znamená, že odklonění při zatížení je řízeno méně materiálu a nekorozivní povrch udržuje strukturu stabilní ve vlhké hřídeli. Sandwichové panely s kůží z uhlíkových vláken a ohnivým jádrem poskytují plochou, tuhou plošinu a stěnný panel, který také nese vnitřní povrch.

3.2 Dveře, parapety a nábytek pro přistání

Automobilové a přistávací dveře patří mezi nejčastěji cyklizované části jakékoli instalace. Panel dveří z uhlíkových vláken je dostatečně lehký na snížení provozovatele a motoru a dostatečně tuhý na to, aby zůstal plochý po letech použití, a kompozitní konstrukce se nezkládá nebo nerezuje jako plech z oceli. Přistávací parapety, indikátorové panely, zábradlí a nábytek hřídele využívají stejnou kombinaci tuhosti, nízké hmotnosti a odolnosti vůči korozi a nemagnetická povaha materiálu zabraňuje rušení snímání polohy.

3.3 Domácí výtah a balíčky s menším počtem strojů

V rezidenčním a maloobchodním segmentu jsou omezení odlišná a případ kompozitů je ještě jasnější. Domácí výtah musí jít do stávajícího schodiště, potřebuje kompaktní pohon a lehký vůz, protože nosná konstrukce nebyla nikdy navržena pro výtah. Trubky z uhlíkových vláken a obráběné desky umožňují výrobci vybudovat tenký, samonosný rám, který lze sestavit na místě, a předoxidované vláknové komponenty zvládají izolační a požární bariérové úkoly kolem pohonu a panelů automobilu.

4. Strojová místnost vybavení a pohonné komponenty

Strojová místnost, nebo kompaktní strojní prostor výtahu bez strojní místnosti, obsahuje otáčející se a otáčející se díly, kde se platí snížená inerce a odolnost vůči korozi.

4.1 Pouzdra motorů, držáky a pohonné hřídele

Pohybní hřídel z uhlíkových vláken snižuje otáčnou inerci a zvyšuje první přirozenou frekvenci ohýbání, což pomáhá bezpřevodovému trakčnímu stroji pracovat tiše. Rámy motorů, montážní držáky a desky strojů z uhlíkových vláken snižují hmotnost konstrukce hlavy hřídele a odstraňují potřebu malování a pozinkování. Protože materiál není magnetický, může být použit v blízkosti magnetického obvodu bez zkreslení pole.

4.2 Rády a průvodcové komponenty

Vodicí boty, průvodcové pouzdra válečků a konstrukční prvky složky jsou kandidáty na uhlíkové vlákno, kde je důležitá tuhost a nízká hmotnost. Války a vodicí součásti využívají aramidových vláken v opotřebení a nárazových vrstvách, protože aramid je výjimečně tvrdý a neobrasivní na povrch kolejnice. Oba materiály jsou doma v prostředí hřídele, protože ani jeden z nich nekorozuje při vzniku kondenzace v chladném ráně.

4.3 Komponenty eskalátorů a pohyblivé chodby

Eskalátorové balustrady, komponenty schodů a palet, vedení zábradlí a nábytek s hřebenskými deskami fungují po desetiletí ve veřejných budovách, kde záleží jak na vzhledu, tak na nákladech na údržbu. Profily a panely z uhlíkových vláken poskytují tuhou, lehkou a stabilní strukturu, zatímco aramidové vlákno přidává toleranci nárazu v exponovaných místech a předoxidované vlákno poskytuje požární bariéru za obložením a kolem pohonných komponentů.

5. Požární, tepelné a bezpečnostní materiálové povinnosti

Vertikální doprava je životně bezpečným produktem, takže materiální rozhodnutí jsou omezena zákony a důsledky selhání. Kompozitní materiály odpovídají těmto omezením, pokud jsou konkrétní třída a zkušební důkazy zvoleny záměrně.

5.1 Reality požárních zkoušek pro interiéry automobilů

Stěny, stropy, podlahy a dveře automobilů podléhají požadavkům na požární výkon a kompozitní řešení je spíše systémem než jediným materiálem. Kůže z uhlíkových vláken může být kombinována s ohnivým jádrem a intumescentní nebo minerální vrstvou a předoxidované obložení z vláken lze přidat tam, kde se počítá nehořlivost. Klíčem je zkoušet montáž, jak bude nainstalována, protože laminát, který prochází sám, nemusí procházet s lepidlem a povrchem používaným ve výrobě.

5.2 Předoxidované vlákno v brzdových a tepelných úkolech

Pre-oxidované vlákno je netavící, hořlavě odolný materiál, který nehoří ani netaví při provozních teplotách a používá se jako výztoužení brzdových destiček, jako tepelná izolace kolem komponentů stroje, jako bariéra za panely a jako cítit uvnitř strojového prostoru. Také dobře vydrží v prachných, vibračních podmínkách eskalátoru, kde se minerální vlna může časově usadit a stlačit.

