電梯曳引鋼絲繩使用壽命的影響因素與檢驗檢測

陸琳琳

吉林市特種設(shè)備檢驗中心，吉林吉林 132012

眾所周知，曳引輪和曳引鋼絲繩組成的曳引傳動系統(tǒng)是曳引驅(qū)動電梯的機械特征，曳引鋼絲繩是電梯的傳力部件，其兩端分別懸掛著電梯的轎廂和對重裝置。電梯的上下運行，主要依靠曳引鋼絲繩與曳引輪繩槽之間產(chǎn)生的靜摩擦力，從而將曳引主機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變成為曳引鋼絲繩的直線運動。無論電梯處于何種載荷下，曳引鋼絲繩都要承受著轎廂和對重裝置的全部懸掛重量。電梯正常運行的時候，曳引鋼絲繩始終圍繞著曳引輪、導(dǎo)向輪（特殊情況下還有反繩輪）作往復(fù)交變彎曲運動，并且存在各種拉伸、擠壓和彎曲等復(fù)雜工況。因此，除了要求曳引鋼絲繩有較高的強度和韌性外，還要求其具有良好的撓性和耐磨性能。為了保證鋼絲繩的使用安全，國家標(biāo)準(zhǔn)《電梯用鋼絲繩》（GB8903-88）、《電梯制造與安裝安全規(guī)范》（GB7588-2003）分別對曳引鋼絲繩的結(jié)構(gòu)型式、性能指標(biāo)及最少根數(shù)、直徑大小、安全系數(shù)和繩端組合都作出了明確的規(guī)定。充分了解電梯曳引鋼絲繩使用壽命的影響因素，做好檢驗檢測工作，意義重大。

1 曳引鋼絲繩使用壽命的影響因素

1）彎曲和拉伸力對曳引鋼絲繩壽命的影響不容忽視

彎曲，即受到力的作用而造成形變；拉伸，是物體沿拉力方向的伸長現(xiàn)象。彎曲和拉伸是曳引鋼絲繩承受的兩個主要受力。電梯運行中，曳引鋼絲繩上上下下經(jīng)歷的彎曲次數(shù)是相當(dāng)多的，由于彎曲應(yīng)力是反復(fù)應(yīng)力，將會引起曳引鋼絲繩的疲勞，從而影響曳引鋼絲繩的壽命。而彎曲應(yīng)力與曳引輪的直徑成正比，所以規(guī)定曳引輪、反繩輪的直徑不能小于曳引鋼絲繩直徑的40倍。運行中的動態(tài)拉力對曳引鋼絲繩的壽命的影響很大，各曳引鋼絲繩的載荷不均勻也是影響壽命的重要方面。當(dāng)曳引鋼絲繩的拉伸載荷變化為20%時，則鋼絲繩的壽命變化可達30%～200%。

2）磨損是曳引鋼絲繩使用壽命最直接的影響因素

磨損是零部件失效的一種基本類型。通常意義上來講，磨損是指零部件幾何尺寸（體積）變小。零部件失去原有設(shè)計所規(guī)定的功能稱為失效。失效包括完全喪失原定功能；功能降低和有嚴(yán)重?fù)p傷或隱患，繼續(xù)使用會失去可靠性及安全性和安全性。電梯在運行過程中，曳引鋼絲繩與繩槽相互作用引起繩槽的磨損是正常的，但是如果磨損過快，尤其是當(dāng)各繩槽不均勻磨損時，不但影響曳引輪的壽命，也會造成電梯運行的不平穩(wěn)。造成磨損的原因很多，在曳引輪方面主要有材質(zhì)及其物理性能，尤其是輪槽材質(zhì)的均勻性、槽面硬度的差異以及節(jié)圓半徑不一和輪槽形狀偏差。在載荷方面，主要是載荷過大造成曳引鋼絲繩張力過大，曳引輪兩側(cè)曳引鋼絲繩的張力差過大和各曳引鋼絲繩之間的張力偏差等。

好的曳引輪輪槽形狀使鋼絲繩在輪槽上有良好的接觸，鋼絲產(chǎn)生最小的外部和內(nèi)部壓力，能減少磨損，延長使用壽命。曳引輪繩槽主要有半圓型槽、半圓型帶切口槽和V型槽。由于半圓型帶切口槽曳引鋼絲繩在曳引輪槽中的當(dāng)量摩擦系數(shù)隨半圓切口槽的切口角的加大而加大，比壓也相應(yīng)增加，在輪槽磨損時由于半圓切口槽的切口角基本不變，所以曳引鋼絲繩在曳引輪槽中的當(dāng)量摩擦系數(shù)也基本不變，因此是采用最廣的槽形。選用摩擦系數(shù)大、耐磨性能好的輪槽材質(zhì)，不但能夠提高摩擦系數(shù)，還能延長曳引鋼絲繩的壽命，減少接觸噪聲和振動。

