淺析輪槽比壓對鋼絲繩疲勞壽命的影響

張金榮

摘 要：電梯中，曳引輪槽型的選擇對鋼絲繩壽命有著重要的影響。同種鋼絲繩，所受比壓大的鋼絲繩壽命短，所受比壓小的鋼絲繩壽命長。在滿足曳引力要求，相同使用工況、相同曳引輪直徑的前提下，配置U型槽的鋼絲繩壽命要比配置V型槽的長，配置不帶切口U型槽的鋼絲繩壽命比配置帶切口U型槽的長。這是由于U型槽比V型槽的比壓小，不帶切口U型槽比帶切口U型槽的比壓小，鋼絲繩受到的應力小。文章通過分析曳引輪槽比壓的變化，分析鋼絲繩疲勞壽命試驗冠絲增加趨勢，定性分析不同槽型比壓對鋼絲繩壽命的影響。

關鍵詞：U型槽；帶切口U型槽；V型槽；帶切口V型槽比壓；冠絲；壽命

中圖分類號：TU857 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）21-0177-02

1 曳引輪槽比壓計算

根據Hymans和Hellborn早期的假設，鋼絲繩在繩槽中的比壓符合正弦規律，實踐證明了這種假設是有效的?；谝陨系募僭O可以推導得U型槽和V型槽的比壓計算公式。U型槽、帶切口的U型槽、V型槽、帶切口V型槽的比壓分布如圖1所示。

U型槽和帶切口的U型槽的計算公式本質上只有一個公式，如式（1）所示。

令？茁=0，代入式（1），所得式（2）即為U型槽的比壓計算公式。

V型槽及帶切口的V型槽比壓計算公式相同，如式（3）。

2 槽型比壓與鋼絲繩疲勞壽命的影響

2.1 半圓槽及帶切口半圓槽比壓對鋼絲繩壽命的影響分析

對于U型槽和帶切口U型槽，當新的輪槽與鋼絲繩剛開始配合時，由于鋼絲繩和輪槽之間還未磨合，此時δ角處于整個使用過程中的最小值，鋼絲繩受到的比壓最大。隨著曳引輪槽和鋼絲繩之間不斷地磨合，δ的角度逐漸增大，鋼絲繩受到的比壓也逐漸減小，圖2是某一γ角度值時，帶切口U型槽和U型槽的比壓隨δ角度值的變化曲線圖。隨著δ的增大比壓在減小，另外帶切口U型槽的比壓比U型槽的比壓大得多。因此在使用U型槽及帶切口U型槽進行疲勞壽命試驗時，前期冠絲數增加速率會較大，隨著鋼絲繩與繩輪逐漸磨合比壓逐漸下降，冠絲增加速率慢慢放緩。同種鋼絲繩配置U型槽比配置帶切口U型槽能夠獲得更長的壽命。U型槽設計時δ的角度一般在150°～180°之間選擇，這樣在整個使用壽命期內比壓的變化不會有太大的變化，確保鋼絲繩具有良好的使用壽命。其他γ角度值的U型槽和帶切口U型槽具有相同的規律。

2.2 V型槽比壓對鋼絲繩壽命的影響分析

對于V型槽，不管是否帶切口其初始比壓值計算公式是一樣的，比壓值相同。隨著鋼絲繩與曳引輪的相互磨合，V型槽越來越接近U型槽，但是過程可能需要較長時間。因此，初始階段鋼絲繩所受比壓會比較高，磨損后比壓會較大幅度降低，類似在相同γ角的U型槽中所受比壓。雖然V型槽在包角相同的情況下，比U型槽具有更好的曳引能力，但是由于V型槽前期比壓很大，對鋼絲繩的傷害較大，相同工況下，配置V型槽的鋼絲繩比配置U型槽的短。為了保護鋼絲繩γ的角度值不宜過小，GB7588中規定了γ的取值最小為35°。

3 曳引鋼絲繩疲勞壽命試驗結果分析

曳引鋼絲繩使用材質相同具有相同γ角下部切口角度分別為95°和105°的U型槽進行疲勞壽命試驗。兩次試驗，前期斷絲增加速率較大，隨著曳引鋼絲繩與繩輪槽不斷磨合δ角度不斷增大，比壓逐漸減小，斷絲增長速率逐漸降低，如圖3所示。試驗結果證明了上述關于比壓與鋼絲繩斷絲的關系是合理的，即比壓與鋼絲繩壽命的關系是合理的。

壽命試驗結果表明，鋼絲繩冠絲斷絲數與槽型比壓成增函數關系。相同工況下，槽型比壓增大冠絲增加速率就增大。

4 結束語

（1）γ角和δ的取值相同的情況下，V型槽的比半圓槽的比壓大得多。雖然曳引輪磨損后V型槽可以近似地看成為帶切口的U型槽，但曳引輪磨損成帶切口的U型槽需要一定的時間，總的來說在電梯配置相同的情況下，配置U型槽的鋼絲繩壽命更長。

（2）為了確保鋼絲繩具有良好的使用壽命，應當合理選擇V型槽和帶切口半圓槽的γ角和δ的取值范圍，使鋼絲繩在使用過程中比壓不會有較大的變化。

參考文獻：

[1]朱昌明，等.電梯與自動扶梯：原理、結構、安裝、測試[M].上海交通大學出版社.

[2]喻鋼.曳引輪繩槽的設計與計算[Z].長沙建設機械研究院.