基于ANSYS的電梯曳引機輪齒失效分析

陳琳

摘 要：電梯拖曳機的蝸牛分析了蝸輪蝸桿減速器的失效行為及失效原因，并利用ansys有限軟件進行了數(shù)學模型和應力分析。

關(guān)鍵詞：電梯；曳引機；蝸輪；應力分析

隨著中國經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展，房地產(chǎn)經(jīng)濟復蘇，城鎮(zhèn)化進程加快，中國電梯行業(yè)也在迅速發(fā)展。城市里，隨著電梯的普及和層層增加，電梯的功率也在增加。近年來，發(fā)生了多起電梯碰撞事故，多由電梯曳引機所致。曳引機又稱電梯引擎。電梯曳引機的主要功能是引導和傳送電力，使電梯正常運行。由于電梯技術(shù)發(fā)展很快，曳引機一般可分為兩種：齒輪和無齒輪拖車。齒輪電梯曳引機一般由電動機，小容器，剎車，減速器，曳引機輪，機架和導向輪及附屬應急試車裝置等部件組成。齒輪牽引器一般利用減速器將電動機送至曳引輪，并與動力電動機配合減速費。為了提高電梯運行的穩(wěn)定性，降低運行噪聲，減少減速器的體積，一般采用蝸輪減速器。蝸輪的分布一般分為上置式和下置式。

1 電梯曳引機的分類及技術(shù)發(fā)展趨勢

曳引機由動系統(tǒng)、制導系統(tǒng)、轎廂、門系統(tǒng)、重量平衡系統(tǒng)、電力牽引系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)和安全保護系統(tǒng)8個要素組成。電梯的基本部件是電梯的曳引機和驅(qū)動設(shè)備，被稱為電梯的核心。

1.1 曳引機

主要的曳引機的類型被分成3種，蝸輪蝸桿式、斜齒輪式、行星齒輪式。蝸輪蝸桿式曳引機，是國內(nèi)外最廣泛最成熟的齒式曳引機之一。隨著電梯的大行程，通過快速發(fā)展，電梯齒式曳引機朝著小型化、高速化、積載化的方向前進。

1.2 無齒曳引機

它的特點是不受齒拉鏈影響，結(jié)構(gòu)致密，體積小，配置方便，效率高。因節(jié)能效果顯著和潤滑性差，近年來國際市場飛速發(fā)展，只占有部分市場，而且發(fā)展速度很快。雖然新技術(shù)得到了發(fā)展，但是永磁鐵還通過牙齒保護裝置進入了國際市場。國內(nèi)無齒曳引機產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢。特別是1對1繩的比例引起的線的磨損，制動轉(zhuǎn)矩的引導，滑動現(xiàn)象，永磁鐵失磁力等的問題還是必須解決的問題。

2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析

我國有許多專家在進行齒輪故障分析，但對電電梯牽引機蝸輪故障的分析仍然很少。根據(jù)技術(shù)標準、故障形態(tài)、結(jié)構(gòu)、電梯減速裝置的危險性，對電梯減速裝置的齒輪、傳動軸和箱體等進行了分析。在分析設(shè)備故障原因的同時，提出切實可行的解決方案本文介紹了即齒輪齒輪與嚙合調(diào)制、齒輪固有調(diào)制及齒輪箱固有調(diào)制三種不同的機械制造現(xiàn)象。齒輪及齒輪箱的失效和故障診斷，引起了許多專家的注意。電梯是一種與人們?nèi)粘Ｉ钣嘘P(guān)的特殊設(shè)備。特別是發(fā)動機驅(qū)動的強烈振動會對電梯的安全性產(chǎn)生很大的影響。

3 常見曳引機減速箱蝸輪失效形式

蝸輪蝸桿機構(gòu)變速箱是最常用的齒輪曳引機的減震器。蝸桿一般使用45鋼鐵和40Cr的材料，而基米德螺旋中使用蝸桿。蝸桿一般用錫的青銅或鋁材料制成。但是由于各行業(yè)的惡劣競爭，生產(chǎn)成本大幅下降。取代了大量的高鋁合金材料。材質(zhì)又便宜又輕，機械性能非常優(yōu)秀。蝸桿由于材料和結(jié)構(gòu)性因素，通常強度較大，所以沒有多大效果。最常見的是電梯齒輪曳引機減速器齒輪表面磨損，齒輪撕裂，如圖1所示。

4 電梯曳引機潤滑油的作用及性能要求

大多數(shù)電梯的曳引機都以磷化青銅作齒圈使用，以鋼制齒輪保證材料的堅固而足夠的強度。電梯曳引機齒面間的相對滑動速度大，有必要進行潤滑油蝸輪和蝸桿副的操作過程以減少摩擦，所以防止摩擦以減少磨損，防止齒輪磨損甚至粘，同時在傳熱進程中并確保適當安排潤滑傳輸和提高效率的承載能力?，F(xiàn)代齒輪傳動曳引機的齒輪箱結(jié)構(gòu)致密，油容量為0.5～1.0千克，升降機械箱運行不規(guī)則，載荷變化較大。綜上所述，主要有以下幾點：①油好，摩擦系數(shù)小，油膜強度高；②優(yōu)異的粘性和低溫特性使容器溫度發(fā)生變化時，使?jié)櫸佪喠悴考３至己玫臐櫥颓鍧?；③銅件無腐蝕有良好化學穩(wěn)定；④壓力耐磨性和高負荷系數(shù)C>30MPa，傳動效率高，能持久使用。

電梯是日常生活中一種常見的特種設(shè)備，電梯的正常運行涉及老百姓的人身和財產(chǎn)安全。電梯的動力源是曳引機，是電梯安全運行的重要組成部分。對于采用蝸輪蝸桿減速箱的有齒輪曳引機，在維修保養(yǎng)時必須遵循應用程序的維護，維修使用的潤滑油必須選用合適的潤滑油，加到規(guī)定的量，按時更換，對于沒有達到更換時間的潤滑油，在維修保養(yǎng)時只要打開油箱蓋觀察到油的粘度變稠、變稀、潤滑油發(fā)黑變質(zhì)等異?，F(xiàn)象也應該立刻更換。

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