電梯曳引輪輪槽磨損狀況檢驗方法及研究

吳周立，陳建勛，林曉明

（廣東省特種設備檢測研究院珠海檢測院，廣東 珠海 519002）

隨著城市化水平的不斷提升，電梯得到了越來越多的應用，幾乎成為人們日常出行不可或缺的交通工具。作為一類特種設備，尤其是隨著信息化程度的不斷推進，電梯安全性能也得到越來越多的關注。曳引輪作為垂直電梯曳引系統重要組成部件，其輪槽磨損直接導致輪槽角度和輪槽下部切口角度等特征幾何尺寸的改變，并將改變鋼絲繩在曳引輪上的包角，降低曳引能力，甚至使電梯產生沖頂或蹲底，威脅乘客的生命財產安全。此外，輪槽磨損的同時也往往伴隨著鋼絲繩的磨損，輪槽和鋼絲繩相互磨損過程中鋼絲繩直徑會逐漸變細，更容易產生斷絲、變形等缺陷，降低了鋼絲繩對轎廂的承載能力，若未得到有效處理，就可能導致鋼絲繩斷裂。輪槽的不均勻磨損也會使鋼絲繩周期性滑移，轎廂振動，影響乘客乘梯體驗。因此，曳引輪輪槽磨損狀況的有效檢驗對于確保電梯安全運行，保持良好乘梯體驗具有重要意義。

圖1 曳引輪輪槽不均勻磨損示意圖

1 曳引輪輪槽磨損類型

曳引輪輪槽磨損通常是不可避免的，根據磨損后輪槽形狀的不同，輪槽磨損可分為均勻磨損和不均勻磨損。均勻磨損時各輪槽磨損深度一致，是最理想的磨損狀態，最大限度地延長了曳引輪和鋼絲繩的使用壽命和更換周期。

然而，由于鋼絲繩安裝結構和鋼絲繩所受張力的差異、曳引輪輪槽不同部位材質的差異、曳引系統各部件裝配誤差等原因，實際情況下多表現為不均勻磨損，如圖1所示。不均勻磨損常表現為某個輪槽的磨損深度明顯大于其余輪槽，鋼絲繩在該輪槽中產生周期性滑移，進一步加快了該輪槽的磨損，如此循環惡化，最終導致曳引輪提前報廢。

2 檢規標準對輪槽磨損的要求

GB/T 31821—2015《電梯主要部件報廢技術條件》附錄M2.2.1對輪槽特征尺寸進行了要求，規定曳引輪輪槽下部切口角度值最大不應超過106°，且在任何情況下，半圓槽角度不應小于25°，V形槽角度不應小于35°。該標準第4.2.4條將“繩槽的不正常磨損”視為曳引輪報廢的技術條件之一，輪槽不均勻磨損屬于典型的不正常磨損。TSGT7001—2009《電梯監督檢驗和定期檢驗規則——曳引與強制驅動電梯》2.8(3)規定：曳引輪輪槽不得有嚴重磨損，如果輪槽的磨損可能影響曳引能力時，應當進行曳引能力驗證試驗。GB/T 24478-2009《電梯曳引機》4.2.3.1：曳引輪節圓直徑與鋼絲繩直徑之比不應小于40，由于輪槽磨損后將導致節圓變小，該標準對輪槽磨損程度提出了間接要求。

3 各種輪槽磨損狀況檢驗方法

3.1 目視法

目視法是最直觀最常用的檢驗方法，主要依靠檢驗人員經驗對輪槽磨損狀況進行判斷。檢驗時直接判斷狀況，如輪槽工作表面是否平滑，輪槽磨損是否導致鋼絲繩接觸槽底，各根鋼絲繩在繩槽上的工作面高度差是否明顯異常，繩槽內的鋼絲繩最高點與曳引輪外圓面的縫隙高度是否過大等。對于無明顯異常磨損的曳引輪，一般可通過目視直接判斷，對磨損狀況有懷疑時也可借助其他檢驗方法判斷或直接進行曳引能力驗證試驗。

