浅谈影响电梯曳引钢丝绳使用寿命的因素

浅谈影响电梯曳引钢丝绳使用寿命的因素综述L浅谈影响电梯曳引钢丝绳使用寿命的因素TAIKABOUTTHEFACTORSTOAFFECTIHESERVICELILEOFTHEROPE曳引钢丝绳是电梯的重要部件之一,也是保证电梯安全运行的关键环节电梯曳引钢丝绳承受着电梯全部的悬挂重量,并在运转时绕着曳引轮,导向轮或反绳轮单向或交变弯曲,有强度高,挠性和耐磨性能好等优点但由于种种原因,一些钢丝绳在使用过程中过早损伤或破断,没有达到它的预期寿命,这降低了使用效率,增加了用户的使用成本因此,研究影响曳引钢丝绳使用寿命的因素,对正确使用钢丝绳,延长钢丝绳使用寿命,保证电梯安全运行,提高使用效率和经济效益等都具有十分重要的意义1钢丝绳的质量钢丝绳的质量是决定钢丝绳使用寿命的主要因素曳引钢丝绳是电梯的柔性传力构件,由特用钢丝,绳股和绳芯组成,以单绳股围绕绳芯呈螺旋状捻制而成常用的曳引钢丝绳有西鲁式和瓦林吞式目前国内电梯曳引钢丝绳普遍采用西鲁式的,其中8X19型应用最多钢丝的质量是决定钢丝绳质量的重要因素,电梯用钢丝一般选用特号或1号钢丝,直径限制在02518MM之间,材质通常采用4565号优质碳素钢或60SIMN钢钢丝的质量若不能保证,钢丝绳就会先天不足例如钢丝的碳,硫,磷含量偏高,会使钢丝的脆性增大,降低钢丝绳的使用寿命此外,钢丝生产工艺,技术水平对钢丝的质量也起着决定性作用钢丝的生产工艺一般包括盘条或半成品钢丝的表面清理,中间及最终热处理,钢丝冷拔和钢丝镀层其中任一环节出现差错,都会影响整体的质量张国安,郑波,绍兴市特种设备检测院倪敏华,温州市特种设备检测中30CHINAELEVATORVOL22NOLAL23张国安郑波倪敏华绳芯的选用对于延长钢丝绳的使用寿命具有重要作用绳芯主要具有以下3个作用1支撑和固定绳股位置以改善绳丝之间的接触,减缓冲击载荷的作用2储存润滑剂当钢丝绳受力时,储存在芯线内的润滑剂被挤出,而当钢丝绳受力较小时,润滑剂又被纤维芯所吸收,起到防蚀,润滑钢丝绳的作用3采用绳芯结构的钢丝绳具有良好的挠性,能减小钢丝绳绕着曳引轮,导向轮和反绳轮作反复弯曲时受到的应力,有利于延长使用寿命目前电梯钢丝绳还是以麻芯为主,其中天然剑麻芯最多,还有PP芯钢丝绳,也属于麻芯但是近几年,钢芯的绳子使用越来越多相对来说,麻芯钢丝绳柔韧性好一些,钢芯的钢丝绳结构稳定性和破断力比麻芯的高因此,按照钢丝绳的用途来合理选择绳芯的种类,十分重要由于钢丝绳是一个组合的弹性体,其质量还受到本身的捻制质量,拔制质量等多种因素影响此外,在钢丝绳生产过程中进行预张拉可以有效地提高钢丝绳的质量当钢丝绳受到一定程度的预张拉时,股中丝与丝之间,钢丝绳中股与股之间的间隙变小,钢丝绳结构更加紧密合理,钢丝之间和绳股之间的捻制应力逐步消除,绳径逐渐缩小,钢丝绳结构的伸长部分或彻底消除,弹性系数和抗疲劳性能提高2不同电梯结构中钢丝绳的使用电梯结构的变化对钢丝绳的配置及使用有很大的影响随着新技术的不断发展,永磁同步电动机的生产技术已经成熟,并快速地进入到电梯驱动系统由于永磁同步电动机具有异步电动机无法比拟的电动特性和机械特性,作为电梯运行驱动的曳引机,成为电梯行业继VVVF技术之后,又一次重大的技术进步永磁同步无齿轮曳引机的曳引方式采用全系列21悬挂,主要有以下两种形式1复绕式,即曳引轮包角达到L80以上,通常包角达到240,曳引钢丝绳两次绕过曳引轮及导向轮,相当于增加了曳引轮及导向轮,钢丝绳需要多次折弯变形2单绕式,即曳引轮包角达到180,是常用的方式但在实际运用中,由于井道空间的限制,为使单绕式曳引轮包角达到180,通常增加一套反绳轮,使钢丝绳增