电梯曳引轮轮槽磨损状况检验方法及研究

吴周立，陈建勋，林晓明

（广东省特种设备检测研究院珠海检测院，广东 珠海 519002）

随着城市化水平的不断提升，电梯得到了越来越多的应用，几乎成为人们日常出行不可或缺的交通工具。作为一类特种设备，尤其是随着信息化程度的不断推进，电梯安全性能也得到越来越多的关注。曳引轮作为垂直电梯曳引系统重要组成部件，其轮槽磨损直接导致轮槽角度和轮槽下部切口角度等特征几何尺寸的改变，并将改变钢丝绳在曳引轮上的包角，降低曳引能力，甚至使电梯产生冲顶或蹲底，威胁乘客的生命财产安全。此外，轮槽磨损的同时也往往伴随着钢丝绳的磨损，轮槽和钢丝绳相互磨损过程中钢丝绳直径会逐渐变细，更容易产生断丝、变形等缺陷，降低了钢丝绳对轿厢的承载能力，若未得到有效处理，就可能导致钢丝绳断裂。轮槽的不均匀磨损也会使钢丝绳周期性滑移，轿厢振动，影响乘客乘梯体验。因此，曳引轮轮槽磨损状况的有效检验对于确保电梯安全运行，保持良好乘梯体验具有重要意义。

图1 曳引轮轮槽不均匀磨损示意图

1 曳引轮轮槽磨损类型

曳引轮轮槽磨损通常是不可避免的，根据磨损后轮槽形状的不同，轮槽磨损可分为均匀磨损和不均匀磨损。均匀磨损时各轮槽磨损深度一致，是最理想的磨损状态，最大限度地延长了曳引轮和钢丝绳的使用寿命和更换周期。

然而，由于钢丝绳安装结构和钢丝绳所受张力的差异、曳引轮轮槽不同部位材质的差异、曳引系统各部件装配误差等原因，实际情况下多表现为不均匀磨损，如图1所示。不均匀磨损常表现为某个轮槽的磨损深度明显大于其余轮槽，钢丝绳在该轮槽中产生周期性滑移，进一步加快了该轮槽的磨损，如此循环恶化，最终导致曳引轮提前报废。

2 检规标准对轮槽磨损的要求

GB/T 31821—2015《电梯主要部件报废技术条件》附录M2.2.1对轮槽特征尺寸进行了要求，规定曳引轮轮槽下部切口角度值最大不应超过106°，且在任何情况下，半圆槽角度不应小于25°，V形槽角度不应小于35°。该标准第4.2.4条将“绳槽的不正常磨损”视为曳引轮报废的技术条件之一，轮槽不均匀磨损属于典型的不正常磨损。TSGT7001—2009《电梯监督检验和定期检验规则——曳引与强制驱动电梯》2.8(3)规定：曳引轮轮槽不得有严重磨损，如果轮槽的磨损可能影响曳引能力时，应当进行曳引能力验证试验。GB/T 24478-2009《电梯曳引机》4.2.3.1：曳引轮节圆直径与钢丝绳直径之比不应小于40，由于轮槽磨损后将导致节圆变小，该标准对轮槽磨损程度提出了间接要求。

3 各种轮槽磨损状况检验方法

3.1 目视法

目视法是最直观最常用的检验方法，主要依靠检验人员经验对轮槽磨损状况进行判断。检验时直接判断状况，如轮槽工作表面是否平滑，轮槽磨损是否导致钢丝绳接触槽底，各根钢丝绳在绳槽上的工作面高度差是否明显异常，绳槽内的钢丝绳最高点与曳引轮外圆面的缝隙高度是否过大等。对于无明显异常磨损的曳引轮，一般可通过目视直接判断，对磨损状况有怀疑时也可借助其他检验方法判断或直接进行曳引能力验证试验。

