电梯曳引钢丝绳的保养方法
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摘要: 曳引钢丝绳是电梯重要的悬挂装置，承受着轿厢和对重的全部重量，并依靠曳引轮槽的摩擦力驱动轿厢升降。在电梯运行过程中，曳引钢丝绳绕着曳引轮、导向轮或反绳轮单向或交变弯曲，会产生拉应力。所以，要求曳引钢丝绳 ...
曳引钢丝绳是重要的悬挂装置，承受着轿厢和对重的全部重量，并依靠曳引轮槽的摩擦力驱动轿厢升降。在电梯运行过程中，曳引钢丝绳绕着曳引轮、导向轮或反绳轮单向或交变弯曲，会产生拉应力。所以，要求曳引钢丝绳有较高的强度和耐磨性，其抗拉强度、延伸率、柔性等均应符合GB8903的规定。正是由于曳引钢丝绳的损伤程度及承载能力直接关系到人的生命和财产的安全，在使用过程中如何对其进行正确的定期检验和润滑维护显得尤为关键。
对曳引钢丝绳运用无损检测方法的优点：1、更可靠，灵敏度更高，能准确发现钢丝绳内、外部缺陷，保证安全； 　　2、更经济，通过定量检测，避免定期更换钢丝绳造成极大的浪费，达到合理利用资源，有效降低电梯使用成本； 　　3、操作方便，效率提高。
电梯曳引钢丝绳的润滑维护　　在电梯使用过程中，对钢丝绳应进行适时地清洗、润滑。缺乏维护是钢丝绳寿命短的主要原因之一。 　　
在电梯定期检验中，检验员经常发现曳引钢丝绳表面积聚着一层油污，这是从钢丝绳内渗出的润滑油和灰尘混在一起形成的，如不及时清洗，不仅影响钢丝绳的使用寿命，还会改变曳引绳在曳引轮槽中的摩擦系数，降低曳引能力，在轿厢轻载或重载的情况下，可能造成曳引绳打滑导致轿厢冲顶或蹲底。 　　
通常情况下，新出厂钢丝绳大部分在生产时已经进行了润滑处理，但在使用过程，润滑油脂会流失减少。鉴于润滑不仅能够对钢丝绳在运输和存储期间起到防腐保护作用，而且能够减少钢丝绳使用过程中各钢丝之间、绳股之间和钢丝绳与曳引轮槽之间的磨损，并且对延长钢丝绳使用寿命也十分有益。因此，为把腐蚀、磨损对钢丝绳的危害降到最低程度，进行润滑检查十分必要。首先一定要选择适宜的钢丝绳润滑油脂，电梯钢丝绳润滑油脂应采用有一定摩擦系数的专用摩擦油脂，高性能的钢丝绳润滑油脂是维护钢丝绳延长钢丝绳寿命的根本保障。钢丝绳在工作时，内部呈现三维方向的微动摩擦，这就需要钢丝绳润滑脂必须具有很强的渗透性能即让润滑油脂中的润滑油分子抗磨剂成分能渗透到每根钢丝上面。另外，钢丝绳润滑油脂还必须具有较强粘附性能．以保证其均匀的粘附到每根钢丝绳上。通常对钢丝绳的润滑保养有几种方法一种是将钢丝绳拆卸下来，放进温度在80～100度的润滑油中浸泡约2～4小时，另一种是用刷子将润滑剂直接刷在钢丝绳上，关键是涂刷的方法和间隔要掌握好，一般来说直径约12mm的钢丝绳，每40米大约涂刷1公斤左右的润滑油脂，涂刷间隔在两周左右；再一种是使用专用的钢丝绳润滑设备对钢丝绳进行润滑，这种方法最省事，但设备的成本较高。具体采用哪种润滑剂及润滑方法应按钢丝绳制造厂的规定要求进行。目前电梯维护保养单位真正重视钢丝绳润滑维护的还不是很多，很多单位已经习惯于更换新的钢丝绳，而不注重润滑管理。
