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浅谈钢丝绳对电梯性能的影响及其检验和保养

      如今,电梯已经成为人们生活中重要的一部分,为人们的出行带来了巨大的便利,而钢丝绳作为连接轿厢和对重的安全纽带,其质量直接关乎电梯的使用安全,深入了解钢丝绳的型号规格、要求和保养有助于减少电梯安全事故的发生,保证电梯安全运行。
1钢丝绳的结构和要求
      钢丝绳一端连接轿厢,一端连接对重,依靠与曳引轮之间的摩擦力使得轿厢上下移动,是电梯的重要部件之一。钢丝绳采用含碳量0.5%~0.8%的优质碳素钢制造,经过特殊处理使含硫、磷量都不超过0.035%,以降低其脆性,通常由直径6mm的圆钢,经过多次冷拔、热处理,得到直径0.2~2mm的高强度钢丝。将钢丝捻成股,然后将若干股绳股围绕绳芯制成钢丝绳,钢丝绳基本结构如图1所示。绳芯是被绳股所缠绕的挠性芯棒,起支撑和固定绳股的作用,并可以存储润滑油,增加钢丝绳的挠性和使用寿命。
    GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》规定,电梯用钢丝绳公称直径不小于8mm,曳引轮的节圆直径与钢丝绳的公称直径的比值不小于40,钢丝绳最少应有两根,并且每根钢丝绳应是独立的。通常电梯上多采用钢丝绳规格型号为8×19S+SF(8股19丝,SF表示绳芯为天然或者合成材料),公称直径一般为8mm、10mm(其中8mm多为辅助绳)。钢丝绳端部与绳头组合可靠连接,钢丝绳与绳头组合的常见连接方式有浇灌锥套、自锁楔型绳套、绳夹三种。绳头组合除了最基本的连接作用外,还能缓冲电梯运行时钢丝绳的冲击载荷、均衡调节钢丝绳张力。无论钢丝绳多么结实,绳头松动都会发生危险,所以钢丝绳和绳头组合必须有足够的强度,钢丝绳与端接装置的组合处至少应能承受钢丝绳最小破断负荷的80%。

2钢丝绳的特点
2.1钢丝绳的优缺点
优点:是综合性能最完美的曳引绳,具有强度高、挠性好、运行平稳、极少出现断裂等优点,是目前电梯的主流选择。
缺点有以下4点。
(1)钢丝绳在使用过程中容易发生磨损,需要不定期地更换钢丝绳,而更换钢丝绳会引起曳引力的变化,属于大修项目,需要上报相关的检验部门进行检验,增加了人力和开支成本。
(2)钢丝绳具有一定的伸缩率,尤其是新装电梯的钢丝绳会伸长,因此需要定期记录观察钢丝绳的变化情况,定期裁剪钢丝绳或者拆卸缓冲器墩子,维保起来比较麻烦。
(3)钢丝绳本身有重量,处在中高楼层的钢丝绳重量更不容忽视,当电梯在上端站时钢丝绳在对重侧;当电梯在下端站时,钢丝绳在轿厢侧。也就是说电梯在上下运动时,重量会不断变化,产生动态的不平衡,严重影响电梯的运行稳定性,危及乘客的安全。另外,在对重压死缓冲器以后,由于钢丝绳自重过大还会继续提升轿厢,使得空载引力试验失效,发生冲顶危险。一般按照工程安装经验,提升高度超过30m需要安装补偿链。
(4)钢丝绳绳芯通常采用浸透润滑油脂的麻绳或者棉芯,在夏天或者电梯使用率比较高的情况下钢丝绳受热,润滑油脂在受热情况下容易产生油污,造成污染,严重时棉芯易燃会加剧钢丝绳的锈蚀,经常在检验和维保时发现一地红色铁锈就是钢丝绳受热加速锈蚀的结果。

