基于ANSYS的电梯曳引机轮齿失效分析

陈琳

摘 要：电梯拖曳机的蜗牛分析了蜗轮蜗杆减速器的失效行为及失效原因，并利用ansys有限软件进行了数学模型和应力分析。

关键词：电梯；曳引机；蜗轮；应力分析

随着中国经济持续快速发展，房地产经济复苏，城镇化进程加快，中国电梯行业也在迅速发展。城市里，随着电梯的普及和层层增加，电梯的功率也在增加。近年来，发生了多起电梯碰撞事故，多由电梯曳引机所致。曳引机又称电梯引擎。电梯曳引机的主要功能是引导和传送电力，使电梯正常运行。由于电梯技术发展很快，曳引机一般可分为两种：齿轮和无齿轮拖车。齿轮电梯曳引机一般由电动机，小容器，刹车，减速器，曳引机轮，机架和导向轮及附属应急试车装置等部件组成。齿轮牵引器一般利用减速器将电动机送至曳引轮，并与动力电动机配合减速费。为了提高电梯运行的稳定性，降低运行噪声，减少减速器的体积，一般采用蜗轮减速器。蜗轮的分布一般分为上置式和下置式。

1 电梯曳引机的分类及技术发展趋势

曳引机由动系统、制导系统、轿厢、门系统、重量平衡系统、电力牵引系统、电气控制系统和安全保护系统8个要素组成。电梯的基本部件是电梯的曳引机和驱动设备，被称为电梯的核心。

1.1 曳引机

主要的曳引机的类型被分成3种，蜗轮蜗杆式、斜齿輪式、行星齿轮式。蜗轮蜗杆式曳引机，是国内外最广泛最成熟的齿式曳引机之一。随着电梯的大行程，通过快速发展，电梯齿式曳引机朝着小型化、高速化、积载化的方向前进。

1.2 无齿曳引机

它的特点是不受齿拉链影响，结构致密，体积小，配置方便，效率高。因节能效果显著和润滑性差，近年来国际市场飞速发展，只占有部分市场，而且发展速度很快。虽然新技术得到了发展，但是永磁铁还通过牙齿保护装置进入了国际市场。国内无齿曳引机产业发展缓慢。特别是1对1绳的比例引起的线的磨损，制动转矩的引导，滑动现象，永磁铁失磁力等的问题还是必须解决的问题。

2 国内外研究现状分析

我国有许多专家在进行齿轮故障分析，但对电电梯牵引机蜗轮故障的分析仍然很少。根据技术标准、故障形态、结构、电梯减速装置的危险性，对电梯减速装置的齿轮、传动轴和箱体等进行了分析。在分析设备故障原因的同时，提出切实可行的解决方案本文介绍了即齿轮齿轮与啮合调制、齿轮固有调制及齿轮箱固有调制三种不同的机械制造现象。齿轮及齿轮箱的失效和故障诊断，引起了许多专家的注意。电梯是一种与人们日常生活有关的特殊设备。特别是发动机驱动的强烈振动会对电梯的安全性产生很大的影响。

3 常见曳引机减速箱蜗轮失效形式

蜗轮蜗杆机构变速箱是最常用的齿轮曳引机的减震器。蜗杆一般使用45钢铁和40Cr的材料，而基米德螺旋中使用蜗杆。蜗杆一般用锡的青铜或铝材料制成。但是由于各行业的恶劣竞争，生产成本大幅下降。取代了大量的高铝合金材料。材质又便宜又轻，机械性能非常优秀。蜗杆由于材料和结构性因素，通常强度较大，所以没有多大效果。最常见的是电梯齿轮曳引机减速器齿轮表面磨损，齿轮撕裂，如图1所示。

4 电梯曳引机润滑油的作用及性能要求

大多数电梯的曳引机都以磷化青铜作齿圈使用，以钢制齿轮保证材料的坚固而足够的强度。电梯曳引机齿面间的相对滑动速度大，有必要进行润滑油蜗轮和蜗杆副的操作过程以减少摩擦，所以防止摩擦以减少磨损，防止齿轮磨损甚至粘，同时在传热进程中并确保适当安排润滑传输和提高效率的承载能力。现代齿轮传动曳引机的齿轮箱结构致密，油容量为0.5～1.0千克，升降机械箱运行不规则，载荷变化较大。综上所述，主要有以下几点：①油好，摩擦系数小，油膜强度高；②优异的粘性和低温特性使容器温度发生变化时，使润蜗轮零部件保持良好的润滑和清洁；③铜件无腐蚀有良好化学稳定；④压力耐磨性和高负荷系数C>30MPa，传动效率高，能持久使用。

电梯是日常生活中一种常见的特种设备，电梯的正常运行涉及老百姓的人身和财产安全。电梯的动力源是曳引机，是电梯安全运行的重要组成部分。对于采用蜗轮蜗杆减速箱的有齿轮曳引机，在维修保养时必须遵循应用程序的维护，维修使用的润滑油必须选用合适的润滑油，加到规定的量，按时更换，对于没有达到更换时间的润滑油，在维修保养时只要打开油箱盖观察到油的粘度变稠、变稀、润滑油发黑变质等异常现象也应该立刻更换。

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