一、曳引輪-曳引鋼絲繩摩擦副的特點(diǎn)和失效形式

　　1.曳引系統(tǒng)的構(gòu)造特點(diǎn)

　　曳引輪是電梯傳遞曳引動(dòng)力的裝置，利用曳引鋼絲繩與曳引輪繩槽的摩擦力傳遞動(dòng)力。由于曳引輪要承受轎廂、載重暈、對(duì)重等裝置的全部載荷，因此要求曳引輪強(qiáng)度大、韌性好、耐磨損、耐沖擊，所以在材料上多用球墨鑄鐵。曳引輪驅(qū)動(dòng)電梯運(yùn)行的曳引力是依靠曳引鋼絲繩與曳引輪繩槽之間的摩擦力產(chǎn)生的，為保證曳引鋼絲繩和曳引輪之間具有足夠的摩擦力，曳引輪繩槽的形狀多為半圓槽、半圓形帶切□槽、V形槽等形狀，現(xiàn)半圓形帶切口槽應(yīng)用較廣。

　　曳引鋼絲繩承受著電梯全部的懸掛重量，并在運(yùn)行時(shí)繞著曳引輪、導(dǎo)向輪或反繩輪單向或交變彎曲，鋼絲繩在繩槽中也承受著較高的擠壓應(yīng)力。因此要求曳引鋼絲繩應(yīng)有較高的強(qiáng)度、撓性和耐磨性。鋼絲具有高強(qiáng)度和高韌性，繩股由鋼絲捻成，~般為6-8股。繩芯通常由纖維劍麻或PPC合成纖維制成，以?xún)?chǔ)存潤(rùn)滑劑。潤(rùn)滑劑同時(shí)也提供對(duì)鋼絲的防銹保護(hù)和對(duì)纖維的抗腐蝕保護(hù)。

　　2.曳引失效的形式

　　曳引輪和曳引鋼絲繩之間的接觸屬于剛性-彈性接觸。曳引系統(tǒng)中的摩損主要是曳引輪與鋼絲繩之問(wèn)的摩擦磨損。

　　曳引輪的失效形式主要表現(xiàn)為曳引輪繩槽的過(guò)量磨損。一般表現(xiàn)為：均勻磨損。這是曳引輪繩槽在電梯正常運(yùn)行達(dá)到一定年限后的磨損，通常表現(xiàn)為各繩槽磨損量基本一致，如圖2所示。（2)不均勻磨損。如單一繩槽的磨損，通常直觀表現(xiàn)為某根鋼絲繩與其它鋼絲繩不在同一水平線(xiàn)上，如圖3所示。⑶凹坑、表面局部剝落等。后兩者是曳引輪繩槽的非正常磨損。當(dāng)繩槽呈嚴(yán)重的凹凸不平的形狀或麻花狀時(shí)，曳引輪失效。這時(shí)，需將鋼絲繩摘下，維修繩槽。同時(shí)，調(diào)整鋼絲繩和繩頭組合，使各繩之間張力一致。磨損嚴(yán)重的曳引輪應(yīng)該更換。

　　曳引鋼絲繩的失效形式主要表現(xiàn)為鋼絲的過(guò)量磨損和斷裂。一般表現(xiàn)為：（1）均勻磨損。這是鋼絲繩在電梯正常使用情況下的磨損。（2)不均勻磨損，如單一一側(cè)的磨損。這是鋼絲繩的非正常磨損。（3)鋼絲斷裂。一般的6股和8股的鋼絲繩，斷絲主要發(fā)生在外表。在大多數(shù)情況下，當(dāng)鋼絲繩外部有明顯的鋼絲破斷現(xiàn)象時(shí)就應(yīng)該更換，斷股就屬于比斷絲更加嚴(yán)重的情況了。鋼絲繩在曳引輪上的使用壽命受限于交變應(yīng)力等因素下的鋼絲的過(guò)量磨損和疲勞斷裂。

　　二、曳引輪-曳引鋼絲繩摩檫副的摩擦磨損機(jī)理

　　在實(shí)際的磨損現(xiàn)象中，通常是幾種形式的磨損同時(shí)存在，而且一種磨損發(fā)生后往往誘發(fā)其它形式的磨損。下面從曳引輪與曳引鋼絲繩摩擦副中可能發(fā)生的磨損進(jìn)行分析。

　?。?)接觸疲勞磨損。曳引輪-曳引鋼絲繩的接觸表面呈剛性一彈性狀態(tài)，且兩者表面在初始使用狀態(tài)下具有一定的表面粗糙度。由于曳引輪要承受轎廂、載重量、對(duì)重等裝置的載荷，所以在法向載荷力作用下接觸點(diǎn)上的應(yīng)力很高。在電梯長(zhǎng)時(shí)間上下運(yùn)行過(guò)程的交變應(yīng)力作用下，曳引輪繩槽表面的摩檫接觸處其材料的微觀體積將產(chǎn)生反復(fù)變形，塑性變形最劇烈，造成積累損傷。最大壓應(yīng)力都發(fā)生在接觸表面上，最大切應(yīng)力則發(fā)生在表層內(nèi)部離表面一定深度處。在循環(huán)切應(yīng)力影響下，裂紋容易從表層形成，并擴(kuò)展到表面而使材料剝落，在零件表面形成麻點(diǎn)狀凹坑，造成疲勞磨損。

