浅析影响电梯钢丝绳寿命的因素

浅析影响电梯钢丝绳寿命的因素

摘要:电梯用钢丝绳指的是曳引用钢丝绳。曳引绳承受着电梯的全部重量,并在电梯运行中,绕着曳引轮,导向轮或反绳轮单向或交变弯曲。钢丝绳在绳槽中也承受着较高的比压。所以要求电梯用钢丝绳具有较高的强度,挠性及耐磨性。

关键词:电梯钢丝绳钢丝绳寿命

电梯钢丝绳一般是圆形股状结构,主要由钢丝,绳股和绳芯组成。钢丝是钢丝绳的基本组成件,要求钢丝有很高的强度和韧性。钢丝绳股由钢丝捻成,一般6-8股。绳芯通常由纤维剑麻或烯烃类的合成纤维制成。

影响钢丝绳使用寿命的因素主要包括以下几个方面:拉伸载荷,曲率半径,曳引轮槽型、材质,腐蚀等,还包括钢丝绳本身因素(如性能、直径、捻绕方式等)。

拉伸载荷是指钢丝绳在电梯使用运行中所承受的载荷及其运动中的变化量。在一台保养调试良好的电梯上,各根钢丝绳所承受的载荷应该基本相同。当保养不当,各根钢丝绳张力不均匀的时候,则会使其中一根或几根钢丝绳与轮槽之间的压应力大大增加,加速其磨损,会直接影响到钢丝绳的使用寿命。因此,电梯监督检验规则中规定曳引绳张力与平均值偏差均不大于5%。对于钢丝绳的张力调整,在电梯日常的维护保养工作中,应该作为一个重要项目来进行。

曲率半径,即钢丝绳在使用中的弯曲半径,根据曳引轮、反绳轮、导向轮的节径,和相对位置确定。不同的节径,不同的相对位置,决定了钢丝绳在使用中的弯曲次数和弯曲应力。弯曲应力与各轮节径成反比,节径越大,弯曲应力越小。GB7588中9.2.1条规定,不论钢丝绳的股数多少,曳引轮、滑轮或卷筒的节圆直径与悬挂绳的公称直径之比不应小于40。在钢丝绳弯曲的过程中,股中钢丝间产生相对移位,其内部存在着磨损,弯曲应力越大,股与股之间接触压力越大,相邻股的钢丝之间磨损就越大,还会产生局部压痕,时间一长会因应力集中而折断。因此设计人员应在满足曳引能力的情况下考虑尽量增大曲率半径,尽量减少绳轮数量、避免钢丝绳反向弯曲或扭曲,减小使用中钢丝绳的弯曲应力,来减小对钢丝绳使用寿命的不利因素。

曳引轮槽型及材质等因素,也与钢丝绳的使用寿命相当有关。一般来说,电梯钢丝绳在使用过程由于其硬度比绳槽高,磨损很慢。但由于张力、槽型、钢丝绳在槽中打滑、偏磨、打滚,而与绳槽产生磨损。通常使用的曳引轮槽型有:半圆槽、带切口的半圆槽和V形槽。半圆槽与钢丝绳的接触面积相对较大,钢丝绳在绳槽中的比压分布更均匀,对于钢丝绳的磨损相对较小。在绳槽没有进行附加的硬化处理时,为了限制由于磨损而导致曳引条件的恶化,所以常对曳引轮下部进行切口处理,钢丝绳在带切口的半圆槽中的比压分布相对半圆槽集中,当切口角增大比压增大。而V形槽由于和钢丝绳接触面积小,钢丝绳在绳槽中的比压分布相当集

中,V型角减少比压增大,使用中对于钢丝绳的损伤较大,影响钢丝绳的使用寿命。

对于绳槽的材质,应考虑槽的硬度、弹性模量。使用软槽虽将外部应力降低了,但绳的磨损会转向绳的内部,内丝的破断会增加。建议在曳引轮上使用聚氨酯绳槽衬垫。衬垫嵌入相应的轮槽,衬垫上加工出横向槽纹,合适的槽纹轮面对无润滑的钢丝绳摩擦系数几乎保持不变,而且聚氨酯特别耐磨,这就提高了衬垫的寿命,也大大增加了钢丝绳的使用寿命。

由于电梯不良的使用环境,钢丝绳存在着内部和外部腐蚀,通常情况下外部腐蚀即锈蚀占多数。比如机房门窗破损,导致机房湿度过大甚至钢丝绳直接受到雨淋,引起锈蚀,使得钢丝绳机械性能降低,钢丝直径变细、股间松动,以致发生脆性断裂。腐蚀使绳断面减小,磨损会加剧,特别是填料解体时,水、尘埃等会渗透到绳内部引起腐蚀,因为从外部几何观察不到腐蚀蔓延的情况,因此这是相当危险的。凡检查中遇到钢丝绳锈蚀尤其要重视,应仔细观察,如发现锈蚀严重已形成麻坑或绳股外层钢丝有松动现象,不论断丝或绳径变细多少都应更换。而如果发现钢丝绳出现“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。一般来说,在曳引轮直径较大,温度干燥的使用场所,钢丝绳使用3～5年自身仍有足够的润滑油,不必添加新油。但不管使用时间多长,在电梯钢丝绳上发现生锈或干燥迹象时,须适当加电梯钢丝绳专用润滑油。

钢丝绳本身因素(如性能、直径、捻绕方式等)也决定了其使用寿命。比如钢丝的材质,制作钢丝绳的材质纯度要求高,一般含碳量0.4~1%。含磷和硫量不得超过0.045%,其他杂质限制在0.035%以下,有时为了提高抗腐蚀能力还加0.3%的铜。涂锌绳的抗拉强度会比原来降低5～10%,疲劳强度也有所降低。但其延伸率有所增加,这样可能会重新得到一些补偿。捻距,是钢丝绳的一个重要的工艺参数,捻距大,生产效率高,承载力大负载后变形小。反之,柔性好,耐疲劳不易松散。一定的结构和一定直径的绳有一个最佳捻距。

钢丝绳作为电梯悬挂装置的最主要部件,对于电梯的安全性能也起着举足轻重的作用。在使用中,钢丝绳属于易耗品,应该综合考虑各方面因素,尽量减少各不利因素的影响,保证钢丝绳的使用寿命。

参考文献

[1] GB7588-1995 《电梯制造与安装安全规范》.

[2] GB7588-2003 《电梯制造与安装安全规范》.