電梯專用雙列角接觸球軸承單元功能組合設計

許偉慧

電梯專用雙列角接觸球軸承單元功能組合設計

許偉慧

Point

近些年來，伴隨著我國科學技術水平的不斷高速發展，人們節能環保意識的不斷提高，如何構建環保節能型無機房電梯，為電梯乘客提供更加安靜、更加平穩、更加整潔的搭乘感受早已成為當前社會關注與研究的重點。本文結合個人多年從事電梯設計工作的實踐經驗，在分析了傳統電梯設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、更加整潔的搭乘環境，電梯設計研究工作者對電梯設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，而正是這種系統的改變，不僅大大的縮小了主機體的體積，更大大的節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。以下筆者即結合相關參考文獻與個人多年從事電梯設計工作的實踐經驗，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計工作中做出有益的參考。

1.電梯傳統設計理念中存在的不足之處

在傳統的電梯設計理念中，往往是將曳引輪支撐設計成帶輪內嵌入標準軸承的部件式結構如圖1所示，而在這種設計理念下，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計研究

圖1 電梯傳統設計理念——軸承部件式結構

圖2 本項目結構設計

在新型節能環保無機房電梯設計中，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傳統曳引鋼絲繩。而為了進一步適應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計中，其軸承部件式結構應該如圖2所示。

通過分析，我們可以得知，這種部件式結構不僅能夠確保電梯的平穩、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，且在后續工作中避免了大量的維護工作，所以做好該種功能組合設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計中，我們要將其設計成帶有多楔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量，還能夠有效提高軸承的實際承載能力。

第二，電梯在內部設計中如若采用雙列角接觸球軸承結構，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的電梯皮帶的軸向竄動。

第三，在軸承外圈齒廓的設計中，我們應該按照圖3多楔齒結構形態進行設計，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部皮帶受損。

第四，在軸承的單元設計中，我們應該將其設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不在需要進行潤滑工作，從而實現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泄漏問題，在實際設計中，還應該設計相應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，在設計中可將軸承的內圈內控制作成安裝孔，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構參數的優化分析

3.1 對軸承結構主要參數的進一步優化設計分析

我們都知道功能組合設計的最大特點，就是加強軸承截面尺寸，讓DW（大鋼球直徑）、Z球數、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學模型，對軸承結構的主要參數進行優化，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 對軸承結構接觸角參數的選取

在接觸角上參數的選取。接觸角作為角接觸球軸承設計的重點與難點，其軸承內部的載荷分布關系、運動關系、摩擦關系、潤滑關系都是其設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生非高速應用的偏擺載荷，因此，在設計中接觸角推進設定為α=25°。

結束語

圖3 多楔齒結構形狀

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計進行了全新的構思與設計，提出了電梯專用雙列角接觸球軸承單元功能組合設計方法，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，為構建環保高性能無機房電梯提供了堅實的基礎。因此，加強對電梯專用雙列角接觸球軸承單元功能組合設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）