其他　　前面叙述的清洗、润滑仅是对钢丝绳本身而言，这只是保证钢丝绳安全使用要求的一个方面。除此之外，还必须对钢丝绳使用的外围条件如：曳引轮槽的表面磨损情况、轮槽几何尺寸进行检查，以保证钢丝绳在运行过程中使其始终处于良好的接触状态以减少摩擦力保证电梯安全运行。
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栏目导航：电梯曳引钢丝绳磨损报废的思考；(8:32:37)；一、事情的起因；2012年7月我公司对所辖设备进行了设备现状梳理；二、相关标准；关于电梯曳引钢丝绳报废的标准或相关标准有几个，我；●《电梯用钢丝绳》GB；该标准包含了钢丝绳技术要求、检查与试验、检验规则；其前一版本GB中也没有类似内容；●《电梯制造与安
电梯曳引钢丝绳磨损报废的思考
( 08:32:37)
一、事情的起因
2012年7月我公司对所辖设备进行了设备现状梳理和安全隐患排查，发现了一些问题，深入分析问题根本原因，并且针对各问题的处理方式进行了讨论。其中一项关于3号航站楼前厅某电梯曳引钢丝绳报废的问题，引起很大争议。争议的焦点是该电梯曳引钢丝绳无断芯、断丝、断股的情况下，其钢丝绳实测直径相对于公称直径减小7％报废还是减小10%报废。原来没有针对此问题深入研究过，查阅了相关标准，确实存在多个标准不一的情况，引起了我对电梯曳引钢丝绳报废标准新的思考。
二、相关标准
关于电梯曳引钢丝绳报废的标准或相关标准有几个，我查阅一下，主要相关标准有如下几个：
●《电梯用钢丝绳》GB
该标准包含了钢丝绳技术要求、检查与试验、检验规则等详细内容，但是没有包含电梯用钢丝绳报废的相关内容。
其前一版本GB 中也没有类似内容。
●《电梯制造与安装安全规范》GB
该标准包含了电梯制造与安装的安全、定期检验、冲击试验、曳引力计算等详细内容，但是也没有包含电梯用钢绳报废的相关内容要求。
其前一版本GB 中也没有类似内容。
●《电梯、自动扶梯和自动人行道维修规范》GB/T
该标准同样没有关于电梯用钢绳报废的相关内容要求。
这与日发布的其前一版本GB/T 的内容相差甚多。在GB/T （当时名称叫电梯维修规范）中有明确的钢绳报废
标准，其9．1．2 b)规定中明确“钢丝绳严重磨损或锈蚀，造成实际直径为公称直径 90％及其以下时”，钢丝绳应更换，且所有曳引钢丝绳应同时更换。
●《起重机钢丝绳保养、维护、安装、检验和报废》GB/T
该标准3.5.7中， 由于绳芯损坏引起钢丝绳直径减小的钢丝绳报废规定明确“这些因素引起阻旋转钢丝绳实测直径比钢丝绳公称直径减小3％，或其他类型的钢丝绳减小10%，即使没有可见断丝，该钢丝绳也应报废。”该标准3.5.8中的规定更为明确“由于外部的磨损使钢丝绳实际直径比其公称直径减小7％或更多时，即使无可见断丝，钢丝绳也应报废。”
其前一版本GB/T 的3.5.6和3.5.7也有类似的明确规定。
●《电梯督检验和定期检验规则-曳引与强制驱动电梯》TSG T
该标准的附件A中，5.1的③项目中明确规定“磨损后的钢丝绳直径小于钢丝绳公称直径的 90％。”悬挂钢丝绳和补偿钢丝绳应当报废。
但是该标准与其前一版本即日发布的《电梯监督检验规程》的规定有区别，原2002版的规定附件2中5.1明确“当钢丝绳公称直径减少7%时，即使未发现断丝，该绳也应报废。”
