预应力对电梯钢丝绳中弹性波传播特性的影响

预应力对电梯钢丝绳中弹性波传播特性的影响

胡飞、何江、唐育军、李  辉、荆华俊

浙江唐氏电梯有限公司  浙江南浔 313009

摘要：随着高层、超高层建筑的不断兴起，电梯向着高速度、大行程的方向发展，钢丝绳作为曳引驱动电梯悬挂系统的重要组成部分，速度的提升使电梯提升用钢丝绳的时变特性愈发明显，严重影响着电梯的动态性能，包括钢丝绳的振动（振幅、相位、频率）、受力均匀度（钢丝绳之间的区别）、张力、速度及加速度等。在电梯的检测及日常维护保养过程中，如果电梯各钢丝绳动态性能不均，就会影响电梯的乘运质量，甚至会影响乘客的安全。因此深入研究高速电梯柔性悬挂提升系统在正常运行中的连续动态性能对于高速电梯乘运质量的改善具有重要的意义。

关键词：电梯钢丝绳；预应力；弹性波；传播特性；通带；阻带

引言

电梯常被应用于商业楼、办公楼以及高层建筑中，其为人们出行提供了便利，节省了时间。电梯运行对于钢丝绳的质量要求较高，需要建筑企业选用符合国家质检标准的钢丝绳，且需要定期对钢丝绳进行检测与维修，以确保其使用质量。基于此，探讨电梯钢丝绳检测与维护的有效路径，具有重要的现实意义。

1曳引式电梯构造

电梯是一种结合光学、机械、电力学的高科技产品，从每个元素的功能来看，可分为曳引系统、导向系统、轿厢、门系统、重量平衡系统、电力拖动系统、电气控制系统和安全保护系统8个系统。每个系统都可以利用电气控制相互密切工作，以确保电梯的安全运行。而曳引驱动的传动原理是由装在机房的电动机、减速箱、制动器、曳引轮等组成的曳引机提供动力。而钢丝绳则通过曳引轮一端连接轿厢，另一端连接对重装置，在轿厢和对重装置的重力作用下，钢丝绳会紧紧压在曳引轮的轮槽内，电动机会将动力传送到曳引轮使其转动，由于曳引轮槽与钢丝绳之间存在摩擦力，此时曳引轮会带动钢丝绳，使电梯轿厢和对重产生运动。曳引驱动是一种安全可靠的驱动方式，具有易于控制、提升高度几乎不受限制、提升高度改变时驱动装置不需要改变、电梯速度快等优点，已成为电梯产品的主流。另外，当电梯运行失控，发生冲顶、蹲底等情况时，只要一侧的钢丝绳出现松弛，则轿厢或者对重装置将因自身重力大于曳引轮与钢丝绳的摩擦力，无法继续被提升，从而避免撞击井道顶部。电梯钢丝绳的主要性能参数见表1。

表1电梯钢丝绳主要性能参数

2电梯钢丝绳寿命影响因素

电梯钢丝绳寿命影响因素有：1）拉伸力。轿厢载荷在一定范围内的变化会使钢丝绳长度出现一定的弹性变化，长久超负荷运行甚至会出现塑性变形，载荷发生不均匀动态变化，更会严重影响钢丝绳使用寿命，如拉伸荷载变化20%，寿命影响会达到30%～200%。2）弯曲。钢丝绳绕着曳引轮、导向轮、反绳轮多次弯曲后，会使钢丝绳出现疲劳，从而大大影响钢丝绳使用寿命。3）磨损。电梯使用过程中最直接影响是磨损。钢丝绳运行中与曳引轮的轮槽接触，因为相对运动产生摩擦力，而摩擦力的大小又受到曳引轮轮槽材料、轮槽槽形以及两者之间润滑情况的影响。日常应用中带切口半圆形槽因摩擦力适中，对钢丝绳磨损也比较小，因此考虑到钢丝绳和绳槽使用寿命而被广泛应用。4）腐蚀。钢丝绳在潮湿、粉尘多等不良使用环境中应用时，尤其是沿海潮湿地带更会加剧钢丝绳的锈蚀，进而使钢丝绳磨损加剧。除了以上几点外，钢丝绳的安装好坏和使用维护的好坏都对钢丝绳的使用寿命有很大影响。设备反绳轮和曳引轮有4道磨损印记，见图1。

