電梯曳引裝置失效問題探討及實例分析

摘要：電梯曳引系統(tǒng)在電梯結構中非常重要，其結構的穩(wěn)定性及質量的可靠性決定了電梯能否安全運行。只有提前檢測并識別電梯曳引系統(tǒng)中各組件的失效狀態(tài)，才能有效地預防電梯事故的發(fā)生。文中通過分析電梯曳引系統(tǒng)失效的原因，結合曳引裝置失效的檢測方法，以理論基礎及行業(yè)經(jīng)驗為指引，結合具體實例，得出電梯曳引裝置失效的預防措施，以期為從業(yè)者提供理論基礎，從而減少電梯事故的發(fā)生。

關鍵詞：電梯；曳引輪；鋼絲繩；失效

Exploration and Example Analysis of the Failure of Elevator Traction Devices

ZHUANG Junyang

（ Xiamen Special Equipment Inspection and Tesing Institute， "Xiamen 36100， Fujian， China ）

Abstract： The elevator traction system is very important in the elevator structure， and the stability and reliability of its structure and quality determine whether the elevator can operate safely. Only by timely and early detection and identification of the failure status of each component in the elevator traction system can the occurrence of elevator accidents be effectively prevented. This article analyzes the causes of failure in elevator traction systems， combined with detection methods for traction device failure， based on theoretical foundations and industry experience， and combined with specific examples， proposes preventive measures for elevator traction device failure， which can provide theoretical basis for practitioners in this industry and reduce the occurrence of elevator accidents.

Key Words： Elevator; Traction wheel; Steel wire rope; Invalid

1電梯曳引裝置結構及其工作原理簡述

在電梯的機械系統(tǒng)中，曳引系統(tǒng)是非常重要的一部分，電梯曳引系統(tǒng)大致可分為電機、曳引輪、電梯轎廂、導向輪、配重塊及鋼絲繩等，如圖1所示。

圖1 " "電梯曳引裝置結構圖

其中電機是提供動力的組件，電機輸出端連接曳引輪，鋼絲繩一端連接配重塊，一端連接電梯轎廂，起到傳遞曳引輪輸出的動力的作用；電梯的動力傳遞除了電機的驅動外，曳引輪和帶向輪的輪緣槽與鋼絲繩的摩擦力也至關重要。[1]

正常情況下，在電梯配重模塊的重力和轎廂的重力的組合作用下會將鋼絲繩壓入輪槽中，電機啟動后，曳引輪與鋼絲繩之間的摩擦力，將帶動鋼絲繩運動，使配重裝置和轎廂進行相對運動，實現(xiàn)電梯轎廂在井道中垂直運動。[2-3]

2電梯曳引裝置失效原因分析

2.1電梯曳引裝置材料不合格

針對電梯事故進行取樣分析，有一部分電梯曳引裝置失效的根源在于材料質量問題，暗藏巨大的安全隱患。曳引裝置選材時一定要嚴格按照國家相關標準，確保電梯曳引裝置的安全性及可靠性，杜絕安全事故的發(fā)生。

2.2鋼絲繩與曳引輪接觸面受力不均

鋼絲繩在電梯曳引裝置中至關重要，其受力不均勻、與電梯曳引輪不匹配性也會引起曳引輪磨損，嚴重影響其使用壽命。若鋼絲繩的張力偏差較大，將影響鋼絲繩受力的均勻性，甚至影響曳引輪徑向的受力，造成鋼絲繩打滑，增加鋼絲繩與曳引輪的接觸次數(shù)，影響曳引輪的疲勞壽命，加劇曳引輪的磨損。某些不良廠商為降低材料成本，對標準規(guī)范的鋼絲繩數(shù)量及直徑進行減配，嚴重影響鋼絲繩與曳引輪的受力分布，造成鋼絲繩與曳引輪的槽角減小，比表面積壓力增大，造成鋼絲繩的曳引力分布不均，加劇曳引輪的輪槽槽邊磨損。前期磨損不易察覺，但運行中會出現(xiàn)累積失效，對鋼絲繩造成不可逆的損傷，嚴重影響電梯使用壽命。[4-6]

