曳引式電梯鋼絲繩打滑原因解析

梁一周，蔣田韋，許行良

（廣西壯族自治區(qū)特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，廣西 桂林 541000）

在當(dāng)今的發(fā)展中，電梯是最主要的運(yùn)輸方式之一。曳引式電梯由于其具有更好的升降性和安全性、經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)勢(shì)，被越來(lái)越多地應(yīng)用于當(dāng)今世界。而曳引電梯在實(shí)際操作中，為了確保電梯的安全和穩(wěn)定，要滿足曳引系統(tǒng)的相關(guān)要求，不然，在電梯的運(yùn)轉(zhuǎn)中，很容易出現(xiàn)鋼索滑動(dòng)現(xiàn)象，從而危及電梯的安全，從而危及乘員的人身安全。因此，本文就曳引電梯的鋼索滑動(dòng)問題進(jìn)行了分析，并給出了解決辦法，從而進(jìn)一步改進(jìn)了曳引電梯的工作系統(tǒng)，從而有效地保障了曳引電梯的安全和穩(wěn)定。

1 造成曳引式電梯鋼絲繩發(fā)生打滑現(xiàn)象的主要原因

1.1 系統(tǒng)曳引能力

曳引性能是保證曳引電梯穩(wěn)定的重要因素，它將直接關(guān)系到整個(gè)電梯的穩(wěn)定性與安全。在使用中，當(dāng)電梯兩側(cè)與平衡塊的壓力值較高，而曳引纜索與曳引繩的最大靜摩阻力較大時(shí)，則會(huì)引起拖引車的打滑。一旦出現(xiàn)了這種狀況，如果不加以有效的處理，就會(huì)加速鋼索和曳引輪的損耗，從而對(duì)升降電梯的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生一定的不利作用，甚至危及乘客的生命。所以，在曳引電梯的實(shí)際操作中，要根據(jù)電梯的安裝與生產(chǎn)安全要求，對(duì)電梯的曳引性能進(jìn)行科學(xué)的檢測(cè)，以便能夠有效地確保電梯曳引性能的安全性。

1.2 在鋼絲繩端部和繩芯上分別開有V形缺口，如果這個(gè)缺口出現(xiàn)磨損或腐蝕現(xiàn)象時(shí)，就會(huì)造成鋼絲繩打滑

鋼絲繩在進(jìn)行生產(chǎn)過程中，鋼絲繩端部和繩芯之間都有一個(gè)V形缺口，如果這個(gè)V形缺口被磨損或腐蝕時(shí)，就會(huì)造成鋼絲繩打滑。因此，在生產(chǎn)過程中，要保證鋼絲繩的質(zhì)量，就要保證所生產(chǎn)的鋼絲繩端部和繩芯之間有一個(gè)V形缺口，而缺口又是鋼絲繩磨蝕或者磨損的主要原因。如果鋼絲繩使用時(shí)受到強(qiáng)烈沖擊震動(dòng)的作用時(shí)會(huì)使鋼絲繩產(chǎn)生應(yīng)力集中和疲勞磨損，從而造成鋼絲繩打滑。例如，在鋼絲繩生產(chǎn)過程中由于工藝失誤而導(dǎo)致所使用的鋼絲繩產(chǎn)生應(yīng)力集中或疲勞磨損：當(dāng)在卷筒上使用鋼絲繩時(shí)發(fā)生卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在轉(zhuǎn)動(dòng)卷筒使其上下滾動(dòng)過程中會(huì)因承受沖擊負(fù)荷而產(chǎn)生應(yīng)力集中和疲勞磨損。電梯在運(yùn)行或安裝等使用過程中遇到劇烈震動(dòng)、沖擊及溫度變化的情況下會(huì)使鋼絲繩產(chǎn)生疲勞磨損。這些磨損都會(huì)導(dǎo)致鋼絲繩端部和繩芯之間形成V形缺口。根據(jù)鋼絲繩行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求：在進(jìn)行卷筒旋轉(zhuǎn)過程中由于卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)而對(duì)鋼絲繩產(chǎn)生沖擊負(fù)荷時(shí)，當(dāng)沖擊負(fù)荷作用到鋼絲繩時(shí)會(huì)使得鋼絲繩子的局部應(yīng)力集中和疲勞損壞。因此，在生產(chǎn)中應(yīng)該嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定控制工藝參數(shù)并定期對(duì)鋼絲繩端部和繩芯進(jìn)行檢查工作。

