曳引式電梯鋼絲繩打滑原因解析

梁一周，蔣田韋，許行良

（廣西壯族自治區特種設備檢驗研究院，廣西 桂林 541000）

在當今的發展中，電梯是最主要的運輸方式之一。曳引式電梯由于其具有更好的升降性和安全性、經濟性等優勢，被越來越多地應用于當今世界。而曳引電梯在實際操作中，為了確保電梯的安全和穩定，要滿足曳引系統的相關要求，不然，在電梯的運轉中，很容易出現鋼索滑動現象，從而危及電梯的安全，從而危及乘員的人身安全。因此，本文就曳引電梯的鋼索滑動問題進行了分析，并給出了解決辦法，從而進一步改進了曳引電梯的工作系統，從而有效地保障了曳引電梯的安全和穩定。

1 造成曳引式電梯鋼絲繩發生打滑現象的主要原因

1.1 系統曳引能力

曳引性能是保證曳引電梯穩定的重要因素，它將直接關系到整個電梯的穩定性與安全。在使用中，當電梯兩側與平衡塊的壓力值較高，而曳引纜索與曳引繩的最大靜摩阻力較大時，則會引起拖引車的打滑。一旦出現了這種狀況，如果不加以有效的處理，就會加速鋼索和曳引輪的損耗，從而對升降電梯的平穩運轉產生一定的不利作用，甚至危及乘客的生命。所以，在曳引電梯的實際操作中，要根據電梯的安裝與生產安全要求，對電梯的曳引性能進行科學的檢測，以便能夠有效地確保電梯曳引性能的安全性。

1.2 在鋼絲繩端部和繩芯上分別開有V形缺口，如果這個缺口出現磨損或腐蝕現象時，就會造成鋼絲繩打滑

鋼絲繩在進行生產過程中，鋼絲繩端部和繩芯之間都有一個V形缺口，如果這個V形缺口被磨損或腐蝕時，就會造成鋼絲繩打滑。因此，在生產過程中，要保證鋼絲繩的質量，就要保證所生產的鋼絲繩端部和繩芯之間有一個V形缺口，而缺口又是鋼絲繩磨蝕或者磨損的主要原因。如果鋼絲繩使用時受到強烈沖擊震動的作用時會使鋼絲繩產生應力集中和疲勞磨損，從而造成鋼絲繩打滑。例如，在鋼絲繩生產過程中由于工藝失誤而導致所使用的鋼絲繩產生應力集中或疲勞磨損：當在卷筒上使用鋼絲繩時發生卷筒轉動時，在轉動卷筒使其上下滾動過程中會因承受沖擊負荷而產生應力集中和疲勞磨損。電梯在運行或安裝等使用過程中遇到劇烈震動、沖擊及溫度變化的情況下會使鋼絲繩產生疲勞磨損。這些磨損都會導致鋼絲繩端部和繩芯之間形成V形缺口。根據鋼絲繩行業標準要求：在進行卷筒旋轉過程中由于卷筒轉動而對鋼絲繩產生沖擊負荷時，當沖擊負荷作用到鋼絲繩時會使得鋼絲繩子的局部應力集中和疲勞損壞。因此，在生產中應該嚴格按照相關規定控制工藝參數并定期對鋼絲繩端部和繩芯進行檢查工作。

1.3 鋼絲繩制造過程中，由于制造技術不到位、鋼絲繩表面處理不嚴格等原因，導致鋼絲繩表面有損傷等現象

（1）繩芯的磨損：鋼繩經過熱處理后，內部溫度較高，表面與外界溫差過大，產生裂紋從而使鋼絲繩的強度降低。（2）繩芯的磨損：由于繩芯內表面沒有充分潤滑，在鋼繩受拉力時便產生微小的變形。（3）繩芯表面腐蝕：由于鋼繩表面處理不干凈，導致鋼絲繩與鋼絲繩之間產生嚴重銹蝕。（4）繩芯內表面磨損：由于繩芯內徑較小，使鋼絲繩被磨損較嚴重。（5）繩芯的疲勞剝落：由于鋼絲繩在工作過程中受到一定程度的彎曲載荷作用，使鋼絲內部產生微裂紋并發生疲勞剝落。（6）外涂層損壞：在使用過程中經常遇到外涂層損壞的現象。（7）鋼絲繩表面損傷：鋼絲繩經過熱處理后沒有達到標準要求，不能滿足生產要求時也會導致鋼絲繩子表出現不同程度的損傷現象。

