电梯曳引机涡轮技术的探讨杨世界

杨世界

摘要：有齿轮曳引机作为电梯拖动装置动力，通过中间减速器传递到曳引轮，其减速箱通常采用涡轮蜗杆传动，在电梯曳引机中广泛应用。然而在实际应用中，有些有齿轮曳引机涡轮出现断齿等缺点，造成电梯冲顶、蹲底等事故。本文从电梯曳引机涡轮材质的要求、电梯事故、涡轮质量状况、使用过程的维护保养等方面进行探讨。

关键词：曳引机；涡轮；电梯；减速器

前言

电梯曳引机又称电梯主机，是电梯的动力设备、传动的心脏，负责输送与传递动力使电梯运行。按减速方式分类有有齿轮曳引机和无齿轮曳引机两种。有齿轮曳引机的拖动装置动力，通过中间减速器传递到曳引轮，其减速箱通常采用涡轮蜗杆传动。无齿轮曳引机是20世纪90年代中后期逐渐应用到电梯中来，它的拖动装置动力，不用中间的减速器而是直接传递到曳引轮。

一、电梯曳引机对涡轮材质的要求

目前绝大多数有齿曳引机生产厂家都采用涡轮副作为减速传动装置。由于电梯曳引机在使用时需要频繁起动和制动，涡轮通过与联轴器、蜗杆之间的连接与配合，实现曳引轮与电动机之间扭矩的传递。

1、首先要有足够的强度。

曳引机是电梯的拖动机械，驱动电梯的轿厢和对重装置作上下运动。涡轮需要承受轿厢的载荷，且载荷与涡轮的作用力有正逆两个方向，同时载荷的大小随轿厢内货物重量的变化而变化。基于电梯载荷的特殊性，涡轮材质必须有足够的强度，以保证不发生疲劳断裂现象。

2、有一定的抗冲击能力。

电梯具有制动器、安全钳和缓冲器等安全装置，在紧急状态下，通过这些装置的动作，可确保乘客和货物的安全，但这些安全装置动作时，会对涡轮产生冲击载荷。因此，涡轮即使在冲击载荷下，也不应有损伤，在冲击载荷作用后，还能保证正常运行。

3、有一定的抗磨损能力。

电梯在其寿命周期内，将反复进行千万次以上的起动和制动，涡轮不应产生点蚀和不正常的磨损。同时，涡轮蜗杆在传递扭矩的啮合过程中无时无刻都在磨擦。涡轮齿面要有足够的硬度，来抵抗因摩擦产生的点蚀和磨损。

4、有一定的耐蚀和减振能力。

涡轮蜗杆在啮合传动过程中容易产生热量，需要润滑油配合，而润滑油的使用和周围环境会对涡轮产生一定的腐蚀。加上安全装置动作会对涡轮产生冲击，必然会把振动传递给涡轮。因此，涡轮材料要有一定的耐蚀性和减振性。

二、曳引机涡轮断齿导致的电梯事故

2008年深圳发生1起电梯冲顶事故，造成人员严重受伤。经过事故调查，发现电梯曳引机的涡轮齿全部断裂（如图1），蜗杆齿完好。由于曳引机的制动器作用在电机高速轴上，当涡轮与蜗杆之间的耦合失效时，制动器对负责传动电梯重量的曳引轮失去作用，曳引轮会随着电梯轿厢和对重两边力矩不平衡，造成电梯飞车。并且该电梯制造采用的是GB7588-1997标准，没有设置上行超速保护装置，最终造成冲顶事故。涡轮的材料为铸造高铝锌基合金；断齿中心部位存在数量较多、尺寸较大的气孔、疏松、夹杂物等缺陷；轮齿断裂为冲击载荷作用引起的解理断裂。电梯事故的发生是由于涡轮齿圈的制造缺陷使得其轮齿抗冲击能力差，在电梯运行过程中逐齿冲击断裂，导致轿厢失控冲顶。

三、在用曳引机涡轮的质量状况

在随后的几年里，佛山、惠州、东莞等地也发生类似的电梯事故。针对此类典型的电梯飞车冲顶事故，我省对省内涡轮蜗杆电梯进行质量抽查。通过全省涡轮蜗杆电梯抽查总数1547台，420台曳引机涡轮存在点蚀现象，占抽查总数27.15%；其中11台曳引机涡轮存在断齿，占抽查总数0.71%。

1、涡轮的齿面出现点蚀现象。涡轮的齿面呈现规则的点蚀破坏现象，出现在节线附近的齿根表面上。（如图2）

涡轮的齿面发生点蚀的原因：

①节线附近常为对啮合区，轮齿受力与接触应力最大；

②节线处齿廓相对滑动速度低，润滑不良，不易形成油膜，摩擦力较大；

③润滑油挤入裂纹，使裂纹扩张。

2、涡轮的齿面出现点蚀等变形的危害：不仅会导致齿面被破坏了，渐开线形状改变，振动、噪声大、瞬时传动比也会改变。而且实际接触面积变小，表面硬度高的材质被破坏，承载能力下降，容易胶合，不抗磨损。

二、涡轮出现断齿的现象。涡轮的齿面出现规则的断齿，涡轮蜗杆的耦合受力严重失效。（如图3）

涡轮断齿产生的原因：在边界润滑状态下，齿轮齿合时，表面凸峰处会有较多接触，它们会在齿面上产生犁削、剪切作用，便生成磨屑或生成“隆脊，这种隆脊在后续的微凸体作用下变形和断裂，也会形成磨屑。这种磨屑生成阶段，接触表面发生轻微磨损。

涡轮断齿的危害：涡轮断齿会导致传动效率降低，噪声及振动增大。同时断齿会导致冲击及应力集中在剩下的几个涡轮齿中，电梯运行过程中逐齿冲击断裂会导致轿厢失控冲顶。

四、电梯曳引机涡轮的检查与保养。

在电梯日常使用的维护保养中，要注意对曳引机涡轮的检查和保养。

1、倾听曳引机工作时的声音。如果发现电梯正常运行时驱动曳引机噪音相对偏大，呈规律异常的金属撞击响声，涡轮断齿或者点蚀变形严重，曳引机就会发出振动明显并且有规律噪音。

2、感觉曳引机的振动。用手指触摸曳引机涡轮处防护外壳，能够感觉到轻微有规律的非正常振动。

3、仔细观察涡轮的状况。首先观察曳引机有没有漏油、渗油的现象，通过打开曳引机顶部盖子或者机油尺观察，润滑油是否充足，润滑油是否清澈透亮，流动性较好。然后打开曳引机加油的盖子，缓慢盘动曳引轮，通过加油孔观察在涡轮的表面，看是否有严重点蚀或断齿现象。

结束语

在无齿轮曳引机出现之前，电梯采用涡轮蜗杆作为减速传动装置。当涡轮出现断齿的情况下，涡轮与蜗杆之间的耦合失效，造成电梯出现飞车，最终造成电梯冲顶事故。我们在使用电梯的过程中，必须注意加强曳引轮涡轮蜗杆的检查和保养维护，避免电梯事故的发生。

参考文献:

[1]齿轮手册编委会．齿轮手册下册(第2版)[M]．北京：机械工业出版社，2001．

[2]王志强.最新电梯原理、使用与维护[M].北京：机械工业出版社，2006.

[3]李秧耕.电梯基本原理及安装维修全书[M].北京：机械工业出版社，2006.

[4]戴国洪.电梯制造技术.苏州：苏州大学出版社，2013.5