滑动摩擦组件、电梯导引靴组件及电梯的制作方法

本实用新型涉及一种滑动摩擦组件，特别地涉及电梯的滑动导引靴组件。本实用新型还涉及包括该滑动导引靴组件的电梯系统。

背景技术：

电梯的导引系统通常包括导引靴和竖直的导引轨道。导引靴与导引轨道配合，用于以保持轿厢和配重在竖直方向上运动。在运动期间，导引轨道和导引靴之间存在作用力。例如，一方面，电梯的加速或减速会导致沿着导引轨道方向的竖直力；另一方面，轿厢内的不对称的负载会导致垂直作用在轨道表面上的法向力。上述作用力会使轨道和导引靴的表面材料发生摩擦和磨损，从而对电梯使用性能、经济性、使用寿命等方面产生不利影响。

技术实现要素：

本实用新型的目的至少在于提供一种具有改善的摩擦和耐磨性能的滑动摩擦组件。

本实用新型提供了一种滑动摩擦组件，包括具有第一表面的第一部件，和具有第二表面的第二部件，所述第二表面与第一表面的形状互补，所述第二表面可滑动地接触所述第一表面，特别地，所述第二表面包括聚乙烯和纳米添加剂，所述纳米添加剂选自碳纤维、碳纳米管、石墨烯纳米片、以及硫化钼中的至少一种。该滑动摩擦组件具有改善的摩擦和磨损性能。

可选地，所述第一部件由铁合金制成。

可选地，所述第二部件包括相互连结的摩擦层和非摩擦层，所述摩擦层可滑动地接触所述第一部件的第一表面。

可选地，所述摩擦层包括聚乙烯材料和所述纳米添加剂，并且，所述非摩擦层包括聚乙烯材料。

本实用新型还提供了一种包括前述滑动摩擦组件的电梯导引靴组件，特别地，该电梯导引靴组件包括静止结构件和可动结构件，所述滑动摩擦组件的第一部件被构造为固定连接至所述静止结构件的导轨，所述滑动摩擦组件的第二部件被构造为固定连接至所述可动结构件的插入件，其中，所述导轨和所述插入件配合使得二者能够相对于彼此滑动。

进一步，导轨具有沿长度方向延伸的伸出部，插入件具有沿长度方向延伸的凹槽，所述伸出部与所述凹槽的形状互补，使得伸出部能够接收在凹槽中并与插入件的内衬层滑动接触。

可选地，该电梯导引靴组件还包括框架结构，该框架结构的一侧具有被构造为接收并固定插入件的凹槽，并且，该框架结构的另一侧固定连接至可动结构件。

可选地，插入件和导引框架之间设置有用于减震的阻尼件。进一步可选地，所述阻尼件包括橡胶件、泡沫状塑料件、和/或弹簧件。

可选地，所述插入件包括内衬层和底层，所述内衬层被构造为滑动地接触所述导轨的至少一个表面，所述底层与所述内衬层结合并且被构造为固定连接至所述可动结构件。

可选地，所述内衬层包括聚乙烯和纳米添加剂，所述纳米添加剂选自碳纤维、碳纳米管、石墨烯纳米片、以及硫化钼中的至少一种。

可选地，所述底层包括聚乙烯材料。

另外，内衬层和底层通过覆盖模制、粘接、焊接、或机械连接方式连接在一起。

本实用新型还提供了一种电梯系统，其包括前述的电梯导引靴组件。通过使用具有改善的摩擦和耐磨性能的导引靴组件，所述电梯允许显著提高运行速度，并且，延长电梯的工作寿命，并降低电梯的摩擦功耗。