●《电梯安装、改造、重大维修和维护保养自检规则》DB11/420-2007
该标准的表C.2-北京市电梯定期自检项目记录的5.1.3明确规定“钢丝绳公称直径减少7%时应报废。”
这几个标准中明确钢丝绳磨损报废直径数值的两个即减少7%和减少10%，到底以哪个为准？单就标准数据的专业性、权威性而言，本人认为《起重机钢丝绳保养、维护、安装、检验和报废》GB/T 比其它几个标准更科学、更严谨。通读几个标准下来也能够明显的感觉到，GB/T 5972对钢丝绳直径减少原因的表述更为重视，以及对钢丝绳的受力分类也较为明确，这也正是本人所推崇的。当然，这不是简单的哪个标准权威的问题，也不是哪个机构管理或者隶属关系的问题，而是从技术角度客观的解析各个标准的由来和制定标准的初衷，以及哪个标准更符合我们所指设备的实际情况。以下从技术风险角度和设备实际情况角度
逐一进行分析。
三、曳引钢丝绳磨损后引发的技术风险分析
曳引钢丝绳不仅是承受载荷的关键部件，同时电梯还依赖其与曳引轮之间的摩擦力(曳引力)保证电梯安全运行。曳引钢丝绳磨损后直径变小，引发的技术风险问题主要有三个方面：1是，对悬挂系统安全系数的影响。2是，对产生曳引力的曳引条件的影响。3是，设备状况突变的影响。
1、曳引钢丝绳磨损后直径变小对悬挂系统安全系数的影响
曳引钢丝绳磨损后直径变小导致其强度降低，即会引起其抗破断能力下降，从而使得电梯的悬挂系统安全系数下降。至于抗破断能力下降多少？或者安全系数下降到什么程度还能够满足标准的要求？这些是难题。《电梯制造与安装安全规范》GB的附录N中有关于安全系数的计算和选择标准。最小安全系数的计算公式非常复杂，好在GB的附录N中给出的是图表。是否意味着安全系数是大量试验的结果或者经验积累的结果？在其它相关文献资料里也没有查到更有说服力的相关数据。我们只能相信是试验或者经验积累的结果，因为我们无法做大量的试验来考证。就数据的权威性而言，我相信GB/T
更科学。其实也没有必要在对安全系数的影响上较真，因为本人认为钢丝绳磨损后直径变小无论是7%还是10%对于安全系数的影响差别太小了。或者说对于安全系数影响的重要性远没有以下两个影响的更为重要。
2、曳引钢丝绳磨损后直径变小对曳引条件的影响
曳引力的计算和曳引条件在《电梯制造与安装安全规范》GB中有详细规定。GB的附录M中，曳引力计算用到如下两个公式：
12 T1T2'&
其中f：当量摩擦系数；α：钢丝绳在绳轮上的包角；T1，T2：曳引轮两侧曳引绳中的拉力。
假设以上公式同样适用于钢丝绳磨损状态的的曳引力计算。则电梯未改变轿厢和对重重量的情况下，曳引力是否发生变化主要取决于当量摩擦系数f是否变
化，因为包角α的变化可以忽略不计。
那么，当量摩擦系数f在钢丝绳磨损直径减小的过程中是怎样变化的呢？我们来计算一下。在GB的附录M中有详细规定。我们的电梯绳槽采用的是常用的带切口半圆槽，其当量摩擦系数f的计算公式如下：
12f=渭4锛?/m:t&cos纬 2-sin尾2锛?/m:t&-尾-纬-sin尾+sin纬'& 其中μ：摩擦系数；β：下部切口角度；γ：槽的角度。
假设电梯初始状态为：μ取值0.2，γ取值40度，β取值95度。