加了一次反向弯曲对于以上两种曳引形式,无论采用复绕式或单绕式,曳引钢丝绳均需要多次折弯,降低了钢丝绳的疲劳强度同时,由于采用21的悬挂方式,钢丝绳的线速度是同梯速有齿轮电梯的2倍,这些都直接影响了钢丝绳的寿命此外,无机房,小机房曳引系统设计变化较大,曳引系统紧凑化,曳引轮尺寸小型化等都对钢丝绳的性能提出了更高的要求,若选用不当,就可能影响其使用寿命图L所示为某无齿轮高速电梯曳弓L系统,选用普通的国产钢丝绳不能满足其性能要求,使用不到1年就造成了钢丝绳断股图1某无齿轮电梯用钢丝绳断股3钢丝绳使用工况电梯曳引钢丝绳使用寿命的长短不仅与钢丝绳本身的材质和性能有关,而且还受使用工况的影响,主要有以下几点1拉伸力运行中的动态拉力对钢丝绳寿命的影响很大,同时各钢丝绳的载荷不均匀也是影响寿命的重要方面钢丝绳张力不均匀将引起钢丝绳与曳引轮绳槽之间的比压不等,使曳引轮各绳槽磨损不均随着时间的推移,造成各槽节直径不同,使钢丝绳的圆周速度也不同,就可能导致钢丝绳在槽中滑动相对滑移一旦出现,滑移的钢丝绳就像锉刀一样与绳槽相对运动,加剧了磨损磨损量增大,其相对滑移量会进一步上升,形成一种极为不利的恶性循环过程,钢丝绳或绳槽很快磨损直至报废有研究表明,如果钢丝绳中的拉伸荷载变化20,则钢丝绳寿命变化可达30200因此,在使用过程中若发现各曳引钢丝绳张力不均时,应及时加以调整2弯曲应力电梯运行时,钢丝绳绕曳引轮,导向轮以及反绳轮交变弯曲,钢丝绳在上上下下的过程中经历的弯曲次数相当多由于弯曲应力是反复应力,会引起钢丝绳的疲劳,影响其使用寿命图2所示为钢丝绳疲劳情况下导致断股图2曳引钢丝绳疲劳导致断股3曳引轮绳槽的形状和材质好的绳槽形状使曳引钢丝绳在绳槽上有良好的接触,使钢丝产生最小的外部和内部压力,能减少磨损,延长使用寿命绳槽采用较软的材料,则钢丝绳寿命较长例如可使用短聚氨酯纤维材料作为绳槽槽垫,改善绳槽受力,延长曳引轮和绳的使用寿命因为电梯在运行时,曳引绳与引绳槽总有一定的滑动特别是紧急制动IT,J,从而产生摩擦损失与金属槽相比,非金属衬垫弹性好,可以有效地缓解滑移的产生,降低磨损4腐蚀在不良的环境下,电梯钢丝绳在使用过程中会发生腐蚀,机械性能降低,钢丝直径变细,股中国电梯2011年1月第22卷第1期31综述I问松动,以致发生脆性断裂这种断裂是”雪崩式”的断裂,它比一般的断丝或磨损更危险检修中遇到钢丝绳腐蚀时尤其要重视,应仔细观察,如发现腐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若钢丝绳出现”红油”,说明绳芯无油,内部生锈,必要时可切割绳头检查钢丝绳的内部腐蚀情况由于水和尘埃渗透到钢丝绳内部而引起的腐蚀,对钢丝绳的寿命影响更大,应弓1起注意防止钢丝绳腐蚀的方法是在绳上涂油进行保护4安装质量曳引钢丝绳本身的安装质量对使用寿命有很大的影响钢丝绳的安装过程中应注意以下几点1安装施工应避免钢丝绳表面被硬物磨损,刮伤及沾上杂物,否则会对曳引轮及钢丝绳造成损伤2在安装钢丝绳时,应尽量缩短自由悬垂时间,否则钢丝绳会由于自身重力作用产生自由旋转,甚至破坏钢丝绳的捻制参数,造成钢丝绳的局部松弛,而钢丝绳在工作时绳芯代替钢丝股受力,使麻芯首先遭受破坏,进而严重降低钢丝绳的使用寿命3钢丝绳安装时应先充分消除钢丝绳的内应力,再固定钢丝绳两端,以避免钢丝绳在运行中局部受力集中产生旋转或变形,出现电梯运行不平稳现象,致使曳引轮和钢丝绳的使用寿命缩短图3为某电梯钢丝绳安装过程中没有自然放直,钢丝绳在反复运行的过程中产生自身扭转力,最后导致发生断绳图3曳引钢丝绳自身扭转导致断绳32CHINAELEVATORVOL22NO1JAN201