电梯曳引钢丝绳使用寿命的影响因素与检验检测
摘要 本文着重阐述了影响电梯曳引钢丝绳使用寿命的几个重要因素，旨在引起电梯使用单位和检验检测机构的重视。在检验检测方面，笔者根据检验检测的实践经验，推荐使用新的检验方法，以确保检验检测的准确率，为电梯安全提供有效的技术支撑。
关键词 电梯；曳引钢丝绳；寿命；检验检测
中图分类号TU857 文献标识码A文章编号 1674-6708（2012）78-0129-02
众所周知，曳引轮和曳引钢丝绳组成的曳引传动系统是曳引驱动电梯的机械特征，曳引钢丝绳是电梯的传力部件，其两端分别悬挂着电梯的轿厢和对重装置。电梯的上下运行，主要依靠曳引钢丝绳与曳引轮绳槽之间产生的静摩擦力，从而将曳引主机的旋转运动转变成为曳引钢丝绳的直线运动。无论电梯处于何种载荷下，曳引钢丝绳都要承受着轿厢和对重装置的全部悬挂重量。电梯正常运行的时候，曳引钢丝绳始终围绕着曳引轮、导向轮（特殊情况下还有反绳轮）作往复交变弯曲运动，并且存在各种拉伸、挤压和弯曲等复杂工况。因此，除了要求曳引钢丝绳有较高的强度和韧性外，还要求其具有良好的挠性和耐磨性能。为了保证钢丝绳的使用安全，国家标准《电梯用钢丝绳》（GB8903-88）、《电梯制造与安装安全规范》（GB7588-2003）分别对曳引钢丝绳的结构型式、性能指标及最少根数、直径大小、安全系数和绳端组合都作出了明确的规定。充分了解电梯曳引钢丝绳使用寿命的影响因素，做好检验检测工作，意义重大。
1 曳引钢丝绳使用寿命的影响因素
1）弯曲和拉伸力对曳引钢丝绳寿命的影响不容忽视
弯曲，即受到力的作用而造成形变；拉伸，是物体沿拉力方向的伸长现象。弯曲和拉伸是曳引钢丝绳承受的两个主要受力。电梯运行中，曳引钢丝绳上上下下经历的弯曲次数是相当多的，由于弯曲应力是反复应力，将会引起曳引钢丝绳的疲劳，从而影响曳引钢丝绳的寿命。而弯曲应力与曳引轮的直径成正比，所以规定曳引轮、反绳轮的直径不能小于曳引钢丝绳直径的40倍。运行中的动态拉力对曳引钢丝绳的寿命的影响很大，各曳引钢丝绳的载荷不均匀也是影响寿命的重要方面。当曳引钢丝绳的拉伸载荷变化为20%时，则钢丝绳的寿命变化可达30%～200%。
2）磨损是曳引钢丝绳使用寿命最直接的影响因素
磨损是零部件失效的一种基本类型。通常意义上来讲，磨损是指零部件几何尺寸（体积）变小。零部件失去原有设计所规定的功能称为失效。失效包括完全丧失原定功能；功能降低和有严重损伤或隐患，继续使用会失去可靠性及安全性和安全性。电梯在运行过程中，曳引钢丝绳与绳槽相互作用引起绳槽的磨损是正常的，但是如果磨损过快，尤其是当各绳槽不均匀磨损时，不但影响曳引轮的寿命，也会造成电梯运行的不平稳。造成磨损的原因很多，在曳引轮方面主要有材质及其物理性能，尤其是轮槽材质的均匀性、槽面硬度的差异以及节圆半径不一和轮槽形状偏差。在载荷方面，主要是载荷过大造成曳引钢丝绳张力过大，曳引轮两侧曳引钢丝绳的张力差过大和各曳引钢丝绳之间的张力偏差等。
