Dişlisiz Motorlar: İyileştirilmiş Performansa Sahip Keçeli Oynak Makaralı Rulman

Bu Ürün Spot Işığı, artık -RS son eki ile gösterilen rulmandaki çok sayıda iyileştirmeyi açıklamaktadır.

Bu bildiri şu adreste sunuldu:  Madrid 2016, Uluslararası Dikey Taşıma Teknolojileri Kongresi ve ilk olarak IAEE kitabında yayınlandı Asansör Teknolojisi 21, A. Lustig tarafından düzenlendi. Uluslararası Asansör Mühendisleri Birliği'nin izniyle yeniden basılmıştır.  (web sitesi: www.elevcon.com).

Dünyanın en son dişlisiz çekiş makinelerine monte edilen SKF'nin kapalı Explorer küresel makaralı rulmanları (ELEVATOR WORLD, Şubat 2016), bu asansör motorlarının doğal olarak yerden ve enerjiden tasarruf sağlayan yönlerini destekler. Önceki nesil rulmanlarla karşılaştırıldığında, yeni kapalı rulmanlar rulman sürtünmesini %20'ye kadar azaltabilir ve bina enerji tüketiminin düşürülmesine katkıda bulunabilir. Bu yeni conta tasarımıyla, rulmanlar çalışma sıcaklıklarını önemli ölçüde azaltır ve önceki tasarımlara göre iki kata kadar daha yüksek bir sınırlayıcı hıza neden olur. Daha soğuk çalışabildikleri için, çalışma koşullarına bağlı olarak yeniden yağlama aralıkları iki kata kadar daha uzun olabilir, gres tüketimini azaltır veya hatta yeniden yağlama gerektirmeyen çözümlere olanak tanır, böylece motorun çevresel etkisi ve bakım maliyetleri daha da azalır.

Giriş

Yeni bina inşaatında asansör üreticileri, daha kompakt bir çözümde yüksek hızlar ve daha fazla enerji verimliliği sağlayan makine dairesiz (MRL) ve dişlisiz çekiş makinesi tasarımlarına geçiyor. MRL tasarımı, yeni asansör ünitelerinin yarısından fazlasını temsil ediyor ve piyasaya hakim.

Şekil 1'de gösterildiği gibi SKF keçeli oynak makaralı rulman, asansör ve cer makinesi üreticilerinin ihtiyaçlarına cevap verebilmektedir. Bilyalı rulman yerine makaralı rulman tipi kullanmak, motor tasarımcılarının rulman düzenini korurken ve hatta küçültürken dişlisiz makinelerinin yük taşıma kapasitesini artırmalarına olanak tanır.

Son yıllarda süspansiyon sistemlerinin geliştirilmesinde de bir evrim görülmüştür. İki örnek, Schindler'den Aramid ipi ve Otis'ten düz kayıştır. Bu tür ürünler, geleneksel çelik tel halatlara kıyasla farklı bükülme özelliklerine ve daha küçük bir bükülme yarıçapına sahiptir. Bu, kasnak ve halat arasındaki bükülme oranı üzerinde doğrudan bir etkiye sahipti, daha küçük kasnağın kullanılmasına ve sonuç olarak asansör cer motorlarının hızında bir artışa izin verdi.

Daha yeni bir asansör üreticisi trendi, "herkese uyan tek beden" yaklaşımına benzer şekilde dişlisiz çekiş makineleri yelpazesini optimize etmektir. Ana kapsam, örneğin sabit yükte daha geniş bir hız aralığını kapsayacak şekilde aynı motoru veya daha geniş hız ve yük aralıklarını kapsayacak şekilde aynı motoru kullanarak uygulamada esneklik eklemektir.

Yukarıda bahsedilen her iki eğilimin de rulmanın işlevi ve performansı üzerinde önemli bir etkisi olabilir.

Yanlış hizalamayı ve mil sapmasını destekleyen sızdırmaz oynak makaralı ünitelerin kullanımı, bilyalı rulmanlar için nokta teması yerine hat temaslı çalışma koşulu ile karakterize edilir. Bu, oynak makaralı rulmanı kompaktlık ve yük taşıma kapasitesi açısından optimum bir çözüm haline getirir. Bununla birlikte, motorun hızını artırmak aşağıdaki etkilere sahip olabilir:

• Enerji tüketimini artırabilecek artan sürtünme
• Rulman ömrünü kısaltabilecek artan rulman sıcaklığı
• Rulman sınırlama hızına ulaşmak

Yeni Conta Tasarımının Geliştirilmesi

SKF Sızdırmazlık Çözümleri Departmanı ve SKF Geliştirme Merkezi ile birlikte oynak rulmanlar için ortaklaşa yürütülen Ar-Ge'nin ana kapsamı, keçe sürtünmesini ve ankrajını optimize etmeyi amaçlayan yeni bir tasarım oluşturmaktı. yağ tutma. Sürtünmeyi azaltarak, ürün performansı yağlayıcı ömrü, sınırlama hızı ve enerji tüketimi açısından iyileştirildi.

