曳引式电梯钢丝绳打滑原因解析

梁一周，蒋田韦，许行良

（广西壮族自治区特种设备检验研究院，广西 桂林 541000）

在当今的发展中，电梯是最主要的运输方式之一。曳引式电梯由于其具有更好的升降性和安全性、经济性等优势，被越来越多地应用于当今世界。而曳引电梯在实际操作中，为了确保电梯的安全和稳定，要满足曳引系统的相关要求，不然，在电梯的运转中，很容易出现钢索滑动现象，从而危及电梯的安全，从而危及乘员的人身安全。因此，本文就曳引电梯的钢索滑动问题进行了分析，并给出了解决办法，从而进一步改进了曳引电梯的工作系统，从而有效地保障了曳引电梯的安全和稳定。

1 造成曳引式电梯钢丝绳发生打滑现象的主要原因

1.1 系统曳引能力

曳引性能是保证曳引电梯稳定的重要因素，它将直接关系到整个电梯的稳定性与安全。在使用中，当电梯两侧与平衡块的压力值较高，而曳引缆索与曳引绳的最大静摩阻力较大时，则会引起拖引车的打滑。一旦出现了这种状况，如果不加以有效的处理，就会加速钢索和曳引轮的损耗，从而对升降电梯的平稳运转产生一定的不利作用，甚至危及乘客的生命。所以，在曳引电梯的实际操作中，要根据电梯的安装与生产安全要求，对电梯的曳引性能进行科学的检测，以便能够有效地确保电梯曳引性能的安全性。

1.2 在钢丝绳端部和绳芯上分别开有V形缺口，如果这个缺口出现磨损或腐蚀现象时，就会造成钢丝绳打滑

钢丝绳在进行生产过程中，钢丝绳端部和绳芯之间都有一个V形缺口，如果这个V形缺口被磨损或腐蚀时，就会造成钢丝绳打滑。因此，在生产过程中，要保证钢丝绳的质量，就要保证所生产的钢丝绳端部和绳芯之间有一个V形缺口，而缺口又是钢丝绳磨蚀或者磨损的主要原因。如果钢丝绳使用时受到强烈冲击震动的作用时会使钢丝绳产生应力集中和疲劳磨损，从而造成钢丝绳打滑。例如，在钢丝绳生产过程中由于工艺失误而导致所使用的钢丝绳产生应力集中或疲劳磨损：当在卷筒上使用钢丝绳时发生卷筒转动时，在转动卷筒使其上下滚动过程中会因承受冲击负荷而产生应力集中和疲劳磨损。电梯在运行或安装等使用过程中遇到剧烈震动、冲击及温度变化的情况下会使钢丝绳产生疲劳磨损。这些磨损都会导致钢丝绳端部和绳芯之间形成V形缺口。根据钢丝绳行业标准要求：在进行卷筒旋转过程中由于卷筒转动而对钢丝绳产生冲击负荷时，当冲击负荷作用到钢丝绳时会使得钢丝绳子的局部应力集中和疲劳损坏。因此，在生产中应该严格按照相关规定控制工艺参数并定期对钢丝绳端部和绳芯进行检查工作。

1.3 钢丝绳制造过程中，由于制造技术不到位、钢丝绳表面处理不严格等原因，导致钢丝绳表面有损伤等现象

（1）绳芯的磨损：钢绳经过热处理后，内部温度较高，表面与外界温差过大，产生裂纹从而使钢丝绳的强度降低。（2）绳芯的磨损：由于绳芯内表面没有充分润滑，在钢绳受拉力时便产生微小的变形。（3）绳芯表面腐蚀：由于钢绳表面处理不干净，导致钢丝绳与钢丝绳之间产生严重锈蚀。（4）绳芯内表面磨损：由于绳芯内径较小，使钢丝绳被磨损较严重。（5）绳芯的疲劳剥落：由于钢丝绳在工作过程中受到一定程度的弯曲载荷作用，使钢丝内部产生微裂纹并发生疲劳剥落。（6）外涂层损坏：在使用过程中经常遇到外涂层损坏的现象。（7）钢丝绳表面损伤：钢丝绳经过热处理后没有达到标准要求，不能满足生产要求时也会导致钢丝绳子表出现不同程度的损伤现象。

