中心摩擦輪驅(qū)動(dòng)式電梯專用軸承性能模擬試驗(yàn)機(jī)

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(tǒng)專用密封軸承單元工作時(shí)內(nèi)圈固定，外圈由聚酯鋼絲復(fù)合曳引帶摩擦帶動(dòng)做交變式換向加減速、變向旋轉(zhuǎn)、歇停并承受曳引帶徑向施加的載荷。軸承的運(yùn)行噪音、溫升和密封特性直接影響電梯轎廂運(yùn)行安全性、舒適度和電梯箱體潔凈度。為驗(yàn)證和改進(jìn)軸承設(shè)計(jì)、判定產(chǎn)成品性能是否滿足要求，依據(jù)電梯實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)狀況對(duì)軸承單元進(jìn)行密封效果、溫升特性、振動(dòng)噪聲模擬試驗(yàn)顯得尤為重要。

1 現(xiàn)有技術(shù)及其不足

常用軸承試驗(yàn)機(jī)多為外圈固定、內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)并通過外圈施加試驗(yàn)載荷。而外圈旋轉(zhuǎn)式軸承試驗(yàn)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)除軸承本身產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)外，軸承外圈與加載裝置間要產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，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(yù)緊力，對(duì)試驗(yàn)軸承可靠性試驗(yàn)工況有一定影響，且鋼絲繩頻繁反向復(fù)位，影響試驗(yàn)進(jìn)度[1]。摩擦輪傳動(dòng)是相對(duì)于上述方式更為安全、簡(jiǎn)單的加載方式，但現(xiàn)有外圈旋轉(zhuǎn)摩擦驅(qū)動(dòng)式軸承性能試驗(yàn)機(jī)多為懸臂或簡(jiǎn)支梁式支承結(jié)構(gòu)，輔助機(jī)構(gòu)多、加載和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)復(fù)雜、每次僅能試驗(yàn)單套或兩套軸承，試驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果獲取周期長(zhǎng)，對(duì)比度差。

2 中心摩擦輪驅(qū)動(dòng)式軸承模擬試驗(yàn)機(jī)

2.1 試驗(yàn)機(jī)工作原理

為模擬電梯曳引機(jī)軸承外圈旋轉(zhuǎn)并不時(shí)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止以適應(yīng)電梯升降和歇停工況特點(diǎn)，本試驗(yàn)機(jī)采用中心摩擦輪驅(qū)動(dòng)方式，在其外周上以行星方式對(duì)稱設(shè)置若干組試驗(yàn)軸承，氣壓加載將試驗(yàn)軸承緊壓在摩擦輪外壁上，按照可編程控制器設(shè)定的變速時(shí)間、運(yùn)轉(zhuǎn)速度、變向及停頓節(jié)拍、循環(huán)次數(shù)等參數(shù)進(jìn)行軸承密封、溫升、振動(dòng)等性能模擬運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)跑合。

圖1 試驗(yàn)機(jī)主體結(jié)構(gòu)

2.2 試驗(yàn)機(jī)主體結(jié)構(gòu)

本試驗(yàn)機(jī)包括電動(dòng)機(jī)、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(yàn)機(jī)主體機(jī)身套裝于變速器外部且與電動(dòng)機(jī)和摩擦輪所在軸線垂直，摩擦輪設(shè)置于安裝背板前方中心位置，繞其外周成對(duì)設(shè)置有若干組指向摩擦輪中心的導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上設(shè)有由氣缸推動(dòng)并沿其滑動(dòng)的安裝軸基座，通過設(shè)置在基座上與摩擦輪軸線平行的安裝芯軸安裝試驗(yàn)軸承并由軸承固定裝置定位鎖緊。

2.3 軸承徑向加載機(jī)構(gòu)

本文所述電梯曳引機(jī)專用軸承主要承受電梯自重（或?qū)χ兀┖洼d重施加的徑向載荷。如圖1所示，加載機(jī)構(gòu)由氣缸、氣缸導(dǎo)軌、調(diào)壓閥、啟動(dòng)按鈕等構(gòu)成，并附帶含主閥和冷凝分離裝置的氣體過濾維護(hù)單元。根據(jù)試驗(yàn)軸承規(guī)格和運(yùn)轉(zhuǎn)工況，使用帶有壓力表的氣壓調(diào)壓閥可設(shè)定所應(yīng)施加試驗(yàn)載荷大小，并由氣缸活塞推動(dòng)安裝軸基座和其上試驗(yàn)軸承沿導(dǎo)軌向摩擦輪中心移動(dòng)并最終壓緊在摩擦輪外壁上，達(dá)到預(yù)定載荷后電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)摩擦輪自轉(zhuǎn)并帶動(dòng)壓緊在其上的試驗(yàn)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)試驗(yàn)軸承所承受的徑向載荷與其對(duì)摩擦輪的壓緊力相等。