我们的电梯钢丝绳直径为10 mm，分别按照减少7%和10%作图。作图可知：钢丝绳直径减小的过程中，在未接触到切口槽下根部的情况下，γ逐渐减小，趋近于0，β逐渐由90度向180度增大。并且直径减小7%时，β接近106度。直径减小10%时，β明显大于106度接近110度。在GB的附录M中明确“β的数值最大不应超过106度”。因此可以得出结论：我们电梯钢丝绳直径磨损至相对于公称直径减小10％时，其下部切口角β 已经不符合《电梯制造与安装安全规范》GB附录M中的要求。
按照上述公式，结合β和γ的角度变化趋势，采用三角函数变换或者采用试数方法计算当量摩擦系数f。即钢丝绳直径没有磨损时，到磨损减小7%时，再到磨损减小10%时各情况下的当量摩擦系数f。得出β由95度~110度增大，γ由40度~接近0度减小，当量摩擦系数f逐渐增大，也就是曳引力逐渐增大。
曳引力过大会带来什么影响呢？曳引力过大可能引起钢丝绳曳引条件不满足。在GB的9.3中明确“钢丝绳曳引条件应满足以下三个条件”,其中一个条件就是“当对重压在缓冲器上而曳引机按电梯上行方向旋转时，应不可能提升空载轿厢”。
为什么会有这么一个条件呢？不满足这个条件会带来什么影响呢？答案是：影响后果很严重！当对重压缩缓冲器或轿厢或对重运行时受阻时，曳引绳和轮间应打滑，从而避免轿厢或对重被进一步提升。如果曳引电动机没有及时断电，同时曳引力过大，曳引绳和轮间不打滑，造成轿厢或对重被提升，而后突然坠落或持续震荡冲击甚至崩断曳引钢丝绳。当然，我们电梯设计时都设计了电机运转时
间保护功能，但除此之外没有其它任何电气安全装置动作，则驱动电机的电源不能及时切断。况且，本人认为所有的保护功能中只有机械保护是最可靠、最重要的，其它所有电气保护都不应该取代机械保护。
3、曳引钢丝绳磨损后直径变小对设备状况突变的影响
电梯曳引钢丝绳悬挂系统的安全系数要求很高，但仍要防范该安全系统突然崩溃或短期内急剧恶化的情况发生。正如上文所述，“β的数值最大不应超过106度”就是具体防范措施之一。而且大多厂家带切口的半园槽曳引轮无特殊要求，初始设计值大多数为95度，个别最大情况为96．5度。
还有，曳引钢丝绳直径磨损变小后半圆槽中切口角变大，半圆槽中切口角越大，曳引钢丝绳所受的比压相对增大。比压增大必然会加大曳引钢丝绳的磨损速度，而且磨损速度会有加剧变化的趋势，从而存在着使钢丝绳短期内突变造成破坏风险。根据如下比压的公式：
12p=TndDX8cos尾2-尾-sin尾'&
其中，许用比压[P]≤ (12．5+4Vc)／ (1+Vc)。
有人计算出，曳引钢丝绳磨损量还未达到公称直径7％时，比压就早已超出了许用比压的的许用范围。此处没有计算，但是大量的实际例子和数据可以证明，实际使用中大多数钢丝绳磨损未到公称直径7％或更多前断丝断股现象频发，磨损速度变化加大。虽然磨损速度变化的具体变化曲线尚不明确，但是钢丝绳短期内磨损突变，造成钢丝绳破坏的风险是明确的。
四、实际使用情况分析
通过上面的讨论，已经知道目前几个主要标准的相关规定，也知道了曳引钢丝绳磨损后引发的几个技术风险。下面再结合设备实际情况予以讨论。