圖1 鋼絲繩運行速度和摩擦因素之間的關系

2 因鋼絲繩制造后熱處理不足而導致其強度不足

在實際生產中，由于熱處理過程的影響，使得鋼絲繩表面產生不同程度的磨損。（1）由于鋼絲繩在熱處理過程中產生的應力超過了該產品的使用極限而造成鋼絲繩磨損嚴重；（2）由于鋼絲繩芯和端部加工精度低，導致鋼絲繩表面磨圓；（3）鋼絲繩股經熱處理后，鋼絲繩在卷繞過程中產生了內部應力，而在使用過程中產生了局部應力導致鋼絲繩芯和端部變形；（4）由于鋼絲繩熱處理工序的影響，使得鋼絲網芯容易變軟、變脆、斷裂等。為避免這種現象的發生，首先，要從生產工藝上嚴格控制各個生產環節之間的聯系及配合。其次，是合理地安排工序和順序進行生產，避免因制造時的不合理而造成生產故障。再者，要嚴格控制各環節之間的聯系及配合，保證熱處理后鋼絲網芯和端部變形小、質量高。最后是要重視熱處理過程中對產品鋼絲繩的表面處理。對于鋼絲繩進行表面處理可以使其表面變得光滑細膩，并且不容易被腐蝕、生銹、黏附灰塵等現象。經過對國內某電梯公司使用過的電梯鋼絲繩芯進行分析研究后發現：在其制造過程中通過熱處理后鋼鋼絲繩表面產生了細小的氧化膜和金屬氧化物膜；當鋼絲繩在卷繞過程中受力時則會引起這種現象；由于采用了合理工藝而導致鋼絲繩芯和端部變形過大從而引起鋼絲繩內部應力超過了該產品使用極限。通過研究發現：隨著制造加工條件和工藝水平的提高，目前電梯用鋼絲繩表面質量已經有很大改善。

2.1 在進行產品設計時，應該充分考慮各生產環節之間的配合

（1）鋼絲繩制造前，對其進行熱處理。（2）對鋼絲繩進行熱處理時，要根據鋼絲繩的性能和使用要求進行合理地安排，避免因熱處理不合理而造成使用中出現問題。（3）在生產過程中，要嚴格按照工藝規程要求進行生產。（4）當發現鋼絲繩芯和端部變形過大時，應及時調整工藝方案并加以解決。（5）由于制造時的不合理，使得在生產過程中產生局部應力而導致產品鋼絲繩表面磨圓。（6）要重視鋼絲索熱處理后端部包層和芯部是否變形過大的問題。（7）鋼絲網芯應盡量減少因端面磨削造成的表面缺陷，如粗糙度、表面劃痕、氧化層等。（8）在鋼絲網芯加工時不要使用過高的溫度和過大的刀具規格而造成鋼絲網芯端部變形過大。（9）鋼絲繩在卷繞過程中應避免產生應力及局部應力而導致鋼絲繩產生變形。（10）應盡量避免使用內徑不均勻的鋼絲繩。（11）在實際生產中，鋼絲繩在卷繞過程中可能會受到張力作用并產生局部應力造成鋼絲繩芯變形過大或端部變形較大；同時也有可能引起電梯運行過程中發生事故而影響產品的使用壽命；因此，我們建議：使用較小直徑的鋼絲繩可以避免這種現象發生；但當鋼絲繩端部產生變形時則應盡量采用較粗的鋼絲繩，并采取適當增加芯部加工尺寸以提高產品質量。

2.2 在生產中對產品鋼絲繩進行熱處理，并且將鋼絲繩芯和端部變形減小到最小

鋼絲繩經過熱處理后，其內部會產生變形，而且在卷繞過程中會產生局部應力。鋼絲網芯和端部變形過大，使得內部應力超過了該產品的使用極限而導致鋼絲繩芯彎曲或斷裂。在實際生產過程中，一般采用鋼絲繩的芯徑和端徑比進行卷繞，使其盡量接近設計使用負荷。為了使鋼絲繩內部應力減小到最小值，在卷繞過程中應該嚴格控制卷繞速度。如果鋼絲繩兩端被壓緊或者受到外力作用則會導致變形過大甚至折斷等現象。而采用較細的芯直徑和較低的張力卷繞則可以減小鋼絲網芯和端部變形。對于不同型號、規格和類型的產品要進行反復試驗以保證鋼纖維之間緊密貼合，從而達到最優性能。采用低張力或無張力卷繞法生產鋼絲繩。在生產過程中使用了低張力或無張力卷繞法來加工鋼絲繩也會造成鋼絲繩打滑現象的發生。鋼絲繩一般是通過在其芯徑和端部經一定比例的鋼絲纏繞而成，其中最重要的是通過不同類型和規格的芯徑之間的比例來實現。