1.3 鋼絲繩制造過程中，由于制造技術(shù)不到位、鋼絲繩表面處理不嚴(yán)格等原因，導(dǎo)致鋼絲繩表面有損傷等現(xiàn)象

（1）繩芯的磨損：鋼繩經(jīng)過熱處理后，內(nèi)部溫度較高，表面與外界溫差過大，產(chǎn)生裂紋從而使鋼絲繩的強(qiáng)度降低。（2）繩芯的磨損：由于繩芯內(nèi)表面沒有充分潤(rùn)滑，在鋼繩受拉力時(shí)便產(chǎn)生微小的變形。（3）繩芯表面腐蝕：由于鋼繩表面處理不干凈，導(dǎo)致鋼絲繩與鋼絲繩之間產(chǎn)生嚴(yán)重銹蝕。（4）繩芯內(nèi)表面磨損：由于繩芯內(nèi)徑較小，使鋼絲繩被磨損較嚴(yán)重。（5）繩芯的疲勞剝落：由于鋼絲繩在工作過程中受到一定程度的彎曲載荷作用，使鋼絲內(nèi)部產(chǎn)生微裂紋并發(fā)生疲勞剝落。（6）外涂層損壞：在使用過程中經(jīng)常遇到外涂層損壞的現(xiàn)象。（7）鋼絲繩表面損傷：鋼絲繩經(jīng)過熱處理后沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，不能滿足生產(chǎn)要求時(shí)也會(huì)導(dǎo)致鋼絲繩子表出現(xiàn)不同程度的損傷現(xiàn)象。

圖1 鋼絲繩運(yùn)行速度和摩擦因素之間的關(guān)系

2 因鋼絲繩制造后熱處理不足而導(dǎo)致其強(qiáng)度不足

在實(shí)際生產(chǎn)中，由于熱處理過程的影響，使得鋼絲繩表面產(chǎn)生不同程度的磨損。（1）由于鋼絲繩在熱處理過程中產(chǎn)生的應(yīng)力超過了該產(chǎn)品的使用極限而造成鋼絲繩磨損嚴(yán)重；（2）由于鋼絲繩芯和端部加工精度低，導(dǎo)致鋼絲繩表面磨圓；（3）鋼絲繩股經(jīng)熱處理后，鋼絲繩在卷繞過程中產(chǎn)生了內(nèi)部應(yīng)力，而在使用過程中產(chǎn)生了局部應(yīng)力導(dǎo)致鋼絲繩芯和端部變形；（4）由于鋼絲繩熱處理工序的影響，使得鋼絲網(wǎng)芯容易變軟、變脆、斷裂等。為避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，首先，要從生產(chǎn)工藝上嚴(yán)格控制各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系及配合。其次，是合理地安排工序和順序進(jìn)行生產(chǎn)，避免因制造時(shí)的不合理而造成生產(chǎn)故障。再者，要嚴(yán)格控制各環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系及配合，保證熱處理后鋼絲網(wǎng)芯和端部變形小、質(zhì)量高。最后是要重視熱處理過程中對(duì)產(chǎn)品鋼絲繩的表面處理。對(duì)于鋼絲繩進(jìn)行表面處理可以使其表面變得光滑細(xì)膩，并且不容易被腐蝕、生銹、黏附灰塵等現(xiàn)象。經(jīng)過對(duì)國(guó)內(nèi)某電梯公司使用過的電梯鋼絲繩芯進(jìn)行分析研究后發(fā)現(xiàn)：在其制造過程中通過熱處理后鋼鋼絲繩表面產(chǎn)生了細(xì)小的氧化膜和金屬氧化物膜；當(dāng)鋼絲繩在卷繞過程中受力時(shí)則會(huì)引起這種現(xiàn)象；由于采用了合理工藝而導(dǎo)致鋼絲繩芯和端部變形過大從而引起鋼絲繩內(nèi)部應(yīng)力超過了該產(chǎn)品使用極限。通過研究發(fā)現(xiàn)：隨著制造加工條件和工藝水平的提高，目前電梯用鋼絲繩表面質(zhì)量已經(jīng)有很大改善。

2.1 在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該充分考慮各生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間的配合