下文通过结合附图而详细描述用于实现所附权利要求所限定的本实用新型的一些最佳模式和实施例，从中容易理解本实用新型的上述特征和优势、以及其他特征和优点。

附图说明

现参考附图，其中各图示的目的仅在于显示某些示例性实施例，而不旨在对本实用新型进行任何限制。在各附图中，相同的附图标记指示相同或相应的部分，其中：

图1A显示根据本实用新型的滑动摩擦组件的第一实施例的示意图；

图1B显示根据本实用新型的滑动摩擦组件的第二实施例的示意图；

图2显示根据本实用新型的电梯滑动导引靴组件的实施例的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。

电梯的导引靴包括采用滚动摩擦的滚动型导引系统和/或采用滑动摩擦的滑动型导引系统。滚动型导引系统采用滚动摩擦，其优点在于运行平稳、摩擦阻力小、运行噪音小，通常用在速度较高和载荷较大的电梯中。然而，滚动型导引系统的导引靴中通常需要设置复杂的滚动件悬挂系统，从而需要较大的空间尺寸、较多的零件(例如多个支承件和滚动件)数量，导致成本高昂、构造复杂、维护困难。相对而言，滑动型导引系统的导引靴采用滑动摩擦，其优势在于零件数量较少、设计简单、所需空间较小，因而安装维护方便、成本低廉。在现有技术中，滑动导引靴的表面通常会发生较为严重的摩擦磨损，摩擦表面产生的较大摩擦力会增加电梯功耗，而且滑动摩擦中产生的热量还会加速滑动表面的损坏和失效，从而限制了这类滑动导引系统在高速、高负载电梯中的使用，例如通常用于速度小于1.75m/s的低速电梯中。因此，期望提供改进的滑动导引靴-导轨配置，使二者之间具有良好的摩擦和耐磨性能。

本实用新型的目的在于解决以上提及的至少一个问题。更确切地，本实用新型的目的在于提供一种具有改善的耐磨性和良好的摩擦性的滑动摩擦组件。本实用新型还旨在提供一种使用所述滑动摩擦组件的电梯用滑动导引靴组件。进而，本实用新型还提供了一种包括上述滑动导引靴组件的电梯。

摩擦系数和磨损率是评价滑动导引系统的两个重要性能指标。摩擦系数通常指滑动表面上承受的摩擦力和法向压力的比率。磨损率通常指在单位大小的法向力作用下单位长度的滑动距离所导致的磨损体积量。作为举例，在常规电梯系统中，如果电梯在建筑物中的最大竖直行程为50m，每年大于启动100000次，则电梯的总滑动距离大约为每年2500km。实践中，电梯的年总滑动距离也可以高达每年6000km。另外，如果允许电梯轿厢和配重在滑动导引靴表面上在每单位大小(1N)的法向压力下产生每年0.2mm的磨损量，以滑动接触表面面积为1000mm²为例，那么导引轨道所允许的最大的单位行驶长度的体积磨损率小于8×10^-5mm³/Nm。

根据本实用新型的一方面，提供了一种滑动摩擦组件。如图1A-B所示，滑动摩擦组件通常包括具有第一摩擦面61的第一部件6和具有第二摩擦面71的第二部件7。第一摩擦面61和第二摩擦面71彼此接触、并可以相对于彼此滑动。优选地，第一摩擦面61和第二摩擦面71的形状是互补地，这有利于使二者在至少一个方向上彼此保持固定。优选地，第一摩擦面61可以配置为在长度方向上延伸的凹槽形表面，以用于接收形状匹配的第二摩擦面71，由此，滑动摩擦组件的接触面积显著增大，有助于降低滑动接触表面上的压强，从而减小摩擦和磨损。另外，第一部件6可以采用聚乙烯-纳米添加剂复合材料制成。在本文中，术语“纳米添加剂”指的是常规的分子尺度在纳米尺寸的添加剂，例如可以是碳纤维、碳纳米管、石墨烯、硫化钼中的至少一种。第二部件7也可以由聚乙烯-纳米添加剂复合材料制成。作为替代，第二部件7可以由其他聚合物(例如聚乙烯)、铁或铁合金、钛或钛合金、铜或铜合金、铝或铝合金等多种材料制成。由于滑动摩擦接触面的至少一侧上采用了聚乙烯-纳米添加剂复合材料，有助于降低滑动摩擦表面的摩擦系数、改善耐磨性，从而延长组件的使用寿命。