　　(2)磨粒磨損。在磨損過(guò)程中，被分離或拉拽出來(lái)的磨屑具有明顯的加工硬化效應(yīng)。這些高強(qiáng)度和高硬度的磨屑存在于曳引輪繩槽和鋼絲繩之間。這些硬質(zhì)磨屑通過(guò)接觸表面間的反復(fù)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致曳引輪和鋼絲繩的磨粒磨損，沿滑動(dòng)方向形成劃痕。

　　(3)粘著磨損。由于曳引輪-曳引鋼處繩的表面均為非光滑表面，表面的凸起部分使兩者表面間的接觸不連續(xù)。在外載荷作用下，因?yàn)榘从|面積小而造成局部壓力很大。曳引輪-鋼絲繩摩擦副接觸面局部發(fā)生金屬粘著，在隨后相對(duì)滑動(dòng)中粘著處被破壞，有金屬屑粒從接觸表面被拉拽下來(lái)或接觸表面被擦傷。

　　(4)氧化磨損。曳引輪和曳引鋼絲繩摩擦副表面與空氣中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氧化膜。這種在大氣中自然生成的、與表面結(jié)合強(qiáng)度相當(dāng)高的氧化膜，隨著摩擦溫度升高其摩擦系數(shù)也隨之增大。在強(qiáng)大的外力作用下，氧化膜會(huì)破裂。氧化膜不斷地生成和不斷地破裂，導(dǎo)致氣化磨損。在許多不利的環(huán)境因素作用下，氧化磨損是所有磨損的基礎(chǔ)。

　　(5)沖擊磨料磨損。在電梯的啟動(dòng)與制動(dòng)的瞬間，由于沖擊作用，摩擦副之間存在沖擊磨料磨損。在沖擊瞬間，兩對(duì)磨面在摩擦界面間有硬質(zhì)磨粒存在的情況下發(fā)生相互碰撞，接著兩界面進(jìn)入高應(yīng)力磨粒磨損階段；隨后，兩對(duì)磨面脫離接觸，不發(fā)生磨損。這兩個(gè)過(guò)程周而復(fù)始地交替進(jìn)行。沖擊磨料磨損是一種極其惡劣的磨損工況，在曳引輪-鋼絲繩摩檫副中這種現(xiàn)象并不明顯。

　　經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察和檢驗(yàn)積累、分析，曳引輪-曳引鋼絲繩摩擦副的磨損機(jī)理有接觸疲勞磨損、磨粒磨損、粘著磨損、氧化磨損和沖擊磨料磨損。其中，曳引輪和曳引鋼絲繩的磨損以接觸疲勞塵摜和磨拉磨損為主。

　　三、分析和討論

　　1.曳引輪-曳引鋼絲繩摩擦副的失效形式

　　在電梯運(yùn)行過(guò)程中，曳引輪-曳引鋼絲繩摩擦副的失效主要是由接觸疲勞磨損、磨粒磨損、粘著磨損、氧化磨損和沖擊磨料磨損等摩擦磨損的逐步積累所致的。

　　曳引鋼絲繩的多次彎曲變形是接觸疲勞斷裂的主要形式，易于發(fā)現(xiàn)。磨粒磨損和氧化磨損是循序漸進(jìn)的磨損，難以發(fā)現(xiàn)。一般情況下，鋼絲繩的表面與繩股之間以及各鋼絲繩之間多呈繩心縮細(xì)及繩外圈的均勻磨損，發(fā)生彈性變形、塑性變形和單一一側(cè)磨損。另外，銹蝕后的鋼絲繩機(jī)械性能降低、有效面積減少、繩芯腐蝕，導(dǎo)致股與股、絲與絲之間磨損加快。在潮濕空氣、腐蝕性氣體，高低溫差大和其它有害氣體的環(huán)境下，鋼絲繩必須適度做防銹和潤(rùn)滑保養(yǎng)。

　　曳引輪的失效一般是輪槽的磨損、麻點(diǎn)、凹坑和表面局部剝落等。曳引輪-鋼絲繩摩擦副非正常磨損是摩擦副失效的主要形式，產(chǎn)生原因如下：（1)鋼絲繩長(zhǎng)度不一，鋼絲繩張力相差過(guò)大；（2）曳引輪材質(zhì)選材不當(dāng)或熱處理工藝不符引起硬度不足，加劇了曳引輪輪槽磨損；（3）曳引輪輪槽與鋼絲繩型號(hào)不匹配；（4)曳引輪-曳引鋼絲繩摩擦副中嵌入異物，使鋼絲繩斷絲；（5)曳引機(jī)的安裝位置不正確或有移位，致使繩槽中心線(xiàn)與鋼絲繩中心線(xiàn)不重合等。

