高層建筑物電梯用軸承

作者： 2015年08月18日 來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng) 瀏覽量：
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通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)、搭乘人和貨物的轎箱和配重塊用鋼纜平衡。驅(qū)動(dòng)方式稱為牽引式，是用卷?yè)P(yáng)機(jī)的鋼絲繩滑車和鋼纜的摩擦力驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。滾動(dòng)軸承用于引導(dǎo)卷?yè)P(yáng)機(jī)、偏導(dǎo)器輪、滑輪、門開(kāi)閉裝置、轎箱的升降的軌道部分等。
    隨著建筑物的高層化，要在短時(shí)間運(yùn)送多人，電梯開(kāi)始向高速化、大容量化發(fā)展。高層建筑物為代表的東京晴空塔，通往距地面約350m的“天望觀景臺(tái)”和約450m的“天望回廊”，設(shè)置了600m/min高速度、大容量電梯，還設(shè)置了日本最長(zhǎng)升降距離464.4m的工作用電梯。本文介紹給這些高速度、大容量電梯提供高度安全性和乘坐舒適感的滾動(dòng)軸承。
　　1用于電梯的滾動(dòng)軸承
　　通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)、搭乘人和貨物的轎箱和配重塊用鋼纜平衡。驅(qū)動(dòng)方式稱為牽引式，是用卷?yè)P(yáng)機(jī)的鋼絲繩滑車和鋼纜的摩擦力驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。滾動(dòng)軸承用于引導(dǎo)卷?yè)P(yáng)機(jī)、偏導(dǎo)器輪、滑輪、門開(kāi)閉裝置、轎箱的升降的軌道部分等。
　　在電梯中，卷?yè)P(yáng)機(jī)是一個(gè)重要的部件，由電機(jī)、鋼絲繩滑車及制動(dòng)器等組成。以前，電機(jī)的旋轉(zhuǎn)是用齒輪減速，驅(qū)動(dòng)鋼絲繩滑車。但現(xiàn)在不再使用齒輪，將鋼絲繩滑車直接安裝在電機(jī)軸上，是用變頻器控制PM電機(jī)的結(jié)構(gòu)。
　　卷?yè)P(yáng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)鋼絲繩滑車荷載著轎箱搭載的重量、轎箱自重、配重塊、鋼纜自重等荷載，所以，高層用和大容量，荷載就大。為此，卷?yè)P(yáng)機(jī)使用的軸承要求負(fù)荷容量大，使用壽命長(zhǎng)，而且高速性優(yōu)越，低噪音、低振動(dòng)。對(duì)于這些要求，可以吸收軸和殼撓曲的自動(dòng)調(diào)心滾子軸承因?yàn)榫哂胸?fù)荷容量大，組裝容易等優(yōu)點(diǎn)，多用于卷?yè)P(yáng)機(jī)用軸承。卷?yè)P(yáng)機(jī)用軸承一般使用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，在條例規(guī)定點(diǎn)檢時(shí)等進(jìn)行潤(rùn)滑脂補(bǔ)充。
　　2軸承使用的特殊鋼
　　滾動(dòng)軸承由軌道輪和轉(zhuǎn)動(dòng)體、支撐轉(zhuǎn)動(dòng)體的保持架構(gòu)成。軌道輪和轉(zhuǎn)動(dòng)體反復(fù)受高接觸壓力，進(jìn)行隨著滑動(dòng)的滾動(dòng)接觸。保持架與軌道輪和轉(zhuǎn)動(dòng)體雙方或其任意一方滑動(dòng)接觸，并承受著拉伸力、壓縮力。因此，軸承的軌道輪和轉(zhuǎn)動(dòng)體以及保持架材料所要求的性能是不同的。
　　通常，軌道輪和轉(zhuǎn)動(dòng)體使用高碳鉻軸承鋼，表1是代表性的化學(xué)成分。一般情況下，大部分軸承使用SUJ2，但大型軸承為了提高淬透性，使用添加Si、Mn等的SUJ3。SUJ2的化學(xué)成分與其他各國(guó)作為軸承材料標(biāo)準(zhǔn)化的鋼的成分相同，例如，AISI52100、DIN100Cr6和BS535A99等。