可选地，在滑动摩擦组件的另一实施例中，如图1B所示，滑动摩擦组件的第一部件6包括摩擦部件6’和非摩擦部件6”。摩擦部件6’与第二部件7配合，二者的形状彼此互补，并且可相对于彼此滑动。摩擦部件6’采用根据上文所述的聚乙烯-纳米添加剂复合材料制成。非摩擦部件6”用于与支撑摩擦部件6’，并将其连接至配合构件，其中，非摩擦部件6”可以采用未添加纳米添加剂的超高分子量聚乙烯材料制成，也可以采用其他金属、或聚合物材料制成。在该实施例中，摩擦部件6’和非摩擦部件6”是分别制造的，随后通过例如注塑模制、焊接、铆接、螺纹连接等方式连接在一起，之后作为整体的第一部件6和第二部件7配合。通过这一构造，一方面，摩擦部件6’的厚度可以被灵活地配置，从而根据滑动摩擦组件的设计寿命来构造价格高昂的纳米添加剂材料的用量，从而能够节约成本。另一方面，非摩擦部分6”可以承载摩擦部分6’，其形状和尺寸可以针对第二部件7的配合部分的形状和尺寸而灵活配置，其本身可以选用成本低廉、结构性能优异的材料，例如不含纳米添加剂的聚乙烯塑料，从而实现方便、可靠、成本低廉地安装第一部件6。在另外的实施例中，第二摩擦件7可以由钢材制成。

上述滑动摩擦组件可适用于任何需要降低接触面的摩擦系数、提高耐磨性的场合，包括但不限于电梯、扶梯、车辆轨道、传送带、轴承、人造关节等方面。

在本实用新型的另一方面，提供了一种包括上述滑动摩擦组件的用于电梯的滑动导引靴组件。如前文所述，滑动导引靴连接至电梯的轿厢(或配重)，以允许轿厢(或配重)沿着竖直的导引轨道线性地运动。

图2示意性示出了根据本实用新型实施例的电梯滑动导引靴组件的结构。其中，滑动导引靴组件包括滑动摩擦组件、可动结构件4和静止结构件5。静止结构件5相对于建筑物墙壁静止，例如可以是固定连接至墙壁的钢制板材、或者可以是建筑物的墙壁本身。可动结构件4可以相对于静止结构件5竖直移动，例如可以是电梯的轿厢结构或配重结构。特别地，滑动摩擦组件具有前文所述的滑动摩擦组件的特征和优势，其包括插入件1(即前述第一部件)以及导轨2(即前述第二部件)。

插入件1被构造为固定至电梯的可动结构件4，其具有如图2所示的在长度上延伸的凹槽。插入件1的屈服强度、晶体结构、冲击强度以及硬度等特征通过添加纳米尺寸的添加剂而得以改善，从而获得合适的摩擦性能和耐磨性能。可选地，插入件1整体由前文所述的聚乙烯-纳米添加剂复合材料制成；可选地，插入1可以部分地由复合材料制成。

如图2所示，插入件1包括接触导轨2的内衬层11和连接至内衬层11的底层12，内衬层11由聚乙烯-纳米添加剂复合材料制成，底层1可以由不含纳米添加剂的聚乙烯材料制成。

导轨2可以由钢材制成，例如可以通过热轧或冷加工钢材型材而获得。导轨2被构造为在其朝向插入件的一端具在长度上延伸的突出部，而在另一端具有固定地安装至静止结构件5的基部。如图2所示，导轨2具有横向于其长度方向延伸的两个腿部，每一腿部上设置有用于接收螺栓(图中虚线所示)的螺栓孔。可以在所述腿部上对称地布置多个螺栓，以使得导轨2牢固地固定至静止结构件5。在所述两个腿部的大致居中的位置，远离静止结构件朝向插入件1延伸出用于接合插入件的突出部。该突出部可以具有近似矩形的横截面。可选地，如图所示，在突出部不接合插入件的中间部分，可以在满足结构强度的需求的情况下形成缩颈(即缩小截面尺寸)，以起到节约材料的作用。所述突出部可以插入所述插入件1的凹槽的内部，并且可以相对于插入件1滑动。特别地，如图2所示，突出部的两个侧面和底面分别与凹槽的内壁的三个表面滑动接触，三面接触的布置增大了滑动摩擦接触面的面积，从而可以分散作用力，有助于降低摩擦和磨损，并延长使用寿命。另外，导轨2的表面可以通过机加工、研磨、抛光等工艺加工至0.5～20μm的平均表面粗糙度，以允许改善导轨2和插入件1的滑动配合与平滑滑动。根据本实用新型，插入件的接收凹槽和导轨的突出部的形状是互补地，这有利于二者紧密地彼此接合。在不脱离本实用新型的情况下，所述凹槽和突出部的形状还可以是其他适合的形状，例如分别是圆形轮廓的腔室和圆形轮廓的凸起。