各曳引鋼絲繩的張力不一，使各輪槽的比壓不同，就會造成曳引鋼絲繩不均勻的磨損。各輪槽節(jié)圓直徑的不同，會使各曳引鋼絲繩的曳引速度也不相同，造成運行時部分曳引鋼絲繩在輪槽中滑動，使輪槽的磨損加劇，影響曳引鋼絲繩的使用壽命。因此在安裝曳引鋼絲繩時，張力必須認(rèn)真調(diào)節(jié)，各曳引繩的張力差必須嚴(yán)格控制，曳引輪各輪槽節(jié)徑的相對誤差一般應(yīng)不大于0.10mm。

3）腐蝕對曳引鋼絲繩壽命的影響很大

腐蝕，指材料由于環(huán)境作用或化學(xué)作用而逐漸消損破壞。在不良的環(huán)境中，內(nèi)部和外部的腐蝕會使曳引鋼絲繩的壽命顯著降低，橫斷面減小，使曳引鋼絲繩磨損加劇。尤其是當(dāng)麻質(zhì)填料解體或水和塵埃深透到曳引鋼絲繩的內(nèi)部而引起腐蝕，對曳引鋼絲繩的壽命影響會更大。

除了以上的原因外，電梯安裝質(zhì)量的憂劣，維護是否及時和維修質(zhì)量的優(yōu)劣，曳引鋼絲繩的日常潤滑情況等都會影響到鋼絲繩的壽命。曳引鋼絲繩本身的性能指標(biāo)，直徑大小，捻繞型式等，也都會影響曳引鋼絲繩的使用壽命。

2 曳引鋼絲繩的檢驗檢測及新方法的使用

電梯的檢驗檢測中，曳引鋼絲繩的檢驗檢測包括了外觀的檢測、平均張力檢測和缺陷檢測。認(rèn)真做好電梯曳引鋼絲繩的檢驗檢測，對提高曳引鋼絲繩的質(zhì)量安全性能，延長曳引鋼絲繩的使用壽命，確保曳引傳動系統(tǒng)的曳引能力，確保電梯和乘客的安全，都具有十分重要的意義。

2.1 外觀的檢測

外觀檢測主要包括如下項目內(nèi)容：

1）檢測鋼絲繩的公稱直徑（不應(yīng)小于8mm）；

2）檢查鋼絲繩的表面是否存在油泥（污）；

3）檢查鋼絲繩的潤滑狀況、如發(fā)現(xiàn)鋼絲繩出現(xiàn)“紅油”，說明繩芯無油，內(nèi)部生銹，應(yīng)引起注意，必要時可剁繩頭檢查鋼絲繩的內(nèi)部銹蝕情況；

4）鋼絲繩的端部連接采用澆灌錐套（巴氏合金、環(huán)氧樹脂）時應(yīng)澆灌充盈、采用自鎖楔形繩套時應(yīng)確保繩尾繩卡、繩夾（一般用于雜物電梯）等端接裝置的連接牢固可靠；

5）曳引輪、導(dǎo)向輪（或反繩輪）的節(jié)圓直徑與懸掛鋼絲繩的公稱直徑的比值不應(yīng)小于40；

6）繩頭板必須與固定承重梁連接牢固（一般采用焊接的方法）；

7）懸掛鋼絲繩的數(shù)量應(yīng)至少大于兩根。

2.2 缺陷檢測

缺陷，指零部件存在危及人身、他人財產(chǎn)安全的不合理的危險。為確保曳引鋼絲繩安全、可靠、高效的工作，對曳引鋼絲繩的運行狀況（如斷絲、磨損、銹蝕、以及疲勞、剩余承載能力、安全系數(shù)等）進行檢測是十分必要的。

曳引鋼絲繩缺陷檢測，首先是判定曳引鋼絲繩是否達到報廢標(biāo)準(zhǔn)的檢測。斷絲和實際直徑減小是判斷曳引鋼絲繩是否報廢的兩個主要指標(biāo)。如果斷絲分布在各股中，則在整根曳引鋼絲繩破壞最嚴(yán)重段里，一個捻距中的斷絲數(shù)超過下表A欄中的數(shù)值時，應(yīng)報廢；如果斷絲不均勻，明顯集中于一股或兩股中時，則在破壞最嚴(yán)重段里，一個捻距中的斷絲數(shù)超過下表B欄中的數(shù)值時，應(yīng)報廢；如果并排破斷的4根或5根鋼絲穿過任何一股凸出，則在破壞最嚴(yán)重段里一個捻距中的斷絲數(shù)超過下表C欄中的數(shù)值時，應(yīng)報廢；如果曳引鋼絲繩存在腐蝕、股中個別鋼絲過度磨損、繩的拉力不均勻、繩槽粗糙等任意一種情況，此時上述三種情況中任一種破斷絲數(shù)超過下表的數(shù)值時，應(yīng)報廢。

