摘要：电梯作为与人们的生活密切相关的特种设备，在运行过程中具有较强的危险性，如果出现故障，甚至会威胁人们的生命安全。曳引驱动电梯作为常见的电梯驱动方式，影响其运行状况的因素相对较多，因此，在现阶段电梯维护保养和检验中，需要相关人员进行电梯曳引轮磨损问题的综合性分析，构建优化性的项目检测方式，完善工程项目设计及施工的核心理念，从而为曳引驱动电梯的稳定运行提供良好依据。
关键词：电梯；曳引轮；轮槽；磨损
一、电梯曳引轮构造
曳引轮为电梯设备重要构成部分，与电机、制动设备以及减速设备共同组成电梯的动力元件，也就是驱动主机。曳引轮是驱动主机的绳轮，所以称之为曳引轮或驱动轮。曳引轮作为电梯的动力装备，通过曳引钢丝绳与曳引轮槽的摩擦驱动轿厢上下运行。基于曳引轮需承载轿厢与载重，以及对上述重力均会生成静动载荷这一实况，因此对曳引轮的强度与韧性，耐磨损性与抗冲击性提出较高的要求，所以 Q T60-2 球墨铸铁这一原料也有较高的应用频率。
二、某曳引轮磨损及故障现象简述
某厂家的一台5层5站载货电梯在运行过程中常发出异响并伴随轿厢抖动现象，且据使用单位反映，电梯经常发生故障。如图1所示，该电梯机房内驱动主机附近存在曳引轮磨损产生的铁屑及陶瓷生产产生的粉尘，钢丝绳锈蚀严重，最左侧一根钢丝绳的曳引轮轮槽磨损严重。
图 1 钢丝绳及曳引轮磨损
笔者结合现场检验情况对电梯故障频发的原因进行了分析。由于机房位于楼层顶面且机房门损坏未设，机房内灰尘四处飞扬。考虑到通常曳引轮由球墨铸铁制作而成，所以其磨损产生的铁屑具有导电性，可能对控制柜电气元件产生短路影响，且机房内因卫浴陶瓷生产车间产生的粉尘可能使电梯控制元件发生断路；通过对现场附着在电气元件上的粉尘进行收集，通过磁铁鉴别，证实了这一猜想，粉尘中确实存在部分铁屑：这是造成电梯故障频发的主要原因。随着现场检验的进一步深入，发现电梯运行中产生异响及轿厢抖动现象主要来自于电梯运行过程中曳引轮轮槽钢丝绳张力不均，特别是最左侧磨损较大的这根张力变化极大。测量该钢丝绳在轿厢侧张力发现：随着轿厢下行，张力越来越大。当轿厢运行至中间层站时，各钢丝绳张力基本趋于一致；但当轿厢接近底层时，该钢丝绳张力远远大于其它轮槽钢丝绳，承受着绝大部分轿厢载荷。从而导致该钢丝绳的绳头弹簧受到剧烈压缩、与其它6根产生的拉力差异较大，造成轿厢运行时产生较大抖动及声响。各钢丝绳张力不均是造成曳引轮轮槽磨损不均匀的主要原因。检查曳引轮轮槽，发现其中张力异常的钢丝绳所在的轮槽与其余6个槽相比，磨损尤其严重：经过测量，该槽比其余6个槽多磨了1.5 mm。
三、曳引轮轮槽不均匀磨损原因
曳引轮槽与曳引钢丝绳之间的摩擦力是保证电梯正常运行所需要的曳引力。但是曳引轮轮槽的过量磨损是曳引轮轮槽失效的主要形式，主要有3种：均匀磨损（正常磨损）；不均匀磨损；凹坑、表面局部剥落等。显然上述案例属于不均匀磨损，其原因分析如下：
1）曳引轮方面：轮槽磨损深度差1.5 mm，曳引比为1∶1，曳引轮每转动1圈，各钢丝绳无滑动的运行距离差 3π mm；已知该载货电梯额定载重量3000 kg，额定速度1.0 m/s，曳引轮节径D=620 mm，若不计钢丝绳的滑移，轿厢从各钢丝绳的张紧力基本一致的中间层往上或往下运行2层约9 m，则对于轮槽磨损较大的这根钢丝绳将少移：