3钢丝绳对电梯性能的影响
3.1安全系数
曳引轮通过钢丝绳牵引轿厢做上下运动,因此钢丝绳作为重要的安全纽带,其安全性至关重要。一根钢丝绳能够提拉的最大载荷能力可以用安全系数来表示,安全系数是指装有额定载荷的轿厢停靠在最低层站时,一根钢丝绳的最小破断负荷与这根钢丝绳所受到的最大力之间的比值,从定义可以看出一根钢丝绳的安全系数越大,电梯越安全可靠。根据GB8903-2005《电梯用钢丝绳》规定:钢丝绳在任何情况下,采用三根或三根以上钢丝绳的曳引驱动电梯安全系数不得小于12,采用两根钢丝绳的曳引驱动电梯安全系数不得小于16,对于卷筒驱动电梯安全系数不得小于12。钢丝绳出现断丝、断股、笼状畸变、扭结、压扁、弯折、锈蚀等任何损坏情况都会影响到其安全系数,当钢丝绳达到报废标准时必须进行更换。
3.2曳引能力
钢丝绳与曳引轮之间的摩擦力即曳引力,电梯必须拥有足够的曳引力保证电梯的正常运行,电梯正常运行的曳引条件必须满足
T/TG×CG×C,≤e/a。(1)
式中:T,/T,——125%额定载荷的轿厢位于最低层站及空轿厢位于最高层站的两种极端情况下,曳引轮两边曳引绳较大静拉力与较小静拉力之比;f——钢丝绳在曳引轮槽的当量摩擦系数;a——钢丝绳在曳引轮上的包角;ee—为曳引系数,值越大,表明T;/T,允许值越大,电梯曳引能力越大。
一台安装好的电梯,曳引轮上的包角是固定的,钢丝绳的当量摩擦系数/对电梯的曳引力变化影响是非常大的,在实际钢丝绳的检验和维保时要注意钢丝绳摩擦力的变化,对于摩擦系数发生改变的电梯一定要验证曳引能力,定期做平衡系数试验、上行制动试验、制动试验(125%额定载荷下行)和轿厢意外移动保护装置试验观察电梯的曳引能力。

4钢丝绳的检验和保养
4.1检查钢丝绳的磨损、变形情况钢丝绳在使用过程中会产生磨损,磨损达到一定程度时必须报废,出现下列情况之一时,悬挂钢丝绳和补偿链钢丝绳应当报废。
(1)出现笼状畸变、绳股挤出、扭结、部分压扁、弯折。
(2)一个捻距内出现的断丝大于报废临界数量时,相关数据见表2。
表2一个捻距内断丝报废临界数量制丝螺类型
6×10|8×18|9x18均布在外层绳版上24|30|4集中在一根或者两根外层绳服上8|10|11一根外层绳成上相邻的断丝
股谷(线)断丝
注:上述断丝数的参考长度为一个捻距,约为6ld表示钢丝绳的公称直径,mn)
(3)钢丝绳直径小于其钢丝绳公称直径的90%。
(4)钢丝绳严重锈蚀,铁锈填满绳股间隙。
检查:利用钢丝绳探伤仪或放大镜检查,重点检查电梯在两个端站位置的钢丝绳情况。测量钢丝绳直径时,以相距至少1m的两点进行,在每点相互垂直方向上测量2次,4次测量值的平均值为钢丝绳实测直径。
4.2检查张紧力的变化
每根钢丝绳张紧力与全部钢丝绳张紧力的平均值偏差应该控制在5%以内,张紧力偏差过大,会造成电梯曳引力不均匀,电梯运行抖动,会加速曳引轮槽的磨损。钢丝绳松动严重时,所产生的抖动会使其电梯运行时碰撞轿厢壁发生异响,甚至出现钢丝绳跳出绳槽的危险。电梯检查时,观察绳头组合的松动情况,然后将电梯停在合适的位置(一般是2/3井道位置),用手分别拉钢丝绳相同长度,观察钢丝绳的松紧情况,对明显松的钢丝绳调整绳头调节弹簧保证钢丝绳张紧力偏差在合适范围。
4.3钢丝绳的润滑和保养
定期对钢丝绳进行润滑不仅能够防锈防腐、减少磨损,避免出现应力集中和“干摩擦”现象,减少断丝、断股的情况发生;而且根据H.J.Cough理论,如果在钢丝绳表面存在疲劳裂纹,在没有采用相关措施的情况下,会在裂纹处生成原电池进而扩大疲劳裂纹,而填充润滑油脂能够有效阻止原电池的形成,延长钢丝绳的使用寿命。一般情况下,周期性润滑保养良好的钢丝绳寿命是润滑不良的钢丝绳寿命的2~3倍。钢丝绳润滑必须采用专用润滑油,润滑的频率要根据钢丝绳上保留的润滑剂量、电梯的使用频率、电梯的使用环境等确定,实践表明少量多次比一次多量效果更好。在实际检验中,一些维保人员为了减少润滑保养的次数,一次性在钢丝绳上施加大量的润滑剂,根据式(1)可以知道过度润滑导致f下降,使得T,/T×C×C2≥ea,这时会出现制动打滑现象,这是极其危险的。

5结语
钢丝绳强度高、挠性好、运行平稳、极少出现断裂,是综合性能最完美的曳引绳,但使用过程中会发生磨损、油污、伸长等问题,需要我们在维保和检查的时候注意观察,记录好钢丝绳的使用情况,对达到报废要求的钢丝绳必须进行更换,以确保电梯的安全使用。

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