業界の知識
屈曲疲労寿命がケーブルの走行において最も重要な性能指標である理由
固定設置ケーブルとは異なり、 エレベーター走行用フラットケーブル 耐用年数を通じて継続的に周期的な曲げが発生します。エレベータかごが移動するたびに、ケーブルはカテナリー ループ内で吊り下げられ、位置が移動し、吊り下げ点および吊り下げ部分に沿ってケーブルが繰り返し屈曲します。エレベーターが 1 日に 200 ～ 400 回移動する高層ビルでは、走行ケーブルは 15 ～ 25 年の耐用年数にわたって数百万回の屈曲サイクルを蓄積する可能性があります。このため、ケーブルの仕様と調達の際には、引張強度や絶縁誘電特性のみではなく、耐屈曲疲労性が性能基準を定義します。
屈曲疲労寿命は主に導体のより線の構造によって決まります。走行用フラット ケーブルには、多数の非常に細い個々のワイヤを撚り合わせた、通常は IEC 60228 のクラス 5 またはクラス 6 の細い撚り線導体が使用されます。断面積 0.75 mm² のクラス 6 導体は、直径 0.08 mm 未満の 200 本を超える個々のワイヤから構成されます。これに比べて、同じ断面積のクラス 2 硬質導体は 7 本のワイヤのみを使用します。この細い撚り線により、曲げ応力がはるかに多くのワイヤ界面に分散され、個々のワイヤが破断し始めるまでに導体が耐えられる屈曲サイクルの回数が大幅に延長されます。コストを削減するために細いより線導体をより粗い代替導体に置き換えると、ケーブルが静電気試験に合格する可能性があるにもかかわらず、屈曲寿命が急激に低下し、現場で故障が始まるまで劣化が見えなくなります。
断熱材も屈曲耐久性に貢献します。エレベーターの走行ケーブルに使用される熱可塑性エラストマー (TPE) と特別に配合された PVC コンパウンドは、亀裂や硬化を起こすことなく、幅広い温度範囲にわたって柔軟性を維持できるように設計されています。標準的な汎用 PVC は、低温では脆くなり、高温では過度に軟化し、どちらも曲げ点での絶縁疲労を促進します。 Anhui Zhishang Cable Technology Co., Ltd. は、材料データシートのみに依存するのではなく、標準化された曲げサイクル試験を通じて性能を検証し、ダイナミックフレックス用途に特化した絶縁コンパウンドを認定しています。
フラット ケーブルの形状と昇降路内のループ動作の制御方法
エレベータ走行ケーブルの平らな断面は、単に梱包の便宜のためではなく、ケーブルが昇降路内でどのように垂れ下がり、曲がり、移動するかを決定する意図的な幾何学的な選択です。フラット ケーブルは 1 つの平面 (狭い寸法全体) で優先的に曲がり、エレベータの走行中にカテナリー ループが安定して予測可能に保たれます。この制御された曲げ軸により、ケーブルがねじれたり、螺旋になったり、不規則なループを形成したりすることが防止され、ケーブルが昇降路の壁、釣り合いおもり、または他のケーブルに接触する可能性があります。これらはすべて、走行ケーブルが時間の経過とともに影響を受けやすくなる故障モードです。
フラット ケーブルの幅と厚さの比は、曲げ軸とねじり軸の間の剛性比に直接影響します。幅に対してケーブルが細すぎると、ねじり方向に過度に柔軟になり、非対称荷重や高い昇降路内の気流の影響でケーブルがねじれてしまう可能性があります。逆に、ケーブルの幅に対して太すぎるケーブルは、優先屈曲面での曲げ剛性が増加し、サスペンション クランプでの応力が上昇し、接続点付近で早期の導体疲労を引き起こす可能性があります。ケーブルメーカーは、断面設計を通じてこれらの競合する要件のバランスを取る必要があり、公開された寸法仕様は、恣意的な物理特性として扱うのではなく、この機能的コンテキストを念頭に置いて評価する必要があります。
移動距離が 100 メートルを超える高層施設の場合は、通常、ループのダイナミクスを管理するために追加の対策が必要です。スチールまたは繊維の強化要素が導体と平行にフラット ケーブル内に埋め込まれる場合があり、横方向の柔軟性を維持しながら過度のループのたるみを防止する制御された縦方向の剛性を提供します。ケーブル断面内のこれらの補強要素の位置は、曲げの中立性に影響します。理想的には、これらの補強要素は、横の導体が受ける曲げ応力を増加させることなく、吊り下げ中に引張荷重と圧縮荷重に耐えられるように、中立曲げ軸またはその近くに配置する必要があります。
昇降路ループの安定性に影響を与える主要な幾何学的パラメータ
- 幅と厚さの比率: 曲げ剛性とねじり剛性の比率を決定します。ケーブルが安定した単一平面ループを維持するか、ねじれる傾向があるかを決定します。
- サスペンション中間位置: ケーブル長に対するループ接続ポイントは、車両のさまざまな位置でのループのジオメトリに影響します。中間点の選択が間違っていると、ケーブルが低い位置でピット床を引きずったり、移動の上部でピンと張って引っ張られたりする原因になります。
- 補強要素の配置: スチールまたはケブラーのフィラーは縦方向の剛性を高めます。隣接する導体の曲げ応力の増幅を避けるために、中性軸からの距離を最小限に抑える必要があります。
