电梯钢丝绳磨损分析及预防

黄太池

（湖北特种设备检验检测研究院黄石分院，湖北 黄石 435000）

电梯钢丝绳磨损分析及预防

黄太池

（湖北特种设备检验检测研究院黄石分院，湖北 黄石 435000）

电梯是指服务于建筑物内若干特定的楼层，其轿厢运行在至少两列垂直于水平面或与铅垂线倾斜角小于15°的刚性轨道运动的永久运输设备。我国已经成为全球最大的电梯生产和消费市场，世界上主要的电梯品牌企业均在我国建立独资或合资企业，是电梯领域的世界工厂和制造中心。全球70%的电梯在中国制造，60%~65%的电梯销售在中国市场。近年来，随着各种电梯事故的曝光，人们也逐渐对电梯安全问题重视起来。

电梯；曳引轮；钢丝绳；磨损

钢丝绳是机械中常用的柔性传力构件，是由若干钢丝先捻成股，再由若干股捻成绳。一般中心还有用纤维或金属制成的绳芯，以保持钢丝绳的断面形状和贮存润滑剂。在机械使用过程中，钢丝绳的磨损问题是最为常见的。电梯钢丝绳的磨损也是电梯使用过程中一直困扰着人们的重大问题。文章对钢丝绳的磨损进行分析以及提出了预防方法。

1 钢丝绳的磨损分析

一般钢丝绳都是圆形股钢丝绳，而且按绳中钢丝接触的状态分为点接触钢丝绳、线接触钢丝绳和面接触钢丝绳。线接触由于挠性好，使用寿命长，在电梯中得到了广泛应用。钢丝绳的磨损包括钢丝绳表面、股与股之间、丝与丝之间的磨损。钢丝绳的机械磨损主要为外部均匀磨损、变形磨损和内部磨损3种。

（1）外部均匀磨损。指的是钢丝绳与曳引轮槽之间的磨损。现代摩擦学一般将磨损的机理分为四大类，磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损。根据电梯曳引磨损的实际工况分析，主要是磨粒磨损与疲劳磨损。影响磨粒磨损的主要因素是材料的硬度以及材料与磨料的相对硬度。通常来说，材料的硬度越高，耐磨性能就越好。磨料硬度与试件材料硬度H之间的相对值对磨粒磨损的影响具有一定规律，当磨料（滑轮）硬度低于试件（钢丝绳）材料硬度时，仅产生轻微磨损，当磨料（滑轮）超过材料（钢丝绳）硬度后,磨损迅速增加。

影响钢丝绳表面疲劳的主要因素是接触表面摩擦力、材料性能和润滑剂的物理与化学作用。接触表面摩擦力越大，会增加裂纹萌生的可能性，从而促进接触疲劳过程。钢丝绳与曳引轮之间可视为滚动摩擦，而它们之间出现的滑动摩擦会显著降低疲劳磨损寿命。通常增加材料的硬度可以提高抗疲劳磨损能力。但硬度过高的话，材料脆性增加，反而会降低接触疲劳寿命。实验表明，增加润滑油的粘度将提高抗接触疲劳能力，而润滑剂中含氧和水分将剧烈地降低接触疲劳寿命。 在特殊的场合比如化工厂中，由于环境中酸、碱、盐等介质含量比较高，金属表面容易与之发生化学反应或电化学反应而形成腐蚀磨损 ，腐蚀磨损的现象显著，腐蚀磨损的磨屑成颗粒状和丝状。

（2）变形磨损。是指电梯钢丝绳在某一段内的局部磨损，由于电梯钢丝绳和绳轮经常发生慢性移位或电梯钢丝绳在绳轮上剧烈振动、冲击使电梯钢丝绳局部挤压变形，虽然电梯钢丝截面积并未减小，但局部挤压处的钢丝材质已受损，容易断丝。

（3）内部磨损。由于电梯钢丝绳经常弯曲，股中钢丝问产生相对移位，股与股之间接触压力增大，使相邻股问的钢丝产生局部压痕，时间一长会因应力集中而折断。

2 减小钢丝绳磨损的方法

（1）减少电梯钢丝绳与曳引轮的相对滑动。在常规电梯中，钢丝绳是与曳引轮配合运行的，一般要求与曳引轮接触的钢丝绳外层钢丝硬度要低于曳引轮的硬度，以牺牲钢丝绳为代价，保证曳引轮的运行和使用寿命。曳引轮一般用灰口铁或铸钢制造，其硬度HRC50～55，要求钢丝绳的外层钢丝不能等同或超过这一硬度。所以选取硬度比曳引轮略小的钢丝绳可以有效减小钢丝绳的磨粒磨损。对于钢丝绳的疲劳磨损来说，应该考虑在保证曳引力的同时减小摩擦力，因此选择好的绳槽形状，使钢丝绳在绳槽上有良好的接触，减小摩擦，能减少磨损延长使用寿命，曳引轮通常采用半圆形开口槽。而钢丝绳在曳引轮上的少量滑动是会加速磨损的，所以要使钢丝绳承受合适的压力，尽量减少电梯运行过程中钢丝绳在曳引轮上的滑动。