Tasarım kriterleri projenin başında açıkça tanımlanmıştır. Bu temelden başlayarak, SKF Sızdırmazlık Çözümleri, Sonlu Eleman Modeli gibi farklı analizler yoluyla keçe dudak tasarımını buna göre optimize etti. Şekil 2 ve 3, dudak temas basıncı ve conta gerilimi için modelleme sonuçlarını göstermektedir.

Birkaç parametrenin dengelenmesi, sızdırmazlık kabiliyetini korumak ve sürtünmeyi azaltmak için keçe dudağı şeklinin optimizasyonuna izin verir. Sürtünmeyi azaltmak, yatak çalışma sıcaklığını düşürür ve bu nedenle, gres ömrünü ve yatak bileşeninin genel ömrünü iyileştirir.

Conta dudağı şekli ve basıncının optimizasyonunun yanı sıra, conta kafasının kendisi ve dış halka oluğu şeklinin yeniden tasarlanması gerekiyordu. SKF, herhangi bir metal şekillendirme işlemiyle bağlantılı olmayan üç dudaklı bir tasarım sunmaya karar verdi. Oluk ve conta arasındaki temas, kauçuktan metale bir temas vasıtasıyla yapıldı. Nihai çözüme ince ayar yapmak için birkaç yineleme yapıldı. Bir güvenlik faktörü 2 göz önünde bulundurularak muhafazakar bir model oluşturuldu ve kullanıldı. İkinci bir adımda, conta kafası ve dış halka oluğu tasarımını doğrulamak için tutma gereksinimleri tanımlandı.

SKF, yeni keçe tipini geliştirirken, Şekil 4'te açıklandığı gibi, üç farklı tasarımdan (“–CS” sonekiyle) tek bir tasarımdan (“-RS” sonekiyle) geçerek keçe dudağı tasarımını da standartlaştırdı.

Bu değişiklik, üretim kapasitesinin optimize edilmesine ve üretimdeki varyantların ve bileşenlerin sayısının azalmasına neden olur. Ayrıca, tek bir conta ankraj tasarımının kullanılması, conta kafasını dış halka oluğuna monte ederken ankraj türlerini ve ankraj varyasyonunu da azaltacaktır.

Yeni -RS tasarımı, esas olarak 25 ila 120 mm arasında bir delik çapına sahip küçük sızdırmaz oynak makaralı rulmanlar için geçerlidir. Daha büyük delik çapı için, -CS tasarımı oynak makaralı rulmanların sızdırmaz versiyonları için standart olmaya devam edecektir.

Doğrulama Testi ve Sonuçları

Test validasyonuna genel bir bakış Tablo 1'de bulunabilir.

Sürtünme Testi

Sürtünme testi sadece contalar üzerinde gerçekleştirilmiştir. Kapsam, yeni conta tasarımının mevcut olana kıyasla etkisine bakmaktı.

Conta sürtünme testinin sonucuna göre yeni sınırlama hızları tanımlandı. Yeni limitler, conta boyutuna bağlıdır ve 10 mps'lik yeni bir maksimum conta dudağı hız sınırına bağlıdır. Şekil 5, test numunelerinden biri için 200 rpm'de ve sınırlayıcı hızda -CS ve -RS tasarımları arasındaki bağıl conta sürtünmesini göstermektedir.

Yeni conta tasarımı, yalnızca contadaki sürtünmeyi %50'ye kadar azaltır.

Komple yataktaki sürtünme azalması da hesaplama ile doğrulanmıştır. Şekil 6, yapılan hesaplamanın bir örneğidir.

Yatak sürtünmesi %20'ye kadar azaltılabilir.

Uygulamadaki faydaları daha iyi görebilmek için komple rulmanlardaki test donanımları üzerinde ek sıcaklık testleri yapıldı. Rulmanlara C/P = 10 yükü (burada C, yatağın kilonewton cinsinden temel dinamik yük derecesi ve P, kilonewton cinsinden eşdeğer dinamik yatak yüküdür) uygulandı. Testler farklı hızlarda yürütülmüştür. Bu tipik hız testi, farklı hızlarda daha düşük sürtünmenin etkisini gösterebilir; sonuçlar Şekil 7'de gösterilmektedir.

Uygulama koşullarına bağlı olarak rulman çalışma sıcaklığı 20°C'ye kadar düşürülebilir. Bu azalma, gres ömrünü olumlu yönde etkileyecek ve potansiyel olarak iki katına kadar artıracaktır.

Mühür Yeteneği

Yeni conta tasarımının mevcut tasarımla aynı kirletici madde çıkarma özelliğini korumasını sağlamak için tipik bir Arizona toz testi yapıldı. Test özellikleri aşağıdaki gibidir:

• hız: sınırlanan hızın üçte biri
• Toz tipi: Arizona toz sınıfı A2, ISO 12103-1 tarafından akredite edilmiştir
• Toz miktarı: oda hacminin %10'u
• Test süresi: 168 saat.
• Test sırası: 8 saat çalıştırın, 16 saat durun.

Test sonucu, yeni tasarımın sızdırmazlık kabiliyetinin korunduğunu göstermektedir.

