电梯曳引轮破损失效分析

刘志凯 何树华 刘建斌

（1.广东省特种设备检测研究院顺德检测院，佛山 528300；2.广东省特种设备检测研究院清远检测院，清远 511500）

1 技术背景

曳引轮作为电梯运动的重要部件，承担着轿厢、对重和负载产生的全部动、静载荷，所以不仅要求强度高、韧性好，更要具有很好的耐磨损性[1]。

曳引轮的轮槽一般分为半圆槽、V型槽和带切口半圆槽3种，如图1所示。在这3种轮槽形式中：半圆槽的钢丝绳与曳引轮的接触面积最大，钢丝绳受力均匀变形较小；V型槽的两侧有一定的夹角，轮槽运转过程中与钢丝绳的接触面较小，会产生较大的挤压力，导致钢丝绳产生的变形量较大，但是这种轮槽形式能提供较高的当量摩擦系数，使电梯获得较大的曳引力，缺点是轮槽的磨损速率快；带切口半圆槽具有当量摩擦系数大和轮槽磨损小的优点，但是加工比较复杂，制造成本比前两种轮槽形式高[2]。

图1 3种轮槽形式结构图

《电梯制造与安装安全规范》（GB/T 7588—2003）第9.2.1条规定，曳引轮的节圆直径与曳引钢丝绳的公称直径比不小于40。《电梯监督检验和定期检验规则：曳引与强制驱动电梯》（TSG T7001—2009，以下简称《规则》）第2.7（3）项规定，曳引轮槽不得有缺损或者不正常（严重）磨损。当判定轮槽的磨损可能影响曳引能力时，须做曳引能力试验进行验证[3]。

2 理化分析

在对某小区一台在用电梯的年检中发现，电梯曳引轮轮缘破损严重。该曳引轮为V型槽曳引轮，工作过程中受钢丝绳应力较大，导致轮缘大范围破损。

2.1 断口宏观形貌

从曳引轮轮缘破损部位的断口样品的宏观形貌可以看出，曳引轮破损属于脆性断裂，断口粗糙，断口周围无塑性变形。

2.2 断口扫描电镜分析

在扫描电镜上对断口的形貌进行微观分析，如图2所示。断裂的微观机理均为解理断裂[4]，并存在大量的沿晶裂纹和二次裂纹。该断口为典型的脆性断裂。

图2 断口样品SEM形貌

2.3 化学成分分析

对试样进行全定量光谱分析，在不同部位共检测3次，然后取其平均值，测得试样主要化学成分含量（质量分数）如表1所示。结果表明：试件符合球墨铸铁化学成分要求。

表1 化学成分含量

2.4 硬度测试

对试样表面随机选取10个点测试布氏硬度，测试结果见图3。试样表面硬度最高为226.0 HBW，最低为214.0 HBW， 平均硬度为219.6 HBW，曳引轮的制造要求硬度不低于200 HBW，同一轮上的材料硬度偏差不大于15 HBW，可见试样的硬度符合要求。

图3 样品硬度测试结果图

3 失效原因分析

电梯曳引轮失效主要表现为曳引轮轮槽的过度磨损，造成电梯曳引轮曳引力不足出现钢丝绳在曳引轮上打滑，严重影响电梯的运行安全。

曳引轮的失效形式主要有均匀磨损、不均匀磨损和凹坑以及表面局部剥落3种形态。这些失效形式属于磨损失效[5]，但是都不足以造成脆性断裂，导致曳引轮出现解理断裂的原因只有在曳引轮工作过程中受到较大冲击载荷，从而使曳引轮产生宏观裂纹而失效。

4 结语

根据以上分析可以得出，该小区在用电梯曳引轮轮缘破损的原因为曳引轮在工作过程中受到较大冲击载荷，使曳引轮产生宏观裂纹而失效。