關(guān)于電梯曳引鋼絲繩的使用壽命與技術(shù)檢驗(yàn)的探討

許美滿

摘 要：電梯曳引鋼絲繩是曳引驅(qū)動(dòng)電梯的重要受力部件，對(duì)乘客的安全至關(guān)重要，本文通過(guò)對(duì)電梯曳引鋼絲繩使用壽命的思考，闡述了影響電梯曳引鋼絲繩使用壽命的因素和電梯曳引鋼絲繩損傷的主要模式，并總結(jié)了電梯曳引鋼絲繩的技術(shù)檢驗(yàn)要點(diǎn)，以達(dá)到正確判斷電梯曳引鋼絲繩安全狀況的目的。

關(guān)鍵詞：電梯;曳引鋼絲繩;使用壽命;技術(shù)檢驗(yàn)

曳引鋼絲繩是電梯懸掛裝置的主要部件，不但承受電梯的全部懸掛重量，更承載著乘客，因而對(duì)乘客安全來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。實(shí)際使用過(guò)程中，影響曳引鋼絲繩壽命的因素主要有以下幾個(gè)方面[1]：

①拉伸載荷：電梯運(yùn)行過(guò)程中，懸掛的轎廂和對(duì)重對(duì)曳引鋼絲繩產(chǎn)生的拉伸載荷及其動(dòng)態(tài)變化量，對(duì)鋼絲繩的壽命影響很大，同時(shí)各根鋼絲繩承受的荷載可能會(huì)不均勻，這也是影響壽命的重要方面;

②彎曲應(yīng)力：電梯運(yùn)行過(guò)程中，鋼絲繩是要經(jīng)過(guò)反復(fù)彎曲的，會(huì)產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，這是反復(fù)應(yīng)力，會(huì)引起鋼絲繩的疲勞。彎曲應(yīng)力與曳引輪的直徑成反比，所以在滿足設(shè)計(jì)條件的情況下曳引輪、反繩輪的直徑應(yīng)盡可能大;

③曳引輪槽型和材質(zhì)：設(shè)計(jì)合理的繩槽形狀會(huì)讓鋼絲繩在繩槽上有良好的接觸，使鋼絲產(chǎn)生較小的外部和內(nèi)部壓力，可以減少磨損，延長(zhǎng)使用壽命。另外鋼絲繩的壓力與繩槽的硬度和彈性模量有關(guān)，如繩槽采用較軟的材料，可延長(zhǎng)鋼絲繩的壽命，但要注意外部磨損轉(zhuǎn)向內(nèi)部磨損;

④外部環(huán)境影響：在有腐蝕性物質(zhì)的環(huán)境里，鋼絲繩的壽命會(huì)顯著降低、有效金屬截面積會(huì)減小，從而使鋼絲繩磨損加劇。特別是麻質(zhì)填料解體時(shí)，水和塵埃等會(huì)滲入到鋼絲繩內(nèi)部引起腐蝕，嚴(yán)重影響鋼絲繩的壽命影響且從表面不易發(fā)現(xiàn)。

除此之外，電梯的安裝、維護(hù)保養(yǎng)、鋼絲繩潤(rùn)滑等都會(huì)影響鋼絲繩的壽命，另外，鋼絲繩本身因素，如性能指標(biāo)、直徑大小和捻繞方式等也會(huì)影響鋼絲繩的壽命。

那么曳引鋼絲繩的使用壽命到底有多久？有沒(méi)有報(bào)廢年限呢？目前的國(guó)家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)和安全技術(shù)規(guī)范中尚無(wú)在用電梯曳引鋼絲繩安全性能檢驗(yàn)的定量方法，也沒(méi)有鋼絲繩報(bào)廢的年限限制，因而造成鋼絲繩該換的不換，不該換的提前更換，這樣既不能保證服役期內(nèi)鋼絲繩的安全運(yùn)行又會(huì)造成提前報(bào)廢所帶來(lái)的巨大浪費(fèi)。因此，了解鋼絲繩的損傷模式，對(duì)于準(zhǔn)確判斷鋼絲繩的質(zhì)量安全狀況，適時(shí)更換損傷的鋼絲繩，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

