曳引式電梯輪槽磨損故障特點、成因及檢測技術(shù)

哈云 王家忠

【摘要】曳引式電梯在驅(qū)動形式上為曳引驅(qū)動，使電梯完成升降功能。曳引式電梯在運行過程中會受相關(guān)因素影響而出現(xiàn)運行故障，常見的故障為電梯輪槽磨損，若不及時進(jìn)行維護(hù)，則容易影響電梯的運行效率與安全。本文基于曳引式電梯為例，深入探究電梯輪槽磨損的特點、成因與檢測技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】曳引式電梯；輪槽；故障；檢測

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.03.037

Characteristics， Causes and Detection Techniques of Wear Faults in Traction Elevator Wheel Slots

HA Yun1， WANG Jiazhong2

（1.Yunnan Modern Elevator Sales Co.， Ltd.， Kunming 650021， China； 2.Yunnan Special Equipment Safety Testing Research Institute， Kunming 650224， China）

Abstract： The traction elevator is driven by traction， which completes the lifting function of the elevator. During the operation of traction elevators， they may experience operational failures due to related factors. The common failure is the wear of elevator wheel slots. If not maintained in a timely manner， it can easily affect the efficiency and safety of elevator operation itself. This article takes traction elevators as an example to deeply explore the characteristics， causes， and detection techniques of elevator wheel groove wear.

Keywords： traction elevator； wheel groove； fault； detection

1曳引式電梯

按照電梯運行的驅(qū)動形式，國內(nèi)目前的主要電梯驅(qū)動形式有液壓驅(qū)動型、強制驅(qū)動型與曳引驅(qū)動型。曳引式在國內(nèi)的居民建筑中較為常見，應(yīng)用范圍與適應(yīng)建筑物類型的能力較為突出，且具有較好的可靠性與安全性，提升的高度不設(shè)限，運行速度的控制也較為簡便。多種優(yōu)點使曳引式電梯成為國內(nèi)建筑運用較為頻繁的電梯類型。曳引式電梯的提升結(jié)構(gòu)主要由曳引式輪、導(dǎo)向輪、電機驅(qū)動部位、對重、轎廂幾個部分構(gòu)成。在運行過程中，曳引式輪繩槽通常懸掛鋼絲繩，繩兩端則依次連接對重與轎廂兩部分?；谠摲N驅(qū)動結(jié)構(gòu)，鋼絲繩與曳引蝸輪在運行過程中會受到和發(fā)揮摩擦力的作用，帶動轎廂上升或降落。

2曳引式電梯輪槽磨損的特點

曳引式電梯因其運行特點與結(jié)構(gòu)特點，鋼絲繩、引輪與其他附件的損壞率較高，其中曳引輪的維修成本相較于其他部分較高，更換的難度與安全風(fēng)險較高。曳引式電梯的輪槽磨損受到多種因素影響，集中于設(shè)計、制造、安裝等多個環(huán)節(jié)，受到不同環(huán)節(jié)的因素影響，曳引式電梯在曳引系統(tǒng)接觸各個繩槽的過程中，會產(chǎn)生不同的摩擦損耗系數(shù)，進(jìn)而加快電梯故障速率。

曳引式電梯運行主要依靠曳引繩和曳引輪繩槽產(chǎn)生的摩擦力進(jìn)行曳引，曳引輪繩槽的形狀與電梯曳引力大小具有直接關(guān)系，也影響曳引輪的使用壽命?，F(xiàn)階段，國內(nèi)曳引式電梯的曳引輪繩槽有半圓槽、帶切口半圓槽、V型輪槽幾種結(jié)構(gòu)，帶切口半圓繩槽的應(yīng)用范圍相對廣泛。不同的曳引繩槽結(jié)構(gòu)也具有不同的曳引繩槽故障特點，大體上可分為兩種。其一，鋼絲繩存在整體掉落和不均勻掉落的情況，后者具體表現(xiàn)為曳引輪槽單個或多個繩槽受到磨損，繩槽節(jié)圓直徑逐漸縮小，造成鋼絲繩掉落的情況。其二，整體掉落表現(xiàn)為曳引式電梯本身的輪槽結(jié)構(gòu)磨損相對均勻，造成曳引鋼絲繩整體掉落。掉落情況雖然不同，但都會對曳引式電梯的正常啟動受到影響，增加電梯運行的安全風(fēng)險。

