許偉慧

電梯專用雙列角接觸球軸承單元功能組合設(shè)計(jì)

許偉慧

Point

近些年來(lái)，伴隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的不斷高速發(fā)展，人們節(jié)能環(huán)保意識(shí)的不斷提高，如何構(gòu)建環(huán)保節(jié)能型無(wú)機(jī)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(dāng)前社會(huì)關(guān)注與研究的重點(diǎn)。本文結(jié)合個(gè)人多年從事電梯設(shè)計(jì)工作的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在分析了傳統(tǒng)電梯設(shè)計(jì)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(jì)方法，希望通過(guò)本文的闡述，能夠滿足無(wú)機(jī)房電機(jī)有限限位空間下對(duì)承受能力、可靠性的要求，并為廣大同行在電梯的設(shè)計(jì)工作上做出有益的參考。

為了能夠?yàn)殡娞莩丝吞峁└影察o、更加平穩(wěn)、更加整潔的搭乘環(huán)境，電梯設(shè)計(jì)研究工作者對(duì)電梯設(shè)計(jì)工作投入了大量的研究，并提出了新型無(wú)機(jī)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(fù)核帶作為無(wú)機(jī)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(jī)體的體積，更大大的節(jié)省了整個(gè)建筑的空間，進(jìn)而降低了建造成本。因此，近些年來(lái)，新型無(wú)機(jī)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(chǎng)的高度青睞。以下筆者即結(jié)合相關(guān)參考文獻(xiàn)與個(gè)人多年從事電梯設(shè)計(jì)工作的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以電梯反繩輪支撐為例，對(duì)電梯專用雙列角接接觸球軸承單元功能組合設(shè)計(jì)進(jìn)行粗淺的探討，也希望通過(guò)本文的粗淺闡述能過(guò)廣大同行在今后的設(shè)計(jì)工作中做出有益的參考。

1.電梯傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念中存在的不足之處

在傳統(tǒng)的電梯設(shè)計(jì)理念中，往往是將曳引輪支撐設(shè)計(jì)成帶輪內(nèi)嵌入標(biāo)準(zhǔn)軸承的部件式結(jié)構(gòu)如圖1所示，而在這種設(shè)計(jì)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?cè)谛滦蜔o(wú)機(jī)房電梯的設(shè)計(jì)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(shí)際負(fù)載能力，無(wú)法滿足電梯的實(shí)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(jì)研究

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

圖2 本項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在新型節(jié)能環(huán)保無(wú)機(jī)房電梯設(shè)計(jì)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(fù)合帶代替?zhèn)鹘y(tǒng)曳引鋼絲繩。而為了進(jìn)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(shí)際承載能力、額定壽命，在電梯軸承單位功能組合設(shè)計(jì)中，其軸承部件式結(jié)構(gòu)應(yīng)該如圖2所示。

通過(guò)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(yùn)行，最重要的是在實(shí)際的安裝過(guò)程中，其安裝簡(jiǎn)單、方便，且在后續(xù)工作中避免了大量的維護(hù)工作，所以做好該種功能組合設(shè)計(jì)的研究則尤為重要。對(duì)其具體分析如下：

第一，在軸承外圈外壁的設(shè)計(jì)中，我們要將其設(shè)計(jì)成帶有多楔V型齒的帶輪形狀，進(jìn)而使軸承與帶輪在合并的過(guò)程中能夠成為一個(gè)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(dòng)體直徑與數(shù)量，還能夠有效提高軸承的實(shí)際承載能力。

第二，電梯在內(nèi)部設(shè)計(jì)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(qiáng)軸承對(duì)傾覆力矩的抵抗能力。尤其是該種設(shè)計(jì)下的軸承還具有較小的軸向游隙，能夠防止因電梯廂晃動(dòng)而引發(fā)的電梯皮帶的軸向竄動(dòng)。

第三，在軸承外圈齒廓的設(shè)計(jì)中，我們應(yīng)該按照?qǐng)D3多楔齒結(jié)構(gòu)形態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以力求高度吻合擁有最大接觸面積的同時(shí)，防止硬性交割干涉。同時(shí)需要注意的是，在齒峰、齒谷的弧度過(guò)渡上，要避讓曳引帶齒頂和齒根，進(jìn)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(jì)中，我們應(yīng)該將其設(shè)計(jì)成獨(dú)立的預(yù)潤(rùn)滑密封單元，并在出廠時(shí)預(yù)先注入潤(rùn)滑脂，以確保在正常的工作壽命周期之內(nèi)不在需要進(jìn)行潤(rùn)滑工作，從而實(shí)現(xiàn)電梯軸承的免維護(hù)目標(biāo)。而為了確保電梯軸承的密封單元不會(huì)出現(xiàn)泄漏問(wèn)題，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，還應(yīng)該設(shè)計(jì)相應(yīng)的減壓孔隙或者是逃氣凹槽。

第五，為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化軸承的安裝與使用，在設(shè)計(jì)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(duì)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(duì)軸承結(jié)構(gòu)主要參數(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

我們都知道功能組合設(shè)計(jì)的最大特點(diǎn)，就是加強(qiáng)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(xué)理論建立數(shù)學(xué)模型，對(duì)軸承結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)進(jìn)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(dòng)載荷也會(huì)盡可能的變大。

3.2 對(duì)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(jì)的重點(diǎn)與難點(diǎn)，其軸承內(nèi)部的載荷分布關(guān)系、運(yùn)動(dòng)關(guān)系、摩擦關(guān)系、潤(rùn)滑關(guān)系都是其設(shè)計(jì)過(guò)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(dòng)勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生非高速應(yīng)用的偏擺載荷，因此，在設(shè)計(jì)中接觸角推進(jìn)設(shè)定為α=25°。

結(jié)束語(yǔ)

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(duì)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(jì)進(jìn)行了全新的構(gòu)思與設(shè)計(jì)，提出了電梯專用雙列角接觸球軸承單元功能組合設(shè)計(jì)方法，尤其是通過(guò)分析，我們可以清楚的認(rèn)識(shí)到，電梯采用該設(shè)計(jì)方法，不僅能夠大幅度提高電梯軸承的負(fù)載能力、提高電梯軸承的額定壽命，還能夠減少軸向竄動(dòng)，并且大幅度的降低電梯在日常工作中維護(hù)管理人員的工作強(qiáng)度，為構(gòu)建環(huán)保高性能無(wú)機(jī)房電梯提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。因此，加強(qiáng)對(duì)電梯專用雙列角接觸球軸承單元功能組合設(shè)計(jì)的研究則尤為重要，也希望通過(guò)本文的闡述，能夠?yàn)閺V大電梯設(shè)計(jì)、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(tuán)股份有限公司）