2.3 對于生產過程中采用的熱處理方法要充分考慮鋼絲繩與其接觸表面的化學成分以及組織結構特點。

鋼絲繩的淬火工藝一般分為冷拉（冷負荷）、冷鐓、退火。對于鋼絲繩的淬火溫度和時間要根據產品要求，合理地選擇，一般為：（1）采用低溫淬火，由于其冷卻速度快，對鋼絲繩有良好的效果；（2）也可以使用中溫淬火，溫度一般為300～450℃，但溫度過高可能會產生應力和變形；（3）也可以采用高溫再熱淬火技術，如采用H13、H13+30℃進行熱處理，但必須采取嚴格的冷卻措施。對于電梯用鋼絲繩的熱鐓工藝主要是：先將鋼絲繩芯放入熱鐓裝置中加熱至150～200℃并保溫一定時間后取出冷卻至室溫。冷卻后進行拔絲處理直至拔成絲。對于熱鐓的工藝參數及方法等在此不再贅述。而在退火工序中需要注意的是：為了避免退溫時間過長而導致鋼絲繩變形、彎曲等缺陷出現。（1）加熱溫度和退熱時間都應嚴格控制；（2）加熱溫度要達到鋼絲繩表面硬度要求；（3）退火后必須經過一定時間才能取出進行軋制。鋼絲經過淬火或回火處理后，鋼絲繩芯內部會產生一定程度的變形，這種情況會直接影響到鋼絲繩的強度、使用壽命等問題。為了避免上述情況出現而導致鋼絲繩打滑的現象發生，我們需要從以下幾個方面進行控制：（1）嚴格按照技術要求進行生產；（2）合理安排生產工序；（3）在加工過程中嚴格控制各環節之間的聯系及配合；（4）合理控制冷卻工藝及冷卻速度；（5）對淬火后的產品表面進行拋光處理；（6）根據鋼絲繩性能要求對每根鋼絲繩采取不同形式處理。

2.4 選擇合理的熱處理工藝

鋼絲繩的熱處理是生產中一個重要的工序，它直接影響著鋼絲繩產品的使用壽命和產品的質量。鋼絲繩在熱處理過程中產生的熱應力和局部熱應力對鋼絲繩的使用壽命和產品質量有很大影響。鋼絲繩熱處理后產生了熱應力，在卷繞過程中受力時會引起鋼絲繩芯和端部變形過大，在使用中造成鋼絲繩內部有較大局部應力而引起卷繞鋼絲繩發生松弛，從而導致鋼絲繩芯和端部變形過大。另外，還有一種現象：由于熱處理過程會造成鋼絲網芯及端部過熱而使得其內部的熱應力超過了該產品的使用極限而造成鋼絲繩發生打滑現象。鋼絲繩熱處理后，在卷繞過程中受到外部壓力時，由于卷繞機在卷輪上受力時，其兩端會有一定變形。為了防止上述情況出現，應注意以下幾點：（1）盡量避免采用熱變形較大、應力比較集中的熱處理工藝；（2）對鋼絲繩芯和端部進行熱處理后應及時檢查。

3 避免曳引式電梯鋼絲繩發生打滑問題的有效措施

3.1 根據電梯的使用要求，應在曳引機啟動前更換新鋼絲繩，更換后的鋼絲繩必須進行檢查與保養，使其處于良好的工作狀態；

應經常檢查電梯運行情況，確保安全可靠，鋼絲繩磨損程度應在所需壽命內及時更換，更換的鋼絲繩必須進行熱處理和表面處理，不合格的鋼絲繩不得使用，鋼絲繩的使用必須符合國家安全規定要求，鋼絲繩嚴禁超載使用，若有超載現象，應及時采取安全措施，不得將鋼絲繩與其他物體（包括人）固定在一起，以免鋼絲繩斷絲。

3.2 轎廂運行中應經常觀察和調整曳引機的速度，以確保電梯運行平穩

應了解曳引機的使用方法和安全注意事項。（1）要保持電梯的正常運行，必須經常檢查電梯的鋼絲繩，特別是在運行中，如果發現鋼絲繩有明顯磨損或出現彎曲變形情況應該及時更換鋼絲繩。（2）轎廂運行中，應注意觀察轎廂內轎門處是否有異常現象。（3）曳引機在正常、安全的速度下運行。（4）保持曳引機的良好潤滑和清潔，確保鋼絲繩表面保持干燥。（5）經常檢查曳引機各個部件以及各部分連接處的螺栓和螺母是否有松動和脫落現象。（6）不允許使用非電梯專用鋼絲繩。

4 結語

綜上所述，隨著我國經濟的快速發展，曳引電梯在國內的應用越來越廣泛。然而，由于各種原因，在實際操作中，會導致電梯的鋼索出現打滑現象，如果出現打滑現象，很有可能危及乘員的生命。所以，對于電梯檢測技術工作者而言，必須要對曳引電梯的鋼索出現打滑的原因進行深入的研究，從而制定相應的對策，從而有效地保障曳引電梯的安全和穩定，防止出現滑落的情況，從而保障乘客的生命安全。