近日,郑州大学机械与动力工程学院科研团队在电梯安全与传动技术领域取得重要突破,正式发布《新密电梯曳引轮关键技术研究报告》。该报告聚焦于电梯核心部件——曳引轮的材料性能、结构优化与运行可靠性,结合理论建模、仿真分析与实地测试,系统阐述了一套具有自主知识产权的新型曳引轮设计与制造方案,标志着我国在电梯关键零部件自主研发方面迈出了坚实一步。
电梯作为现代城市垂直交通的核心工具,其安全性与稳定性直接关系到公众生命财产安全。而曳引轮作为电梯曳引系统的核心传动部件,承担着承载轿厢重量、传递牵引力的关键任务。传统曳引轮多采用铸铁或普通合金钢材料,长期运行中易出现磨损加剧、沟槽变形、疲劳裂纹等问题,不仅影响电梯运行平稳性,更可能埋下安全隐患。尤其在高层建筑和高频率使用场景中,这一问题尤为突出。
针对上述行业痛点,郑州大学研究团队联合新密市多家电梯制造企业,历时三年开展产学研协同攻关。项目以“高耐磨、长寿命、低噪声”为目标,从材料选型、结构设计、加工工艺和服役监测四个维度进行系统创新。在材料方面,团队研发出一种新型复合强化合金钢,通过微合金化处理与梯度热处理工艺,显著提升了材料的表面硬度与心部韧性。实验数据显示,新材料的耐磨性较传统材料提升约65%,抗疲劳寿命延长近2倍。
在结构设计上,研究团队创新性地提出“非对称V型沟槽+自适应应力分布”的设计理念。传统曳引轮多采用对称U型或V型槽,易造成钢丝绳受力不均,导致局部磨损严重。新设计通过优化沟槽角度与曲率半径,使钢丝绳与轮槽接触面积增加,压强分布更加均匀。同时,引入有限元仿真技术对不同载荷工况下的应力场进行模拟,确保在满载、偏载及紧急制动等极端条件下仍能保持结构稳定。经国家电梯质量监督检验中心测试,新型曳引轮在100万次循环加载试验后,未出现明显塑性变形或裂纹扩展。
制造工艺方面,团队开发了精密数控成型与在线质量监控一体化生产线。通过高精度车削与滚压强化技术,确保沟槽尺寸公差控制在±0.02mm以内,表面粗糙度达到Ra0.8μm以下,极大降低了运行过程中的摩擦噪声与振动。此外,生产线集成红外测温、激光位移传感等实时监测模块,实现从毛坯到成品的全过程质量追溯,有效保障产品一致性。
值得一提的是,该技术已在新密市某大型住宅小区和商业综合体完成试点安装。为期一年的跟踪监测表明,搭载新型曳引轮的电梯系统平均故障率下降43%,维保周期延长至18个月以上,用户反馈运行更加平稳安静。某物业公司负责人表示:“更换新曳引轮后,电梯的抖动和异响明显减少,居民投诉量显著下降。”
此次技术成果不仅提升了电梯产品的安全性能,也为我国电梯产业链的升级提供了有力支撑。目前,我国电梯保有量已超过千万台,且每年以5%以上的速度增长,老旧电梯更新改造需求迫切。郑州大学团队的技术方案具备良好的可复制性和产业化前景,有望在全国范围内推广应用。
项目负责人、郑州大学教授李明远指出:“曳引轮虽小,却是电梯系统的‘心脏’。我们的目标不仅是解决当前问题,更要为未来智能电梯、绿色电梯的发展奠定基础。”据悉,团队正着手将物联网传感器嵌入曳引轮本体,实现运行状态的实时感知与预测性维护,进一步推动电梯从“被动维修”向“主动健康管理”转型。
业内专家认为,该报告的发布是我国高端装备关键零部件自主创新的重要体现,对于打破国外技术垄断、提升民族品牌竞争力具有深远意义。随着国家标准对电梯安全要求的不断提高,此类高可靠性核心部件的研发将成为行业发展的主流方向。
可以预见,在高校、企业与政府的多方协作下,以郑州大学为代表的研发力量将持续推动我国电梯技术向更安全、更智能、更可持续的方向迈进,为城市公共安全体系建设贡献科技力量。

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