擦窗机升降系统设计探讨

擦窗机升降系统设计探讨

周阳

江苏博宇建筑工程设备科技有限公司

摘要：对于当今建筑业来说，用擦窗机来维护建筑是非常常见的事情了。为了保证擦窗机的结构不影响建筑整体效果，引入了擦窗机立柱升降的概念。为了完成升降的目的，除了动力外最重要的是升降滑动系统。本文对擦窗机的多种升降系统设计理念和优缺点进行剖析，为后来设计者提供指导和帮助。

关键词：升降系统；擦窗机；立柱滚轮

引言：

随着时代的进步，擦窗机在建筑维护方面扮演的角色越来越重要了，对它的要求也越来越苛刻，为了保证建筑物整体的外观效果，需要擦窗机在不工作的时候隐藏在建筑物内部。其中最重要的手段就是立柱升降。其中核心技术就是立柱滑动系统的设计，笔者将从3种典型结构进行深入剖析。

1. 滑动摩擦立柱升降

1.1滑动摩擦升降结构

滑动摩擦立柱升降的主要方式是在固定立柱和升降立柱之间用耐摩擦材料作为摩擦介质从而达到滑动的效果。通过摩擦介质固定的位置我们通常分为两类：1，我们把摩擦介质控制固定的间距，均匀固定在外立柱上。这种称谓外立柱摩擦升降。2，我们把上部的摩擦介质固定在外立柱，下部的摩擦介质固定在内立柱下部。我们把这类称谓内外摩擦升降。

摩擦介质我们常规选用以下三类。

1：黄铜摩擦块，主要指黄铜类合金，其特点是防锈，摩擦性好，强度高。如果想要效果更好可以使用含石墨黄铜摩擦片。

2：塑料摩擦块，这边主要指聚四氟乙烯这类带有自润滑效果的高分子材料。其特点是润滑好，且防锈，缺点是强度低，磨损快。

3：陶瓷摩擦片，这类材料主要特点是耐磨，但是由于其不好加工和安装，使用情况并不多见。

1.2滑动摩擦升降的优势

滑动摩擦升降是擦窗机升降最原始的方法，但是他的优势也是显而易见的。

1：承载能力强。由于滑动摩擦是摩擦块和摩擦面接触，其接触性质为面摩擦，故其局部压力并不会非常高。对内外立柱的表面破坏也非常小。

2：调整方便。由于是摩擦块，当磨损到达一定程度后只要加入适当的垫片又可以重新正常工作，没有太复杂的装配。

1.3滑动摩擦升降的缺点

滑动摩擦升降的缺点也和它的特性有关。

1:摩擦阻力大。我们知道摩擦力主要取决于摩擦系数和正压力。滑动摩擦系数一般都很高，哪怕使用了润滑液，润滑液也很难长时间保存。使用滑动摩擦升降时，作为驱动的液压缸一定要考虑摩擦力的损耗。

2：维保周期短。造成滑动立柱升降维保周期短主要是因为其工作环境是在室外，用于润滑的优质会混合空气中的杂质，导致摩擦面摩擦，摩擦力增大。

3：启动力大。我们知道，同种材料接触时，静摩擦都会远远大于动摩擦，特别是在压力大的时候，如果此时润滑脂还在低温凝固状态时其启动力需要的就更大了，驱动的液压缸选型会带来比较大的困难。

2. 滚动摩擦立柱升降系统

1.1滚动摩擦升降结构

滚动摩擦立柱升降的主要方式和滑动摩擦相似在固定立柱和升降立柱之间用滚轮作为介质。和摩擦升降一样，通过介质固定的位置我们通常分为两类：1，外立柱滚动升降。2，内外滚动升降。

滚动摩擦的本质其实就是轴承的使用，我们针对擦窗机低速重载的特性一般都选用滚子轴承。而且考虑到工作环境的恶劣，一般都是选用带防尘端盖的轴承。

滚轮在立柱表面滚动究其本质是线接触。故当立柱弯矩较大时，我们需要增加滚轮的宽度。

1.2滚动摩擦升降的优势

滚动摩擦升降是擦窗机升降目前使用最普遍的方法。它的优势也比较多。

1：摩擦系数低。滚动摩擦的静摩擦和动摩擦都是非常低的。这对驱动来说是非常好的。同时升降动作也更加顺滑。机械冲击非常低。

2：耐磨性好。其实滚动摩擦基本没有磨损，由于它只存在挤压故磨损非常小。

3：噪音小。滚轮滚动只对材料发生挤压，故它不同于滑动，滑动由于内外立柱都是空腔结构，它的震动音是比较明显的。

4：维保周期长。由于轴承本身储油，再加上有防尘盖防止空气中的杂质混入，故其免维保周期长。同时前文讲到，它基本上没有磨损，也就没有需要调整的问题。

5：造价低，互换性强。轴承是标准件，其价格远远低于黄铜合金或者其他滑动摩擦材料。故其造价更低，同时由于是标准件互换性也强。

1.3滚动摩擦升降的缺点

虽然滚动摩擦升降使用普遍，但是其缺点也不可回避。

1：空间需求大。由于滚轮需要空间，其支架和安装也需要一定的空间，这就导致滚动摩擦升降装置需要的空间比滑动的要大很多。导致立柱结构局部不协调，整体偏大。

2：承载能力低。由于是线接触，局部压强大。导致滚轮经过区域需要局部加强。而且在重载环境下往往不是滚轮被破坏而是立柱先弯曲变形，导致结构变形，设备故障。

3：检修难度高。滚轮结构一般包含，滚轮架，滚轮轴，轴承，卡簧，端盖等等，其结构远远负载于滑动轴承，导致其检修难度大大高于滑动摩擦升降。

3. 重载式立柱升降系统

重载式立柱升降其实是一款滚动立柱升降装置，但是他有效的克服了滚动摩擦的承载和检修两大问题。同时兼顾滚动升降的优点。其结构如下图。

它不是单个滚轮，而是通过中间轴形成一种跷跷板结构，保证两个滚轮同时受力，且通过中间轴把压力传递到外侧立柱的法兰板。使其具备两大优势：1，两个滚轮分开受力，受力面增加对内立柱的局部压力有了非常大的改善。2，外侧连接是个法兰面，能很好的吸收反作用力。

在对其结构优化，把滚轮个法兰面做成螺栓连接，用M20的大螺栓体方面起到连接作用，另一方面起到调整作用。这样需要维保时可以从外侧拆除，这样大大减低了维保难度。

4、结束语

擦窗机立柱升降系统是非常专业的技术需要根据擦窗机实际的运行环境来考虑设计。笔者根据多年擦窗机经验整理和分析了其中的优缺点，希望通过以上的分析可以给读者带来思路上的启发和帮助。同时希望给擦窗机行业带来前进的助力。

参考文献：

1. 王义洛.机械设计制造及其自动化的发展方向[J].建材与装饰， 2019

[2] 李烽.浅谈机械设计制造及其自动化的发展方向[J].南方农机， 2019

[3] 陈东旭，徐坚，马文礼.机械设计制造及其自动化发展方向的 研究[J].科技风，2019