　　保持架材料要求的性能是耐磨損性優(yōu)越。通常，要求耐磨損性時(shí)使用硬質(zhì)材料。但是，如果保持架使用硬質(zhì)材料，轉(zhuǎn)動(dòng)體磨損，擔(dān)心對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)性能帶來(lái)不良影響。因此，希望硬度低且耐磨損性好的材料，主要使用的保持架形式有沖壓鋼板的保持架和切削加工銅合金的切制保持架。沖壓保持架的材料使用SPCC等，切制保持架使用CAC301等。
　　3軸承制造技術(shù)
　　作為影響軸承滾動(dòng)疲勞壽命的主要因素有鋼材中的非金屬夾雜物。非金屬夾雜物是存在于鋼材中的雜質(zhì)，如果存在軸承軌道面下，就會(huì)在其周圍產(chǎn)生應(yīng)力集中，以此為起點(diǎn)發(fā)生裂紋、并擴(kuò)展，直到最終的壓碎。特別是對(duì)于硬的氧化物系非金屬夾雜物的不良影響，降低鋼材中的氧含量是有效的方法。在鋼材生產(chǎn)廠家，通過(guò)開(kāi)發(fā)熔解、精煉技術(shù)、真空脫氣技術(shù)和連鑄技術(shù)等，降低了鋼中的氧含量。
　　軸承的使用條件是嚴(yán)酷的，要求高機(jī)械強(qiáng)度。一方面，需要高精度的尺寸和加工成形，加工前有時(shí)需要提高加工性。因此，對(duì)軸承材料進(jìn)行熱處理，進(jìn)行加工前的退火，加工后的淬火和回火，使材料容易加工，加工后具有高機(jī)械強(qiáng)度。淬火和回火對(duì)軸承的性能影響很大，所以，熱處理?xiàng)l件和熱處理后的管理很重要。圖3是從鋼材制造到后續(xù)加工的工序流程圖。
　　4軸承的長(zhǎng)壽技術(shù)
　　電梯用軸承要求高可靠性，所以，必須避免軸承壓碎的發(fā)生。如上所述，壓碎的發(fā)生鋼材中非金屬夾雜物存在的影響，所以，夾雜物評(píng)價(jià)和制造控制很重要?，F(xiàn)在，主要軸承主要使用降低了鋼中氧含量和夾雜物的高潔凈度鋼。并通過(guò)提高圖像解析法等的材料潔凈度評(píng)價(jià)技術(shù)，開(kāi)發(fā)了降低影響軸承壽命的粒度大的夾雜物的高可靠性軸承用鋼。
　　近年來(lái)，明確了多用于卷?yè)P(yáng)機(jī)的自動(dòng)調(diào)心滾子軸承轉(zhuǎn)動(dòng)體和軌道輪間的切向力導(dǎo)致的特有的疲勞損傷的機(jī)理。作為防止疲勞損傷的措施，開(kāi)發(fā)了抑制關(guān)系到轉(zhuǎn)動(dòng)體和軌道輪間切向力的轉(zhuǎn)動(dòng)面滑動(dòng)的長(zhǎng)壽命自動(dòng)調(diào)心滾子軸承。
　　從安全性上，根據(jù)建筑基本法電梯有維修點(diǎn)檢的義務(wù)。在要求安全性高、高速、大容量電梯中，維修時(shí)使用軸承的檢查也非常重要。
　　5電梯用靜音、低振動(dòng)自動(dòng)調(diào)心滾子軸承
　　以東京晴空塔為代表的高速度、大容量電梯卷?yè)P(yáng)機(jī)使用的自動(dòng)調(diào)心滾子軸承，為了滿足降低噪音及振動(dòng)的要求，采用了以下特別的設(shè)計(jì)規(guī)范。
　　1）軸承內(nèi)部間隙最佳化
　　將軸承裝入軸和軸承殼時(shí)的內(nèi)部間隙最佳化，降低滾子和內(nèi)外輪或滾子與保持架的碰撞音。軸承內(nèi)部間隙設(shè)定為最佳值，間隙范圍縮小到ISO標(biāo)準(zhǔn)范圍的約二分之一。
　　2）提高部件精度
　　改善軸承各部件的正圓度、粗糙度，實(shí)現(xiàn)圓滑旋轉(zhuǎn)。
　　轉(zhuǎn)動(dòng)體：正圓度、滾子徑相互差精確到標(biāo)準(zhǔn)軸承的二分之一左右。粗糙度減少到標(biāo)準(zhǔn)軸承的約四分之三。
　　軌道輪：正圓度精確到標(biāo)準(zhǔn)軸承的約三分之一。軌道面粗糙度減少到標(biāo)準(zhǔn)軸承的約三分之一。
　　6結(jié)語(yǔ)
　　對(duì)于要求高可靠性的電梯用軸承，鋼材的高潔凈度和品質(zhì)管理特別重要。以發(fā)展中國(guó)家為主，將大力進(jìn)行高層大廈的建設(shè)，預(yù)計(jì)高速電梯的需求將增加。高層大廈的高速電梯在要求高安全性的同時(shí)，高速性、低噪音等性能的要求也日益嚴(yán)格，希望開(kāi)發(fā)適用于軸承的最佳材料。
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