3.2 角尺+塞尺法

角尺+塞尺法测试原理为：将角尺一个直角边靠紧曳引轮端面，另一直角边沿曳引轮径向方向抵住最高的钢丝绳，最后用塞尺测量其余钢丝绳最高点与角尺间的间隙，作为轮槽不均匀磨损程度。受不同钢丝绳直径差的影响，更为精确的方法是用标准滚柱代替钢丝绳，以曳引轮不均匀磨损的绳槽直径差检测为例，先拆除钢丝绳，根据轮槽尺寸选用匹配直径的标准滚柱，再将同一型号的标准滚柱卧入各个绳槽内，用上述同样的方法找出最大间隙值作为轮槽磨损最大高度差，用于判断不均匀磨损程度。角尺+塞尺配合标准滚柱的检验方法可用于曳引轮生产过程或出厂验收过程轮槽加工质量的检验，也可用于电梯现场检验，但检验效率较低。

3.3 橡皮泥或塑性胶法

该方法通过将易变形的橡皮泥或塑性胶压入曳引轮轮槽中，使其与轮槽面完全贴合，压紧后取出，从而将各个轮槽轮廓形状“复制”出来。再观察轮槽磨损状况或进一步测量轮槽特征尺寸。该方法的创新之处在于，考虑到凹槽观测与尺寸测量的不便，将槽型尺寸转为更容易测量的实体尺寸，检验过程更直观。

3.4 规塞式工装测量法

陈本瑶等人设计出一种曳引轮槽规塞式测量辅助装置。该装置包括一个固定于曳引轮上的保持架和一个安装于保持架上的规塞式测试仪表，仪表上连接测量杆。通过调节测量杆的高度，可同时测量轮槽宽度、轮槽深度、切口上宽度等多个尺寸，如图2所示。该方法可得到多个轮槽磨损尺寸信息，且测试精度高。此外，用于安装规塞测试仪的保持架上的安装孔间距不可调，当轮槽间距和曳引轮厚度改变时需要制作新的保持架，降低了装置使用的通用性。

图2 规塞式测量法所得轮槽尺寸示意图

3.5 专用深度尺检验法

李继波等人开发出一种电梯曳引轮绳槽磨损量专用检测仪，此外，郑祥盘等人也提出类似结构检测装置。仪器示意图如图3所示，测试时、将仪器主体抵住轮槽上表面，移动主尺带动测量头逐个测量各轮槽磨损深度。该仪器类似电子深度尺容栅测量原理，仪器小巧，操作简便，效率较高。针对不同截面形状的轮槽需更换不同规格的测量头，通用性有所降低。该类仪器可检测出检验人员最为关心的轮槽磨损深度尺寸，无法检测出轮槽切口宽度和轮槽角度等与磨损状况密切相关的其他特征尺寸。

3.6 声发射判断法

孙悦对基于声发射特征的电梯曳引轮磨损分析方法进行了研究。该方法通过在线测试和记录不同磨损状态曳引轮运行过程中的声发射信息，从而提取其磨损状态的特征信号，根据特征信号和曳引轮磨损状况建立曳引轮的磨损状态识别模型，属于在线评估方法，自动化程度高，但并不涉及对曳引轮失效磨损量等几何尺寸的具体评估，对于不同运行状态下的曳引轮，其可靠性还有待验证。

图3 电梯曳引轮绳槽磨损量检测仪示意图

3.7 非接触检验法

陈建勋等人提出将激光三角法位移测量原理应用于电梯曳引轮轮槽磨损失效状况的检测，并借助计算机分析软件在激光位移传感器获得的轮廓数据中提取出轮槽深度、切口角度、轮槽角度、切口宽度等特征尺寸，依据轮槽特征尺寸对曳引能力进行计算。激光三角法位移测量原理在小表面轮廓提取和分析领域具有测距精度高、效率高、扫描范围广、易于实现自动化检测等突出优势。该方法为非接触光学检验，不破坏轮槽表面，检测精度高。

4 结语

检验人员在电梯曳引轮轮槽磨损状况检验过程中需结合个人经验，按照检规要求并参考相关标准，使用合适的检测方法和检验工具、检验设备进行综合检验和判断。当怀疑轮槽磨损状况对电梯曳引能力造成影响时，还应该进行曳引能力验证试验，经验证不合格时应该立即维修或修理，确保曳引系统安全可靠运行。