電梯曳引輪破損失效分析

劉志凱 何樹華 劉建斌

（1.廣東省特種設備檢測研究院順德檢測院，佛山 528300；2.廣東省特種設備檢測研究院清遠檢測院，清遠 511500）

1 技術背景

曳引輪作為電梯運動的重要部件，承擔著轎廂、對重和負載產生的全部動、靜載荷，所以不僅要求強度高、韌性好，更要具有很好的耐磨損性[1]。

曳引輪的輪槽一般分為半圓槽、V型槽和帶切口半圓槽3種，如圖1所示。在這3種輪槽形式中：半圓槽的鋼絲繩與曳引輪的接觸面積最大，鋼絲繩受力均勻變形較小；V型槽的兩側有一定的夾角，輪槽運轉過程中與鋼絲繩的接觸面較小，會產生較大的擠壓力，導致鋼絲繩產生的變形量較大，但是這種輪槽形式能提供較高的當量摩擦系數，使電梯獲得較大的曳引力，缺點是輪槽的磨損速率快；帶切口半圓槽具有當量摩擦系數大和輪槽磨損小的優點，但是加工比較復雜，制造成本比前兩種輪槽形式高[2]。

圖1 3種輪槽形式結構圖

《電梯制造與安裝安全規范》（GB/T 7588—2003）第9.2.1條規定，曳引輪的節圓直徑與曳引鋼絲繩的公稱直徑比不小于40。《電梯監督檢驗和定期檢驗規則：曳引與強制驅動電梯》（TSG T7001—2009，以下簡稱《規則》）第2.7（3）項規定，曳引輪槽不得有缺損或者不正常（嚴重）磨損。當判定輪槽的磨損可能影響曳引能力時，須做曳引能力試驗進行驗證[3]。

2 理化分析

在對某小區一臺在用電梯的年檢中發現，電梯曳引輪輪緣破損嚴重。該曳引輪為V型槽曳引輪，工作過程中受鋼絲繩應力較大，導致輪緣大范圍破損。

2.1 斷口宏觀形貌

從曳引輪輪緣破損部位的斷口樣品的宏觀形貌可以看出，曳引輪破損屬于脆性斷裂，斷口粗糙，斷口周圍無塑性變形。

2.2 斷口掃描電鏡分析

在掃描電鏡上對斷口的形貌進行微觀分析，如圖2所示。斷裂的微觀機理均為解理斷裂[4]，并存在大量的沿晶裂紋和二次裂紋。該斷口為典型的脆性斷裂。

圖2 斷口樣品SEM形貌

2.3 化學成分分析

對試樣進行全定量光譜分析，在不同部位共檢測3次，然后取其平均值，測得試樣主要化學成分含量（質量分數）如表1所示。結果表明：試件符合球墨鑄鐵化學成分要求。

表1 化學成分含量

2.4 硬度測試

對試樣表面隨機選取10個點測試布氏硬度，測試結果見圖3。試樣表面硬度最高為226.0 HBW，最低為214.0 HBW， 平均硬度為219.6 HBW，曳引輪的制造要求硬度不低于200 HBW，同一輪上的材料硬度偏差不大于15 HBW，可見試樣的硬度符合要求。

圖3 樣品硬度測試結果圖

3 失效原因分析

電梯曳引輪失效主要表現為曳引輪輪槽的過度磨損，造成電梯曳引輪曳引力不足出現鋼絲繩在曳引輪上打滑，嚴重影響電梯的運行安全。

曳引輪的失效形式主要有均勻磨損、不均勻磨損和凹坑以及表面局部剝落3種形態。這些失效形式屬于磨損失效[5]，但是都不足以造成脆性斷裂，導致曳引輪出現解理斷裂的原因只有在曳引輪工作過程中受到較大沖擊載荷，從而使曳引輪產生宏觀裂紋而失效。

4 結語

根據以上分析可以得出，該小區在用電梯曳引輪輪緣破損的原因為曳引輪在工作過程中受到較大沖擊載荷，使曳引輪產生宏觀裂紋而失效。