電梯曳引輪輪槽磨損狀況檢驗(yàn)方法及研究

吳周立，陳建勛，林曉明

（廣東省特種設(shè)備檢測研究院珠海檢測院，廣東 珠海 519002）

隨著城市化水平的不斷提升，電梯得到了越來越多的應(yīng)用，幾乎成為人們?nèi)粘３鲂胁豢苫蛉钡慕煌üぞ?。作為一類特種設(shè)備，尤其是隨著信息化程度的不斷推進(jìn)，電梯安全性能也得到越來越多的關(guān)注。曳引輪作為垂直電梯曳引系統(tǒng)重要組成部件，其輪槽磨損直接導(dǎo)致輪槽角度和輪槽下部切口角度等特征幾何尺寸的改變，并將改變鋼絲繩在曳引輪上的包角，降低曳引能力，甚至使電梯產(chǎn)生沖頂或蹲底，威脅乘客的生命財(cái)產(chǎn)安全。此外，輪槽磨損的同時(shí)也往往伴隨著鋼絲繩的磨損，輪槽和鋼絲繩相互磨損過程中鋼絲繩直徑會(huì)逐漸變細(xì)，更容易產(chǎn)生斷絲、變形等缺陷，降低了鋼絲繩對轎廂的承載能力，若未得到有效處理，就可能導(dǎo)致鋼絲繩斷裂。輪槽的不均勻磨損也會(huì)使鋼絲繩周期性滑移，轎廂振動(dòng)，影響乘客乘梯體驗(yàn)。因此，曳引輪輪槽磨損狀況的有效檢驗(yàn)對于確保電梯安全運(yùn)行，保持良好乘梯體驗(yàn)具有重要意義。

圖1 曳引輪輪槽不均勻磨損示意圖

1 曳引輪輪槽磨損類型

曳引輪輪槽磨損通常是不可避免的，根據(jù)磨損后輪槽形狀的不同，輪槽磨損可分為均勻磨損和不均勻磨損。均勻磨損時(shí)各輪槽磨損深度一致，是最理想的磨損狀態(tài)，最大限度地延長了曳引輪和鋼絲繩的使用壽命和更換周期。

然而，由于鋼絲繩安裝結(jié)構(gòu)和鋼絲繩所受張力的差異、曳引輪輪槽不同部位材質(zhì)的差異、曳引系統(tǒng)各部件裝配誤差等原因，實(shí)際情況下多表現(xiàn)為不均勻磨損，如圖1所示。不均勻磨損常表現(xiàn)為某個(gè)輪槽的磨損深度明顯大于其余輪槽，鋼絲繩在該輪槽中產(chǎn)生周期性滑移，進(jìn)一步加快了該輪槽的磨損，如此循環(huán)惡化，最終導(dǎo)致曳引輪提前報(bào)廢。

2 檢規(guī)標(biāo)準(zhǔn)對輪槽磨損的要求

GB/T 31821—2015《電梯主要部件報(bào)廢技術(shù)條件》附錄M2.2.1對輪槽特征尺寸進(jìn)行了要求，規(guī)定曳引輪輪槽下部切口角度值最大不應(yīng)超過106°，且在任何情況下，半圓槽角度不應(yīng)小于25°，V形槽角度不應(yīng)小于35°。該標(biāo)準(zhǔn)第4.2.4條將“繩槽的不正常磨損”視為曳引輪報(bào)廢的技術(shù)條件之一，輪槽不均勻磨損屬于典型的不正常磨損。TSGT7001—2009《電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則——曳引與強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)電梯》2.8(3)規(guī)定：曳引輪輪槽不得有嚴(yán)重磨損，如果輪槽的磨損可能影響曳引能力時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行曳引能力驗(yàn)證試驗(yàn)。GB/T 24478-2009《電梯曳引機(jī)》4.2.3.1：曳引輪節(jié)圓直徑與鋼絲繩直徑之比不應(yīng)小于40，由于輪槽磨損后將導(dǎo)致節(jié)圓變小，該標(biāo)準(zhǔn)對輪槽磨損程度提出了間接要求。

3 各種輪槽磨損狀況檢驗(yàn)方法

3.1 目視法

目視法是最直觀最常用的檢驗(yàn)方法，主要依靠檢驗(yàn)人員經(jīng)驗(yàn)對輪槽磨損狀況進(jìn)行判斷。檢驗(yàn)時(shí)直接判斷狀況，如輪槽工作表面是否平滑，輪槽磨損是否導(dǎo)致鋼絲繩接觸槽底，各根鋼絲繩在繩槽上的工作面高度差是否明顯異常，繩槽內(nèi)的鋼絲繩最高點(diǎn)與曳引輪外圓面的縫隙高度是否過大等。對于無明顯異常磨損的曳引輪，一般可通過目視直接判斷，對磨損狀況有懷疑時(shí)也可借助其他檢驗(yàn)方法判斷或直接進(jìn)行曳引能力驗(yàn)證試驗(yàn)。

