電梯專用雙列角接觸球軸承單元功能組合設(shè)計

許偉慧

電梯專用雙列角接觸球軸承單元功能組合設(shè)計

許偉慧

Point

近些年來，伴隨著我國科學技術(shù)水平的不斷高速發(fā)展，人們節(jié)能環(huán)保意識的不斷提高，如何構(gòu)建環(huán)保節(jié)能型無機房電梯，為電梯乘客提供更加安靜、更加平穩(wěn)、更加整潔的搭乘感受早已成為當前社會關(guān)注與研究的重點。本文結(jié)合個人多年從事電梯設(shè)計工作的實踐經(jīng)驗，在分析了傳統(tǒng)電梯設(shè)計理念所存在的不足的前提下，提出了電梯專用雙列角接觸球軸承單元功能組合設(shè)計方法，希望通過本文的闡述，能夠滿足無機房電機有限限位空間下對承受能力、可靠性的要求，并為廣大同行在電梯的設(shè)計工作上做出有益的參考。

為了能夠為電梯乘客提供更加安靜、更加平穩(wěn)、更加整潔的搭乘環(huán)境，電梯設(shè)計研究工作者對電梯設(shè)計工作投入了大量的研究，并提出了新型無機房電梯的全新理念，該電梯采用的是具有高曳引力、高柔韌性的多楔V型齒形鋼絲復核帶作為無機房電梯的曳引系統(tǒng)，而正是這種系統(tǒng)的改變，不僅大大的縮小了主機體的體積，更大大的節(jié)省了整個建筑的空間，進而降低了建造成本。因此，近些年來，新型無機房電梯也成為了電梯發(fā)展研究的主要方向，并受到了市場的高度青睞。以下筆者即結(jié)合相關(guān)參考文獻與個人多年從事電梯設(shè)計工作的實踐經(jīng)驗，以電梯反繩輪支撐為例，對電梯專用雙列角接接觸球軸承單元功能組合設(shè)計進行粗淺的探討，也希望通過本文的粗淺闡述能過廣大同行在今后的設(shè)計工作中做出有益的參考。

1.電梯傳統(tǒng)設(shè)計理念中存在的不足之處

在傳統(tǒng)的電梯設(shè)計理念中，往往是將曳引輪支撐設(shè)計成帶輪內(nèi)嵌入標準軸承的部件式結(jié)構(gòu)如圖1所示，而在這種設(shè)計理念下，要想使軸承能夠提供出足夠大的支撐力，就必須確保輪直徑足夠大。然而目前我們在新型無機房電梯的設(shè)計研究中，其電梯帶輪直徑普遍在85MM到150MM之間，因此，也極大的限制了電梯軸承的實際負載能力，無法滿足電梯的實際承載需求。

2.電梯專用雙列角接觸球軸承單元功能組合設(shè)計研究

圖1 電梯傳統(tǒng)設(shè)計理念——軸承部件式結(jié)構(gòu)

圖2 本項目結(jié)構(gòu)設(shè)計

在新型節(jié)能環(huán)保無機房電梯設(shè)計中，我們通常采用高曳引力和高柔韌性多楔V型齒形鋼絲復合帶代替?zhèn)鹘y(tǒng)曳引鋼絲繩。而為了進一步適應(yīng)電梯有限限位空間下所要求的承載能力，提供軸承的實際承載能力、額定壽命，在電梯軸承單位功能組合設(shè)計中，其軸承部件式結(jié)構(gòu)應(yīng)該如圖2所示。

通過分析，我們可以得知，這種部件式結(jié)構(gòu)不僅能夠確保電梯的平穩(wěn)、安靜、可靠運行，最重要的是在實際的安裝過程中，其安裝簡單、方便，且在后續(xù)工作中避免了大量的維護工作，所以做好該種功能組合設(shè)計的研究則尤為重要。對其具體分析如下：

第一，在軸承外圈外壁的設(shè)計中，我們要將其設(shè)計成帶有多楔V型齒的帶輪形狀，進而使軸承與帶輪在合并的過程中能夠成為一個整體單元，不僅能夠有效增大軸承截面的尺寸，獲取較大的中心圓直徑以及滾動體直徑與數(shù)量，還能夠有效提高軸承的實際承載能力。