图1 钢丝绳运行速度和摩擦因素之间的关系

2 因钢丝绳制造后热处理不足而导致其强度不足

在实际生产中，由于热处理过程的影响，使得钢丝绳表面产生不同程度的磨损。（1）由于钢丝绳在热处理过程中产生的应力超过了该产品的使用极限而造成钢丝绳磨损严重；（2）由于钢丝绳芯和端部加工精度低，导致钢丝绳表面磨圆；（3）钢丝绳股经热处理后，钢丝绳在卷绕过程中产生了内部应力，而在使用过程中产生了局部应力导致钢丝绳芯和端部变形；（4）由于钢丝绳热处理工序的影响，使得钢丝网芯容易变软、变脆、断裂等。为避免这种现象的发生，首先，要从生产工艺上严格控制各个生产环节之间的联系及配合。其次，是合理地安排工序和顺序进行生产，避免因制造时的不合理而造成生产故障。再者，要严格控制各环节之间的联系及配合，保证热处理后钢丝网芯和端部变形小、质量高。最后是要重视热处理过程中对产品钢丝绳的表面处理。对于钢丝绳进行表面处理可以使其表面变得光滑细腻，并且不容易被腐蚀、生锈、黏附灰尘等现象。经过对国内某电梯公司使用过的电梯钢丝绳芯进行分析研究后发现：在其制造过程中通过热处理后钢钢丝绳表面产生了细小的氧化膜和金属氧化物膜；当钢丝绳在卷绕过程中受力时则会引起这种现象；由于采用了合理工艺而导致钢丝绳芯和端部变形过大从而引起钢丝绳内部应力超过了该产品使用极限。通过研究发现：随着制造加工条件和工艺水平的提高，目前电梯用钢丝绳表面质量已经有很大改善。

2.1 在进行产品设计时，应该充分考虑各生产环节之间的配合

（1）钢丝绳制造前，对其进行热处理。（2）对钢丝绳进行热处理时，要根据钢丝绳的性能和使用要求进行合理地安排，避免因热处理不合理而造成使用中出现问题。（3）在生产过程中，要严格按照工艺规程要求进行生产。（4）当发现钢丝绳芯和端部变形过大时，应及时调整工艺方案并加以解决。（5）由于制造时的不合理，使得在生产过程中产生局部应力而导致产品钢丝绳表面磨圆。（6）要重视钢丝索热处理后端部包层和芯部是否变形过大的问题。（7）钢丝网芯应尽量减少因端面磨削造成的表面缺陷，如粗糙度、表面划痕、氧化层等。（8）在钢丝网芯加工时不要使用过高的温度和过大的刀具规格而造成钢丝网芯端部变形过大。（9）钢丝绳在卷绕过程中应避免产生应力及局部应力而导致钢丝绳产生变形。（10）应尽量避免使用内径不均匀的钢丝绳。（11）在实际生产中，钢丝绳在卷绕过程中可能会受到张力作用并产生局部应力造成钢丝绳芯变形过大或端部变形较大；同时也有可能引起电梯运行过程中发生事故而影响产品的使用寿命；因此，我们建议：使用较小直径的钢丝绳可以避免这种现象发生；但当钢丝绳端部产生变形时则应尽量采用较粗的钢丝绳，并采取适当增加芯部加工尺寸以提高产品质量。

2.2 在生产中对产品钢丝绳进行热处理，并且将钢丝绳芯和端部变形减小到最小

钢丝绳经过热处理后，其内部会产生变形，而且在卷绕过程中会产生局部应力。钢丝网芯和端部变形过大，使得内部应力超过了该产品的使用极限而导致钢丝绳芯弯曲或断裂。在实际生产过程中，一般采用钢丝绳的芯径和端径比进行卷绕，使其尽量接近设计使用负荷。为了使钢丝绳内部应力减小到最小值，在卷绕过程中应该严格控制卷绕速度。如果钢丝绳两端被压紧或者受到外力作用则会导致变形过大甚至折断等现象。而采用较细的芯直径和较低的张力卷绕则可以减小钢丝网芯和端部变形。对于不同型号、规格和类型的产品要进行反复试验以保证钢纤维之间紧密贴合，从而达到最优性能。采用低张力或无张力卷绕法生产钢丝绳。在生产过程中使用了低张力或无张力卷绕法来加工钢丝绳也会造成钢丝绳打滑现象的发生。钢丝绳一般是通过在其芯径和端部经一定比例的钢丝缠绕而成，其中最重要的是通过不同类型和规格的芯径之间的比例来实现。