3.2 角尺+塞尺法

角尺+塞尺法測試原理為：將角尺一個(gè)直角邊靠緊曳引輪端面，另一直角邊沿曳引輪徑向方向抵住最高的鋼絲繩，最后用塞尺測量其余鋼絲繩最高點(diǎn)與角尺間的間隙，作為輪槽不均勻磨損程度。受不同鋼絲繩直徑差的影響，更為精確的方法是用標(biāo)準(zhǔn)滾柱代替鋼絲繩，以曳引輪不均勻磨損的繩槽直徑差檢測為例，先拆除鋼絲繩，根據(jù)輪槽尺寸選用匹配直徑的標(biāo)準(zhǔn)滾柱，再將同一型號的標(biāo)準(zhǔn)滾柱臥入各個(gè)繩槽內(nèi)，用上述同樣的方法找出最大間隙值作為輪槽磨損最大高度差，用于判斷不均勻磨損程度。角尺+塞尺配合標(biāo)準(zhǔn)滾柱的檢驗(yàn)方法可用于曳引輪生產(chǎn)過程或出廠驗(yàn)收過程輪槽加工質(zhì)量的檢驗(yàn)，也可用于電梯現(xiàn)場檢驗(yàn)，但檢驗(yàn)效率較低。

3.3 橡皮泥或塑性膠法

該方法通過將易變形的橡皮泥或塑性膠壓入曳引輪輪槽中，使其與輪槽面完全貼合，壓緊后取出，從而將各個(gè)輪槽輪廓形狀“復(fù)制”出來。再觀察輪槽磨損狀況或進(jìn)一步測量輪槽特征尺寸。該方法的創(chuàng)新之處在于，考慮到凹槽觀測與尺寸測量的不便，將槽型尺寸轉(zhuǎn)為更容易測量的實(shí)體尺寸，檢驗(yàn)過程更直觀。

3.4 規(guī)塞式工裝測量法

陳本瑤等人設(shè)計(jì)出一種曳引輪槽規(guī)塞式測量輔助裝置。該裝置包括一個(gè)固定于曳引輪上的保持架和一個(gè)安裝于保持架上的規(guī)塞式測試儀表，儀表上連接測量桿。通過調(diào)節(jié)測量桿的高度，可同時(shí)測量輪槽寬度、輪槽深度、切口上寬度等多個(gè)尺寸，如圖2所示。該方法可得到多個(gè)輪槽磨損尺寸信息，且測試精度高。此外，用于安裝規(guī)塞測試儀的保持架上的安裝孔間距不可調(diào)，當(dāng)輪槽間距和曳引輪厚度改變時(shí)需要制作新的保持架，降低了裝置使用的通用性。

圖2 規(guī)塞式測量法所得輪槽尺寸示意圖

3.5 專用深度尺檢驗(yàn)法

李繼波等人開發(fā)出一種電梯曳引輪繩槽磨損量專用檢測儀，此外，鄭祥盤等人也提出類似結(jié)構(gòu)檢測裝置。儀器示意圖如圖3所示，測試時(shí)、將儀器主體抵住輪槽上表面，移動(dòng)主尺帶動(dòng)測量頭逐個(gè)測量各輪槽磨損深度。該儀器類似電子深度尺容柵測量原理，儀器小巧，操作簡便，效率較高。針對不同截面形狀的輪槽需更換不同規(guī)格的測量頭，通用性有所降低。該類儀器可檢測出檢驗(yàn)人員最為關(guān)心的輪槽磨損深度尺寸，無法檢測出輪槽切口寬度和輪槽角度等與磨損狀況密切相關(guān)的其他特征尺寸。

3.6 聲發(fā)射判斷法

孫悅對基于聲發(fā)射特征的電梯曳引輪磨損分析方法進(jìn)行了研究。該方法通過在線測試和記錄不同磨損狀態(tài)曳引輪運(yùn)行過程中的聲發(fā)射信息，從而提取其磨損狀態(tài)的特征信號，根據(jù)特征信號和曳引輪磨損狀況建立曳引輪的磨損狀態(tài)識別模型，屬于在線評估方法，自動(dòng)化程度高，但并不涉及對曳引輪失效磨損量等幾何尺寸的具體評估，對于不同運(yùn)行狀態(tài)下的曳引輪，其可靠性還有待驗(yàn)證。

圖3 電梯曳引輪繩槽磨損量檢測儀示意圖

3.7 非接觸檢驗(yàn)法

陳建勛等人提出將激光三角法位移測量原理應(yīng)用于電梯曳引輪輪槽磨損失效狀況的檢測，并借助計(jì)算機(jī)分析軟件在激光位移傳感器獲得的輪廓數(shù)據(jù)中提取出輪槽深度、切口角度、輪槽角度、切口寬度等特征尺寸，依據(jù)輪槽特征尺寸對曳引能力進(jìn)行計(jì)算。激光三角法位移測量原理在小表面輪廓提取和分析領(lǐng)域具有測距精度高、效率高、掃描范圍廣、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測等突出優(yōu)勢。該方法為非接觸光學(xué)檢驗(yàn)，不破壞輪槽表面，檢測精度高。

4 結(jié)語

檢驗(yàn)人員在電梯曳引輪輪槽磨損狀況檢驗(yàn)過程中需結(jié)合個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，按照檢規(guī)要求并參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，使用合適的檢測方法和檢驗(yàn)工具、檢驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行綜合檢驗(yàn)和判斷。當(dāng)懷疑輪槽磨損狀況對電梯曳引能力造成影響時(shí)，還應(yīng)該進(jìn)行曳引能力驗(yàn)證試驗(yàn)，經(jīng)驗(yàn)證不合格時(shí)應(yīng)該立即維修或修理，確保曳引系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。