（2）调整钢丝绳张力。电梯通常采用多根钢丝绳连接轿厢与对重，各绳张力如果差值过大的话，会大大增加钢丝绳与曳引轮之间的摩擦磨损，所以在安装之后及日常保养中定期测量钢丝绳的张力，各钢丝绳之问的差值不应超过5%。

对于电梯钢丝绳张力不均问题而言，可从两个阶段入手来予以解决，第一个阶段是在电梯的安装验收阶段予以解决；第二阶段则是在电梯运行一段时间之后再予以解决。如果电梯属于新安装，那么对电梯钢丝绳张力应该基于验收的角度来予以控制，通过“检测→调整→检测→调整→检测→……”的方法来合理控制电梯钢丝绳的张力程度，务必要达到“曳引绳的平均值与张力的偏差不低于5%”的要求。如果电梯属于已经运行了一段时间，那么钢丝绳张力的调整及检测应该在运行一年内完成，主要原因在于：根据多年的检测检验来看，钢丝绳结构最大伸长阶段往往是在电梯投入运行1年左右，对于钢丝绳张力不均情况予以及时发现，并且予以适时调整，往往会直接影响到轮槽、钢丝绳的使用寿命。值得注意的是，在对钢丝绳进行更换时，即便其他的钢丝绳还可使用，还没有达到报废条件，但是也应该予以全部更换。主要原因在于：旧钢丝绳已经基本消除了结构性伸长问题，而新投入使用的钢丝绳的结构性伸长量却较大，如果混用新旧钢丝绳，那么必然会出现电梯钢丝绳张力不均的问题。

（3）保持钢丝绳的润滑。刚出厂的钢丝绳通常做过润滑，一段时间内可以不用加润滑油，但是只要在钢丝绳上发现生锈或干燥迹象，必须加润滑油。润滑油要使用钢丝绳专用润滑脂，选用粘度较高、添加剂能够生成较强的表面膜并能减小摩擦的润滑脂对提高抗疲劳磨损能力有利。变形磨损和内部磨损通常是不显著的，提高安装质量，加强日常的保养，使电梯的运行平稳正常就可以了。

3 结语

钢丝绳是电梯的主要受力构件。电梯通过曳引钢丝绳与曳引轮缘上绳槽的摩擦力传递动力。钢丝绳在电梯运行时弯曲次数频繁，并且由于电梯经常处于无制动状态下，因此不但承受着交变弯曲应力，还承受着不容忽视的动载荷。钢丝绳的磨损不可避免，但平时注意保养，从以上各方面来做，可以很大程度上延长钢丝绳的寿命。

［1］朱德文.电梯安全和应用［M］.北京：中国电力出版社，2013.

［2］曹祥.电梯安装与维修实用技术［M］.北京：电子工业出版社，2012.

［3］毛怀新.电梯与自动扶梯技术检验［M］.北京：学苑出版社，2001.

W ear Analysis and Prevention of Elevator W ire Rope

HUANG Tai-chi
（Hubei Special Equipment Inspection and Research Institute Huangshi Branch，Huangshi，Hubei 435000，China）

An elevator is to serveanumberofspecific floorsin abuildingwhose car is runningat leasttwo rowsof rigid orbital motion perpendicular to thehorizontalplaneorwithan inclinationangleof less than 15°with theverticalline.Chinahasbecome the world's largestelevatorproduction and consumermarket.Theworld'smajorelevatorbrand enterprises in China have established a wholly-ownedor jointventure，which istheworld'sfactoriesandmanufacturingcentersin theelevator field.70%oftheworld'selevatoraremanufactured in China，60%to65%of theelevatorsalesisin theChinesemarket.In recentyears，with theexposureofvarious elevatoraccidents，peoplehavegraduallyattached importance toelevatorsafety issues.

elevator；tractionwheel；wire rope；wear

TU857

A

2095-980X（2017）05-0027-01

2017-04-20

黄太池（1986-），男，湖北大冶人，大学本科，助理工程师，主要研究方向:机械工程及自动化。