中心摩擦轮驱动式电梯专用轴承性能模拟试验机

陈庆熙

（中山市盈科轴承制造有限公司，广东中山　528437）

　　摘　要：为模拟电梯曳引机轴承外圈旋转并不时正转、反转、停止以适应电梯升降和歇停工况特点，设计了采用中心摩擦轮驱动方式、气压加载并通过可编程控制器带动试验轴承进行密封、温升、振动等性能模拟运转的轴承试验机，介绍了试验机工作原理、结构特征和主要技术效果。

　　关键词：外圈旋转轴承；摩擦驱动；气压加载；模拟试验

　　0　引言

　　电梯曳引系统专用密封轴承单元工作时内圈固定，外圈由聚酯钢丝复合曳引带摩擦带动做交变式换向加减速、变向旋转、歇停并承受曳引带径向施加的载荷。轴承的运行噪音、温升和密封特性直接影响电梯轿厢运行安全性、舒适度和电梯箱体洁净度。为验证和改进轴承设计、判定产成品性能是否满足要求，依据电梯实际运转状况对轴承单元进行密封效果、温升特性、振动噪声模拟试验显得尤为重要。

　　1　现有技术及其不足

　　常用轴承试验机多为外圈固定、内圈旋转并通过外圈施加试验载荷。而外圈旋转式轴承试验机旋转时除轴承本身产生转动外，轴承外圈与加载装置间要产生相对滑动，目前采取的主要加载方式有：钢丝绳、链条、摩擦轮等。其中钢丝绳和链条加载均需一定预紧力，对试验轴承可靠性试验工况有一定影响，且钢丝绳频繁反向复位，影响试验进度^[1]。摩擦轮传动是相对于上述方式更为安全、简单的加载方式，但现有外圈旋转摩擦驱动式轴承性能试验机多为悬臂或简支梁式支承结构，辅助机构多、加载和驱动系统复杂、每次仅能试验单套或两套轴承，试验数据和结果获取周期长，对比度差。

　　2　中心摩擦轮驱动式轴承模拟试验机

　　2.1试验机工作原理

　　为模拟电梯曳引机轴承外圈旋转并不时正转、反转、停止以适应电梯升降和歇停工况特点，本试验机采用中心摩擦轮驱动方式，在其外周上以行星方式对称设置若干组试验轴承，气压加载将试验轴承紧压在摩擦轮外壁上，按照可编程控制器设定的变速时间、运转速度、变向及停顿节拍、循环次数等参数进行轴承密封、温升、振动等性能模拟运转试验跑合。

　　2.2试验机主体结构

　　本试验机包括电动机、变速器、摩擦轮、安装背板、加载气缸、轴承固定装置和电气控制箱等。如图1所示，安装背板作为试验机主体机身套装于变速器外部且与电动机和摩擦轮所在轴线垂直，摩擦轮设置于安装背板前方中心位置，绕其外周成对设置有若干组指向摩擦轮中心的导轨，导轨上设有由气缸推动并沿其滑动的安装轴基座，通过设置在基座上与摩擦轮轴线平行的安装芯轴安装试验轴承并由轴承固定装置定位锁紧。

　　2.3轴承径向加载机构

　　本文所述电梯曳引机专用轴承主要承受电梯自重（或对重）和载重施加的径向载荷。如图1所示，加载机构由气缸、气缸导轨、调压阀、启动按钮等构成，并附带含主阀和冷凝分离装置的气体过滤维护单元。根据试验轴承规格和运转工况，使用带有压力表的气压调压阀可设定所应施加试验载荷大小，并由气缸活塞推动安装轴基座和其上试验轴承沿导轨向摩擦轮中心移动并Z终压紧在摩擦轮外壁上，达到预定载荷后电动机驱动摩擦轮自转并带动压紧在其上的试验轴承转动，此时试验轴承所承受的径向载荷与其对摩擦轮的压紧力相等。

