电梯专用双列角接触球轴承单元功能组合设计

许伟慧

电梯专用双列角接触球轴承单元功能组合设计

许伟慧

Point

近些年来，伴随着我国科学技术水平的不断高速发展，人们节能环保意识的不断提高，如何构建环保节能型无机房电梯，为电梯乘客提供更加安静、更加平稳、更加整洁的搭乘感受早已成为当前社会关注与研究的重点。本文结合个人多年从事电梯设计工作的实践经验，在分析了传统电梯设计理念所存在的不足的前提下，提出了电梯专用双列角接触球轴承单元功能组合设计方法，希望通过本文的阐述，能够满足无机房电机有限限位空间下对承受能力、可靠性的要求，并为广大同行在电梯的设计工作上做出有益的参考。

为了能够为电梯乘客提供更加安静、更加平稳、更加整洁的搭乘环境，电梯设计研究工作者对电梯设计工作投入了大量的研究，并提出了新型无机房电梯的全新理念，该电梯采用的是具有高曳引力、高柔韧性的多楔V型齿形钢丝复核带作为无机房电梯的曳引系统，而正是这种系统的改变，不仅大大的缩小了主机体的体积，更大大的节省了整个建筑的空间，进而降低了建造成本。因此，近些年来，新型无机房电梯也成为了电梯发展研究的主要方向，并受到了市场的高度青睐。以下笔者即结合相关参考文献与个人多年从事电梯设计工作的实践经验，以电梯反绳轮支撑为例，对电梯专用双列角接接触球轴承单元功能组合设计进行粗浅的探讨，也希望通过本文的粗浅阐述能过广大同行在今后的设计工作中做出有益的参考。

1.电梯传统设计理念中存在的不足之处

在传统的电梯设计理念中，往往是将曳引轮支撑设计成带轮内嵌入标准轴承的部件式结构如图1所示，而在这种设计理念下，要想使轴承能够提供出足够大的支撑力，就必须确保轮直径足够大。然而目前我们在新型无机房电梯的设计研究中，其电梯带轮直径普遍在85MM到150MM之间，因此，也极大的限制了电梯轴承的实际负载能力，无法满足电梯的实际承载需求。

2.电梯专用双列角接触球轴承单元功能组合设计研究

图1 电梯传统设计理念——轴承部件式结构

图2 本项目结构设计

在新型节能环保无机房电梯设计中，我们通常采用高曳引力和高柔韧性多楔V型齿形钢丝复合带代替传统曳引钢丝绳。而为了进一步适应电梯有限限位空间下所要求的承载能力，提供轴承的实际承载能力、额定寿命，在电梯轴承单位功能组合设计中，其轴承部件式结构应该如图2所示。

通过分析，我们可以得知，这种部件式结构不仅能够确保电梯的平稳、安静、可靠运行，最重要的是在实际的安装过程中，其安装简单、方便，且在后续工作中避免了大量的维护工作，所以做好该种功能组合设计的研究则尤为重要。对其具体分析如下：

第一，在轴承外圈外壁的设计中，我们要将其设计成带有多楔V型齿的带轮形状，进而使轴承与带轮在合并的过程中能够成为一个整体单元，不仅能够有效增大轴承截面的尺寸，获取较大的中心圆直径以及滚动体直径与数量，还能够有效提高轴承的实际承载能力。

第二，电梯在内部设计中如若采用双列角接触球轴承结构，其不仅能够有效提高轴承的双向承载能力，还能够有效加强轴承对倾覆力矩的抵抗能力。尤其是该种设计下的轴承还具有较小的轴向游隙，能够防止因电梯厢晃动而引发的电梯皮带的轴向窜动。

第三，在轴承外圈齿廓的设计中，我们应该按照图3多楔齿结构形态进行设计，以力求高度吻合拥有最大接触面积的同时，防止硬性交割干涉。同时需要注意的是，在齿峰、齿谷的弧度过渡上，要避让曳引带齿顶和齿根，进而防止因硬性挤压而造成的电梯内部皮带受损。

第四，在轴承的单元设计中，我们应该将其设计成独立的预润滑密封单元，并在出厂时预先注入润滑脂，以确保在正常的工作寿命周期之内不在需要进行润滑工作，从而实现电梯轴承的免维护目标。而为了确保电梯轴承的密封单元不会出现泄漏问题，在实际设计中，还应该设计相应的减压孔隙或者是逃气凹槽。

第五，为了进一步简化轴承的安装与使用，在设计中可将轴承的内圈内控制作成安装孔，以便于后期的安装工作。

3.对电梯专用双列角接触球轴承结构参数的优化分析

3.1 对轴承结构主要参数的进一步优化设计分析

我们都知道功能组合设计的最大特点，就是加强轴承截面尺寸，让DW（大钢球直径）、Z球数、DWP球组中心圆直径的增大成为可能。而如若我们利用拟静力学理论建立数学模型，对轴承结构的主要参数进行优化，则在满足了一定约束条件的可能性下，轴承的额定动载荷也会尽可能的变大。

3.2 对轴承结构接触角参数的选取

在接触角上参数的选取。接触角作为角接触球轴承设计的重点与难点，其轴承内部的载荷分布关系、运动关系、摩擦关系、润滑关系都是其设计过程中的重要影响因素。尤其是电梯反绳轮轴承往往承受着电梯箱体的自重与载重，一旦箱体晃动势必会产生非高速应用的偏摆载荷，因此，在设计中接触角推进设定为α=25°。

结束语

图3 多楔齿结构形状

综上所述，本文以电梯反绳轮支撑为例，对电梯的支承轴承以及电梯具有传输带轮功能的组合设计进行了全新的构思与设计，提出了电梯专用双列角接触球轴承单元功能组合设计方法，尤其是通过分析，我们可以清楚的认识到，电梯采用该设计方法，不仅能够大幅度提高电梯轴承的负载能力、提高电梯轴承的额定寿命，还能够减少轴向窜动，并且大幅度的降低电梯在日常工作中维护管理人员的工作强度，为构建环保高性能无机房电梯提供了坚实的基础。因此，加强对电梯专用双列角接触球轴承单元功能组合设计的研究则尤为重要，也希望通过本文的阐述，能够为广大电梯设计、研究者在今后的工作中提供有益的参考。

（作者单位：浙江五洲新春集团股份有限公司）