在實(shí)際使用當(dāng)中，電梯曳引鋼絲繩損傷的主要模式有斷絲、磨損、銹蝕等。各種損傷產(chǎn)生的原因和特征分析如下[2]：

①斷絲：曳引鋼絲繩斷絲是常見(jiàn)的損傷類型，可分為疲勞斷絲、磨損斷絲、銹蝕斷絲和剪切斷絲。a.疲勞斷絲是鋼絲繩在一定的拉力作用下，經(jīng)過(guò)滑輪轉(zhuǎn)向和反復(fù)彎曲，繩股內(nèi)鋼絲會(huì)由于金屬疲勞而引起斷絲，其特征是鋼絲的斷口形狀平齊，鋼絲外緣的小部分被最后拉斷，且斷口會(huì)被拉開(kāi)一定距離。疲勞斷絲通常發(fā)生在繩股彎曲程度最嚴(yán)重的一側(cè)的外層鋼絲上;b.磨損斷絲是指電梯運(yùn)行過(guò)程中鋼絲繩與曳引輪之間摩擦打滑以及鋼絲繩彎曲時(shí)股內(nèi)各鋼絲之間摩擦?xí)斐射摻z磨損，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，磨損日益嚴(yán)重，最終導(dǎo)致斷絲。磨損斷絲的斷口為扁斜狀;c.銹蝕斷絲是鋼絲繩在有腐蝕性介質(zhì)的環(huán)境中運(yùn)行，導(dǎo)致鋼絲被腐蝕氧化，有效金屬截面積逐漸減小，最終導(dǎo)致斷絲，其斷口呈針尖狀;d.剪切斷絲是鋼絲繩的鋼絲在某一拐角處因受擠壓而被硬性拉斷，其斷口呈剪切狀。

②磨損：鋼絲繩的磨損會(huì)引起繩徑變細(xì)，可以通過(guò)鋼絲繩的直徑去判定鋼絲繩的磨損程度。但事實(shí)上，鋼絲繩的繩徑變細(xì)有正常變細(xì)和磨損變細(xì)兩種情況。正常變細(xì)是指新安裝的鋼絲繩繩在懸掛初期，因受拉力使繩股之間以及股內(nèi)各層鋼絲之間的接觸更加緊密，造成繩徑變細(xì)。當(dāng)繩徑變細(xì)達(dá)到了鋼絲繩的公稱直徑，則出現(xiàn)暫時(shí)的穩(wěn)定，這一期間很短，繩徑變細(xì)速度較快，但鋼絲繩的有效金屬斷面積沒(méi)有減小，故不影響鋼絲繩的強(qiáng)度。隨著鋼絲繩使用時(shí)間的增長(zhǎng)，鋼絲會(huì)被磨損，導(dǎo)致鋼絲繩的有效金屬斷面積減小，使繩徑變細(xì)，像這種因鋼絲繩有效金屬截面積減小而造成的繩徑變細(xì)叫做磨損變細(xì)，磨損變細(xì)導(dǎo)致鋼絲繩的強(qiáng)度下降。鋼絲繩磨損變細(xì)的原因很多，但其中最主要的是機(jī)械磨損即鋼絲繩表面鋼絲與曳引輪接觸摩擦以及股內(nèi)各鋼絲之間的摩擦造成的金屬損失。機(jī)械磨損可分為外部均勻磨損、內(nèi)部磨損和變形磨損。a.外部均勻磨損是指鋼絲繩在運(yùn)行過(guò)程中與曳引輪接觸并產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)而引起的外層鋼絲磨損;b.內(nèi)部磨損是鋼絲繩在經(jīng)過(guò)曳引輪、返繩輪等時(shí)產(chǎn)生彎曲，使股內(nèi)鋼絲之間產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)所造成的磨損;c.變形磨損指鋼絲繩受擠壓、沖擊力的同時(shí)與曳引輪、返繩輪等產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)，這種磨損是因局部擠壓而變形，其鋼絲斷面在擠壓處向兩側(cè)碾成翅翼狀。從外表看，鋼絲寬度加大，斷面積沒(méi)有顯著減小，但局部擠壓處鋼絲材質(zhì)硬化，易造成斷絲。