曳引钢丝绳的使用寿命不仅受其本身安装质量的影响,同时与电梯其他部件的安装质量有很大的关系,例如曳引轮,导向轮,中间导轮的垂直度的偏差曳引轮,导向轮,中间导轮之间的平行度挡绳装置的安装质量等图4所示为由于某电梯曳引轮挡绳装置安装不当,致使其与钢丝绳摩擦,导致钢丝绳断股图4曳引钢丝绳与挡绳装置摩擦导致断股5维保质量钢丝绳维保质量的好坏是影响钢丝绳使用寿命的主要原因之一钢丝绳的维护保养,比较重要的是清洁和润滑,进行清洁和润滑时应注意正确的方法在实际使用中经常会发现曳引钢丝绳表面积聚着一层油污,这是从钢丝绳内渗出的润滑油和灰尘混在一起形成的如不及时清洗,不仅影响钢丝绳的使用寿命,还会改变曳引绳在曳引轮槽中的摩擦系数,降低曳引能力在轿厢轻载或重载的情况下,可能造成曳引绳打滑导致轿厢冲顶或蹴底若发现钢丝绳表面有灰尘,油污等,应使用毛刷,棉纱,压缩空气,煤油严禁用汽油等对钢丝绳表面进行清理,不允许用清洗剂一类的液体对钢丝绳进行清洗,否则会影响绳芯中的油脂含量及油脂成份,进而影响到钢丝绳的正常使用电梯用钢丝绳不可在无油的状态下使用,不经润滑的钢丝绳会严重影响钢丝绳和曳引轮的寿命通常情况下,新出厂钢丝绳大部分在生产时已经进行了润滑处理,但在使用过程中,润滑油脂会流失减少鉴于润滑不仅能够对钢丝绳在运输和存储期间起到防腐保护作用,而且能够减少钢丝绳使用过程中各钢丝之间,绳股之间以及钢丝绳与曳引轮槽之间的磨损,对延长钢丝绳使用寿命十分有益因此,为把腐蚀,磨损对钢丝绳的危害降到最低程度,进行润滑检查十分必要首先要选择适宜的钢丝绳润滑油脂,电梯钢丝绳润滑油脂应采用有一定摩擦系数的专用摩擦油脂,高性能的钢丝绳润滑油脂是维护钢丝绳延长钢丝绳寿命的根本保障钢丝绳在工作时,内部呈现三维方向的微动摩擦,这就需要钢丝绳润滑脂必须具有很强的渗透性能,让润滑油脂中的润滑油分子抗磨剂成分能渗透到每根钢丝上面另外,钢丝绳润滑油脂还必须具有较强的粘附性能,以保证其均匀的粘附到每根钢丝绳上具体采用哪种润滑剂及润滑方法应按钢丝绳上接第29页423监督管理政府监管部门对电梯进行日常安全监察,旨在督促电梯使用单位落实电梯安全运行的基本要求,督促电梯使用单位落实安全管理责任制,对电梯产品的主要安全部件实施安全质量抽查同时设置了专门的技术机构依据电梯监督检验规程对电梯的安全可靠性进行检验,对首次安装的电梯实行验收检验,以后每年还需进行定期检验对于检验机构的检验结果,鉴定结论,检验程序的合法性,政府监管部门也进行相应的监督检查5结语在本文中,通过分析国内外电梯设计时的理念及其规范,零部件的可靠性,使用环境的要求和设定,法规及标准体系保障等方面内容,在讨论电梯的安全性和系统的可靠性上得出以下结论1电梯设计时的理念及其规范已充分考虑了安全制造厂的规定要求进行6结语电梯曳引钢丝绳是电梯的重要部件,其使用寿命关系到电梯的正常运行和乘坐人员的人身安全在本文中对影响曳引钢丝绳使用寿命的因素进行了分析,认为钢丝绳的质量,电梯结构,使用工况,安装和维保质量等是决定电梯曳引钢丝绳使用寿命的重要原因本文中还简单地结合一些钢丝绳报废的具体事例加以说明,同时提出了一些延长曳引钢丝绳使用寿命的措施碴参考文献1毛怀新电梯与自动扶梯技术检验MI北京学苑出版社20012OB75882O03,电梯制造与安装安全规范【S】3OB89032O05,电梯用钢丝绳S】4崔影电梯钢丝绳生产及对耐疲劳性能的影响【J金属制品,2009,35215175刘方杰钢丝绳润滑脂的选用J金属制品,2004,5063940性,可靠性的要求,这些要求均能按照厂商的质量保证体系使得产品达到设计规定的要求,保证了电梯在今后使用中的安全2电梯零部件的可靠性由国