（1）
可见：电梯中间层向上或下运行9 m，该钢丝绳少移动了43.55 mm，此时即使将各钢丝绳的张力调整到基本一致，在电梯运行过程中由于各钢丝绳的行程不同仍然会使各钢丝绳张力不一致，导致磨损较严重轮槽上的钢丝绳在轮槽上打滑，进一步加剧该槽的磨损。而引起行程不同的主要原因在于各绳槽的节径不一致。将钢丝绳额定曳引速度 与轮槽受磨损的钢丝绳曳引速度
比较得出：
（2）
从公式（2）各槽之间的速度差也可以看出：钢丝绳之间的曳引速度不一致，导致该根钢丝绳在运行过程中发生周期性的打滑现象，进而加剧轮槽的不均匀磨损。
2）工作环境方面：由于厂内粉尘多，以及卫浴陶瓷成型需高温烘烤，机房内存在高温、多粉尘环境，钢丝绳在这种工作环境下容易产生干燥、绳芯缺油等问题，导致钢丝绳与曳引轮之间的摩擦副运动形式从边界摩擦向干摩擦转移，从而加速钢丝绳与曳引轮之间的磨损。
四、曳引轮轮槽磨损机理
曳引轮-钢丝绳传动系统的摩擦磨损机理主要包括：疲劳磨损、磨粒磨损、粘着磨损、氧化磨损。在放大镜下观察曳引轮轮槽可以看到深浅不一的凹坑及划痕，笔者认为该台电梯曳引轮轮槽磨损主要以表面疲劳磨损和磨粒磨损为主。疲劳磨损：表面疲劳磨损是由于曳引轮轮槽与钢丝绳之间反复接触，曳引轮轮槽承受着交变应力的挤压，特别是钢丝绳张力异常的轮槽承受着较大幅度的交变应力作用，长此以往曳引轮轮槽表面会产生疲劳微裂纹或塑性变形。随着微裂纹的逐渐扩展，最终轮槽表面会分离出粒状或片状颗粒，产生麻点或凹坑，最后导致表面疲劳磨损。磨粒磨损：检验现场由于陶瓷卫浴加工中产生的大量陶瓷粉末及钢丝绳与曳引轮轮槽磨损产生的磨屑质点粘附在钢丝绳表面，轮槽周期性承受钢丝绳的挤压及弹性恢复，使得高强度、高硬度的磨屑质点加剧对轮槽的摩擦，在轮槽上划出一道道深浅不一的划痕，即磨粒磨损。
五、预防曳引轮轮槽不均匀磨损的措施
1）提高制造工艺，保证所加工的曳引轮各轮槽节径直径控制在允许误差内。
2）提高安装工艺，确保曳引轮和导向轮安装时垂直度和平行度满足技术要求。
3）在电梯投入使用之前调整好各钢丝绳之间的张力差，使各钢丝绳的张力偏差在平均值的5%范围内。在使用的过程中要定期检查、调整各绳的张力平衡；发现有较明显的轮槽磨损不均现象时应高度重视，应及时修复曳引轮轮槽或更换曳引轮，阻止绳槽磨损不均现象继续恶化。
六、结语
在电梯行业快速发展的背景下，电梯作为高层建筑中主要的输送工具，需要通过对安全工程项目的检测，提高电梯运行的平稳性和安全性，并将其作为工程检测的关键问题，实现对电梯系统磨损状况的科学检测，完善工程项目检测标准，优化检测目标，从而为电梯行业检测工作质量的提升提供良好支持。
参考文献：
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[3] 胡建荣，项科忠.曳引式电梯轮槽磨损及其检验检测探析 [J].机电信息，2015，（12）：69-70.
论文作者:苑志华
论文发表刊物:《基层建设》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/21
标签：磨损论文; 钢丝绳论文; 曳引论文; 电梯论文; 粉尘论文; 摩擦论文; 机房论文; 《基层建设》2018年第3期论文;