電梯曳引輪破損失效分析

劉志凱 何樹華 劉建斌

（1.廣東省特種設(shè)備檢測(cè)研究院順德檢測(cè)院，佛山 528300；2.廣東省特種設(shè)備檢測(cè)研究院清遠(yuǎn)檢測(cè)院，清遠(yuǎn) 511500）

1 技術(shù)背景

曳引輪作為電梯運(yùn)動(dòng)的重要部件，承擔(dān)著轎廂、對(duì)重和負(fù)載產(chǎn)生的全部動(dòng)、靜載荷，所以不僅要求強(qiáng)度高、韌性好，更要具有很好的耐磨損性[1]。

曳引輪的輪槽一般分為半圓槽、V型槽和帶切口半圓槽3種，如圖1所示。在這3種輪槽形式中：半圓槽的鋼絲繩與曳引輪的接觸面積最大，鋼絲繩受力均勻變形較??；V型槽的兩側(cè)有一定的夾角，輪槽運(yùn)轉(zhuǎn)過程中與鋼絲繩的接觸面較小，會(huì)產(chǎn)生較大的擠壓力，導(dǎo)致鋼絲繩產(chǎn)生的變形量較大，但是這種輪槽形式能提供較高的當(dāng)量摩擦系數(shù)，使電梯獲得較大的曳引力，缺點(diǎn)是輪槽的磨損速率快；帶切口半圓槽具有當(dāng)量摩擦系數(shù)大和輪槽磨損小的優(yōu)點(diǎn)，但是加工比較復(fù)雜，制造成本比前兩種輪槽形式高[2]。

圖1 3種輪槽形式結(jié)構(gòu)圖

《電梯制造與安裝安全規(guī)范》（GB/T 7588—2003）第9.2.1條規(guī)定，曳引輪的節(jié)圓直徑與曳引鋼絲繩的公稱直徑比不小于40?！峨娞荼O(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》（TSG T7001—2009，以下簡稱《規(guī)則》）第2.7（3）項(xiàng)規(guī)定，曳引輪槽不得有缺損或者不正常（嚴(yán)重）磨損。當(dāng)判定輪槽的磨損可能影響曳引能力時(shí)，須做曳引能力試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證[3]。

2 理化分析

在對(duì)某小區(qū)一臺(tái)在用電梯的年檢中發(fā)現(xiàn)，電梯曳引輪輪緣破損嚴(yán)重。該曳引輪為V型槽曳引輪，工作過程中受鋼絲繩應(yīng)力較大，導(dǎo)致輪緣大范圍破損。

2.1 斷口宏觀形貌

從曳引輪輪緣破損部位的斷口樣品的宏觀形貌可以看出，曳引輪破損屬于脆性斷裂，斷口粗糙，斷口周圍無塑性變形。

2.2 斷口掃描電鏡分析

在掃描電鏡上對(duì)斷口的形貌進(jìn)行微觀分析，如圖2所示。斷裂的微觀機(jī)理均為解理斷裂[4]，并存在大量的沿晶裂紋和二次裂紋。該斷口為典型的脆性斷裂。

圖2 斷口樣品SEM形貌

2.3 化學(xué)成分分析

對(duì)試樣進(jìn)行全定量光譜分析，在不同部位共檢測(cè)3次，然后取其平均值，測(cè)得試樣主要化學(xué)成分含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）如表1所示。結(jié)果表明：試件符合球墨鑄鐵化學(xué)成分要求。

表1 化學(xué)成分含量

2.4 硬度測(cè)試

對(duì)試樣表面隨機(jī)選取10個(gè)點(diǎn)測(cè)試布氏硬度，測(cè)試結(jié)果見圖3。試樣表面硬度最高為226.0 HBW，最低為214.0 HBW， 平均硬度為219.6 HBW，曳引輪的制造要求硬度不低于200 HBW，同一輪上的材料硬度偏差不大于15 HBW，可見試樣的硬度符合要求。

圖3 樣品硬度測(cè)試結(jié)果圖

3 失效原因分析

電梯曳引輪失效主要表現(xiàn)為曳引輪輪槽的過度磨損，造成電梯曳引輪曳引力不足出現(xiàn)鋼絲繩在曳引輪上打滑，嚴(yán)重影響電梯的運(yùn)行安全。

曳引輪的失效形式主要有均勻磨損、不均勻磨損和凹坑以及表面局部剝落3種形態(tài)。這些失效形式屬于磨損失效[5]，但是都不足以造成脆性斷裂，導(dǎo)致曳引輪出現(xiàn)解理斷裂的原因只有在曳引輪工作過程中受到較大沖擊載荷，從而使曳引輪產(chǎn)生宏觀裂紋而失效。

4 結(jié)語

根據(jù)以上分析可以得出，該小區(qū)在用電梯曳引輪輪緣破損的原因?yàn)橐芬喸诠ぷ鬟^程中受到較大沖擊載荷，使曳引輪產(chǎn)生宏觀裂紋而失效。