電梯曳引輪有關(guān)問題的探討

王維善

（青海中特檢特種設(shè)備檢測有限公司，青海西寧 810000）

0 引言

我國是電梯使用大國，據(jù)國家市場監(jiān)督管理總局2018年統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截至2018年12月31日，我國電梯的在冊數(shù)量已達(dá)到了627.83 萬余臺，這其中絕大部分是曳引與強制驅(qū)動電梯。曳引輪是曳引與強制驅(qū)動電梯的一個重要部件，它對于電梯的使用安全和乘坐舒適性能具有重要影響。由于電梯的運行特點，曳引輪的磨損是不可避免的。在日常檢驗工作中，發(fā)現(xiàn)曳引輪非正常磨損導(dǎo)致使用壽命下降的情況已經(jīng)不在少數(shù)，這不但影響電梯的乘坐舒適感，甚至導(dǎo)致事故的發(fā)生。因此了解曳引輪的設(shè)計、安裝、檢驗和維護應(yīng)遵循的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)和容易出問題的環(huán)節(jié)，對于曳引輪的保護具有重要意義。

1 電梯曳引輪安全監(jiān)管、使用管理的現(xiàn)狀

曳引輪是電梯維護保養(yǎng)、定期檢驗的重點環(huán)節(jié)。依據(jù)TSG T 7001—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》，對曳引輪的定期檢驗有3 個方面：①曳引輪運轉(zhuǎn)時應(yīng)平穩(wěn)，沒有異常聲響和振動；②曳引輪外側(cè)面應(yīng)涂成黃色；③曳引輪繩槽應(yīng)保持完好，無嚴(yán)重磨損，當(dāng)磨損嚴(yán)重到影響電梯的曳引能力時，要做曳引能力驗證試驗[1]。目前，新裝電梯的曳引輪一般都是由電梯制造廠統(tǒng)一配置，廠家會選擇合格的合作供應(yīng)商，這在很大程度上保證了曳引輪的質(zhì)量。而一旦更換曳引輪后就很難保證新更換的曳引輪與電梯完美搭配，這包含2 個因素：①曳引輪本身的質(zhì)量問題；②安裝質(zhì)量問題。在日常檢驗中經(jīng)常碰到曳引輪非正常磨損導(dǎo)致使用壽命下降的情況，有必要對曳引輪的損壞狀況、原因和損壞發(fā)展速度及其對電梯安全所產(chǎn)生的風(fēng)險進(jìn)行評價，結(jié)合曳引輪強度分析和損壞發(fā)展速度等方法，加強對電梯曳引輪的維護檢查，確保電梯使用安全。

2 曳引輪的相關(guān)要求

曳引輪作為電梯最重要的傳動部件，對電梯的安全性和乘坐舒適性具有重要影響，國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對于其制造材料、制造工藝等都具有相關(guān)規(guī)定。

2.1 材料要求

曳引輪不但要承受轎廂、載重量、配重等裝置的全部重量載荷，還要承擔(dān)電梯運行過程中的動載荷，因此，其材料要求有良好的綜合機械性能，如強度高、韌性好、耐磨、耐沖擊，最常見的材料是QT60-3 球墨鑄鐵[2]。但近年來有研究人員發(fā)現(xiàn)，采用ADI 等溫淬火球墨鑄鐵QTD900-8 和QTD1050-6 具有良好的綜合性能，且對鋼絲繩具有一定的保護作用，因此QTD900-8、QTD1050-6 將會越來越多的運用于曳引輪的制造中。

2.2 加工工藝要求

為保持足夠的摩擦力，曳引輪的繩槽面的粗糙度應(yīng)不低于Ra6.3 μm，硬度應(yīng)為HB200 左右，同時，為防止不均勻變形，同一輪上的硬度應(yīng)接近，硬度相差應(yīng)不大于HB15。

2.3 結(jié)構(gòu)要求

曳引輪繩槽尺寸與鋼絲繩應(yīng)是匹配的，一般為半圓槽或半圓切口槽中，槽深（不含切口）一般比鋼絲繩半徑大1～2 mm，槽底圓弧的半徑比鋼絲繩半徑大0.25～0.3 mm。

2.4 繩槽形狀

繩槽形狀與曳引繩和曳引輪之間的摩擦力密切相關(guān)，直接關(guān)系到曳引力的大小和曳引輪的壽命。常見的繩槽形狀有半圓槽、帶切口的半圓槽、V 形槽，有研究表明U 形槽不但有穩(wěn)定的曳引能力，而且對鋼絲繩的運行壽命也起到一定的保護作用，因此，越來越多地運用于電梯中。

