淺談復(fù)合材料在電梯領(lǐng)域的應(yīng)用

1、    淺談復(fù)合材料在電梯領(lǐng)域的應(yīng)用    黎偉俊摘要：復(fù)合材料以其質(zhì)輕，高模量，性能好，已廣泛應(yīng)用于高端產(chǎn)業(yè)，航空航天，汽車運(yùn)輸、日常用品，裝飾材料等行業(yè)領(lǐng)域。本文主要分析復(fù)合材料的性能特點(diǎn)，結(jié)合電梯零部件的性能與結(jié)構(gòu)，為電梯結(jié)合復(fù)合材料技術(shù)發(fā)展提供參考。1 復(fù)合材料1.1 復(fù)合材料簡(jiǎn)介復(fù)合材料由兩種或兩種以上性質(zhì)不同的材料通過各種工藝手段組合而成。復(fù)合材料的各個(gè)組成材料在性能上起協(xié)同作用。它具有剛度大、強(qiáng)度高、質(zhì)量輕等特點(diǎn)，可根據(jù)使用條件進(jìn)行設(shè)計(jì)與制造，以滿足各種特殊用途，從而極大地提高工程結(jié)構(gòu)材料和功能材料的性能?？傮w來說，復(fù)合材料具有比強(qiáng)度和比模

2、量高，化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良，減摩、耐磨、自潤(rùn)滑性好，高韌度和高抗熱沖擊性，耐熱性好，導(dǎo)電和導(dǎo)熱性良好等性能。1.2 復(fù)合材料的廣泛應(yīng)用隨著社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展，復(fù)合材料應(yīng)用越來越廣泛，復(fù)合材料的發(fā)展也越來越迅速。在航空航天領(lǐng)域，空客a380采用了自重22%的復(fù)合材料，波音b7e7采用了高達(dá)自重50%的復(fù)合材料，大大減輕了重量，運(yùn)輸效率提高。在汽車發(fā)展上，減重能提高燃油經(jīng)濟(jì)型，采用新材料是汽車輕量化發(fā)展的重要道路之一。在建筑領(lǐng)域，副耳環(huán)材料已廣泛應(yīng)用于墻體材料，防水材料，裝飾材料，增強(qiáng)用材料。復(fù)合材料在結(jié)構(gòu)加固中起到重要作用。在日常民用領(lǐng)域，比較常見的有體育用品，羽毛球拍，自行車，釣魚竿等等。而在電

3、梯領(lǐng)域，電梯主體部件，轎廂，轎底架，對(duì)重架，防護(hù)欄等普遍運(yùn)用傳統(tǒng)鋼鐵材料，在復(fù)合材料的運(yùn)用上，比較常見僅僅有對(duì)重塊，地坎，導(dǎo)靴靴襯，導(dǎo)向輪等，在主體部件如轎底架，轎廂，立柱，安全部件等的應(yīng)用仍然比較少見，可見復(fù)合材料在電梯領(lǐng)域的發(fā)展?jié)摿Σ恍　? 復(fù)合材料在電梯領(lǐng)域的應(yīng)用復(fù)合材料具有特殊的振動(dòng)阻尼特性，可減振和降低噪聲，抗疲勞性能好，損傷后易修理，便于整體成形，可用于制作電梯各種部件。2.1 陶瓷基復(fù)合材料在安全部件的應(yīng)用電梯緊急制動(dòng)過程是一個(gè)劇烈的摩擦過程，主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)，制動(dòng)時(shí)間短，通常不超過1s；摩擦力大，摩擦力約為6000kgf；瞬間產(chǎn)生的溫度達(dá)到1000以上。而在越來越多的1.75

4、m/s以上中高速電梯制動(dòng)過程中，在電梯制動(dòng)時(shí)間不變的情況下，摩擦力會(huì)更大，瞬間產(chǎn)生的溫度會(huì)更高。這對(duì)于安全鉗楔塊高溫摩擦性能、高溫耐磨損性能及高溫抗氧化性能提出了更高的要求?，F(xiàn)有安全鉗楔塊材料多是45號(hào)鋼材料淬火，表面涂層加強(qiáng)硬度和避免高溫氧化。45號(hào)鋼淬火之后最高硬度為hrc55，能達(dá)到安全鉗的使用要求。但是當(dāng)安全鉗動(dòng)作的時(shí)候，高溫容易使鋼鐵楔塊氧化，易生成容易剝落的氧化皮，高溫也會(huì)使鋼鐵楔塊表面金相組織發(fā)生變化，改變楔塊力學(xué)性能，降低楔塊硬度，多次使用會(huì)對(duì)安全鉗制動(dòng)性能造成影響。陶瓷基復(fù)合材料的主要基體是玻璃陶瓷、氧化鋁及氮化硅等，具有高溫強(qiáng)度好、耐磨性好、耐腐蝕性好、膨脹系數(shù)低、密度低及

