渐开线扶梯齿轮箱驱动主机的应用及其优点

　　早在1900年，美国OTIS公司就制成了世界上第一台电动扶梯。随着中国改革开放的深入，安全、舒适的自动扶梯这个在我国20多年前并不常见的“洋玩意”，已经遍布全国各商场、宾馆、展馆、机场、码头、火车站、地铁等公共场所。

　　当前，全球能源短缺，而我国又是一个能源消耗大国，随着扶梯的普及，其节能问题迫在眉睫。扶梯节能除了电器运行控制系统的用电以外，驱动主机本身的效率高低必须首先考虑。

　　扶梯驱动主机的传动结构形式主要有以下几种：

　　一、电机－蜗轮蜗杆副－一级渐开线圆柱斜齿轮副－输出轴＋链轮

　　二、电机－渐开线行星齿轮箱－输出轴直联梯级链轮

　　三、电机－两级或三级渐开线圆柱斜齿轮副－输出轴＋链轮

　　四、电机－蜗轮蜗杆副－输出轴＋链轮齿轮

　　五、电机－V形带轮－两级渐开线圆柱斜齿轮副－输出轴＋链轮

　　在所有的机械传动中，任何驱动部件的主要功能耗损都取决于它自身的效率和所配用的电动机（或其它原动机）的工作效率，一般的说效率越高就越省电、就越节能。目前，国内的电动机生产厂家所生产的扶梯专用电动机，效率一般都在85％左右，如何提高电动机的效率及电动机的节能控制，这里就暂且不谈。接下来就不同结构的扶梯驱动主机的工作效率，进行比较而分析节能的效果，浅谈一下个人看法。

　　由于扶梯、人行道的特定工况，驱动主机大都采用减速传动装置，对驱动主机的要求也必须满足：少次数空载启动、连续运行、传动比恒定、运行速度低、工作冲击小、体积载荷大、结构紧凑、传动效率高、振动小、噪音低、具有正反转相同的运行特征。

　　驱动主机常用的基本传动结构目前主要有上述提到的五种，哪些是比较优良的啮合传动机构，有哪些不同的传动特点影响工作效率和节能？试比较如下：

　　普通（圆柱）蜗杆蜗轮副传动常见的有ZA、ZI、ZN、ZK几种，适用在输入轴及输出轴空间交错角∑＝90°的传动场合。ZI这种渐开线圆柱蜗杆用平面砂轮磨削，可以获得较高的齿形精度和齿面质量，应用比较普遍。蜗杆蜗轮副传动，减速比大、结构紧凑、工作平稳、噪声低、传动链短，适用于扶梯驱动主机的动力驱动。当蜗杆的螺旋升角λ小于3°～5°时，蜗杆蜗轮传动具有自锁性。作为驱动主机可以防止扶梯发生高速滑车现象的发生，但此时的蜗杆效率仅为45％左右，甚至会更低。当蜗杆的头数越多、螺旋升角越大时，蜗轮蜗杆副的传动效率就越高，但是在蜗轮滚刀的螺旋升角大于30°的时候，滚刀的制造已经非常困难。

　　无论哪一种蜗轮蜗杆，就传动效率而言，它的最大缺点是由它所固有的传动特性所决定的。

　　蜗轮蜗杆副在中间平面内的啮合相当于斜齿条的啮合，啮合运动是以较大的相对滑动为主并伴有相对滑动与相对滚动的复合啮合运动，滑动摩擦系数比滚动摩擦系数大的多，一部分滑动摩擦的能量转化成为热能。轮齿从进入啮合到退出啮合，是蜗杆螺旋面相对滑扫蜗轮全齿的过程，因此蜗轮蜗杆副具有工作平稳、振动小、噪声低的啮合特征，因以滑动为主，蜗轮应采用耐磨和减磨的合金材料。在不同的润滑条件下，初始的干摩擦及边界摩擦、液体摩檫形成混合摩檫状态。在重载工况下，蜗轮蜗杆副的啮合发热量大，磨损快，传动效率低，功率损耗大。大家都知道，所有的蜗轮蜗杆驱动主机在运行3个月至半年后都要求进行换油。在换油过程中，会发现油池中有大量的蜗轮材料磨损沉淀的细粉，可见它的磨损是多么的快速和严重，因此重载蜗轮蜗杆驱动主机的精度保持性也不易持久。另外，蜗轮蜗杆制造工艺水平要求比较高，需要高精度的加工机床、精密测量仪器、专用的滚刀、工装。对加工、装配、接触调整的技术水平要求也比较高。蜗轮的材料也比较昂贵。由于蜗轮蜗杆，箱体，轴件等零件的制造精度误差，整机装配的误差，致使蜗轮蜗杆副的实际工作效率很难达到较高的理论效率，一般只有70％左右，因之，能耗较大。