2.3曳引輪輪槽結構設計缺陷

曳引輪的直徑及輪槽結構是曳引輪設計時最主要的因素，輪槽的結構設計缺陷將會導致電梯運行不穩(wěn)定。一方面，目前曳引輪的設計及公差要求無明確的國家標準要求，僅依靠經(jīng)驗公式及工程算法計算驗證，因此各家的曳引輪直徑及公差要求存在一定的差異，若實際安裝過程中未成套使用將出現(xiàn)曳引輪與鋼絲繩不匹配的情況，影響曳引輪使用壽命；另一方面，曳引輪輪槽的包角大小及輪槽尺寸嚴重影響曳引力大小，對電梯曳引力是否滿足規(guī)范存在未知因素，若曳引輪結構設計存在缺陷將嚴重影響輪槽的耐久度，不利于電梯長久運行。[7]

2.4鋼絲繩直徑與曳引輪輪槽匹配性不佳

在鋼絲繩直徑與曳引輪的輪槽包角和輪槽尺寸存在不匹配的情況下，常引發(fā)安全事故。若鋼絲繩直徑過大會造成鋼絲繩兩端的曳引力不平衡，會加速曳引輪的磨損及影響電梯運行的穩(wěn)定性，造成曳引輪失效加速及電梯轎廂的晃動，若不及時采取措施補救會影響到電梯的運行安全；若鋼絲繩直徑過小、曳引輪輪槽過大，會造成鋼絲繩在輪槽內曳引力不足，造成曳引輪打滑，此時靜摩擦會轉化為動摩擦，摩擦力不足以支持轎廂的重力，輕則對運行精準度造成影響，重則會造成電梯安全事故。[8-10]

2.5其他原因

除上述因曳引裝置結構及材料原因導致電梯曳引裝置失效外，還有其他原因會導致電梯曳引裝置失效，包括但不限于電梯超重、運行距離長、維護不到位等情況。若電梯超重，電梯機械結構及電氣設備將在超負荷狀態(tài)下運行，加劇曳引裝置磨損，影響電梯曳引裝置的失效。電梯運行距離過長，也會加劇曳引裝置的磨損。[11-12]

3電梯曳引裝置失效問題檢驗方法

3.1鋼絲繩檢測

曳引式電梯鋼絲繩目前有兩種主流檢測方案，分別為觀察法和拉力檢測。顧名思義，觀察法就是檢測人員用眼睛查看鋼絲繩是否因運行時間或者加工制造工藝問題造成鋼絲繩的磨損及斷裂，結合游標卡尺等工具量化鋼絲繩直徑是否符合標準要求，進而判斷鋼絲繩是否合規(guī)；拉力檢測是用來檢測鋼絲繩的曳引力是否滿足要求，一般采用拉力計來完成，若鋼絲繩某一段出現(xiàn)不正常磨損，則會被檢測出來。[13]

3.2曳引輪輪槽檢測

曳引輪輪槽設計不合理會造成鋼絲繩與曳引輪相對位移，導致鋼絲繩下沉。常規(guī)的曳引輪輪槽檢測主要通過檢測曳引輪與鋼絲繩裝配完成后的鋼絲繩下沉量來實現(xiàn)，最后對數(shù)據(jù)進行匯總，判斷是否符合標準要求。電梯曳引輪輪槽的檢測方法大致分為直接觀察法和紅外測量法。若鋼絲繩的下沉量在國家規(guī)定的許用值內，則表明輪槽滿足安全性要求，可以繼續(xù)使用。若曳引輪使用時間過長，輪槽出現(xiàn)磨損，一旦下沉量超出標準要求的許用值時就需要更換輪槽。[14]