- メートルあたりのケーブル重量: ケーブルが重いと、カテナリーのたるみが大きくなり、サスペンション クランプでの引張荷重が大きくなります。移動距離が長い場合、重量管理は電気容量と同じくらい重要です。
現代のエレベーター走行ケーブルの回路構成: 単純な電力と制御を超えて
現代のエレベータ システムでは、単一のフラット ケーブル本体内でますます多様化する回路タイプの組み合わせを搬送する走行ケーブルが必要です。初期の設備では電力と制御に別々のケーブルが使用されていましたが、最新の統合フラット ケーブルでは、電力導体、制御信号ペア、通信データ ペア、場合によってはビデオまたは高周波信号用の同軸要素がすべて 1 つのケーブル内で結合されており、何百万回も屈曲しながら回路タイプ間の電気的絶縁を維持する必要があります。ケーブルの仕様が実際のシステムの要求に一致するかどうかを評価するには、導体のサイズ、シールド、絶縁に関して各回路タイプに何が必要かを理解することが不可欠です。
| 回路の種類 | 一般的な導体のサイズ | シールドが必要です | 一次機能 |
|---|---|---|---|
| 電源（照明・ファン） | 1.0 – 2.5 mm² | いいえ | 車の照明、換気、ドアモーター |
| 安全・制御回路 | 0.75 – 1.5 mm² | オプション | セーフティチェーン、フロア選択、ドア制御 |
| シリアル通信(CAN/RS485) | 0.5 – 0.75 mm² ツイストペア | はい（個別または全体） | コントローラーから車両へのデータバス |
| ビデオ/インターホン | 同軸またはシールドペア | あり（同軸シールド） | CCTV、乗客用インターホン |
| アース/PE導体 | 最大のパワーコアに等しい | 該当なし | 自動車の金属部品の保護接地 |
従来の編組またはフォイルシールドでは柔軟性が低下し、重量が増加するため、フラット走行ケーブル内のシールドには特別なエンジニアリング上の課題が生じます。ドレインワイヤを備えたアルミメッキポリエステルテープを使用した個別のペアシールドは、走行ケーブル内のデータおよび通信ペアに対する実用的なソリューションです。これにより、ケーブルを大幅に硬化したり断面積を増加させたりすることなく、適切な EMI 減衰を実現できます。ケーブル束全体をシールドすることは、ケーブル幅全体にわたって剛性の高い要素が形成され、曲げ性能が低下するため、走行ケーブルの用途ではあまり一般的ではありません。 Zhishang Cable が製造経験を通じて発見したように、フラット ケーブル断面内のシールド ペアの位置も重要です。シールド ペアをフラット プロファイルの端ではなく中心に配置すると、シールド ペアが受ける曲げ歪みが軽減され、ケーブルの耐用年数にわたってシールドの完全性が延長されます。
長期信頼性を決定するサスペンション クランプの設計と取り付け方法
サスペンション クランプ (走行ケーブルをエレベータかごおよび昇降路中間ブラケットに取り付けるハードウェア) は、ケーブルが吊り下げられた動的要素から固定取り付け点に移行する単一の場所です。この移行により応力集中が生じ、ケーブルの破損が不均衡に占める割合が大きくなります。この時点でクランプの設計が不適切であったり、取り付け方法が間違っていたりすると、ケーブル自体がどれほど適切に製造されているかに関係なく、ケーブルの設計耐用年数の数分の 1 以内に導体の疲労、絶縁体の摩耗、およびジャケットの亀裂が発生する可能性があります。
適切に設計されたサスペンション クランプは、個々の導体グループを挟むことなく、クランプ力をケーブル幅全体に均等に分散します。点荷重または不均一な圧力を加えるクランプは、局所的な曲げの増幅を引き起こします。ケーブルは、吊り下げ部分に徐々に移行するのではなく、クランプの端で急激に曲がります。これにより、クランプ部の導体の疲労が大幅に加速されます。また、クランプは、ケーブルの出口点で制御された曲げ半径を提供し、ケーブルが鋭角で出るのではなく、自由に垂れ下がるカテナリー内にガイドする必要があります。市販のクランプの多くには、この目的のために形成されたラジアスまたは張力緩和ブーツが含まれています。この機能のない即席のクランプ金具を使用した設置は、早期故障の一般的な原因となります。
設置の長さと中間点の位置も同様に重要です。ケーブルのフリーハンギング ループは、車両の最低位置でケーブルがピット床に触れずに最小限のループが残るようなサイズにする必要があります。また、車両の最高位置では、ループはケーブルを縦方向の張力で引っ張るほどきつくなりません。通常、メーカーは移動距離からケーブル長までの計算ガイドラインを提供していますが、これらは実際の昇降路の形状、かごの移動範囲に対する中間昇降路ブラケットの位置、かご取り付け点と昇降路ブラケット間のオフセットを考慮する必要があります。これらのパラメータのいずれかに誤りがあると、ケーブルの寿命を縮める異常な応力パターンに直接変換されるため、設置前の計算はオプションの調整ではなく必須のステップとなります。