3 影響曳引輪壽命的主要因素

引起曳引輪非正常磨損的原因主要有以下6 個方面。

3.1 曳引輪的材料問題

隨著電梯制造技術(shù)的發(fā)展，永磁同步無齒輪曳引機逐步取代傳統(tǒng)的曳引機，電梯生產(chǎn)廠家多采用減小曳引輪直徑的方法來適應(yīng)現(xiàn)在小機房的設(shè)置。曳引輪的直徑減小后，在設(shè)計上應(yīng)選用硬度值更高的材料來制造曳引輪，比如QT700。但是有的制造商還是在使用原有標(biāo)準(zhǔn)的材料來制造曳引輪，導(dǎo)致曳引輪使用壽命降低。

3.2 曳引輪的加工工藝不達(dá)標(biāo)

曳引輪在制造過程中，由于槽面的硬度有差異、節(jié)圓半徑不一、輪槽形狀偏差、槽面的加工粗糙度低于Ra6.3 μm 等，都是影響曳引輪使用壽命的因素。比如，各槽的節(jié)圓直徑的差異，導(dǎo)致鋼絲繩在運行過程中產(chǎn)生滑動，繩槽的磨損加劇，從而使曳引輪的壽命降低。

3.3 曳引輪的槽形不符合要求

曳引機的制造商通常會通過加大曳引繩槽下切口角、使用V 形繩槽等方法來提高曳引能力。比如，在檢驗過程中發(fā)現(xiàn)有的曳引輪其繩槽的下切口角β 達(dá)到甚至超過110°，槽的角度值γ也達(dá)到極限角度25°，這些設(shè)計都已超出GB 7588—2015《電梯制造與安裝安全規(guī)范》中有關(guān)曳引輪角度的限值。這些不符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的包角、下切口角、V 形槽角等的設(shè)計都對電梯運行過程的摩擦不利，必然會影響曳引輪和鋼絲繩的使用壽命[3]。

3.4 曳引繩的張力調(diào)整不規(guī)范

當(dāng)采用2∶1 繞繩方式時，若使用直徑較細(xì)的曳引鋼絲繩，應(yīng)該及時調(diào)整鋼絲繩的張力，保證均勻。當(dāng)鋼絲繩的根數(shù)較多時，鋼絲繩的張力調(diào)整起來更為困難。保持張力差均勻的目的在于，當(dāng)張力差較大時，受力較大的一根或幾根鋼絲繩將對曳引輪繩槽產(chǎn)生更為嚴(yán)重的摩擦，從而縮短曳引輪的壽命。建議在維保時，加強對鋼絲繩張力的檢測，或直接加裝在線檢測裝置，以盡可能地保持張力均勻。

3.5 曳引輪的安裝不符合要求

電梯首次安裝時，由于安裝人員的不負(fù)責(zé)任或疏忽導(dǎo)致曳引輪安裝的垂直度不符合要求，一般要求垂直度偏差≤±2 mm，否則會導(dǎo)致纏繞在曳引輪上的鋼絲繩各張力不同，然后發(fā)生3.4項所說的情況。

3.6 外部傷害

如果電梯安裝現(xiàn)場沒有對電梯部件存放進(jìn)行規(guī)范管理，曳引輪未加裝保護措施而隨意擺放，容易發(fā)生磕、碰、砸等情況。曳引輪在露天風(fēng)吹、日曬、雨淋，表面和繩槽面容易粘附硬質(zhì)雜物，如果在安裝前不清理干凈，粘附物會硌傷曳引輪繩槽，造成磨損，從而影響曳引輪的使用壽命。

4 曳引輪磨損的檢測方法

實時對曳引輪的磨損程度進(jìn)行檢測，可以了解曳引輪的磨損情況，以及對電梯的使用安全狀態(tài)進(jìn)行評估，經(jīng)過多年的研究和探索，通過電梯檢驗實踐和查閱相關(guān)文獻(xiàn)，總結(jié)出以下7 點常用的電梯曳引輪磨損檢測方法。