③銹蝕：鋼絲繩的銹蝕是指鋼絲表面受周圍化學(xué)、電化學(xué)介質(zhì)以及其他腐蝕性物質(zhì)的腐蝕而產(chǎn)生的破壞現(xiàn)象。鋼絲繩在使用過(guò)程中的銹蝕現(xiàn)象比較普遍，鋼絲繩外部銹蝕易于觀察發(fā)現(xiàn)，但內(nèi)部銹蝕較難檢測(cè)。在有些情況下，銹蝕對(duì)鋼絲繩機(jī)械性能的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)斷絲和磨損的影響。

事實(shí)上，上述損傷現(xiàn)象都是在鋼絲繩正常使用中產(chǎn)生的，它們的產(chǎn)生和發(fā)展是相互影響的。鋼絲繩銹蝕會(huì)加劇磨損，而磨損又會(huì)導(dǎo)致斷絲.有時(shí)銹蝕也可以直接導(dǎo)致斷絲。使用中的鋼絲繩往往是多種損傷同時(shí)存在，只是在不同的使用環(huán)境下，各種損傷的程定及發(fā)展速度不同。此外，由于使用維護(hù)不當(dāng)或意外事故，還會(huì)使鋼絲繩出現(xiàn)壓扁、松股、扭結(jié)、彎折等損傷現(xiàn)象，這些現(xiàn)象的產(chǎn)生會(huì)加劇鋼絲繩的磨損和彎曲疲勞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)直接導(dǎo)致鋼絲繩報(bào)廢。

在特種設(shè)備技術(shù)規(guī)范《TSG T7001-2009 電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則—曳引與強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)電梯》中對(duì)電梯的檢驗(yàn)有比較具體的要求，其附件A第5.1項(xiàng)要求，出現(xiàn)以下情況的鋼絲繩必須報(bào)廢更換：

①出現(xiàn)籠狀畸變、繩芯擠出、扭結(jié)、部分壓扁、彎折;

②一個(gè)捻距內(nèi)出現(xiàn)的斷絲數(shù)大于規(guī)定的數(shù)值;

③磨損后的鋼絲繩直徑小于鋼絲繩公稱直徑的90%;

④鋼絲繩嚴(yán)重銹蝕，鐵銹填滿繩股間隙。

對(duì)以上四種報(bào)廢情況的檢查，通常采用如下方法：

①觀察法：在電梯檢修狀態(tài)下，檢查人員在轎頂和機(jī)房對(duì)曳引鋼絲繩進(jìn)行逐段檢查，借助放大鏡等工具，觀察鋼絲繩的表面，可檢查鋼絲繩有無(wú)出現(xiàn)籠狀畸變、繩芯擠出、扭結(jié)、部分壓扁、彎折、斷絲、銹蝕等情況;

②測(cè)量法：用帶有寬鉗口的游標(biāo)卡尺測(cè)量，其鉗口寬度應(yīng)足以跨越兩個(gè)相鄰的股。測(cè)量時(shí)，在相距至少1m的兩截面上進(jìn)行，在同一截面相互垂直方向上測(cè)量?jī)纱危拇螠y(cè)量值的平均值，即為鋼絲繩的實(shí)測(cè)直徑;

③無(wú)損探傷法：在電梯檢修狀態(tài)下，檢查人員在機(jī)房使用電梯專用的鋼絲繩探傷儀器對(duì)鋼絲繩進(jìn)行全程檢測(cè)，然后對(duì)儀器生成的探傷波形圖進(jìn)行分析，輔助判斷鋼絲繩的損傷位置。現(xiàn)在的鋼絲繩探傷儀器一般是使用漏磁感應(yīng)技術(shù)，能夠檢測(cè)到鋼絲繩的磨損、斷絲、腐蝕等狀況。

通過(guò)以上幾種方法的結(jié)合運(yùn)用，可以有效地檢測(cè)出電梯曳引鋼絲繩的實(shí)際損傷情況，從而根據(jù)檢測(cè)結(jié)果采取有效的維護(hù)措施，避免因鋼絲繩問(wèn)題導(dǎo)致的電梯事故，也避免了因不明情況而提前更換鋼絲繩造成的浪費(fèi)。

參考文獻(xiàn)：

[1]毛懷新.電梯與自動(dòng)扶梯技術(shù)檢驗(yàn)[M].北京：學(xué)苑出版社， 2001：30.

[2]譚繼文.鋼絲繩安全檢測(cè)原理與技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2009：12-15.