第二，電梯在內(nèi)部設(shè)計中如若采用雙列角接觸球軸承結(jié)構(gòu)，其不僅能夠有效提高軸承的雙向承載能力，還能夠有效加強軸承對傾覆力矩的抵抗能力。尤其是該種設(shè)計下的軸承還具有較小的軸向游隙，能夠防止因電梯廂晃動而引發(fā)的電梯皮帶的軸向竄動。

第三，在軸承外圈齒廓的設(shè)計中，我們應(yīng)該按照圖3多楔齒結(jié)構(gòu)形態(tài)進行設(shè)計，以力求高度吻合擁有最大接觸面積的同時，防止硬性交割干涉。同時需要注意的是，在齒峰、齒谷的弧度過渡上，要避讓曳引帶齒頂和齒根，進而防止因硬性擠壓而造成的電梯內(nèi)部皮帶受損。

第四，在軸承的單元設(shè)計中，我們應(yīng)該將其設(shè)計成獨立的預潤滑密封單元，并在出廠時預先注入潤滑脂，以確保在正常的工作壽命周期之內(nèi)不在需要進行潤滑工作，從而實現(xiàn)電梯軸承的免維護目標。而為了確保電梯軸承的密封單元不會出現(xiàn)泄漏問題，在實際設(shè)計中，還應(yīng)該設(shè)計相應(yīng)的減壓孔隙或者是逃氣凹槽。

第五，為了進一步簡化軸承的安裝與使用，在設(shè)計中可將軸承的內(nèi)圈內(nèi)控制作成安裝孔，以便于后期的安裝工作。

3.對電梯專用雙列角接觸球軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化分析

3.1 對軸承結(jié)構(gòu)主要參數(shù)的進一步優(yōu)化設(shè)計分析

我們都知道功能組合設(shè)計的最大特點，就是加強軸承截面尺寸，讓DW（大鋼球直徑）、Z球數(shù)、DWP球組中心圓直徑的增大成為可能。而如若我們利用擬靜力學理論建立數(shù)學模型，對軸承結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)進行優(yōu)化，則在滿足了一定約束條件的可能性下，軸承的額定動載荷也會盡可能的變大。

3.2 對軸承結(jié)構(gòu)接觸角參數(shù)的選取

在接觸角上參數(shù)的選取。接觸角作為角接觸球軸承設(shè)計的重點與難點，其軸承內(nèi)部的載荷分布關(guān)系、運動關(guān)系、摩擦關(guān)系、潤滑關(guān)系都是其設(shè)計過程中的重要影響因素。尤其是電梯反繩輪軸承往往承受著電梯箱體的自重與載重，一旦箱體晃動勢必會產(chǎn)生非高速應(yīng)用的偏擺載荷，因此，在設(shè)計中接觸角推進設(shè)定為α=25°。

結(jié)束語

圖3 多楔齒結(jié)構(gòu)形狀

綜上所述，本文以電梯反繩輪支撐為例，對電梯的支承軸承以及電梯具有傳輸帶輪功能的組合設(shè)計進行了全新的構(gòu)思與設(shè)計，提出了電梯專用雙列角接觸球軸承單元功能組合設(shè)計方法，尤其是通過分析，我們可以清楚的認識到，電梯采用該設(shè)計方法，不僅能夠大幅度提高電梯軸承的負載能力、提高電梯軸承的額定壽命，還能夠減少軸向竄動，并且大幅度的降低電梯在日常工作中維護管理人員的工作強度，為構(gòu)建環(huán)保高性能無機房電梯提供了堅實的基礎(chǔ)。因此，加強對電梯專用雙列角接觸球軸承單元功能組合設(shè)計的研究則尤為重要，也希望通過本文的闡述，能夠為廣大電梯設(shè)計、研究者在今后的工作中提供有益的參考。

（作者單位：浙江五洲新春集團股份有限公司）