エレベーターは、現代の高層ビルの不可欠な部分であり、効率的で安全な垂直輸送を確保しています。エレベーターの滑らかな操作の中心にあるのは、そのスプリングであり、ダンピング、サポート、バッファリングなどの機能に重要な役割を果たします。エレベータースプリングサプライヤーとして、私はエレベータースプリングの形状がそのパフォーマンスにどのように大きく影響するかを直接目撃しました。
エレベータースプリングの一般的な形状とその特性
ヘリカルスプリング
ヘリカルスプリングは、おそらくエレベーターで最も一般的に使用されるタイプです。それらはヘリックスに似たコイル状の形状によって特徴付けられます。ヘリカルスプリングの設計により、エネルギーを効率的に保存および放出することができます。力が適用されると、コイルが圧縮または伸び、エネルギーを吸収します。たとえば、エレベーターの[エレベーターダンピングスプリング]（/スプリング/エレベーター - スプリング/エレベーター - 減衰 - spring.html）では、ヘリカルスプリングを使用して、エレベーターの動き中の振動を減らすために使用されます。
らせんスプリングの性能は、そのピッチ（隣接するコイル間の距離）、ワイヤーの直径、およびコイルの数に密接に関連しています。ピッチが大きいスプリングは、一般に、弾性限界に達する前に、より大きな圧縮に耐えることができます。一方、ワイヤの直径が小さくなると、より柔軟なスプリングが発生する可能性があります。これは、微調整されたダンピングが必要なアプリケーションに適しています。コイルの数は、スプリングの剛性にも影響します。コイルが多いほど柔らかいスプリングが柔らかくなりますが、コイルが少ないほど硬いものになります。
円錐形
円錐形のスプリングには、一方の端からもう一方の端に先細になる形状があります。このユニークな形状は、らせんスプリングよりもいくつかの明確な利点を与えます。エレベーターシステムでは、スペースが制限されている状況では円錐形のスプリングを使用できます。彼らのテーパー付きデザインにより、彼らは十分なばねの力を提供しながら、より小さな領域に収まることができます。
円錐形のスプリングの性能は、テーパーの角度とコイル径の変動の影響を受けます。テーパー角が大きいほど進行性のスプリングレートを提供できます。つまり、スプリングはさらに圧縮されると硬くなります。このプロパティは、[エレベーターバッファースプリング]（/スプリング/エレベーター - スプリング/エレベーター - バッファー - spring.html）アプリケーションで特に役立ちます。エレベーターが突然の停止または衝撃を経験すると、円錐形のばねは徐々にエネルギーを吸収し、衝撃を減らし、エレベーターとその乗客を保護することができます。
バレルスプリングス
バレルスプリングには、中央が広く、端が狭く、バレルに似た形状があります。この形状は、らせんスプリングと比較して、より均一な応力分布を提供します。エレベーターアプリケーションでは、バレルスプリングを使用して、重い負荷をより均等にサポートできます。
バレルスプリングスの性能は、バレルの曲率と、中径の末端直径の比の影響を受けます。より顕著な曲率は、座屈に対してより耐性のあるスプリングをもたらす可能性があります。これは、スプリングが高い圧縮力にさらされる場合に重要です。これにより、バレルスプリングは[ロープローラースプリング]（/スプリング/エレベーター - スプリング/ロープ - ローラー - スプリング-html）などのアプリケーションに適した選択肢になります。ここでは、スプリングは、その形状とパフォーマンスを維持しながらエレベーターロープの張力をサポートする必要があります。
負荷に対するスプリングの形状の影響 - ベアリング容量
エレベータースプリングの負荷容量は、そのパフォーマンスの重要な要因です。スプリング形状が異なると、負荷に耐える能力が異なります。
コイルの均一なデザインを備えたヘリカルスプリングは、比較的一貫した負荷容量を提供できます。ただし、負荷容量は、ワイヤの直径とコイルの数によって制限されます。非常に重い負荷をサポートするためにらせんスプリングが必要な場合、ワイヤの直径を増やすか、コイルの数を減らす必要がある場合があります。しかし、これらの変更は、スプリングの柔軟性や減衰能力など、他のパフォーマンス特性にも影響を与える可能性があります。