曳引鋼絲繩報廢標(biāo)準(zhǔn)：

鋼絲繩型號 A B C 6×19S-NF 24-30 8-12 12-208×19S-NF 32-40 10-16 16-24

當(dāng)曳引鋼絲繩的直徑實際減少至超出下表的數(shù)值時，應(yīng)報廢。

曳引鋼絲繩的允許最小實際直徑（英寸）：

公稱直徑 7/16 1/2 9/16 5/8 11/16 3/4最小實際直徑 13/32 15/32 17/32 37/64 41/64 45/64

由于傳統(tǒng)的檢驗方法（卡尺測量、目視觀察、手摸判斷）只能發(fā)現(xiàn)外部缺陷，內(nèi)部缺陷則無能為力，而且受人為因素的影響較大，檢查結(jié)果的可靠性較差，因此，我們在實際工作中常常采用磁性檢測法對曳引鋼絲繩的缺陷進行檢測。它的基本原理是：用一磁場沿鋼絲繩軸向磁化鋼絲繩段，當(dāng)鋼絲繩通過這一磁化磁場時，一旦鋼絲繩中存在缺陷，則會在鋼絲繩表面產(chǎn)生漏磁場，或者引起磁化鋼絲繩磁路內(nèi)的磁通變化，采用磁敏感元件檢測這些磁場的畸變即可獲得有關(guān)鋼絲繩缺陷的信息，通過探傷傳感器將檢測信號放大、濾波等處理后由計算機采集和判別，檢測的結(jié)果可顯示、存儲、打印，從而定量檢測鋼絲繩中表面或內(nèi)部斷絲、銹蝕、斑點和磨損量。

2.3 平均張力的檢測

目前，有相當(dāng)多的電梯在運行過程中產(chǎn)生的轎廂抖動、曳引輪過度磨損等等，都與曳引鋼絲繩的扭曲、變形及受力不均勻有關(guān)。各曳引鋼絲繩之間的張力不均勻，將引起曳引鋼絲繩與曳引輪繩槽之間的摩擦力不一致。曳引輪輪槽的磨損不一樣，不僅造成曳引輪繩槽和曳引鋼絲繩的磨損加劇，磨損的繩槽節(jié)圓和曳引鋼絲繩對運行中的電梯將產(chǎn)生振動和噪聲，使電梯運行中的舒適感和安全性降低。按照規(guī)定，每根曳引鋼絲繩所承受的張力與全部曳引鋼絲繩所承受的張力平均值偏差不得大于5%，張力均衡與否，不僅影響到曳引繩、曳引輪的使用壽命，而且關(guān)系到電梯運行的平穩(wěn)性能和噪音的大小。現(xiàn)場檢驗時，一般利用電子測力儀或彈簧測力計逐一水平拉動對重鋼絲繩至相同的距離，計算其平均值（可以重復(fù)2～3次），再將每根鋼絲繩拉力與平均值進行比較，以此作為調(diào)整曳引鋼絲繩張力的依據(jù)。

最新采用的電梯曳引鋼絲繩張力均勻度分析測試儀，是通過儀器上的光電探頭采集各根鋼絲繩的振動周期，并將各周期轉(zhuǎn)換為振動頻率后存儲在單片機的內(nèi)存中，再通過該頻率與張力的函數(shù)關(guān)系計算出各根鋼絲繩的張力百分比值，最后通過儀器上的LED顯示出結(jié)果。由于該分析儀完全擺脫了拉力計與鋼直尺，測量時操作十分方便。又因為通過測量鋼絲繩的振動周期來獲取各根鋼絲繩的張力信息，因此測量結(jié)果具有高度的重現(xiàn)性，不受測量人員主觀因素的影響。測量完成后，儀器內(nèi)部的單片機能夠迅速給出最終結(jié)果，因此，檢測效率大大提高。

總之，電梯曳引鋼絲繩使用壽命的影響因素很多，曳引鋼絲繩狀況的好壞直接關(guān)系著鋼絲繩的使用壽命，關(guān)系到電梯的運行質(zhì)量。作為電梯檢驗人員，必須高度重視曳引鋼絲繩的檢測，在實際工作中必須做到仔細觀察、慎重檢查，確保電梯和乘客的安全,避免由于曳引鋼絲繩的缺陷而引起電梯設(shè)備事故的發(fā)生，進而防止和減少電梯事故，保障人民群眾生命和財產(chǎn)安全，實現(xiàn)促進經(jīng)濟發(fā)展的最終目的。

[1]GB8903-2005.電梯用鋼絲繩[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.

[2]魏孔平，朱蓉.電梯技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

[3]TSG T7001-2009.電梯監(jiān)督檢驗和定期檢驗規(guī)則-曳引與強制驅(qū)動電梯[S].中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局頒布，2009.