（1）鋼絲繩制造前，對(duì)其進(jìn)行熱處理。（2）對(duì)鋼絲繩進(jìn)行熱處理時(shí)，要根據(jù)鋼絲繩的性能和使用要求進(jìn)行合理地安排，避免因熱處理不合理而造成使用中出現(xiàn)問題。（3）在生產(chǎn)過程中，要嚴(yán)格按照工藝規(guī)程要求進(jìn)行生產(chǎn)。（4）當(dāng)發(fā)現(xiàn)鋼絲繩芯和端部變形過大時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整工藝方案并加以解決。（5）由于制造時(shí)的不合理，使得在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生局部應(yīng)力而導(dǎo)致產(chǎn)品鋼絲繩表面磨圓。（6）要重視鋼絲索熱處理后端部包層和芯部是否變形過大的問題。（7）鋼絲網(wǎng)芯應(yīng)盡量減少因端面磨削造成的表面缺陷，如粗糙度、表面劃痕、氧化層等。（8）在鋼絲網(wǎng)芯加工時(shí)不要使用過高的溫度和過大的刀具規(guī)格而造成鋼絲網(wǎng)芯端部變形過大。（9）鋼絲繩在卷繞過程中應(yīng)避免產(chǎn)生應(yīng)力及局部應(yīng)力而導(dǎo)致鋼絲繩產(chǎn)生變形。（10）應(yīng)盡量避免使用內(nèi)徑不均勻的鋼絲繩。（11）在實(shí)際生產(chǎn)中，鋼絲繩在卷繞過程中可能會(huì)受到張力作用并產(chǎn)生局部應(yīng)力造成鋼絲繩芯變形過大或端部變形較大；同時(shí)也有可能引起電梯運(yùn)行過程中發(fā)生事故而影響產(chǎn)品的使用壽命；因此，我們建議：使用較小直徑的鋼絲繩可以避免這種現(xiàn)象發(fā)生；但當(dāng)鋼絲繩端部產(chǎn)生變形時(shí)則應(yīng)盡量采用較粗的鋼絲繩，并采取適當(dāng)增加芯部加工尺寸以提高產(chǎn)品質(zhì)量。

2.2 在生產(chǎn)中對(duì)產(chǎn)品鋼絲繩進(jìn)行熱處理，并且將鋼絲繩芯和端部變形減小到最小

鋼絲繩經(jīng)過熱處理后，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生變形，而且在卷繞過程中會(huì)產(chǎn)生局部應(yīng)力。鋼絲網(wǎng)芯和端部變形過大，使得內(nèi)部應(yīng)力超過了該產(chǎn)品的使用極限而導(dǎo)致鋼絲繩芯彎曲或斷裂。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，一般采用鋼絲繩的芯徑和端徑比進(jìn)行卷繞，使其盡量接近設(shè)計(jì)使用負(fù)荷。為了使鋼絲繩內(nèi)部應(yīng)力減小到最小值，在卷繞過程中應(yīng)該嚴(yán)格控制卷繞速度。如果鋼絲繩兩端被壓緊或者受到外力作用則會(huì)導(dǎo)致變形過大甚至折斷等現(xiàn)象。而采用較細(xì)的芯直徑和較低的張力卷繞則可以減小鋼絲網(wǎng)芯和端部變形。對(duì)于不同型號(hào)、規(guī)格和類型的產(chǎn)品要進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)以保證鋼纖維之間緊密貼合，從而達(dá)到最優(yōu)性能。采用低張力或無(wú)張力卷繞法生產(chǎn)鋼絲繩。在生產(chǎn)過程中使用了低張力或無(wú)張力卷繞法來(lái)加工鋼絲繩也會(huì)造成鋼絲繩打滑現(xiàn)象的發(fā)生。鋼絲繩一般是通過在其芯徑和端部經(jīng)一定比例的鋼絲纏繞而成，其中最重要的是通過不同類型和規(guī)格的芯徑之間的比例來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.3 對(duì)于生產(chǎn)過程中采用的熱處理方法要充分考慮鋼絲繩與其接觸表面的化學(xué)成分以及組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

鋼絲繩的淬火工藝一般分為冷拉（冷負(fù)荷）、冷鐓、退火。對(duì)于鋼絲繩的淬火溫度和時(shí)間要根據(jù)產(chǎn)品要求，合理地選擇，一般為：（1）采用低溫淬火，由于其冷卻速度快，對(duì)鋼絲繩有良好的效果；（2）也可以使用中溫淬火，溫度一般為300～450℃，但溫度過高可能會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力和變形；（3）也可以采用高溫再熱淬火技術(shù)，如采用H13、H13+30℃進(jìn)行熱處理，但必須采取嚴(yán)格的冷卻措施。對(duì)于電梯用鋼絲繩的熱鐓工藝主要是：先將鋼絲繩芯放入熱鐓裝置中加熱至150～200℃并保溫一定時(shí)間后取出冷卻至室溫。冷卻后進(jìn)行拔絲處理直至拔成絲。對(duì)于熱鐓的工藝參數(shù)及方法等在此不再贅述。而在退火工序中需要注意的是：為了避免退溫時(shí)間過長(zhǎng)而導(dǎo)致鋼絲繩變形、彎曲等缺陷出現(xiàn)。（1）加熱溫度和退熱時(shí)間都應(yīng)嚴(yán)格控制；（2）加熱溫度要達(dá)到鋼絲繩表面硬度要求；（3）退火后必須經(jīng)過一定時(shí)間才能取出進(jìn)行軋制。鋼絲經(jīng)過淬火或回火處理后，鋼絲繩芯內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生一定程度的變形，這種情況會(huì)直接影響到鋼絲繩的強(qiáng)度、使用壽命等問題。為了避免上述情況出現(xiàn)而導(dǎo)致鋼絲繩打滑的現(xiàn)象發(fā)生，我們需要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行控制：（1）嚴(yán)格按照技術(shù)要求進(jìn)行生產(chǎn)；（2）合理安排生產(chǎn)工序；（3）在加工過程中嚴(yán)格控制各環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系及配合；（4）合理控制冷卻工藝及冷卻速度；（5）對(duì)淬火后的產(chǎn)品表面進(jìn)行拋光處理；（6）根據(jù)鋼絲繩性能要求對(duì)每根鋼絲繩采取不同形式處理。