2.4 試驗(yàn)軸承固定裝置及其固定方法

2.4.1 軸承固定裝置

試驗(yàn)軸承固定裝置采用偏心凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)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(dòng)墊板隨螺紋夾壓桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)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(yàn)軸承并在軸承內(nèi)圈端面與曲面墊板間插入U(xiǎn)型插口壓板；

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

（4）繞銷軸軸心方向扳動(dòng)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(shí)現(xiàn)軸承拆卸。

2.5 摩擦輪驅(qū)動(dòng)面材料

圖2 軸承固定裝置

摩擦輪傳動(dòng)依靠接觸面間產(chǎn)生的摩擦力來傳遞動(dòng)力，根據(jù)其潤(rùn)滑狀態(tài)不同，通常有干摩擦、油潤(rùn)滑等兩種類型[1]。從簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)出發(fā)，本試驗(yàn)機(jī)采用干摩擦驅(qū)動(dòng)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(shù)，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(yàn)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)程序

試驗(yàn)時(shí)依據(jù)軸承實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)工況通過控制箱編程設(shè)定變速時(shí)間、運(yùn)轉(zhuǎn)速度、變向及停頓節(jié)拍、循環(huán)次數(shù)等參數(shù)；放置試驗(yàn)軸承并固定鎖緊后，使用氣壓調(diào)壓閥調(diào)整試驗(yàn)軸承應(yīng)加載荷大??；按下啟動(dòng)按鈕，氣缸活塞推動(dòng)安裝軸基座和其上試驗(yàn)軸承沿導(dǎo)軌向摩擦輪中心移動(dòng)并最終壓緊在摩擦輪上，達(dá)到預(yù)定載荷時(shí)，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)摩擦輪自轉(zhuǎn)并帶動(dòng)壓緊在其上的所有試驗(yàn)軸承按照事先設(shè)定的試驗(yàn)參數(shù)做定時(shí)加減速運(yùn)轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)向切換和間歇停頓循環(huán)跑合，達(dá)到循環(huán)次數(shù)自動(dòng)停機(jī)；讀取軸承溫度變化情況并卸下軸承評(píng)定漏脂率，確定是否滿足設(shè)計(jì)要求。需要時(shí)，可應(yīng)用本試驗(yàn)機(jī)對(duì)試驗(yàn)軸承進(jìn)一步加壓、加速進(jìn)行模擬壽命試驗(yàn)。

3 試驗(yàn)機(jī)主要技術(shù)效果

（1）通過可編程控制器實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速旋轉(zhuǎn)、定時(shí)變向和靜止循環(huán)，由可調(diào)氣缸對(duì)每套試驗(yàn)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(jìn)行正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和歇停切換，驅(qū)動(dòng)和加載系統(tǒng)簡(jiǎn)單、操作方便。

（2）軸承直接安裝于試驗(yàn)機(jī)臺(tái)架背板上，相對(duì)于現(xiàn)有懸臂梁或簡(jiǎn)支梁軸承支承結(jié)構(gòu)，具有更好的剛性且易于安裝、拆卸。

（3）多套軸承同時(shí)跑合運(yùn)轉(zhuǎn)，試驗(yàn)效率高、結(jié)果對(duì)比性強(qiáng)。

（4）試驗(yàn)軸承以行星方式對(duì)稱且成對(duì)布局于摩擦輪周邊，使每對(duì)試驗(yàn)軸承作用于摩擦輪的力相互抵消[2]，令摩擦輪運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，使用壽命長(zhǎng)。

4 結(jié)束語

本試驗(yàn)機(jī)成功應(yīng)用于電梯軸承生產(chǎn)企業(yè)，可為驗(yàn)證和改進(jìn)軸承設(shè)計(jì)、判定產(chǎn)成品性能是否滿足要求提供快速、直觀的試驗(yàn)效果，尤其適用于漏脂、溫升質(zhì)量水平要求高，樣本數(shù)量多的軸承試驗(yàn)。

［1］孫剛.外圈旋轉(zhuǎn)軸承多點(diǎn)加載裝置研究［D］.哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)，2010.

［2］曹茂來，劉新春，李興林，等.ABLT-6型外圈旋轉(zhuǎn)軸承壽命強(qiáng)化試驗(yàn)機(jī)的研制［J］.軸承，2009（1）：50-52.