3曳引式電梯輪槽磨損的成因

3.1制造工藝不達(dá)標(biāo)

若排除正常安裝、運行與維護(hù)等因素，曳引式電梯輪槽受到磨損的因素主要集中于部件制造生產(chǎn)階段。通常情況下，曳引式電梯的曳引輪槽具有相應(yīng)的材料標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)對于曳引輪槽的材料標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 1348—2019《球墨鑄鐵件》，輪槽的直徑也具有明確要求，普遍要求輪槽的直徑大于鋼絲繩。輪槽工件表面的粗糙、硬度等也具有明確指標(biāo)，但部分廠家在制造生產(chǎn)的過程中沒有按照國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，造成曳引輪的規(guī)格低于規(guī)定指標(biāo)。從原因上分析，國內(nèi)部分廠家在制造生產(chǎn)的資質(zhì)、質(zhì)量把控環(huán)節(jié)與制造水平方面，還不足以保障曳引輪槽符合國家標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而導(dǎo)致曳引輪球化不勻和硬度不足，在產(chǎn)生曳引驅(qū)動力的過程中曳引輪槽抗磨損系數(shù)不高，難以滿足實際需求。

3.2繩與輪產(chǎn)生的摩擦

曳引式電梯的驅(qū)動一般依靠曳引輪和鋼絲繩產(chǎn)生的靜摩擦力完成轎廂的上升與下降控制。在運行頻率與年限不斷疊加的過程中，曳引鋼絲繩和曳引輪槽的摩擦損耗也不斷增加，進(jìn)而影響靜摩擦力的產(chǎn)生質(zhì)量與效率，電梯轎廂的提升情況也隨之受到影響，增加整體電梯運行的安全風(fēng)險。

3.3安裝工藝不合格

安裝工藝的合格與否影響到曳引式電梯的后續(xù)運行質(zhì)量和效率，也影響電梯驅(qū)動結(jié)構(gòu)的使用壽命。曳引式電梯的安裝環(huán)節(jié)也具有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)，部分建筑由于在電梯安裝環(huán)節(jié)存在人員操作失誤、忽視安裝標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定等情況，使得曳引輪槽在受力上存在不均勻的情況，為后續(xù)的電梯運行埋下隱患。部分安裝施工人員在安裝完成后，忽視曳引鋼絲繩的張力測試，容易對后續(xù)電梯運行、輪槽抗損耗質(zhì)量造成影響。

4曳引式電梯輪槽磨損檢測技術(shù)

4.1觀察法

曳引式電梯的輪槽主要用于承受電梯傳動系統(tǒng)中的載荷，確保電梯平穩(wěn)地上升和下降。由于工作負(fù)荷的持續(xù)作用，曳引輪槽后續(xù)會出現(xiàn)表面磨損和裂紋，若沒有及時發(fā)現(xiàn)和修復(fù)，會造成輪槽進(jìn)一步損壞，甚至在運行時產(chǎn)生故障，埋下安全隱患。觀察法是一種簡單直接的曳引式電梯輪槽磨損檢驗方法。在使用觀察法進(jìn)行檢測時，主要觀察輪槽和鋼絲繩表面，判斷是否存在磨損的跡象。若存在表面光滑度降低、凹陷或磨痕等情況，則在一定程度上表明輪槽與鋼絲繩的摩擦已經(jīng)產(chǎn)生較大的磨損。鋼絲繩表面的裂紋、變形或拉緊不均等現(xiàn)象，一般由輪槽磨損引起，嚴(yán)重情況下會影響鋼絲繩的強度和安全性。觀察法在本質(zhì)上屬于主觀的檢測，依賴于檢驗人員的經(jīng)驗和判斷。因此，在使用觀察法進(jìn)行檢測時，需要有經(jīng)驗豐富的專業(yè)人員進(jìn)行操作，并通過多次觀察和比對，確保結(jié)果的準(zhǔn)確性。觀察法雖然簡單快捷，但缺點之一是不能提供具體的數(shù)字化信息或準(zhǔn)確的磨損程度評估[1]。