图1曳引轮轮槽钢丝绳破断缺失

3电梯钢丝绳安全策略

3.1目测检测方式

相对于其他检测技术，目测检测技术是一种较为传统的检测技术，其需借助检测工作人员的感官去检测钢丝绳是否存在问题。结合实际情况来看，这类技术在实际应用时过于依靠检测工作人员的工作经验以及专业能力水平，并且其难以对钢丝绳内部存在的问题进行有效监测，因此，不但检测效率难以得到有效保障，检测范围也十分局限。在目测检测法应用过程中，检测人员通过肉眼对电梯钢丝绳表面进行观察，检查其是否存在锈蚀、破损或是断丝等问题，针对细节性的观察，可借助放大镜进行近距离观察，随后使用游标卡尺测量与计算钢丝绳的磨损量及磨损程度，有助于为维修方案的制定提供数据依据。目测检测法仅适用于小故障的检测，如钢丝绳外表有明显破损或损坏等，可直接应用目测检测法，如果是钢丝绳内部存在断丝问题，则不适合使用目测检测法。

3.2电梯钢丝绳的超声波检测方法

超声波检测方法能够极大程度地提高起重机钢丝绳质量检验的准确程度。超声波检验依赖于超声波设备和控制处理系统，在进行检测时，通过对电梯起重机钢丝绳内部的振动频率等技术参数来判断钢丝绳的内部磨损情况。在进行超声波检测时，钢丝绳由于出现磨损而是局部介质物理性质发生改变，超声波在通过绳索时，在发生变化的介质中其传播速度会发生变化，根据传播速度的变化状态可以获得钢丝绳内部磨损与腐蚀的具体情况。超声波检测法能更加精准、高效地确定钢丝绳具体磨损的位置以及磨损程度。但该方法在使用过程中会存在一定的问题，由于电梯间密闭且空间较小，因此出现噪音时会对电子检验的效果产生较大影响。另外，电磁检测系统由传感器、处理器等多部分组成，在设备安装的过程中较为复杂，容易出现操作不当而造成测量结果可靠性以及稳定程度降低。

3.3多次实验分析空超载的影响

检查轮槽时，还有一项非常重要的措施：允许电梯以过载和空载的形式工作。在实验过程中，监控电梯的运行状态，并及时记录电梯的运行速度。如果过载，电梯可以在紧急情况下停止，则在一定程度的曳引力下，保持相对合理的状态。若发生紧急情况，立即停止使用电梯会很困难，且造成设备损坏或人员受伤，直接表明曳引轮的拉力无法保证处于安全使用范围，凹槽车轮严重损坏，应立即更换。

3.4曳引机电梯轮槽磨损预防手段

首先，合理地选择曳引式电梯曳引轮制作的材料，规范加工工艺，这样对于曳引式电梯的使用的需求，使其能够更好地满足；其次，不管是在曳引机电梯维护，还是曳引式电梯安装改造，应高度重视曳引绳张紧力，尽量提供重要的保障，与此同时，应合理地控制不同曳引绳之间的张紧力；然后，无论是曳引绳的绕线方式，还是曳引绳的角度、实际位置，应合理地进行设置，避免曳引绳和轮槽之间发生摩擦；最后，根据曳引式电梯运行的情况，将绳槽衬垫加在曳引轮上，这样以便对曳引轮的使用，还能延长使用寿命，促进曳引电梯的运行，提升运行效率。

3.5检验时间

对于钢带检验而言，其检验时间一定要把握好，由于钢带所产生的损耗和腐蚀等因素影响，所以这就需要对钢带的检验时间做相应调整。一般情况下，对钢带的检验时间应该控制在2小时以内，也就是不超过2小时。而在日常检查过程中，有很多钢带是需要经过多次检验才能够合格的，所以这种情况下，应合理安排好时间，保证其检验完成后能够尽快投入使用。

结束语

该文对电梯起重机械的钢丝绳磨损原因进行了探究，研究了现有的钢丝绳检测方法，传统的目测方法、超声波检测方法以及电磁检测法在钢丝绳的检测中较常得到应用。根据检测结果，需要对受损钢丝绳进行替换或维护，重点探究了钢丝绳的维护方法。

参考文献

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