　　点焊机

　　对于蜗轮蜗杆结构的扶梯驱动主机，如果采取合理的结构及参数设计，合理的配对选材，必要的热处理，良好的润滑降温，以达到提高减磨耐磨、抗胶合、抗点蚀、提高综合机械强度的能力，则蜗轮蜗杆驱动主机的承载能力、传动效率将得到较大提高，并可延长其使用寿命。在有设备加工、计量检测，对啮跑合等工艺手段具备的条件下，驱动主机如果采用平面二次包络环面蜗杆传动，将可较大地提高蜗轮蜗杆副的承载能力和传动效率。

　　公元1765年，俄国科学院院士欧拉提出把渐开线齿廓用于齿轮传动。公元1829年，第一部插齿机的诞生使精密传动的渐开线齿轮加工得以实现。一百多年以来，渐开线齿轮传动（以下简称齿轮传动）是机械传动中应用最广泛，机械传动效率最高的一种传动形式，它具有其它机械传动形式所不可替代的优点，如传动比恒定、传动比和速度范围大、结构紧凑，传动功率和扭距大、传动精度高、重量轻、体积载荷大、工作安全可靠、寿命长、种类多。但是，作为扶梯的驱动主机，工作平稳性好、噪音强度低的要求，使得它的最大难点在于齿轮加工要有更高的质量精度要求

　　齿轮传动的用途是传递动力或传递运动。一般地讲，齿轮是同时起着这两种作用的，但有着主次之分，如滚齿机、磨齿机、测量仪器中的齿轮是以传递运动为主，汽轮机、轧钢机中的齿轮是以传递动力为主。而扶梯齿轮箱驱动主机同时起着减速及传递动力的作用。

　　渐开线齿轮的精度考核有三个方面：运动精度、工作平稳性、接触精度。

　　渐开线扶梯驱动主机对减速比精度的要求并不严格，只求恒定。但对工作平稳性及接触精度都有很高的要求，因为这直接关系到扶梯运行的工作平稳性，低噪音以及可靠安全的承载能力和理想的使用寿命。

　　QCTJ160渐开线扶梯齿轮箱驱动主机精度保持性长、振动小、噪音低、效率高（整机效率达到80％以上）、承载大、外形美观、结构紧凑、节能环保，尤其是高强度的刚性传动能保证它的使用安全可靠、寿命长，抗灾害、耐灰砂雨淋等恶劣环境的工作能力特别强，经跟踪类似齿轮箱，连续使用三年，运行可靠。测量齿轮公法线仅有很小的磨损，噪音、振动均没有大的变化。故障少、维修率低，有利于扶梯的舒适性，延长了扶梯的使用年限，节省了资金和费用，最大程度地有利于终端客户的切实利益，保证了客户正常安全使用，受到了广大电梯终端用户的信赖。

　　曾经有一位电梯行业资深专业人士在文章中说过：“齿轮传动作为驱动机的主传动机构，在目前的条件下，要优于其它机械传动形式，是“最佳方案”。但这个结论并不排除齿轮传动与其它机械传动的混合应用“。

　　蜗轮蜗杆＋斜齿轮的扶梯驱动主机，综合了蜗轮蜗杆及斜齿轮两方面的优点及传动特性，应用比较广泛，但仍然存在蜗轮蜗杆传动效率低，磨损快的不足之处。

　　QCTJ160渐开线扶梯齿轮箱驱动主机由专用电动机，经带轮和包布窄V带传动齿轮箱。其中带轮的的制造、安装使用、窄V带的选型，产品品质等都直接关系到主机的正常使用，而合理的选用润滑油同样关系到齿轮箱的正常运行和使用寿命。如果使用电机－两级或三级渐开线圆柱斜齿轮－输出轴＋链轮结构的扶梯驱动主机更将体现齿轮传动的优越性。

　　渐开线行星齿轮传动扶梯驱动主机具有重量轻、体积小、结构紧凑、体积载荷大、传动比大、效率高等诸多优点，是渐开线齿轮传动机构中的佼佼者。这种齿轮传动结构的技术工艺水平要求高，设备资金投入多，制造难度大，成本高，对行星轮、太阳轮、行星架（转臂）的制造精度品质要求特别严格，否则将造成驱动主机较大的振动和噪音。

　　渐开线行星齿轮扶梯驱动主机从性价比的角度来看，由于成本造价比较高，自动扶梯用户从资金投入方面考虑将会选择性的使用，目前用量不会太大，但是它的技术含量高，是一种比较特殊的结构，有广阔的发展前景。

　　无齿曳引机应用在扶梯驱动主机上尚有许多不足之处，如能耗大、造价高、过热失磁、维修不便等，只能观其今后的技术发展。

　　在当前全球能源消费急剧上升之际，电梯曳引机行业激烈竟争的严峻形势下，陕西秦川机械发展股份有限公司秦川曳引机厂推出的渐开线扶梯齿轮箱具有效率高节能，用油量少，故障率低，使用寿命长等优点。虽然渐开线扶梯齿轮箱驱动主机有设备仪器投资费用大，技术质量要求苛刻，加工精度可控性要求较高的不足，但随着众多不可比拟的优点与实惠被越来越多的自动扶梯，自动人行道用户所熟知，渐开线扶梯齿轮箱驱动主机必将在电梯行业得到充分认可和更广泛的应用。

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