Gres Tutma

Gres tutma iki farklı testte değerlendirilmiştir: dış halka dönüş testi ve yüksek hız testi.

Üç farklı rulman boyutu test edildi ve gres sızıntısı değerlendirildi. Sonuç, 1 g'ın altında gözlemlenen gres sızıntı miktarı ile gres tutmanın korunduğunu göstermektedir.

Yanlış Hizalama Yeteneği

Oynak makaralı rulman için geçerli izin verilen yanlış hizalama 0.5°'dir. Yeni conta profili farklı olduğundan, yanlış hizalama kabiliyetinin korunduğunun kontrol edilmesi gerekiyordu. Performansı doğrulamak için hesaplama ve test yoluyla doğrulama yapıldı. Sonuçlar, yanlış hizalama kapasitesinin maksimum 0.5°'de tutulduğunu göstermektedir.

Mühür Ankrajı

Conta kafasının dış halka oluğunda optimum conta ankrajını sağlamak için Şekil 8'de açıklandığı gibi üç farklı test gerçekleştirilmiştir.

Döner Tork

Taşıma sırasında, rulman potansiyel olarak 0.5° üzerinde yanlış hizalama görebilir. Bu testin kapsamı, normal kullanım sırasında contanın maruz kalabileceği kuvvetin etkisini kontrol etmek ve bunu SKF kabul kriterleriyle karşılaştırmaktır. Sonuçlar Şekil 9'da gösterilmektedir.

Yeni conta ankrajı, SKF kabul kriterlerine uygundur.

Tutma Torku

Bu testin kapsamı, contayı oluk içinde döndürmek için gereken kuvvetleri kontrol etmektir. Tutma torku üzerindeki etkiyi doğrulamak için, olukta kuru oluk, gres ve/veya koruyucu madde ile testler yapıldı. Sonuçların bir örneği Şekil 10'da gösterilmektedir.

Yeni keçe ankrajı, SKF tutma torku kabul kriterlerine uygundur.

İtme Kuvveti

Dışarı itme kuvveti, yatağın aşırı gresle doldurulması durumunda contanın dışarı çıkmamasını, bunun yerine gresin yatak iç halkası ile conta dudakları arasında serbest kalmasını sağlamak için bir kriter olarak kullanılır.

Gres, yatak dış halkasındaki deliklerden birinden itildi, diğer iki delik tıkandı. Tüm aşırı gres, keçe dudağı ile iç halka arasına sızdı ve bu nedenle, dışarı itme kuvveti açısından SKF kabul kriterlerini karşıladı.

Sonuç

Konvansiyonel çelik tel halatlara kıyasla farklı bükülme özelliklerine sahip alternatif süspansiyon sistemlerinin yakın zamanda geliştirilmesiyle, asansör piyasası daha küçük kasnaklar kullanan ve daha yüksek hızda çalışan yeni bir asansör cer motoru konsepti üretti. Ayrıca asansör üreticileri, dişlisiz motor yelpazesini optimize etmek için daha geniş bir hız ve yük aralığını kapsayan motorlarla uygulamada daha yüksek esneklik hedefliyor.

Her iki eğilimi de hesaba katan SKF, kendi ürünlerini uyarlamak ve uygulamada daha fazla esneklik eklemek zorunda kaldı. Bu, tamamen yeni bir düşük sürtünmeli keçe tasarımı aracılığıyla geliştirilmiş performansa sahip yeni bir keçeli oynak makaralı rulmanın geliştirilmesi ve doğrulanmasıyla gerçekleştirilmiştir. Ortaya çıkan operasyonel özellikler ve müşteri avantajları Tablo 2'de listelenmiştir.

Sürtünmeyi ve potansiyel olarak çalışma sıcaklığını azaltarak, gres ömrü iki katına kadar çıkarılabilir ve bu nedenle, önceki nesle kıyasla yeniden yağlama aralıkları iki katına kadar uzatılabilir. Bu, gres kullanımında - daha az çevresel etki - ve bakım gereksinimlerinde önemli bir azalma sağlar. Çalışma koşullarına bağlı olarak, uygulamanın çoğu bakım gerektirmeyen olarak kabul edilebilir.

Enerji tasarrufu açısından, sürtünmenin azaltılması, önemli ölçüde daha düşük CO2 emisyonları anlamına gelir. Ağır hizmet tipi bir asansördeki tipik bir dişlisiz çekiş motoru için, iki sızdırmaz SKF Explorer rulmanını yeni optimize edilmiş tasarımla değiştirmek, CO2 emisyonlarını yılda 100 kg'a kadar azaltabilir. Motorun 20 yıllık kullanım ömrü boyunca bu, 2 T'ye kadar ekler. CO2 emisyonlarında azalma.

-RS soneki, yeni rulman neslini karakterize eder ve delik çapı 25 ile 120 mm arasında olan küçük oynak makaralı ürün yelpazesini ilgilendirecektir.

Teşekkür

Bu projenin farklı geliştirme aşamalarındaki desteği için SKF AB'den Henrik Wickberg'e özel teşekkürler.

www.skf.com