关于电梯曳引钢丝绳的使用寿命与技术检验的探讨

2020-11-06许美满

中国化工贸易·中旬刊 2020年5期

许美满

摘要：电梯曳引钢丝绳是曳引驱动电梯的重要受力部件，对乘客的安全至关重要，本文通过对电梯曳引钢丝绳使用寿命的思考，阐述了影响电梯曳引钢丝绳使用寿命的因素和电梯曳引钢丝绳损伤的主要模式，并总结了电梯曳引钢丝绳的技术检验要点，以达到正确判断电梯曳引钢丝绳安全状况的目的。

关键词：电梯;曳引钢丝绳;使用寿命;技术检验

曳引钢丝绳是电梯悬挂装置的主要部件，不但承受电梯的全部悬挂重量，更承载着乘客，因而对乘客安全来说至关重要。实际使用过程中，影响曳引钢丝绳寿命的因素主要有以下几个方面[1]：

①拉伸载荷：电梯运行过程中，悬挂的轿厢和对重对曳引钢丝绳产生的拉伸载荷及其动态变化量，对钢丝绳的寿命影响很大，同时各根钢丝绳承受的荷载可能会不均匀，这也是影响寿命的重要方面;

②弯曲应力：电梯运行过程中，钢丝绳是要经过反复弯曲的，会产生弯曲应力，这是反复应力，会引起钢丝绳的疲劳。弯曲应力与曳引轮的直径成反比，所以在满足设计条件的情况下曳引轮、反绳轮的直径应尽可能大;

③曳引轮槽型和材质：设计合理的绳槽形状会让钢丝绳在绳槽上有良好的接触，使钢丝产生较小的外部和内部压力，可以减少磨损，延长使用寿命。另外钢丝绳的压力与绳槽的硬度和弹性模量有关，如绳槽采用较软的材料，可延长钢丝绳的寿命，但要注意外部磨损转向内部磨损;

④外部环境影响：在有腐蚀性物质的环境里，钢丝绳的寿命会显著降低、有效金属截面积会减小，从而使钢丝绳磨损加剧。特别是麻质填料解体时，水和尘埃等会渗入到钢丝绳内部引起腐蚀，严重影响钢丝绳的寿命影响且从表面不易发现。

除此之外，电梯的安装、维护保养、钢丝绳润滑等都会影响钢丝绳的寿命，另外，钢丝绳本身因素，如性能指标、直径大小和捻绕方式等也会影响钢丝绳的寿命。

那么曳引钢丝绳的使用寿命到底有多久？有没有报废年限呢？目前的国家强制标准和安全技术规范中尚无在用电梯曳引钢丝绳安全性能检验的定量方法，也没有钢丝绳报废的年限限制，因而造成钢丝绳该换的不换，不该换的提前更换，这样既不能保证服役期内钢丝绳的安全运行又会造成提前报废所带来的巨大浪费。因此，了解钢丝绳的损伤模式，对于准确判断钢丝绳的质量安全状况，适时更换损伤的钢丝绳，具有重要的现实意义。

在实际使用当中，电梯曳引钢丝绳损伤的主要模式有断丝、磨损、锈蚀等。各种损伤产生的原因和特征分析如下[2]：

①断丝：曳引钢丝绳断丝是常见的损伤类型，可分为疲劳断丝、磨损断丝、锈蚀断丝和剪切断丝。a.疲劳断丝是钢丝绳在一定的拉力作用下，经过滑轮转向和反复弯曲，绳股内钢丝会由于金属疲劳而引起断丝，其特征是钢丝的断口形状平齐，钢丝外缘的小部分被最后拉断，且断口会被拉开一定距离。疲劳断丝通常发生在绳股弯曲程度最严重的一侧的外层钢丝上;b.磨损断丝是指电梯运行过程中钢丝绳与曳引轮之间摩擦打滑以及钢丝绳弯曲时股内各钢丝之间摩擦会造成钢丝磨损，随着时间的延长，磨损日益严重，最终导致断丝。磨损断丝的断口为扁斜状;c.锈蚀断丝是钢丝绳在有腐蚀性介质的环境中运行，导致钢丝被腐蚀氧化，有效金属截面积逐渐减小，最终导致断丝，其断口呈针尖状;d.剪切断丝是钢丝绳的钢丝在某一拐角处因受挤压而被硬性拉断，其断口呈剪切状。