大家都知道设备的使用寿命与设备的使用环境和使用频次关系密切。我们所讨论的是位于首都机场3号航站楼内前厅的一部电梯，该梯已经运行4年半，运行时间不长，但几乎是每天20小时以上不停运，人是一波接一波，总是有人乘坐，其使用频次明显高于一般住宅楼或办公楼的电梯。列了一张和普通电梯比较的运行数据表，具体如下：
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分享电梯的磨损处理和保障处理方式
分享的磨损处理和保障处理方式。电梯起重设备的总体设计不允许钢丝绳具有无限长的使用寿命。严格讲，钢丝绳从投入使用之后，其性能就开始降低。钢丝绳在使用期间，一定要按规定进行定期检验，通过对钢丝绳实时监控，为安全、有效地使用钢丝绳提供依据。通常，对钢丝绳的检验分为外部检验和内部检验。外部检验是指观察钢丝绳表面的腐蚀、变形等外部缺陷，用游标卡尺测量钢丝绳直径减小量来检验其磨损程度，并目测检查钢丝绳的可见断丝数是否超过报废标准。从使用中对铜丝绳检验和报废的经验表明，钢丝绳内部损伤主要由于腐蚀和正常的疲劳造成，这是许多钢丝绳失效的首要原因。
鉴于润滑不仅能够对钢丝绳在运输和存储期间起到防腐保护作用，而且能够减少钢丝绳使用过程中各钢丝之间、绳股之间和钢丝绳与曳引轮槽之间的磨损，并且对延长钢丝绳使用寿命也十分有益。因此，为把腐蚀、磨损对钢丝绳的危害降到最低程度，进行润滑检查十分必要。首先一定要选择适宜的钢丝绳润滑油脂，电梯钢丝绳润滑油脂应采用有一定摩擦系数的专用摩擦油脂，高性能的钢丝绳润滑油脂是维护钢丝绳延长钢丝绳寿命的根本保障。钢丝绳在工作时，内部呈现三维方向的微动摩擦，这就需要钢丝绳润滑脂必须具有很强的渗透性能即让润滑油脂中的润滑油分子抗磨剂成分能渗透到每根钢丝上面。
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《上海电梯》134期35-37页
锰系磷化涂层电梯钢丝绳生产技术
无锡通用钢绳有限公司
摘要：造成电梯钢丝绳失效的主要原因是微动疲劳，疲劳试验中棕红色铁屑是微动磨损与氧化锈蚀复合作用的产物。制绳钢丝经过锰系或锌锰系耐磨磷化处理，提高钢丝抗微动磨损和氧化锈蚀能力，从而超大幅度延长电梯钢丝绳使用寿命。需对磷化涂层电梯钢丝绳做严格测试，如曳引力等符合要求且保证电梯的安全运行，应该尽快推广使用该项创新技术。
关键词：电梯
1.电梯钢丝绳疲劳寿命试验
电梯钢丝绳是重要的承载零件，电梯钢丝绳质量的高低对电梯运行的安全性、稳定性和经济性有重要影响。疲劳试验是为了测定电梯钢丝绳的综合产品质量而设计的，是对电梯钢丝绳实际运行工作状况的一种模拟，以期在较短时间内通过破坏性试验检验电梯钢丝绳的耐疲劳性能即疲劳寿命，电梯钢丝绳的实际使用寿命与疲劳试验寿命成正比关系。
疲劳试验按照YB/T《电梯用钢丝绳 弯曲疲劳试验方法》进行，或者按照一些电梯企业制定的相关标准进行，如奥的斯公司疲劳试验标准等。电梯钢丝绳的疲劳试验一般需要7-14天时间，试样拆股检验过程中钢丝绳内部出现的粉末状棕红色锈迹是三氧化二铁。因为涂敷润滑脂的钢丝绳在室内静置14天不会发生肉眼可以识别的锈蚀，所以粉末状剥离物的出现及氧化锈蚀的发生等证明了钢丝绳内部钢丝在疲劳试验过程中发生了磨损并出现脱落的磨屑，磨屑氧化后呈棕红色粉末态，磨损与锈蚀交替发生时会彼此互相加速，而通过拆股测量钢丝试验前后直径并比较其变化，或通过检查试验后钢丝表面，钢丝表面可以看到明显的磨损痕迹，这些现象可以证明钢丝绳内部钢丝表面发生了严重的磨损。