同時，曳引輪輪槽磨損是否均勻也是檢測的一項重要指標。在電梯正常運行中，曳引輪輪槽磨損均勻；但在某些案例中，曳引輪輪槽會出現(xiàn)不均勻磨損，可能是因為電梯曳引系統(tǒng)存在問題，此時需要對電梯曳引裝置進行進一步檢測，判斷真因并解決。

3.3超載及空載檢測

超載和空載檢測是目前檢驗曳引式電梯運行狀態(tài)好壞的常用方法，也是電梯安裝時的常規(guī)操作，安裝服務人員會記錄檢測數(shù)據(jù)，并據(jù)此判斷電梯運行的安全性。主要方法是在超載及空載情況下，檢測電梯運行速度等多種參數(shù)，并檢測電梯在突然斷電的情況下電梯轎廂能否及時制動，若能，則說明電梯曳引系統(tǒng)曳引能力比較好，若制動不及時，則表明電梯曳引系統(tǒng)曳引力存在問題，曳引輪輪槽或鋼絲繩可能存在磨損，需要及時維護檢修和保養(yǎng)，并更換零部件。

4電梯曳引系統(tǒng)失效的預防措施

4.1明確相關標準規(guī)范

為量化電梯曳引系統(tǒng)的失效檢測數(shù)據(jù)，不僅需要合理的檢測方法及輔助工具，還需要嚴格且準確的標準規(guī)范的支撐。建議明確以下幾點檢驗規(guī)范要求：1）規(guī)定曳引輪外側需要涂抹黃色油漆，以便可肉眼容易觀測曳引輪槽的磨損情況；2）明確曳引裝置換新的臨界值，以確定何種情形下可以不更換零部件，僅需要通過維護保養(yǎng)即可滿足電梯運行的安全；3）根據(jù)不同的使用情形，精準制定維護方案。如在辦公區(qū)域及小區(qū)這種人流量較大的區(qū)域，電梯曳引系統(tǒng)會更快失效，在實際檢測時需做好記錄，以便及時發(fā)現(xiàn)并解決問題；4）要求廠家完成制動試驗，并同步上傳制動距離及制動時間；5）定期檢查鋼絲繩下沉量，判斷曳引輪輪槽或鋼絲繩磨損程度，若檢測結果顯示鋼絲繩的相對下沉量超出4mm，則表明曳引輪輪槽或者鋼絲繩磨損相當嚴重，應及時更換零部件。

4.2曳引輪輪槽失效預防

預防曳引輪輪槽失效的方法主要體現(xiàn)在曳引輪的選型上。

常規(guī)的曳引輪輪槽主要有V型槽和U型槽兩種，選擇曳引輪輪槽時要充分考慮鋼絲繩的物理結構以及承載能力，因為鋼絲繩的橫截面為圓形，U型槽的結構能夠保證輪槽和鋼絲繩緊密貼合，增大接觸面積，比壓會處于較低水平，此時鋼絲繩與輪槽的磨損較小，但會造成曳引力不足，需要在曳引輪處設置復繞結構，無形之間會增加結構成本；V型槽因接觸面積較小，同等荷載的情況下，比壓較大，曳引力較大，不僅能夠節(jié)約材料成本，還能承載更重的荷載。所以很多廠家會選擇V型槽結構，在滿足曳引能力的基礎上，適當增大V型槽角度，既可減少復繞結構的材料成本，還可在一定程度上延緩失效時間。

4.3安裝調試

嚴格按照相關規(guī)范及技術要求安裝調試，保證曳引輪的垂直度、導向輪的平整度符合規(guī)范要求，偏差控制在合理范圍內，否則會影響電梯曳引系統(tǒng)的穩(wěn)定性，造成電梯曳引輪及鋼絲繩磨損甚至失效。嚴格按照規(guī)范安裝執(zhí)行鋼絲繩等附件，避免鋼絲繩接觸其他雜物，杜絕鋼絲繩的纏繞扭曲。安裝完成后，對其進行張力調試，避免張力不均勻導致兩端張力不一致，加速鋼絲繩及曳引輪的磨損失效，導致鋼絲繩下沉量大于閾值要求，影響電梯運行的平穩(wěn)性。鋼絲繩張力差需控制在5%內，以確保鋼絲繩受力均勻，延長電梯的使用壽命。