5、隔熱性好等特性，是用于制作安全部件楔塊的理想材料。陶瓷復(fù)合材料在用于制動(dòng)方面也早有先例。法國(guó)已經(jīng)將長(zhǎng)纖維增強(qiáng)碳化硅復(fù)合材料應(yīng)用于制作高速列車的制動(dòng)器件，并且取得比傳統(tǒng)制動(dòng)器件更加優(yōu)良的效果。高強(qiáng)度，高耐熱性，高耐磨度的陶瓷基復(fù)合材料的應(yīng)用大大提高了安全部件的可靠性和使用壽命。2.2 碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在轎架上的應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料具有低密度、高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、耐腐蝕等特點(diǎn)，是代替鋼鐵制作電梯零部件的理想材料。電梯普遍使用鋼鐵材料制造零部件，鋼鐵材料在電梯上的占有率超過了95%，一臺(tái)電梯的轎廂，不算上裝飾，一般自重都在1000kg-1300kg。碳纖維復(fù)合材料密度1.45g/cm3，鋼材密度

6、7.85g/cm3，利用碳纖維復(fù)合材料替代鋼鐵材料能有效降低電梯自重。降低自重有以下好處：1.降低安裝難度，提高安裝效率，質(zhì)量；2.減輕轎廂自重引起的對(duì)鋼絲繩的摩損，提高電梯使用壽命；3.減少電梯運(yùn)行效能，節(jié)能環(huán)保。另外，由于碳纖維復(fù)合材料成型靈活，相對(duì)于鋼鐵材料需要焊接拼接的零部件，例如轎底架，立柱橫梁等零部件，應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料可以一次成型，提高零部件的整體性，減低因焊接質(zhì)量參差不齊出現(xiàn)的焊接缺陷。2.3 玻璃鋼在功能件上的應(yīng)用玻璃鋼復(fù)合材料有玻璃那樣的色澤和形體，且具有質(zhì)輕而硬、隔熱、不導(dǎo)電、機(jī)械強(qiáng)度高及耐腐蝕等。在結(jié)構(gòu)件上的應(yīng)用：對(duì)重防護(hù)欄，轎頂防護(hù)欄，轎頂電氣箱體，控制柜柜體，轎廂壁

7、板，主機(jī)防塵板，導(dǎo)向輪防護(hù)罩等。這些零部件對(duì)材料的要求有：一定的力學(xué)強(qiáng)度，絕緣隔熱，耐腐蝕耐高溫。玻璃鋼與普通鋼材相比，拉伸強(qiáng)度接近鋼材，比強(qiáng)度則遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越鋼材，大約是傳統(tǒng)鋼材的4倍。價(jià)格方面，玻璃鋼的價(jià)格2600-2800元/噸，比鍍鋅板3722/噸便宜，比不銹鋼板16000/噸便宜將近1/6。在對(duì)重防護(hù)欄，轎廂壁板，轎頂防護(hù)欄，控制柜這些需材量多的地方應(yīng)用玻璃鋼，可有效降低成本和重量，并且也免去了鋼鐵材料需要做的防腐處理，鍍鋅，噴漆等，有利于環(huán)保。3 總結(jié)復(fù)合材料應(yīng)用于電梯上的主要障礙主要是復(fù)合材料的生產(chǎn)效率和價(jià)格?，F(xiàn)有的生產(chǎn)工藝的生產(chǎn)效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了市場(chǎng)的需求，導(dǎo)致復(fù)合材料的價(jià)格居高。但是隨著社會(huì)發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)復(fù)合材料的需求量會(huì)越來越多，必然會(huì)拉動(dòng)復(fù)合材料的生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)效率的提高。復(fù)合材料價(jià)格會(huì)越來越便宜，應(yīng)用會(huì)越來越廣泛。提前做好對(duì)復(fù)合材料技術(shù)的儲(chǔ)備，了解復(fù)合材料的發(fā)展動(dòng)向，對(duì)未來電梯技術(shù)結(jié)合復(fù)合材料技術(shù)做好準(zhǔn)備。參考文獻(xiàn)：1楊勝學(xué)，吳志軍.淺談復(fù)合材料在飛機(jī)、直升機(jī)中的應(yīng)用j.科技資訊，2013（2）：78-78.2李一.21世紀(jì)如何應(yīng)對(duì)電梯材料的成本競(jìng)爭(zhēng)j.中國(guó)電梯， 2008：58-59.3曾勝治.電梯設(shè)計(jì)中的材料選擇及應(yīng)用探討j.