②磨损：钢丝绳的磨损会引起绳径变细，可以通过钢丝绳的直径去判定钢丝绳的磨损程度。但事实上，钢丝绳的绳径变细有正常变细和磨损变细两种情况。正常变细是指新安装的钢丝绳绳在悬挂初期，因受拉力使绳股之间以及股内各层钢丝之间的接触更加紧密，造成绳径变细。当绳径变细达到了钢丝绳的公称直径，则出现暂时的稳定，这一期间很短，绳径变细速度较快，但钢丝绳的有效金属断面积没有减小，故不影响钢丝绳的强度。随着钢丝绳使用时间的增长，钢丝会被磨损，导致钢丝绳的有效金属断面积减小，使绳径变细，像这种因钢丝绳有效金属截面积减小而造成的绳径变细叫做磨损变细，磨损变细导致钢丝绳的强度下降。钢丝绳磨损变细的原因很多，但其中最主要的是机械磨损即钢丝绳表面钢丝与曳引轮接触摩擦以及股内各钢丝之间的摩擦造成的金属损失。机械磨损可分为外部均匀磨损、内部磨损和变形磨损。a.外部均匀磨损是指钢丝绳在运行过程中与曳引轮接触并产生相对滑动而引起的外层钢丝磨损;b.内部磨损是钢丝绳在经过曳引轮、返绳轮等时产生弯曲，使股内钢丝之间产生相对移动所造成的磨损;c.变形磨损指钢丝绳受挤压、冲击力的同时与曳引轮、返绳轮等产生相对移动，这种磨损是因局部挤压而变形，其钢丝断面在挤压处向两侧碾成翅翼状。从外表看，钢丝宽度加大，断面积没有显著减小，但局部挤压处钢丝材质硬化，易造成断丝。

③锈蚀：钢丝绳的锈蚀是指钢丝表面受周围化学、电化学介质以及其他腐蚀性物质的腐蚀而产生的破坏现象。钢丝绳在使用过程中的锈蚀现象比较普遍，钢丝绳外部锈蚀易于观察发现，但内部锈蚀较难检测。在有些情况下，锈蚀对钢丝绳机械性能的影响远远超过断丝和磨损的影响。

事实上，上述损伤现象都是在钢丝绳正常使用中产生的，它们的产生和发展是相互影响的。钢丝绳锈蚀会加剧磨损，而磨损又会导致断丝.有时锈蚀也可以直接导致断丝。使用中的钢丝绳往往是多种损伤同时存在，只是在不同的使用环境下，各种损伤的程定及发展速度不同。此外，由于使用维护不当或意外事故，还会使钢丝绳出现压扁、松股、扭结、弯折等损伤现象，这些现象的产生会加剧钢丝绳的磨损和弯曲疲劳，严重时会直接导致钢丝绳报废。

在特种设备技术规范《TSG T7001-2009 电梯监督检验和定期检验规则—曳引与强制驱动电梯》中对电梯的检验有比较具体的要求，其附件A第5.1项要求，出现以下情况的钢丝绳必须报废更换：

①出现笼状畸变、绳芯挤出、扭结、部分压扁、弯折;

②一个捻距内出现的断丝数大于规定的数值;

③磨损后的钢丝绳直径小于钢丝绳公称直径的90%;

④钢丝绳严重锈蚀，铁锈填满绳股间隙。

对以上四种报废情况的检查，通常采用如下方法：

①观察法：在电梯检修状态下，检查人员在轿顶和机房对曳引钢丝绳进行逐段检查，借助放大镜等工具，观察钢丝绳的表面，可检查钢丝绳有无出现笼状畸变、绳芯挤出、扭结、部分压扁、弯折、断丝、锈蚀等情况;

②测量法：用带有宽钳口的游标卡尺测量，其鉗口宽度应足以跨越两个相邻的股。测量时，在相距至少1m的两截面上进行，在同一截面相互垂直方向上测量两次，四次测量值的平均值，即为钢丝绳的实测直径;

③无损探伤法：在电梯检修状态下，检查人员在机房使用电梯专用的钢丝绳探伤仪器对钢丝绳进行全程检测，然后对仪器生成的探伤波形图进行分析，辅助判断钢丝绳的损伤位置。现在的钢丝绳探伤仪器一般是使用漏磁感应技术，能够检测到钢丝绳的磨损、断丝、腐蚀等状况。

通过以上几种方法的结合运用，可以有效地检测出电梯曳引钢丝绳的实际损伤情况，从而根据检测结果采取有效的维护措施，避免因钢丝绳问题导致的电梯事故，也避免了因不明情况而提前更换钢丝绳造成的浪费。

参考文献：

[1]毛怀新.电梯与自动扶梯技术检验[M].北京：学苑出版社， 2001：30.