2.3 对于生产过程中采用的热处理方法要充分考虑钢丝绳与其接触表面的化学成分以及组织结构特点。

钢丝绳的淬火工艺一般分为冷拉（冷负荷）、冷镦、退火。对于钢丝绳的淬火温度和时间要根据产品要求，合理地选择，一般为：（1）采用低温淬火，由于其冷却速度快，对钢丝绳有良好的效果；（2）也可以使用中温淬火，温度一般为300～450℃，但温度过高可能会产生应力和变形；（3）也可以采用高温再热淬火技术，如采用H13、H13+30℃进行热处理，但必须采取严格的冷却措施。对于电梯用钢丝绳的热镦工艺主要是：先将钢丝绳芯放入热镦装置中加热至150～200℃并保温一定时间后取出冷却至室温。冷却后进行拔丝处理直至拔成丝。对于热镦的工艺参数及方法等在此不再赘述。而在退火工序中需要注意的是：为了避免退温时间过长而导致钢丝绳变形、弯曲等缺陷出现。（1）加热温度和退热时间都应严格控制；（2）加热温度要达到钢丝绳表面硬度要求；（3）退火后必须经过一定时间才能取出进行轧制。钢丝经过淬火或回火处理后，钢丝绳芯内部会产生一定程度的变形，这种情况会直接影响到钢丝绳的强度、使用寿命等问题。为了避免上述情况出现而导致钢丝绳打滑的现象发生，我们需要从以下几个方面进行控制：（1）严格按照技术要求进行生产；（2）合理安排生产工序；（3）在加工过程中严格控制各环节之间的联系及配合；（4）合理控制冷却工艺及冷却速度；（5）对淬火后的产品表面进行抛光处理；（6）根据钢丝绳性能要求对每根钢丝绳采取不同形式处理。

2.4 选择合理的热处理工艺

钢丝绳的热处理是生产中一个重要的工序，它直接影响着钢丝绳产品的使用寿命和产品的质量。钢丝绳在热处理过程中产生的热应力和局部热应力对钢丝绳的使用寿命和产品质量有很大影响。钢丝绳热处理后产生了热应力，在卷绕过程中受力时会引起钢丝绳芯和端部变形过大，在使用中造成钢丝绳内部有较大局部应力而引起卷绕钢丝绳发生松弛，从而导致钢丝绳芯和端部变形过大。另外，还有一种现象：由于热处理过程会造成钢丝网芯及端部过热而使得其内部的热应力超过了该产品的使用极限而造成钢丝绳发生打滑现象。钢丝绳热处理后，在卷绕过程中受到外部压力时，由于卷绕机在卷轮上受力时，其两端会有一定变形。为了防止上述情况出现，应注意以下几点：（1）尽量避免采用热变形较大、应力比较集中的热处理工艺；（2）对钢丝绳芯和端部进行热处理后应及时检查。

3 避免曳引式电梯钢丝绳发生打滑问题的有效措施

3.1 根据电梯的使用要求，应在曳引机启动前更换新钢丝绳，更换后的钢丝绳必须进行检查与保养，使其处于良好的工作状态；

应经常检查电梯运行情况，确保安全可靠，钢丝绳磨损程度应在所需寿命内及时更换，更换的钢丝绳必须进行热处理和表面处理，不合格的钢丝绳不得使用，钢丝绳的使用必须符合国家安全规定要求，钢丝绳严禁超载使用，若有超载现象，应及时采取安全措施，不得将钢丝绳与其他物体（包括人）固定在一起，以免钢丝绳断丝。

3.2 轿厢运行中应经常观察和调整曳引机的速度，以确保电梯运行平稳

应了解曳引机的使用方法和安全注意事项。（1）要保持电梯的正常运行，必须经常检查电梯的钢丝绳，特别是在运行中，如果发现钢丝绳有明显磨损或出现弯曲变形情况应该及时更换钢丝绳。（2）轿厢运行中，应注意观察轿厢内轿门处是否有异常现象。（3）曳引机在正常、安全的速度下运行。（4）保持曳引机的良好润滑和清洁，确保钢丝绳表面保持干燥。（5）经常检查曳引机各个部件以及各部分连接处的螺栓和螺母是否有松动和脱落现象。（6）不允许使用非电梯专用钢丝绳。

4 结语

综上所述，随着我国经济的快速发展，曳引电梯在国内的应用越来越广泛。然而，由于各种原因，在实际操作中，会导致电梯的钢索出现打滑现象，如果出现打滑现象，很有可能危及乘员的生命。所以，对于电梯检测技术工作者而言，必须要对曳引电梯的钢索出现打滑的原因进行深入的研究，从而制定相应的对策，从而有效地保障曳引电梯的安全和稳定，防止出现滑落的情况，从而保障乘客的生命安全。