3.2 角尺+塞尺法

角尺+塞尺法測試原理為：將角尺一個直角邊靠緊曳引輪端面，另一直角邊沿曳引輪徑向方向抵住最高的鋼絲繩，最后用塞尺測量其余鋼絲繩最高點與角尺間的間隙，作為輪槽不均勻磨損程度。受不同鋼絲繩直徑差的影響，更為精確的方法是用標準滾柱代替鋼絲繩，以曳引輪不均勻磨損的繩槽直徑差檢測為例，先拆除鋼絲繩，根據輪槽尺寸選用匹配直徑的標準滾柱，再將同一型號的標準滾柱臥入各個繩槽內，用上述同樣的方法找出最大間隙值作為輪槽磨損最大高度差，用于判斷不均勻磨損程度。角尺+塞尺配合標準滾柱的檢驗方法可用于曳引輪生產過程或出廠驗收過程輪槽加工質量的檢驗，也可用于電梯現場檢驗，但檢驗效率較低。

3.3 橡皮泥或塑性膠法

該方法通過將易變形的橡皮泥或塑性膠壓入曳引輪輪槽中，使其與輪槽面完全貼合，壓緊后取出，從而將各個輪槽輪廓形狀“復制”出來。再觀察輪槽磨損狀況或進一步測量輪槽特征尺寸。該方法的創新之處在于，考慮到凹槽觀測與尺寸測量的不便，將槽型尺寸轉為更容易測量的實體尺寸，檢驗過程更直觀。

3.4 規塞式工裝測量法

陳本瑤等人設計出一種曳引輪槽規塞式測量輔助裝置。該裝置包括一個固定于曳引輪上的保持架和一個安裝于保持架上的規塞式測試儀表，儀表上連接測量桿。通過調節測量桿的高度，可同時測量輪槽寬度、輪槽深度、切口上寬度等多個尺寸，如圖2所示。該方法可得到多個輪槽磨損尺寸信息，且測試精度高。此外，用于安裝規塞測試儀的保持架上的安裝孔間距不可調，當輪槽間距和曳引輪厚度改變時需要制作新的保持架，降低了裝置使用的通用性。

圖2 規塞式測量法所得輪槽尺寸示意圖

3.5 專用深度尺檢驗法

李繼波等人開發出一種電梯曳引輪繩槽磨損量專用檢測儀，此外，鄭祥盤等人也提出類似結構檢測裝置。儀器示意圖如圖3所示，測試時、將儀器主體抵住輪槽上表面，移動主尺帶動測量頭逐個測量各輪槽磨損深度。該儀器類似電子深度尺容柵測量原理，儀器小巧，操作簡便，效率較高。針對不同截面形狀的輪槽需更換不同規格的測量頭，通用性有所降低。該類儀器可檢測出檢驗人員最為關心的輪槽磨損深度尺寸，無法檢測出輪槽切口寬度和輪槽角度等與磨損狀況密切相關的其他特征尺寸。

3.6 聲發射判斷法

孫悅對基于聲發射特征的電梯曳引輪磨損分析方法進行了研究。該方法通過在線測試和記錄不同磨損狀態曳引輪運行過程中的聲發射信息，從而提取其磨損狀態的特征信號，根據特征信號和曳引輪磨損狀況建立曳引輪的磨損狀態識別模型，屬于在線評估方法，自動化程度高，但并不涉及對曳引輪失效磨損量等幾何尺寸的具體評估，對于不同運行狀態下的曳引輪，其可靠性還有待驗證。

圖3 電梯曳引輪繩槽磨損量檢測儀示意圖

3.7 非接觸檢驗法

陳建勛等人提出將激光三角法位移測量原理應用于電梯曳引輪輪槽磨損失效狀況的檢測，并借助計算機分析軟件在激光位移傳感器獲得的輪廓數據中提取出輪槽深度、切口角度、輪槽角度、切口寬度等特征尺寸，依據輪槽特征尺寸對曳引能力進行計算。激光三角法位移測量原理在小表面輪廓提取和分析領域具有測距精度高、效率高、掃描范圍廣、易于實現自動化檢測等突出優勢。該方法為非接觸光學檢驗，不破壞輪槽表面，檢測精度高。

4 結語

檢驗人員在電梯曳引輪輪槽磨損狀況檢驗過程中需結合個人經驗，按照檢規要求并參考相關標準，使用合適的檢測方法和檢驗工具、檢驗設備進行綜合檢驗和判斷。當懷疑輪槽磨損狀況對電梯曳引能力造成影響時，還應該進行曳引能力驗證試驗，經驗證不合格時應該立即維修或修理，確保曳引系統安全可靠運行。