4.4電梯的維護保養(yǎng)及提高技服人員綜

合素質

預防電梯曳引系統(tǒng)失效不僅需要有明確的標準規(guī)范及良好的產品質量，還要有優(yōu)秀的技服工程師參與養(yǎng)護。電梯使用過程中，需要技服人員定期檢查鋼絲繩受力情況，并根據(jù)實際情況及時調整，避免出現(xiàn)輪槽及鋼絲繩的磨損失效。同時，及時清理鋼絲繩表面的灰塵雜質，以改善和優(yōu)化曳引輪運行環(huán)境，提高電梯運行質量。

5 實例分析

2022年5月，某地小區(qū)電梯運行時間3年，由于更換物業(yè)公司，新的物業(yè)公司提出年檢申請。檢測機構的結果顯示：原小區(qū)電梯保養(yǎng)記錄混亂，保養(yǎng)時間未按規(guī)范執(zhí)行且保養(yǎng)措施不到位，期間還出現(xiàn)了一段時間脫保。另外，機房內、曳引輪輪槽及擋繩等裝置上有大量紅色氧化鐵粉末；曳引輪輪槽及機房內還有很多未知成分。

在對該項目進行現(xiàn)場觀察檢測之外，檢測機構還對電梯的性能進行試驗，包括電梯空載測試。首先根據(jù)測試電梯及標準要求設置電梯的極限位置，標明為極值，根據(jù)電梯運行過此位置的狀態(tài)測定電梯曳引力的好壞。檢測發(fā)現(xiàn)，當電梯運行到極值后，并未及時停止，而是繼續(xù)向上移動約1米左右。在此情況下，鋼絲繩沒有打滑，配重處連接的鋼絲繩出現(xiàn)松動現(xiàn)象，進一步觀察發(fā)現(xiàn)鋼絲繩另一端已經(jīng)脫落，使得電梯配置竟然落在了緩沖器上。根據(jù)標準TSG T7001-2023《電梯監(jiān)督檢驗和定期檢驗規(guī)則》要求，此種情況下電梯無法運行，很大一部分原因為曳引力太大。

檢測人員又對鋼絲繩的外觀尺寸進行測量，游標卡尺測量出不同部位鋼絲繩的外徑，最大處為10.6mm，最小處為10mm，結合標準偏差分析發(fā)現(xiàn)鋼絲繩外徑最大值大于國家標準許用值（曳引輪輪槽外徑標準尺寸最小值為9.95mm，最大值為9.99mm），計算結果得出鋼絲繩比輪槽直徑的最大值大了0.6mm。

檢測人員結合測試及現(xiàn)場情況進行真因分析，綜合分析結論如下：

1）鋼絲繩外徑過大（如圖2所示），鋼絲繩與曳引輪輪槽接觸面積減少，使得曳引輪輪槽的槽角減小，比表面積壓力增大，造成鋼絲繩的曳引力過大，使得曳引輪的輪槽槽邊磨損加??；

圖2 " " 帶切口的半圓槽

2）鋼絲繩與曳引輪輪槽的接觸面積減小，使得輪槽與鋼絲繩縫隙處的黃油累積，進一步造成其包角增大，根據(jù)曳引力計算公式，包角與曳引力成正的指數(shù)關系，造成曳引力增大。

6結語

針對曳引式電梯曳引系統(tǒng)失效問題，一般從鋼絲繩和曳引輪方向入手檢測，并通過判斷磨損情況，制定并實施預防措施，進而避免曳引式電梯發(fā)生失效問題，對鋼絲繩及曳引輪輪槽磨損成因進行真因分析，并尋找合適的檢測和設備維修方法，及時做好鋼絲繩及曳引輪輪槽的檢驗維護工作，避免電梯曳引系統(tǒng)失效問題。

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