5.3 Aramidové vlákno při ochraně proti nárazu a prasknutí

Tam, kde by selhání uvolnilo energii, získává aramidové vlákno své místo jako vrstva absorbující energii. Používá se v ochranných obloženích kolem pohonných zařízení, v ochraně proti nárazu pro exponovaný nábytek hřídele a v obalech pro tlakové nebo vysokoenergetické komponenty. Aramidová tkanina je také přirozenou volbou pro měkké vybavení, jako jsou zvedací slingy, kryty slingů a ochranné přikrývky používané při instalaci a rekonstrukci výtahu, kde kovová část nesmí poškrábat hotový interiér vozu.

6. Matice výběru materiálů pro vertikální dopravu

Níže uvedená matice mapuje pracovní bod ve vertikálním dopravním systému podle formy výrobku, která mu vyhovuje, a konvenčního materiálu, který obvykle nahrazuje.

6.1 Čtení Matrixu

Přečtěte si každý řádek jako balíček spíše než jako jeden nákup. Formu výrobku, důvod jeho výběru a konvenční řešení, které nahrazuje, patří dohromady a většina instalací kombinuje několik řad najednou. Komerční hodnota jednoho dodavatele je největší, když pásy, konstrukční profily, panely, plsti a ochranné textilie dorazí s konzistentní dokumentací a koordinovaným doručením, protože výtah je montován v pevném pořadí a chybějící položka zastaví celou stavbu.

7. Specifikace, testování a certifikace

Vertikální doprava je regulována a kompozitní materiály vstupují do průmyslu prostřednictvím dveří označených zkušebních důkazů. Dodavatel, který chápe, že to zkrátí proces schválení kupujícího.

7.1 Normy, kódy a papírová stopa

Kompozitní díly pro výtahy jsou kvalifikovány podle platných bezpečnostních norem výtahů pro region a podle materiálových a požárních norem pro montáž jako celku. V praxi zahrnuje projektový balíček certifikáty materiálů s sledovatelností šarží, zprávy o mechanických a fyzikálních zkouškách, zprávy o požárních zkouškách pro hotovou montáž a případně údaje o plazení a únavě. Soudržnost mezi certifikáty a výrobními dávkami je důležitá stejně jako samotná čísla, protože náhrada v dodavatelském řetězci může zrušit schválení.

7.2 Zkouška únavy, ohýbu a trakce

Zavěsivý prvek ve výtahu může vidět miliony cyklů zatížení během své životnosti a dveře mohou cyklovat stovky krát denně po dobu dvou desetiletí. Testování se proto zaměřuje na únavu napětí-napětí závěsných členů, únavu ohýbu nad skutečně použitým průměrem plochy a cyklické zkoušky závěsů, válců a zámků na pohyblivých panelech. Testování tahu a opotřebení potaženého pásu se provádí na skutečné geometrii pásu, protože životnost pásu je spíše vlastností systému než vlastností materiálu.

7.3 Kontrola během dlouhé životnosti

Kompozitní komponenty jsou kontrolovány vizuálním vyšetřením, zkouškou kohoutku a případně ultrazvukovými nebo radiografickými metodami. Nejužitečnějším výsledkem při předávání je zdokumentovaná základní hodnota: záznamy o dávkách materiálu, výkresy v stavbě, záznamy o zarovnání a točivém momentu a fotografie kritických spojů. S výchozí linií v ruce se každá následná kontrola stává rychlejší a každé rozhodnutí o opravě nebo výměně se stává důkazem spíše než odhadem.

8. Proč Tanchain pro vertikální dopravní programy

Vertikální dopravní projekt potřebuje jednoho materiálního partnera, který může pokrýt konstrukční, zavěšení a bezpečnostní povinnosti bez ztráty konzistence mezi nimi. Tanchain vyrábí vlákna z uhlíkových vláken, střihová vlákna, tkaninu, prepreg, pultrudovanou trubku, profil a obráběnou desku pro kompozitní rám, panel, jádro pásu a rozsah pohonných komponent, spolu s aramidovým vláknem, střihovým vláknem a tkaninou pro náraz, opotřebení a ochranné textilní úkoly a předoxidované střihové vlákna, vlákna, příze, plst a tkaninu pro vysokoteplotní izolaci, výztužbu brzd a požární bariéry.

Tato řada znamená, že jedna nákupní objednávka může zahrnovat automobilovou slingu, sadu vnitřních panelů, desku stroje, specifikaci jádra pásu, požární bariérovou plst a sadu instalačních slingů s konzistentní dokumentací a koordinovaným plánováním. Certifikáty materiálů, sledovatelnost šarží a technické údaje jsou standardně poskytovány a náš tým podporuje fázi specifikace výběrem výrobku a pokyny pro aplikaci.

Prohlédněte si produktovou řadu Tanchain z uhlíkových vláken, aramidových vláken a předoxidovaných vláken nebo nám pošlete rozložení vozu, data hřídele a pracovní cyklus. Náš inženýrský tým přezkoumá pohyblivou hmotu, uspořádání zavěšení a požadavky na požární a bezpečnostní ochranu, doporučí formuláře výrobků pro každou část systému a poskytne kompletní materiálový balíček pro vertikální dopravní aplikaci, od zavěšení až po izolaci za panelem auta.