電梯用鋼絲繩壽命影響因素及損壞判定

謝智全，王保衛

（深圳市特種設備安全檢驗研究院，廣東 深圳 518000）

隨著我國社會經濟的快速發展以及高層建筑使用的日益增加，電梯作為一種重要的垂直運輸工具，得到了廣泛的應用，同時其安全問題也越來越受重視。其中，電梯曳引用鋼絲繩承載著電梯的全部質量，對其使用壽命及質量具有較高的要求。因此，對影響電梯用鋼絲繩壽命的因素及其損壞判定方法展開探討具有十分重要的意義。

1 電梯鋼絲繩規格參數

1.1 直徑與測量方式

文件GB7588—2013明確指出，電梯使用的鋼絲繩，數量上不得少于兩根直徑＞8 mm以上的鋼絲繩，目前市面上常見的鋼絲繩規格包含8，10，12，13，16 5款。對鋼絲繩直徑的測量，正確的方法是使用具備寬口的卡尺進行作業，同時要求卡尺鉗口寬度必須滿足對兩個相鄰股進行跨越。在測量期間，測量位置應該在距離端頭15 m之外的部位，并且在同一界面互相垂直進行數據的測試。對鋼絲繩直徑的測試需要進行4次，隨后取4次直徑的平均值，就是其實測直徑。此外，測量的位置，最好是位于轎廂最底層鋼絲繩的加減速段。

1.2 捻距

捻距，指的是電梯使用鋼絲繩繩股繞著繩芯旋轉一圈其移動的距離。GB8903—2005文件中明確指出，電梯用鋼絲繩的捻距，必須≤鋼絲繩公稱直徑6.75倍。

1.3 含油率

不同電梯的符復核鋼芯有所差異，含油率也有所不同。一般情況下，獨立的鋼絲繩芯含油率=0.8～1.8%，天然纖維繩芯含油率多數為10%～15%，人造纖維的含油率平均4%～10%。

1.4 伸長率

在日常電梯工作期間，鋼絲繩憑借自己所具備的特點，會不斷地變形、伸長。電梯用鋼絲繩包括2種伸長方式，即彈性伸長、結構伸長，鋼芯和纖維芯彈性伸長必須≤0.2%，結構伸長方面，必須≤0.6，鋼芯方面，其彈性伸長不得超過0.6%，同時結構伸長必須≤0.45%。通常情況下，當其穩定在90D期間，基本就會保持穩定不變。

所謂鋼絲繩的伸長，是股和股、絲和絲以及內層、外層之間存在的間隙的捻應力，其具體產生原理是因為電梯用鋼絲繩的直徑、捻距在工作期間受到變載荷。雖然施加的荷載能夠消除，但是鋼絲繩的結構伸長無法恢復，即鋼絲繩產生塑性變形的問題，因此鋼絲繩的伸長，對電梯使用過程會造成極大的隱患，具體反映在鋼絲繩長度發生變化，因此需要對其經常進行調整，特別是在鋼絲繩使用初期的階段，維護人員在30 天之內有時候需要對其調整2～3次以上，例如電梯鋼絲繩結構出現伸長現象，就無法保證電梯轎廂準確平層，不僅耽誤時間，還存在安全隱患。

2 對電梯鋼絲繩壽命造成影響的因素

電梯用鋼絲繩，具備著高強度、彈性好、自重較輕，運行平穩，驟然斷裂概率低且可以承受振動荷載的特點，除了電梯之外，同時被廣泛使用在物品提升、起重的相關機械中，對影響鋼絲繩使用壽命的各項因素進行深入分析和研究，保證對鋼絲繩的正確使用，是提高電梯的安全性能和電梯鋼絲繩使用壽命的重要途徑[1]。

2.1 鋼絲繩切口對其使用壽命造成的影響

因為鋼絲繩包含多個種類，因此鋼絲繩的切口，對使用壽命的影響程度也有所差異。圖1和圖2分別為切口對V形槽口鋼絲繩、半圓槽鋼絲繩使用壽命帶來的影響示意。

圖1 切口對半圓槽鋼絲繩的使用壽命的影響

圖2 切口對V型槽鋼絲繩使用壽命的影響

觀察圖1，假設半圓槽鋼絲繩在不存在切口的情況下，壽命=1，在切口角α=75°的情況下，此刻鋼絲繩相比不帶切口的半圓槽鋼絲繩，壽命僅是前者的30%，在α=85°情況下，壽命會減少到不包含切口情況下的20%，這一現象充分說明切口角越大，鋼絲繩使用壽命越短。

假設半圓槽鋼的使用壽命=1，在切口角γ=45°的情況下的V形槽，相比不帶切口的半圓槽鋼，壽命是知識前者的16%，在α=35°的情況下，其使用壽命是不帶切半圓鋼絲繩壽命的4%。經過對圖1—2的分析，可以得出不同種類的鋼絲繩，帶有切口的鋼絲繩的壽命從大到小的排列順序為：半圓槽鋼絲繩—帶切口半圓槽—V形槽—帶切口V形槽。

