浅谈复合材料在电梯领域的应用

1、    浅谈复合材料在电梯领域的应用    黎伟俊摘要：复合材料以其质轻，高模量，性能好，已广泛应用于高端产业，航空航天，汽车运输、日常用品，装饰材料等行业领域。本文主要分析复合材料的性能特点，结合电梯零部件的性能与结构，为电梯结合复合材料技术发展提供参考。1 复合材料1.1 复合材料简介复合材料由两种或两种以上性质不同的材料通过各种工艺手段组合而成。复合材料的各个组成材料在性能上起协同作用。它具有刚度大、强度高、质量轻等特点，可根据使用条件进行设计与制造，以满足各种特殊用途，从而极大地提高工程结构材料和功能材料的性能。总体来说，复合材料具有比强度和比模

2、量高，化学稳定性优良，减摩、耐磨、自润滑性好，高韧度和高抗热冲击性，耐热性好，导电和导热性良好等性能。1.2 复合材料的广泛应用随着社会的进步和科技的发展，复合材料应用越来越广泛，复合材料的发展也越来越迅速。在航空航天领域，空客a380采用了自重22%的复合材料，波音b7e7采用了高达自重50%的复合材料，大大减轻了重量，运输效率提高。在汽车发展上，减重能提高燃油经济型，采用新材料是汽车轻量化发展的重要道路之一。在建筑领域，副耳环材料已广泛应用于墙体材料，防水材料，装饰材料，增强用材料。复合材料在结构加固中起到重要作用。在日常民用领域，比较常见的有体育用品，羽毛球拍，自行车，钓鱼竿等等。而在电

3、梯领域，电梯主体部件，轿厢，轿底架，对重架，防护栏等普遍运用传统钢铁材料，在复合材料的运用上，比较常见仅仅有对重块，地坎，导靴靴衬，导向轮等，在主体部件如轿底架，轿厢，立柱，安全部件等的应用仍然比较少见，可见复合材料在电梯领域的发展潜力不小。2 复合材料在电梯领域的应用复合材料具有特殊的振动阻尼特性，可减振和降低噪声，抗疲劳性能好，损伤后易修理，便于整体成形，可用于制作电梯各种部件。2.1 陶瓷基复合材料在安全部件的应用电梯紧急制动过程是一个剧烈的摩擦过程，主要有以下几个特点，制动时间短，通常不超过1s；摩擦力大，摩擦力约为6000kgf；瞬间产生的温度达到1000以上。而在越来越多的1.75

4、m/s以上中高速电梯制动过程中，在电梯制动时间不变的情况下，摩擦力会更大，瞬间产生的温度会更高。这对于安全钳楔块高温摩擦性能、高温耐磨损性能及高温抗氧化性能提出了更高的要求。现有安全钳楔块材料多是45号钢材料淬火，表面涂层加强硬度和避免高温氧化。45号钢淬火之后最高硬度为hrc55，能达到安全钳的使用要求。但是当安全钳动作的时候，高温容易使钢铁楔块氧化，易生成容易剥落的氧化皮，高温也会使钢铁楔块表面金相组织发生变化，改变楔块力学性能，降低楔块硬度，多次使用会对安全钳制动性能造成影响。陶瓷基复合材料的主要基体是玻璃陶瓷、氧化铝及氮化硅等，具有高温强度好、耐磨性好、耐腐蚀性好、膨胀系数低、密度低及

5、隔热性好等特性，是用于制作安全部件楔块的理想材料。陶瓷复合材料在用于制动方面也早有先例。法国已经将长纤维增强碳化硅复合材料应用于制作高速列车的制动器件，并且取得比传统制动器件更加优良的效果。高强度，高耐热性，高耐磨度的陶瓷基复合材料的应用大大提高了安全部件的可靠性和使用寿命。2.2 碳纤维增强复合材料在轿架上的应用碳纤维复合材料具有低密度、高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀等特点，是代替钢铁制作电梯零部件的理想材料。电梯普遍使用钢铁材料制造零部件，钢铁材料在电梯上的占有率超过了95%，一台电梯的轿厢，不算上装饰，一般自重都在1000kg-1300kg。碳纤维复合材料密度1.45g/cm3，钢材密度

6、7.85g/cm3，利用碳纤维复合材料替代钢铁材料能有效降低电梯自重。降低自重有以下好处：1.降低安装难度，提高安装效率，质量；2.减轻轿厢自重引起的对钢丝绳的摩损，提高电梯使用寿命；3.减少电梯运行效能，节能环保。另外，由于碳纤维复合材料成型灵活，相对于钢铁材料需要焊接拼接的零部件，例如轿底架，立柱横梁等零部件，应用碳纤维复合材料可以一次成型，提高零部件的整体性，减低因焊接质量参差不齐出现的焊接缺陷。2.3 玻璃钢在功能件上的应用玻璃钢复合材料有玻璃那样的色泽和形体，且具有质轻而硬、隔热、不导电、机械强度高及耐腐蚀等。在结构件上的应用：对重防护栏，轿顶防护栏，轿顶电气箱体，控制柜柜体，轿厢壁

7、板，主机防尘板，导向轮防护罩等。这些零部件对材料的要求有：一定的力学强度，绝缘隔热，耐腐蚀耐高温。玻璃钢与普通钢材相比，拉伸强度接近钢材，比强度则远远超越钢材，大约是传统钢材的4倍。价格方面，玻璃钢的价格2600-2800元/吨，比镀锌板3722/吨便宜，比不锈钢板16000/吨便宜将近1/6。在对重防护栏，轿厢壁板，轿顶防护栏，控制柜这些需材量多的地方应用玻璃钢，可有效降低成本和重量，并且也免去了钢铁材料需要做的防腐处理，镀锌，喷漆等，有利于环保。3 总结复合材料应用于电梯上的主要障碍主要是复合材料的生产效率和价格。现有的生产工艺的生產效率远远满足不了市场的需求，导致复合材料的价格居高。但是随着社会发展，技术的进步，对复合材料的需求量会越来越多，必然会拉动复合材料的生产工艺，生产效率的提高。复合材料价格会越来越便宜，应用会越来越广泛。提前做好对复合材料技术的储备，了解复合材料的发展动向，对未来电梯技术结合复合材料技术做好准备。参考文献：1杨胜学，吴志军.浅谈复合材料在飞机、直升机中的应用j.科技资讯，2013（2）：78-78.2李一.21世纪如何应对电梯材料的成本竞争j.中国电梯， 2008：58-59.3曾胜治.电梯设计中的材料选择及应用探讨j.