中心摩擦輪驅動式電梯專用軸承性能模擬試驗機

陳慶熙

（中山市盈科軸承制造有限公司，廣東中山 528437）

0 引言

電梯曳引系統專用密封軸承單元工作時內圈固定，外圈由聚酯鋼絲復合曳引帶摩擦帶動做交變式換向加減速、變向旋轉、歇停并承受曳引帶徑向施加的載荷。軸承的運行噪音、溫升和密封特性直接影響電梯轎廂運行安全性、舒適度和電梯箱體潔凈度。為驗證和改進軸承設計、判定產成品性能是否滿足要求，依據電梯實際運轉狀況對軸承單元進行密封效果、溫升特性、振動噪聲模擬試驗顯得尤為重要。

1 現有技術及其不足

常用軸承試驗機多為外圈固定、內圈旋轉并通過外圈施加試驗載荷。而外圈旋轉式軸承試驗機旋轉時除軸承本身產生轉動外，軸承外圈與加載裝置間要產生相對滑動，目前采取的主要加載方式有：鋼絲繩、鏈條、摩擦輪等。其中鋼絲繩和鏈條加載均需一定預緊力，對試驗軸承可靠性試驗工況有一定影響，且鋼絲繩頻繁反向復位，影響試驗進度[1]。摩擦輪傳動是相對于上述方式更為安全、簡單的加載方式，但現有外圈旋轉摩擦驅動式軸承性能試驗機多為懸臂或簡支梁式支承結構，輔助機構多、加載和驅動系統復雜、每次僅能試驗單套或兩套軸承，試驗數據和結果獲取周期長，對比度差。

2 中心摩擦輪驅動式軸承模擬試驗機

2.1 試驗機工作原理

為模擬電梯曳引機軸承外圈旋轉并不時正轉、反轉、停止以適應電梯升降和歇停工況特點，本試驗機采用中心摩擦輪驅動方式，在其外周上以行星方式對稱設置若干組試驗軸承，氣壓加載將試驗軸承緊壓在摩擦輪外壁上，按照可編程控制器設定的變速時間、運轉速度、變向及停頓節拍、循環次數等參數進行軸承密封、溫升、振動等性能模擬運轉試驗跑合。

圖1 試驗機主體結構

2.2 試驗機主體結構

本試驗機包括電動機、變速器、摩擦輪、安裝背板、加載氣缸、軸承固定裝置和電氣控制箱等。如圖1所示，安裝背板作為試驗機主體機身套裝于變速器外部且與電動機和摩擦輪所在軸線垂直，摩擦輪設置于安裝背板前方中心位置，繞其外周成對設置有若干組指向摩擦輪中心的導軌，導軌上設有由氣缸推動并沿其滑動的安裝軸基座，通過設置在基座上與摩擦輪軸線平行的安裝芯軸安裝試驗軸承并由軸承固定裝置定位鎖緊。

2.3 軸承徑向加載機構

本文所述電梯曳引機專用軸承主要承受電梯自重（或對重）和載重施加的徑向載荷。如圖1所示，加載機構由氣缸、氣缸導軌、調壓閥、啟動按鈕等構成，并附帶含主閥和冷凝分離裝置的氣體過濾維護單元。根據試驗軸承規格和運轉工況，使用帶有壓力表的氣壓調壓閥可設定所應施加試驗載荷大小，并由氣缸活塞推動安裝軸基座和其上試驗軸承沿導軌向摩擦輪中心移動并最終壓緊在摩擦輪外壁上，達到預定載荷后電動機驅動摩擦輪自轉并帶動壓緊在其上的試驗軸承轉動，此時試驗軸承所承受的徑向載荷與其對摩擦輪的壓緊力相等。

2.4 試驗軸承固定裝置及其固定方法

2.4.1 軸承固定裝置

試驗軸承固定裝置采用偏心凸輪機構實現軸承快速拆裝、更換及可靠鎖緊。由U型插口壓板，凹形曲面墊板，中心螺紋夾壓桿和由銷軸與螺紋夾壓桿鉸接的夾壓把手組成，夾壓把手頭部為與曲面墊板形狀吻合并可拖動墊板隨螺紋夾壓桿一起轉動的凸型偏心壓輪（圖2）。

2.4.2 固定方法及步驟

（1）將帶有曲面墊板和夾壓把手的螺紋夾壓桿旋入安裝芯軸端部的中心螺紋孔中；

（2）放置試驗軸承并在軸承內圈端面與曲面墊板間插入U型插口壓板；

（3）旋轉曲面墊板使其凹形曲面與偏心壓輪凸面相合，旋轉夾壓把手帶動曲面墊板通過壓板將試驗軸承頂壓在預壓緊狀態；

（4）繞銷軸軸心方向扳動夾壓把手，通過偏心壓輪將軸承牢靠地軸向定位鎖緊；

（5）反向操作可實現軸承拆卸。

2.5 摩擦輪驅動面材料

圖2 軸承固定裝置

摩擦輪傳動依靠接觸面間產生的摩擦力來傳遞動力，根據其潤滑狀態不同，通常有干摩擦、油潤滑等兩種類型[1]。從簡化結構出發，本試驗機采用干摩擦驅動方式，摩擦輪外徑表面采用Vulkollan低損耗高性能聚氨酯彈性體涂層（圖3），可有效增大摩擦系數，避免輪面磨損、燒傷及減少接觸面打滑。

圖3 摩擦輪與軸承摩擦接觸部位

2.6 試驗機運轉程序

試驗時依據軸承實際運轉工況通過控制箱編程設定變速時間、運轉速度、變向及停頓節拍、循環次數等參數；放置試驗軸承并固定鎖緊后，使用氣壓調壓閥調整試驗軸承應加載荷大小；按下啟動按鈕，氣缸活塞推動安裝軸基座和其上試驗軸承沿導軌向摩擦輪中心移動并最終壓緊在摩擦輪上，達到預定載荷時，電動機驅動摩擦輪自轉并帶動壓緊在其上的所有試驗軸承按照事先設定的試驗參數做定時加減速運轉、轉向切換和間歇停頓循環跑合，達到循環次數自動停機；讀取軸承溫度變化情況并卸下軸承評定漏脂率，確定是否滿足設計要求。需要時，可應用本試驗機對試驗軸承進一步加壓、加速進行模擬壽命試驗。

3 試驗機主要技術效果

（1）通過可編程控制器實現無級變速旋轉、定時變向和靜止循環，由可調氣缸對每套試驗軸承徑向加載，可高度模擬軸承工況并按照電梯升、降、歇停進行正轉、反轉和歇停切換，驅動和加載系統簡單、操作方便。

（2）軸承直接安裝于試驗機臺架背板上，相對于現有懸臂梁或簡支梁軸承支承結構，具有更好的剛性且易于安裝、拆卸。

（3）多套軸承同時跑合運轉，試驗效率高、結果對比性強。

（4）試驗軸承以行星方式對稱且成對布局于摩擦輪周邊，使每對試驗軸承作用于摩擦輪的力相互抵消[2]，令摩擦輪運轉平穩，使用壽命長。

4 結束語

本試驗機成功應用于電梯軸承生產企業，可為驗證和改進軸承設計、判定產成品性能是否滿足要求提供快速、直觀的試驗效果，尤其適用于漏脂、溫升質量水平要求高，樣本數量多的軸承試驗。

［1］孫剛.外圈旋轉軸承多點加載裝置研究［D］.哈爾濱：哈爾濱工程大學，2010.

［2］曹茂來，劉新春，李興林，等.ABLT-6型外圈旋轉軸承壽命強化試驗機的研制［J］.軸承，2009（1）：50-52.