4.1 目視法

目視法是檢驗人員最常用的曳引輪磨損程度檢測方法，它需要一定的電梯檢驗經(jīng)驗和理論分析基礎(chǔ)。在檢驗過程中，通過觀察曳引輪的狀況直接判斷曳引輪是否符合繼續(xù)使用的條件，主要的觀察點有：曳引輪的輪槽表面是否光滑，鋼絲繩是否接觸槽底，各鋼絲繩在輪槽的表面是否高度一致，鋼絲繩和曳引輪外圓面的縫隙高度是否符合要求等。目視檢查無法對磨損量進(jìn)行度量，只能為是否需要采用其他檢測方法進(jìn)行提供大致參考。

4.2 角尺和塞尺配合測量法

角尺和塞尺配合測量法的操作流程為：將角尺的直角邊緊貼住曳引輪的端面，另一條直角邊沿曳引輪徑向抵住最高的鋼絲繩，最后使用塞尺一一測量其他鋼絲繩與角尺之間的間隙，用間隙大小作為度量輪槽不均勻磨損的物理量。這種方法沒有考慮鋼絲繩直徑大小不一給測量結(jié)果帶來的影響，作為此方法的改進(jìn)，也有以標(biāo)準(zhǔn)滾柱代替鋼絲繩來測量的，但是此方法僅適用于出廠檢驗，用于現(xiàn)場檢驗測量的較少，其效率也較為低下。

4.3 塑膜法

采用塑膜造型的方式，將輪槽的形狀以1∶1 的方式復(fù)制出來，通過所復(fù)制的塑膜可觀察輪槽的磨損情況，同時測量其輪槽的特征尺寸。這種方法的創(chuàng)新點在于，將不便測量的尺寸通過“復(fù)制”的方式轉(zhuǎn)化為便于測量的尺寸，檢驗過程也較為直觀，但是其缺點是檢驗效率較低。

4.4 規(guī)塞式工裝測量法

規(guī)塞式工裝測量法是湖州特種設(shè)備檢測研究院電梯檢驗人員陳本瑤首次設(shè)計提出并用于實踐檢驗的（圖1）。該裝置由保持架和規(guī)塞式測試儀表和測量桿組成。通過該測量裝置，可以一次性測量出輪槽寬度、輪槽深度、切口上寬度等多個參數(shù)信息，且測量結(jié)果的精度較高。該方法的缺點是保持架上的孔間距不能任意調(diào)節(jié)，當(dāng)曳引輪的槽距或者輪厚改變時，需要重新制作工裝裝置，通用性較差。

圖1 規(guī)塞式工裝測量裝置

4.5 專用深度尺檢驗法

專用深度尺檢驗法是由成都市特種設(shè)備檢驗研究院李繼波等人所開發(fā)設(shè)計的（圖2），測試時候，將儀器主體抵住輪槽表面，移動主尺帶動測量頭逐個測量各輪槽深度。該儀器的特點是示值顯示直觀，可以直接讀出；且儀器較為小巧，操作簡單、效率高。它的缺點是測量頭的通用性較差，不同截面的輪槽需要更換不同規(guī)格的測量頭，再則只能測量輪槽深度而無法測量輪槽切口寬度和磨損狀況等特征尺寸。

圖2 專用深度尺檢驗法

4.6 聲發(fā)射檢測法

聲發(fā)射檢測法是由沈陽特種設(shè)備檢測研究院電梯檢驗人員孫悅首次提出的。采用聲發(fā)射的方法，對于運行過程中的曳引輪施加聲發(fā)射信號，通過對不同磨損狀況的曳引輪的特征信號進(jìn)行歸納總結(jié)，建立磨損狀態(tài)信號特種識別譜，再將實際測量的特征信號與圖譜相比較，評估磨損狀態(tài)。其屬于在線評估的方法，自動化程度雖然較高，其可靠性和適用性尚在驗證之中。

4.7 非直接接觸全參數(shù)測量法

非直接接觸全參數(shù)測量法由陳建勛等人提出，他們將激光引入到輪槽磨損情況的檢測中，通過與之相配合的計算機軟件可以得出輪槽深度、切口角度、輪槽角度、切口寬度等全參數(shù)特征尺寸，同時還能得出曳引能力等信息。該方法最大的優(yōu)勢在于其精度高且自動化程度強，預(yù)計得到極大的推廣和運用。

5 結(jié)語

對電梯曳引輪的設(shè)計、安裝、檢驗和維護過程中應(yīng)關(guān)注的重點問題進(jìn)行分析，同時總結(jié)和介紹了曳引輪磨損的幾種檢測方法，全過程監(jiān)控曳引輪的使用質(zhì)量，對于減少電梯事故和保障人們生命財產(chǎn)安全具有重要意義。