好的曳引轮轮槽形状使钢丝绳在轮槽上有良好的接触，钢丝产生最小的外部和内部压力，能减少磨损，延长使用寿命。曳引轮绳槽主要有半圆型槽、半圆型带切口槽和V型槽。由于半圆型带切口槽曳引钢丝绳在曳引轮槽中的当量摩擦系数随半圆切口槽的切口角的加大而加大，比压也相应增加，在轮槽磨损时由于半圆切口槽的切口角基本不变，所以曳引钢丝绳在曳引轮槽中的当量摩擦系数也基本不变，因此是采用最广的槽形。选用摩擦系数大、耐磨性能好的轮槽材质，不但能够提高摩擦系数，还能延长曳引钢丝绳的寿命，减少接触噪声和振动。
各曳引钢丝绳的张力不一，使各轮槽的比压不同，就会造成曳引钢丝绳不均匀的磨损。各轮槽节圆直径的不同，会使各曳引钢丝绳的曳引速度也不相同，造成运行时部分曳引钢丝绳在轮槽中滑动，使轮槽的磨损加剧，影响曳引钢丝绳的使用寿命。因此在安装曳引钢丝绳时，张力必须认真调节，各曳引绳的张力差必须严格控制，曳引轮各轮槽节径的相对误差一般应不大于0.10mm。
3）腐蚀对曳引钢丝绳寿命的影响很大
腐蚀，指材料由于环境作用或化学作用而逐渐消损破坏。在不良的环境中，内部和外部的腐蚀会使曳引钢丝绳的寿命显著降低，横断面减小，使曳引钢丝绳磨损加剧。尤其是当麻质填料解体或水和尘埃深透到曳引钢丝绳的内部而引起腐蚀，对曳引钢丝绳的寿命影响会更大。
除了以上的原因外，电梯安装质量的忧劣，维护是否及时和维修质量的优劣，曳引钢丝绳的日常润滑情况等都会影响到钢丝绳的寿命。曳引钢丝绳本身的性能指标，直径大小，捻绕型式等，也都会影响曳引钢丝绳的使用寿命。
2 曳引钢丝绳的检验检测及新方法的使用
电梯的检验检测中，曳引钢丝绳的检验检测包括了外观的检测、平均张力检测和缺陷检测。认真做好电梯曳引钢丝绳的检验检测，对提高曳引钢丝绳的质量安全性能，延长曳引钢丝绳的使用寿命，确保曳引传动系统的曳引能力，确保电梯和乘客的安全，都具有十分重要的意义。
2.1 外观的检测
外观检测主要包括如下项目内容：
1）检测钢丝绳的公称直径（不应小于8mm）；
2）检查钢丝绳的表面是否存在油泥（污）；
3）检查钢丝绳的润滑状况、如发现钢丝绳出现“红油”，说明绳芯无油，内部生锈，应引起注意，必要时可剁绳头检查钢丝绳的内部锈蚀情况；
4）钢丝绳的端部连接采用浇灌锥套（巴氏合金、环氧树脂）时应浇灌充盈、采用自锁楔形绳套时应确保绳尾绳卡、绳夹（一般用于杂物电梯）等端接装置的连接牢固可靠；
5）曳引轮、导向轮（或反绳轮）的节圆直径与悬挂钢丝绳的公称直径的比值不应小于40；
6）绳头板必须与固定承重梁连接牢固（一般采用焊接的方法）；
7）悬挂钢丝绳的数量应至少大于两根。
2.2 缺陷检测
缺陷，指零部件存在危及人身、他人财产安全的不合理的危险。为确保曳引钢丝绳安全、可靠、高效的工作，对曳引钢丝绳的运行状况（如断丝、磨损、锈蚀、以及疲劳、剩余承载能力、安全系数等）进行检测是十分必要的。
曳引钢丝绳缺陷检测，首先是判定曳引钢丝绳是否达到报废标准的检测。断丝和实际直径减小是判断曳引钢丝绳是否报废的两个主要指标。如果断丝分布在各股中，则在整根曳引钢丝绳破坏最严重段里，一个捻距中的断丝数超过下表A栏中的数值时，应报废；如果断丝不均匀，明显集中于一股或两股中时，则在破坏最严重段里，一个捻距中的断丝数超过下表B栏中的数值时，应报废；如果并排破断的4根或5根钢丝穿过任何一股凸出，则在破坏最严重段里一个捻距中的断丝数超过下表C栏中的数值时，应报废；如果曳引钢丝绳存在腐蚀、股中个别钢丝过度磨损、绳的拉力不均匀、绳槽粗糙等任意一种情况，此时上述三种情况中任一种破断丝数超过下表的数值时，应报废。