2.4 選擇合理的熱處理工藝

鋼絲繩的熱處理是生產(chǎn)中一個(gè)重要的工序，它直接影響著鋼絲繩產(chǎn)品的使用壽命和產(chǎn)品的質(zhì)量。鋼絲繩在熱處理過程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力和局部熱應(yīng)力對(duì)鋼絲繩的使用壽命和產(chǎn)品質(zhì)量有很大影響。鋼絲繩熱處理后產(chǎn)生了熱應(yīng)力，在卷繞過程中受力時(shí)會(huì)引起鋼絲繩芯和端部變形過大，在使用中造成鋼絲繩內(nèi)部有較大局部應(yīng)力而引起卷繞鋼絲繩發(fā)生松弛，從而導(dǎo)致鋼絲繩芯和端部變形過大。另外，還有一種現(xiàn)象：由于熱處理過程會(huì)造成鋼絲網(wǎng)芯及端部過熱而使得其內(nèi)部的熱應(yīng)力超過了該產(chǎn)品的使用極限而造成鋼絲繩發(fā)生打滑現(xiàn)象。鋼絲繩熱處理后，在卷繞過程中受到外部壓力時(shí)，由于卷繞機(jī)在卷輪上受力時(shí)，其兩端會(huì)有一定變形。為了防止上述情況出現(xiàn)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）盡量避免采用熱變形較大、應(yīng)力比較集中的熱處理工藝；（2）對(duì)鋼絲繩芯和端部進(jìn)行熱處理后應(yīng)及時(shí)檢查。

3 避免曳引式電梯鋼絲繩發(fā)生打滑問題的有效措施

3.1 根據(jù)電梯的使用要求，應(yīng)在曳引機(jī)啟動(dòng)前更換新鋼絲繩，更換后的鋼絲繩必須進(jìn)行檢查與保養(yǎng)，使其處于良好的工作狀態(tài)；

應(yīng)經(jīng)常檢查電梯運(yùn)行情況，確保安全可靠，鋼絲繩磨損程度應(yīng)在所需壽命內(nèi)及時(shí)更換，更換的鋼絲繩必須進(jìn)行熱處理和表面處理，不合格的鋼絲繩不得使用，鋼絲繩的使用必須符合國(guó)家安全規(guī)定要求，鋼絲繩嚴(yán)禁超載使用，若有超載現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)采取安全措施，不得將鋼絲繩與其他物體（包括人）固定在一起，以免鋼絲繩斷絲。

3.2 轎廂運(yùn)行中應(yīng)經(jīng)常觀察和調(diào)整曳引機(jī)的速度，以確保電梯運(yùn)行平穩(wěn)

應(yīng)了解曳引機(jī)的使用方法和安全注意事項(xiàng)。（1）要保持電梯的正常運(yùn)行，必須經(jīng)常檢查電梯的鋼絲繩，特別是在運(yùn)行中，如果發(fā)現(xiàn)鋼絲繩有明顯磨損或出現(xiàn)彎曲變形情況應(yīng)該及時(shí)更換鋼絲繩。（2）轎廂運(yùn)行中，應(yīng)注意觀察轎廂內(nèi)轎門處是否有異常現(xiàn)象。（3）曳引機(jī)在正常、安全的速度下運(yùn)行。（4）保持曳引機(jī)的良好潤(rùn)滑和清潔，確保鋼絲繩表面保持干燥。（5）經(jīng)常檢查曳引機(jī)各個(gè)部件以及各部分連接處的螺栓和螺母是否有松動(dòng)和脫落現(xiàn)象。（6）不允許使用非電梯專用鋼絲繩。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，曳引電梯在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。然而，由于各種原因，在實(shí)際操作中，會(huì)導(dǎo)致電梯的鋼索出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，如果出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，很有可能危及乘員的生命。所以，對(duì)于電梯檢測(cè)技術(shù)工作者而言，必須要對(duì)曳引電梯的鋼索出現(xiàn)打滑的原因進(jìn)行深入的研究，從而制定相應(yīng)的對(duì)策，從而有效地保障曳引電梯的安全和穩(wěn)定，防止出現(xiàn)滑落的情況，從而保障乘客的生命安全。