4.2拉力計檢測法

拉力計檢測法主要通過測量鋼絲繩的張力差異來推斷曳引輪槽的磨損情況。曳引式電梯的鋼絲繩與曳引輪槽之間的運行較為緊密，使得其張力受到輪槽磨損影響較大。因此，通過測量鋼絲繩張力的變化，可以初步判斷出輪槽的磨損程度。在進(jìn)行拉力計檢測之前，檢驗人員需要提前設(shè)定一個合理范圍的力值。預(yù)設(shè)范圍應(yīng)根據(jù)電梯的設(shè)計要求和使用情況來確定。隨后，將拉力計固定在電梯鋼絲繩上，并施加指定的力值[2]。最后，根據(jù)拉力計測量張力值比對測得的張力與預(yù)設(shè)的范圍，進(jìn)而判斷輪槽的磨損程度。如果測得的張力與預(yù)設(shè)范圍一致或接近，可認(rèn)為輪槽的磨損情況較輕。如果測得的張力超出了預(yù)設(shè)范圍，即存在較大的張力差異，就表明輪槽可能存在嚴(yán)重的磨損或其他損壞情況。在應(yīng)用拉力檢測法前，操作人員應(yīng)設(shè)定合理的力值，并保持穩(wěn)定的施力過程，提高檢測結(jié)果的可靠性并減少誤差。此外，拉力計檢測法具有一些優(yōu)點和局限性。其優(yōu)點包括操作簡單、快速，無需停機和拆卸部件，能夠在現(xiàn)場直接測量鋼絲繩狀態(tài)，但該方法無法直接觀察輪槽的磨損情況，只能通過張力變化間接推斷。

4.3數(shù)據(jù)對比法

數(shù)據(jù)對比法一般針對鋼絲繩的下沉量進(jìn)行實測數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)對比，以此判斷輪槽的磨損程度。本質(zhì)上，數(shù)據(jù)對比法基于曳引輪槽內(nèi)的鋼絲繩具有一定的下沉量的特征，當(dāng)輪槽發(fā)生磨損時，鋼絲繩在輪槽中的位置會發(fā)生變化，表現(xiàn)為下沉量的增加，測量鋼絲繩的下沉量（或高度變化），可初步判斷輪槽的磨損情況[3]。在實際檢測中，操作人員需根據(jù)電梯的制造商或相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)提供的技術(shù)文檔（鋼絲繩下沉量的預(yù)設(shè)數(shù)值），確定輪槽磨損的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)范圍。隨后選擇合適的測量工具，如測量尺、測量塊等，一方面確保其精準(zhǔn)度和穩(wěn)定性，另一方面在具體檢測中，將測量工具放置在鋼絲繩上，測量鋼絲繩相對于輪槽頂部的下沉量或高度變化。配合多個測點進(jìn)行測量獲取準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。將實際測得的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)范圍進(jìn)行對比。如果測得的數(shù)據(jù)在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)范圍內(nèi)，說明輪槽磨損較輕；如果實際數(shù)據(jù)超出了標(biāo)準(zhǔn)范圍，即存在較大的下沉量或高度變化，就表明輪槽可能存在嚴(yán)重的磨損現(xiàn)象，需要及時進(jìn)行更換或修復(fù)。數(shù)據(jù)對比的檢測技術(shù)在應(yīng)用時，應(yīng)注意選取合適的測量點，確保測量工具與鋼絲繩之間的接觸牢固，避免因外界因素影響測量結(jié)果。

4.4工具檢測法

檢測法主要基于曳引輪槽的直接觀察和測量，并結(jié)合測量輪槽的寬度、深度等參數(shù)來評估輪槽的磨損狀況。輪槽磨損常導(dǎo)致寬度減小或深度增加，以此可判斷曳引輪槽的磨損程度。在實施上，可選擇輪槽深度測量器、輪槽寬度測量卡尺等對輪槽進(jìn)行直接觀察和測量，分析輪槽的寬度、深度等參數(shù)的變化情況，評估輪槽的磨損程度。若工具檢測法難以評估輪槽表面質(zhì)量和其他潛在故障點，還可結(jié)合其他檢測方法，如數(shù)據(jù)對比法、拉力計檢測法等，全面和準(zhǔn)確地評估輪槽磨損情況。另外，工具檢測法中，也可依靠紅外線測量工具，對曳引輪槽的鋼絲繩下沉量進(jìn)行標(biāo)記，當(dāng)轎廂在?？窟^程中超出預(yù)期設(shè)置的數(shù)值范圍，則可結(jié)合超出的數(shù)值范圍情況判斷曳引輪槽的磨損程度，該種工具檢測方法也較為簡便與直接，對曳引輪槽的影響較小。