2.2 繩徑比對使用壽命造成的影響

接觸面積的大小，與繩槽的形狀有著密切的關系，對電梯實際使用期間進行觀察，可以發現，繩徑不同的鋼絲繩，其使用壽命也很大的不同，繩徑比的比壓力越大，對鋼絲繩造成的影響就越大，即壽命越短。圖3為繩徑比對鋼絲繩使用壽命的影響。

圖3 繩徑比對鋼絲繩使用壽命的影響

同時，通過對圖3的觀察可以發現，在r/d=0.5的情況下，鋼絲繩壽命最大，會達到120%，但是在實際中，鋼絲繩為正公差，因此在應用前應該選擇r/d=0.53。

2.3 維護與檢查工作對壽命造成的影響

定期對鋼絲繩進行潤滑油的涂抹，能夠很大程度降低鋼絲繩使用的損耗，同時也是延長鋼絲繩壽命的重要途徑。圖4為潤滑油對鋼絲繩壽命的影響。

圖4 潤滑油對鋼絲繩壽命的影響

通過對圖4的觀察可以發現，在對鋼絲繩涂抹潤滑油后，其使用壽命會達到100%，不涂抹潤滑油，鋼絲繩的壽命只有原來的50%，如果對已經涂抹潤滑油的鋼絲繩再次潤滑，可以達到150%使用壽命[2]。

3 對鋼絲繩損壞的現場判定方法

3.1 鋼絲繩直徑檢查

對鋼絲繩直徑的檢查，需要使用專業測量儀器，進行鋼絲繩最外股直徑的測量，一般情況下，采用兩點操作，兩點距離為1～2 m，同時在每個點互相垂直的部位，進行3次測量，求得最后3次測量值的平均值作為鋼絲繩的直徑實測數據。

在檢查期間，一旦發生鋼絲繩斷絲，那么就需要對鋼絲繩單股的一個捻距中的斷絲進行數量統計，隨后檢查這些斷絲的部位是否有整根斷絲的現象，并對斷絲的斷口仔細檢查。正常情況下，斷口呈線狀收縮，都是由超載運輸所引起；弱勢斷絲分布在鋼絲繩表面，并且斷口較為扁平，倘若使用年限較舊，那么就說明斷絲是由磨損造成；倘若斷口不整齊、為釬尖狀態，那么應該是銹蝕引起的斷絲；如果斷口為剪狀，那么就應該是因為受到外力的影響而造成的剪切斷絲。總而言之，一旦發現鋼絲繩斷絲，維修人員就應該及時對鋼絲繩進行更換，以保證電梯的運行安全[3]。

3.2 對鋼絲繩的張力差檢查

在對鋼絲繩進行張力差檢查階段，如果設有繩頭彈簧，可使用支持測量彈簧的變形程度，弱勢鋼絲繩不設置繩頭彈簧，首先讓電梯懸停在一定高度上，隨后讓各鋼絲繩拉出相同的長度，進而對各鋼絲繩之間的張力差進行觀察。在鋼絲繩受力不均勻的情況下，曳引輪各槽的比壓有所差異，一部分鋼絲繩會出現打滑現象，一部分不打滑，同時鋼絲繩張緊不均勻的情況下，會造成繩槽磨損不均勻的現象，進而造成每個槽的節圓直徑差，引發不平穩運行，轎廂抖動。針對這一問題，國家相關文件明確規定，電梯鋼絲繩各繩的張力差必須≤5%，一旦出現超出規定范圍，就必須對電梯進行停機維護，對張力差進行調整。

3.3 鋼絲繩潤滑問題

鋼絲繩在出廠前，多數都會經過潤滑處理，但是在使用期間，必然會造成潤滑油流失現象，潤滑有的作用不僅僅是減少磨損，還能夠起到防腐作用，所以需要充分重視鋼絲繩的潤滑保養。

3.3.1 軟化油的選擇

在選擇潤滑油期間，應該使用具備一定摩擦因數的摩擦脂，使用性能較好的潤滑，可有效保障鋼絲繩使用壽命。

3.3.2 選擇正確潤滑方法

（1）卸下鋼絲繩，將潤滑油溫度控制在80～100 ℃，泡入鋼絲繩2～4 h。

（2）使用刷子對鋼絲繩直接進行潤滑脂的涂刷，充分掌握涂刷方式、時間間隔。

（3）使用專用設備對鋼絲繩進行潤滑，成本較高，但是效果十分明顯。

3.4 鋼絲繩銹蝕問題

一旦鋼絲繩出現銹蝕問題，有效面積就會減少，不論穩定性、強度還是承受沖擊荷載的能力都會大幅度下降，不僅影響使用壽命，對電梯運行的安全性也會帶來隱患，因此一旦發現鋼絲繩出現銹蝕問題，就必須及時進行更換[4]。

4 結語

綜上所述，電梯用鋼絲繩的正常使用關系到電梯運行的安全和穩定性，對其損壞程度進行準確的判定十分必要。因此，必須要重視電梯用鋼絲繩的日常檢查維護工作，并采取準確的判定方法，合理判定鋼絲繩的損壞情況，及時處理相關問題，從而確保鋼絲繩的使用壽命和安全。