　　2.4试验轴承固定装置及其固定方法

　　2.4.1轴承固定装置

　　试验轴承固定装置采用偏心凸轮机构实现轴承快速拆装、更换及可靠锁紧。由U型插口压板，凹形曲面垫板，中心螺纹夹压杆和由销轴与螺纹夹压杆铰接的夹压把手组成，夹压把手头部为与曲面垫板形状吻合并可拖动垫板随螺纹夹压杆一起转动的凸型偏心压轮（图2）。

9-1.U型缺口压板；9-2.凹形曲面垫板；9-3.螺纹夹压杆；9-4.夹压把手；9-5.销轴
图2 轴承固定装置

　　2.4.2固定方法及步骤

　　（1）将带有曲面垫板和夹压把手的螺纹夹压杆旋入安装芯轴端部的中心螺纹孔中；

　　（2）放置试验轴承并在轴承内圈端面与曲面垫板间插入U型插口压板；

　　（3）旋转曲面垫板使其凹形曲面与偏心压轮凸面相合，旋转夹压把手带动曲面垫板通过压板将试验轴承顶压在预压紧状态；

　　（4）绕销轴轴心方向扳动夹压把手，通过偏心压轮将轴承牢靠地轴向定位锁紧；

　　（5）反向操作可实现轴承拆卸。

　　2.5摩擦轮驱动面材料
　　摩擦轮传动依靠接触面间产生的摩擦力来传研究与开发递动力，根据其润滑状态不同，通常有干摩擦、油润滑等两种类型^[1]。从简化结构出发，本试验机采用干摩擦驱动方式，摩擦轮外径表面采用Vulkollan低损耗高性能聚氨酯弹性体涂层（图3），可有效增大摩擦系数，避免轮面磨损、烧伤及减少接触面打滑。

图3 摩擦轮与轴承摩擦接触部位

　　2.6试验机运转程序

　　试验时依据轴承实际运转工况通过控制箱编程设定变速时间、运转速度、变向及停顿节拍、循环次数等参数；放置试验轴承并固定锁紧后，使用气压调压阀调整试验轴承应加载荷大小；按下启动按钮，气缸活塞推动安装轴基座和其上试验轴承沿导轨向摩擦轮中心移动并Z终压紧在摩擦轮上，达到预定载荷时，电动机驱动摩擦轮自转并带动压紧在其上的所有试验轴承按照事先设定的试验参数做定时加减速运转、转向切换和间歇停顿循环跑合，达到循环次数自动停机；读取轴承温度变化情况并卸下轴承评定漏脂率，确定是否满足设计要求。需要时，可应用本试验机对试验轴承进一步加压、加速进行模拟寿命试验。　　

　　3　试验机主要技术效果

　　（1）通过可编程控制器实现无级变速旋转、定时变向和静止循环，由可调气缸对每套试验轴承径向加载，可高度模拟轴承工况并按照电梯升、降、歇停进行正转、反转和歇停切换，驱动和加载系统简单、操作方便。

　　（2）轴承直接安装于试验机台架背板上，相对于现有悬臂梁或简支梁轴承支承结构，具有更好的刚性且易于安装、拆卸。

　　（3）多套轴承同时跑合运转，试验效率高、结果对比性强。

　　（4）试验轴承以行星方式对称且成对布局于摩擦轮周边，使每对试验轴承作用于摩擦轮的力相互抵消^[2]，令摩擦轮运转平稳，使用寿命长。
　　4　结束语

　　本试验机成功应用于电梯轴承生产企业，可为验证和改进轴承设计、判定产成品性能是否满足要求提供快速、直观的试验效果，尤其适用于漏脂、温升质量水平要求高，样本数量多的轴承试验。
　　参考文献：
　　[1]孙刚.外圈旋转轴承多点加载装置研究[D].哈尔滨：哈尔滨工程大学，2010.　
 　　[2]曹茂来，刘新春，李兴林，等.ABLT-6型外圈旋转轴承寿命强化试验机的研制[J].轴承，2009（1）：50-52.

来源：《机电工程技术》2014年6期