2.钢丝绳内部钢丝表面微动磨损产生原因及与疲劳断裂失效的关联性
钢丝绳是将钢丝与绳芯（钢芯或纤维芯）按照一定的规则捻制在一起的螺旋状钢丝束，受钢材物理性能及钢丝绳自身独特结构的影响，钢丝受到轴向拉应力作用时会发生伸长变形，正常使用情况下为弹性伸长变形。在对钢丝绳加载和卸载过程中，钢丝绳弹性伸长率在一定范围内发生变化，钢丝绳内部任意两根互相接触的钢丝，其弹性伸长变形不同步时，钢丝之间将发生相对滑动，这种相对滑动幅度一般在微米量级，所以称为微动，由微动引起的磨损即微动磨损。钢丝绳内部钢丝之间的这种微动，是保持钢丝绳柔韧性的必备条件，不能通过技术手段予以去除，只能通过技术措施防范微动带来的微动磨损。
微动磨损与腐蚀的共同作用时表现为彼此加速，且均会造成钢丝绳横截面积的减小，促进应力集中的发生，应力集中则促进疲劳微裂纹在钢丝磨损损伤处及其它缺陷处的萌生与扩展。另一方面，微动过程中在钢丝表面或次表面形成的微裂纹，在弯曲应力的作用下，如果向钢丝径向扩展则演变成疲劳裂纹，弯曲半径越小则弯曲应力越大，微裂纹向径向扩展的几率越大速率越高。微动磨损与疲劳的共同作用即微动疲劳，微动疲劳是造成钢丝绳失效的主要原因。
3.延长电梯曳引钢丝绳使用寿命的方法
能够抑制钢丝表面微动磨损损伤并防止腐蚀的快速发生，减小钢丝绳承受的弯曲应力并避免应力集中以期减缓疲劳微裂纹的萌生与扩展速率，以上方法是确定延长钢丝绳使用寿命技术措施的基本准则，包括钢丝绳设计、生产和使用过程中的所有环节，具体技术措施包括：为钢丝绳提供良好的初始润滑及使用过程中的维护补充润滑；通过表面处理技术提高制绳钢丝表面的耐磨损能力；增加钢丝之间接触面积减缓磨损速率；使用纯净度高、含脆性非金属夹杂物少的钢材为原料；提高热处理的索氏体化率；增大钢丝绳变形滑轮的直径；选择科学合理的钢丝拉拔和股、绳的捻制工艺提高综合质量等[1]。
4.磷化涂层电梯钢丝绳生产技术
磷化涂层钢丝绳专利技术，即将力学性能符合要求的钢丝通过耐磨磷化处理，在钢丝表面形成面质量3-60g/m2磷化膜，然后使用磷化制绳钢丝直接捻制股、钢芯及钢丝绳（磷化后、捻制前的制绳钢丝不经过冷拉加工），按此工艺生产的电梯钢丝绳即磷化涂层电梯钢丝绳。为了保障对制绳钢丝表面的保护效果，建议使用锰系或锌锰系磷化配方，这两种磷化膜硬度大耐磨性能优异与钢丝基体结合牢固，并将磷化膜面质量控制在15-30 g/m2 之间[2][3]，使用重膜磷化才能提高制绳钢丝的防氧化抗腐蚀能力。钢丝磷化前后力学性能几乎没有变化，即便采用15-30 g/m2的重膜磷化，钢丝直径仅略有增加，GB《电梯用钢丝绳》是强制性国家标准，磷化涂层电梯钢丝绳能够完全符合该标准的所有技术要求，包括钢丝绳的力学性能及直径精度等所有技术指标。
测定成品磷化涂层电梯钢丝绳的磷化膜膜重，可以按照下列方法进行，先按YB/T《钢丝绳含油率测定方法》的2.1.4条款将制绳钢丝表面的润滑脂彻底
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