4.5空載與超載檢測法

空載實驗與超載實驗主要根據(jù)曳引式電梯的運行情況進(jìn)行檢測，檢測指標(biāo)一般為電梯的運行速度與其他運行狀態(tài)。在該種檢測方式中，檢測人員需斷開制動電源，用以模擬部分特殊情況，若在電梯緊急制動?？康那闆r下，轎廂未出現(xiàn)損傷，則表面曳引輪槽的磨損還處于合格范圍內(nèi)，若在緊急制動與?？窟^程中出現(xiàn)轎廂受損的情況，則根據(jù)受損程度判斷曳引輪槽的磨損情況，及時做好后續(xù)檢查與維修的準(zhǔn)備工作。

5曳引式電梯輪槽磨損維護(hù)措施

從零部件的視角上拆分曳引式電梯，曳引輪為核心部件，與電機、制動設(shè)備與減速設(shè)備構(gòu)成動力系統(tǒng)，即曳引機。曳引輪在曳引式電梯結(jié)構(gòu)中的繩輪，或稱其為驅(qū)動繩輪，本質(zhì)上屬于曳引動力結(jié)構(gòu)，曳引鋼絲繩與輪邊緣繩槽摩擦力與傳播動力，需要承受轎廂、載重與對重的全部靜動載荷。因此，曳引式電梯的曳引輪結(jié)構(gòu)需要具備高強度、高韌性、抗磨損、抗沖擊等特性，以此綜合提升曳引式電梯的運行質(zhì)量。

對于材料方面的選擇，應(yīng)盡量選用QT600—2球墨鑄鐵，曳引輪的直徑不小于鋼絲繩的40倍，實際選用中可結(jié)合電梯規(guī)格、運行頻率、場合特點等將直徑控制在50倍左右，若有特殊需求，曳引輪的直徑也可大于鋼絲繩的60倍。U型輪槽在結(jié)構(gòu)特性上具有當(dāng)量摩擦系數(shù)大、曳引繩損耗低等優(yōu)勢，在現(xiàn)階段的曳引式電梯結(jié)構(gòu)中應(yīng)用范圍最為廣泛。由于曳引輪的結(jié)構(gòu)主要涉及兩個部分，中間部分的輪筒可在表面以輪圈式繩槽切削于輪圈外部，曳引輪外部的輪圈與內(nèi)輪筒套裝可采用鉸制螺栓相連，以此與中間部分的輪筒共同形成一個U形槽。此外，輪槽作為曳引式電梯運行中承載鋼絲繩的關(guān)鍵部件，其磨損程度直接影響電梯的安全性能。檢測人員須定期巡檢輪槽，進(jìn)行視覺檢查，觀察輪槽是否存在明顯的磨損、斷裂或裂紋等情況，如發(fā)現(xiàn)問題，及時通知專業(yè)維護(hù)人員進(jìn)行修復(fù)，避免磨損進(jìn)一步加劇。

6結(jié)束語

綜上所述，曳引式電梯作為國內(nèi)應(yīng)用范圍最為廣泛的電梯類型之一，考慮到其驅(qū)動和結(jié)構(gòu)特點，在檢測和維護(hù)方面應(yīng)制定定期檢測和維護(hù)計劃，強化曳引式電梯的運行保障，同時結(jié)合實際情況，合理采用檢測技術(shù)與方法，提高電梯輪槽的磨損檢測精確度，進(jìn)一步保障電梯的安全運行。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李海龍.基于傳感技術(shù)的曳引式電梯輪槽磨損檢測方法[J].西部特種設(shè)備，2023，6（4）：37-41.

[2]洪鵬.曳引式電梯輪槽磨損與檢驗檢測的分析[J].中國設(shè)備工程，2023（11）：157-158.

[3]徐鵬飛.曳引式電梯鋼絲繩打滑原因解析[J].中國設(shè)備工程，2022（19）：182-184.

【作者簡介】

哈云，女，1974年出生，研究方向為電梯維保檢驗與試驗質(zhì)量控制。

（編輯：劉一童）