通常，为了降低导轨和/或插入件之间的磨损和摩擦，可以在滑动接触面上使用润滑剂。本实用新型的插入件1的凹槽中有助于储存一定体积的润滑油或润滑脂，还有助于较少润滑剂不必要的泄露，从而能够减少补充润滑油或润滑脂的频率，从而降低成本。

另外，为了降低和吸收电梯运行中所产生的振动，可以在插入件上布置用于减震的材料和/或结构。所述振动的通常是由于滑动表面不平滑，和/或各导轨上的摩擦作用力不一致等因素所导致。可选地，插入件1的不与导轨2滑动接触的一侧可以布置有弹性材料，例如各种橡胶材料、具有泡沫结构的聚合物等，以起到吸收振动的作用。另外可选地，可以在插入件1和静止结构件4之间布置减震结构件，例如由橡胶材料制成的减震垫、或减重弹簧等。借此，导引靴的阻尼性能得以改善，并因此改善电梯的乘坐体验(振动和噪音等)。

在如图所示的实施例中，电梯导引靴结构还包括框架结构3。一方面，框架结构3固定连接至可动结构件4，并且，其能够根据可动结构件4的尺寸、质量和速度来支承可动结构件4的负载。另一方面，框架结构3被构造为配合并安装插入件1。当然，在不使用框架结构3的情况下，插入件1可以直接安装固定至可动结构件4。可选地，如图2所示，框架结构3具有沿其长度方向对称分布的两个腿部，每个腿部上布置有多个用于接收固定螺栓的孔，从用于将框架结构3牢固地连接至可动结构件4。在两腿部的中间设置有朝向导轨2延伸的凸台，在凸台上设置有用于接收插入件1的凹槽。该凹槽的尺寸和形状适于接收和配合插入件1。插入件1和框架结构3可以采用例如压配、螺栓连接、铆接、焊接等其他方式连接到一起。

根据本实用新型的实施例，如图2所示，插入件1由滑动内衬层11和底层12结合而形成。具体来说，采用具有纳米添加剂的超高分子量聚乙烯制成热压板材，这种半成型的板材可以根据导轨的设计需要而切割、弯曲成如图所述的凹槽形预制件。将该预制件放置在注塑模具中，在其一侧模制聚乙烯材料的底层12。如此，可以根据需要设置内衬层11的深度(厚度)。一方面，这可以有利地节约纳米添加剂的使用量，因为纳米添加材料仅被用于可能产生磨损的插入件的体积中。另一方面，底层12可以塑模成合适的结构、形状和尺寸，以获得对负载的有效支承、合适的振动阻尼特性、隔声特性，从而使插入件获得改进的综合性能。替代地，也可以采用粘接、焊接、机械连接等方式将内衬层和底层结合在一起。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种电梯系统，其包括前述的滑动导引靴组件，其具有能够在高速、高负载下运行、安装维修方便、成本低廉、节约能耗等诸多优势。

上文已经详细描述了用于实现本实用新型的某些最佳实施例和其他实施例，但应理解，这些实施例的作用仅在于举例，而不在于以任何方式限制本实用新型的范围、适用或构造。本实用新型的保护范围由所附权利要求及其等同方式限定。本领域技术人员可以在本实用新型的教导下对前述各实施例作出诸多改变，这些改变均落入本实用新型的保护范围。