曳引钢丝绳报废标准：
当曳引钢丝绳的直径实际减少至超出下表的数值时，应报废。
曳引钢丝绳的允许最小实际直径（英寸）：
由于传统的检验方法（卡尺测量、目视观察、手摸判断）只能发现外部缺陷，内部缺陷则无能为力，而且受人为因素的影响较大，检查结果的可靠性较差，因此，我们在实际工作中常常采用磁性检测法对曳引钢丝绳的缺陷进行检测。它的基本原理是：用一磁场沿钢丝绳轴向磁化钢丝绳段，当钢丝绳通过这一磁化磁场时，一旦钢丝绳中存在缺陷，则会在钢丝绳表面产生漏磁场，或者引起磁化钢丝绳磁路内的磁通变化，采用磁敏感元件检测这些磁场的畸变即可获得有关钢丝绳缺陷的信息，通过探伤传感器将检测信号放大、滤波等处理后由计算机采集和判别，检测的结果可显示、存储、打印，从而定量检测钢丝绳中表面或内部断丝、锈蚀、斑点和磨损量。
2.3 平均张力的检测
目前，有相当多的电梯在运行过程中产生的轿厢抖动、曳引轮过度磨损等等，都与曳引钢丝绳的扭曲、变形及受力不均匀有关。各曳引钢丝绳之间的张力不均匀，将引起曳引钢丝绳与曳引轮绳槽之间的摩擦力不一致。曳引轮轮槽的磨损不一样，不仅造成曳引轮绳槽和曳引钢丝绳的磨损加剧，磨损的绳槽节圆和曳引钢丝绳对运行中的电梯将产生振动和噪声，使电梯运行中的舒适感和安全性降低。按照规定，每根曳引钢丝绳所承受的张力与全部曳引钢丝绳所承受的张力平均值偏差不得大于5%，张力均衡与否，不仅影响到曳引绳、曳引轮的使用寿命，而且关系到电梯运行的平稳性能和噪音的大小。现场检验时，一般利用电子测力仪或弹簧测力计逐一水平拉动对重钢丝绳至相同的距离，计算其平均值（可以重复2～3次），再将每根钢丝绳拉力与平均值进行比较，以此作为调整曳引钢丝绳张力的依据。
最新采用的电梯曳引钢丝绳张力均匀度分析测试仪，是通过仪器上的光电探头采集各根钢丝绳的振动周期，并将各周期转换为振动频率后存储在单片机的内存中，再通过该频率与张力的函数关系计算出各根钢丝绳的张力百分比值，最后通过仪器上的LED显示出结果。由于该分析仪完全摆脱了拉力计与钢直尺，测量时操作十分方便。又因为通过测量钢丝绳的振动周期来获取各根钢丝绳的张力信息，因此测量结果具有高度的重现性，不受测量人员主观因素的影响。测量完成后，仪器内部的单片机能够迅速给出最终结果，因此，检测效率大大提高。
总之，电梯曳引钢丝绳使用寿命的影响因素很多，曳引钢丝绳状况的好坏直接关系着钢丝绳的使用寿命，关系到电梯的运行质量。作为电梯检验人员，必须高度重视曳引钢丝绳的检测，在实际工作中必须做到仔细观察、慎重检查，确保电梯和乘客的安全，避免由于曳引钢丝绳的缺陷而引起电梯设备事故的发生，进而防止和减少电梯事故，保障人民群众生命和财产安全，实现促进经济发展的最终目的。
参考文献
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