コニカルスプリングは、テーパー形状により、可変荷重をより効果的に処理できます。円錐形のスプリングの進行性スプリング速度により、剛性が比較的低いことから始まり、負荷が増加するにつれて剛性が増加することができます。これは、さまざまな負荷条件に適応できることを意味します。これは、乗客の数とエレベーターの位置によって負荷が異なる場合があるエレベーターアプリケーションで有益です。
均一なストレス分布を備えたバレルスプリングは、過度のストレス集中を経験することなく、重い負荷をサポートできます。これにより、荷重容量が高いアプリケーションに適しています。たとえば、エレベーターのカウンターウェイトシステムでは、バレルスプリングスは重いカウンターウェイトを安定したサポートを提供し、エレベーターの滑らかな動作を確保できます。
減衰および振動の減少への影響
減衰と振動の削減は、エレベータースプリングの不可欠な機能です。スプリングの形状は、これらの機能に大きな影響を与える可能性があります。
ヘリカルスプリングは、一般的にエレベーターでの減衰に使用されます。それらのコイル状構造により、内部摩擦によりエネルギーを吸収して消散させることができます。エレベーターが振動すると、らせんスプリングが圧縮して膨張し、振動の機械的エネルギーを熱エネルギーに変換します。ただし、ヘリカルスプリングの減衰性能は、コイルピッチやワイヤー材料などの要因の影響を受ける可能性があります。ピッチが小さくなるスプリングは、コイルが近づいているため、内部摩擦が増えるため、より良い減衰性能のパフォーマンスが向上する場合があります。
コニカルスプリングは、効果的な減衰を提供することもできます。それらの進歩的なスプリングレートは、異なる振動振幅に適応できることを意味します。振動振幅が小さい場合、スプリングは柔らかいスプリングのように振る舞い、穏やかな減衰を提供します。振動振幅が増加すると、スプリングはより硬くなり、より強い減衰を提供します。この特性により、円錐形は振動レベルが異なる可能性のあるアプリケーションに適しています。
均一なストレス分布を備えたバレルスプリングは、振動の減少にも寄与する可能性があります。負荷を均等に分配することにより、振動を引き起こす不均一な力を減らすことができます。さらに、バレルスプリングの形状は、エレベーターコンポーネントの動きを導くのに役立ち、振動をさらに減らします。
エレベーターデザインにおけるスプリング形状選択に関する考慮事項
エレベーターを設計するときは、スプリングの形状を選択するときにいくつかの要因を考慮する必要があります。
まず、エレベーターシステムのスプリングの機能が重要です。たとえば、スプリングが減衰に使用されている場合、らせん状または円錐形のスプリングが良い選択かもしれません。重い荷重をサポートするために使用される場合、バレルスプリングまたは井戸の設計されたヘリカルスプリングが大きなワイヤ直径を備えている方が適している場合があります。
第二に、エレベーターで利用可能なスペースも重要な考慮事項です。円錐形は、テーパー形状のためにスペースが制限されている状況でしばしば好まれます。一方、ヘリカルスプリングは、特に望ましい剛性を実現するために多数のコイルが必要な場合、より多くのスペースが必要になる場合があります。
第三に、春のコストと製造可能性を考慮する必要があります。ヘリカルスプリングは、一般に、円錐形またはバレルスプリングと比較して製造が簡単で安価です。ただし、エレベーターの特定のパフォーマンス要件をヘリカルスプリングで満たすことができない場合、円錐形またはバレルスプリングの追加コストが正当化される場合があります。
結論
エレベータースプリングサプライヤーとして、エレベーターアプリケーションに適切なスプリングシェイプを選択することの重要性を理解しています。エレベータースプリングの形状は、負荷容量、減衰、振動削減など、その性能に大きな影響を与えます。機能、利用可能なスペース、コスト、製造可能性を慎重に検討することにより、エレベーターデザイナーは、最も適切なスプリングシェイプを選択して、エレベーターの安全で効率的な操作を確保できます。
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参照
- ハリス、TA（2007）。ローリングベアリング分析。ワイリー。
- Shigley、JE、＆Mischke、CR（2001）。機械工学設計。マクグロー - ヒル。
- Spotts、MF、Shoup、TE、およびTaber、AH（2004）。機械要素の設計。プレンティスホール。