　　2.曳引輪-曳引鋼絲繩摩擦副的材料選擇

　　合理選擇摩檫副材料是保證曳引輪和曳引鋼絲繩工作壽命的重要環(huán)節(jié)。選擇材料時(shí)必須考慮摩擦副載荷的大小、應(yīng)力類(lèi)型、周?chē)橘|(zhì)和摩擦性質(zhì)等因素。根據(jù)曳引傳動(dòng)的特點(diǎn)，電梯靠磨檫力實(shí)現(xiàn)曳引傳動(dòng)。仵對(duì)曳引系統(tǒng)部件進(jìn)行選材時(shí)，曳引輪應(yīng)采用高抗壓性、高抗振性的材料；曳引鋼絲繩應(yīng)采用高彈性、高韌性、高疲勞杭力的材料；兩種材料的耐腐蝕性、耐磨性好，可提高接觸疲勞抗力、磨粒磨損抗力和粘著磨損抗力。此外，選擇材料時(shí)還應(yīng)考慮其工藝性和經(jīng)濟(jì)性。曳引輪可選用高強(qiáng)度球墨鑄鐵，曳引鋼絲繩可選用高碳低合金彈簧鋼。

　　3.現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)

　　針對(duì)曳引輪的檢驗(yàn)檢測(cè)，TSGT7001-2009《電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則—曳引與強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)電梯》第2.8項(xiàng)第（3)款規(guī)定：曳引輪輪槽不得有嚴(yán)重磨損（適用于改造、維修監(jiān)督檢驗(yàn)），如果輪槽的磨損可能影響曳引能力時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行曳引能力驗(yàn)證試驗(yàn)。對(duì)于如何判定曳引能力，可依照TSGT7001-2009第8.6、8.10、8.11項(xiàng)中相關(guān)要求進(jìn)行試驗(yàn)：（1)空載曳引力試驗(yàn)。當(dāng)對(duì)重壓在緩沖器上而曳引機(jī)按電梯上行方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)不能提升空載轎廂。（2)上行制動(dòng)試驗(yàn)。轎廂空載以正常運(yùn)行速度上行時(shí)，切斷電動(dòng)機(jī)與制動(dòng)器供電，轎廂應(yīng)當(dāng)被可靠制停，并且無(wú)明顯變形和損壞。(3)下行制動(dòng)試驗(yàn)。轎廂裝載1.25倍額定載重量，以正常運(yùn)行速度下行至行程下部，切斷電動(dòng)機(jī)與制動(dòng)器供電，曳引機(jī)應(yīng)當(dāng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，轎廂應(yīng)當(dāng)完全停止，并且無(wú)明顯變形和損壞。上述試驗(yàn)如有一項(xiàng)不符合要求，應(yīng)判定曳引能力不符合要求。

　　針對(duì)曳引鋼絲繩的檢驗(yàn)檢測(cè)，TSGT7001-2009第5.1項(xiàng)規(guī)定：出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，懸掛鋼絲繩和補(bǔ)償鋼絲繩應(yīng)當(dāng)報(bào)廢：（1）出現(xiàn)籠狀畸變、繩芯擠出、扭結(jié)、部分壓扁、彎折。（2)斷絲分散出現(xiàn)在整條鋼絲繩，任何一個(gè)捻距內(nèi)單股的斷絲數(shù)大于4根；或者斷絲集中在鋼絲繩某一部位或一股，一個(gè)捻距內(nèi)斷絲總數(shù)大于12根（對(duì)于股數(shù)為6的鋼絲繩）或者大于16根（對(duì)于股數(shù)為8的鋼絲繩）。(3)磨損后的鋼絲繩直徑小于鋼絲繩公稱(chēng)直徑的90%?，F(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)可用鋼絲繩探傷儀或者放大鏡全長(zhǎng)檢測(cè)或者分段抽測(cè)，測(cè)量鋼絲繩直徑變化情況，從而判斷鋼絲繩磨損，斷絲變形等情。

　　4.減少曳引輪與曳引鋼絲繩摩擦磨損的方法

　　(1)當(dāng)輪槽磨損嚴(yán)重時(shí)，更換曳引輪。（2)調(diào)整曳引鋼絲繩的張力，使張力差不大于5%。適當(dāng)調(diào)整曳引鋼絲繩的張力，可以減少曳引輪-曳引鋼絲繩之間的相對(duì)滑動(dòng)及其摩擦磨損，提高曳引系統(tǒng)的使用壽命。（3)曳引鋼絲繩磨損嚴(yán)重時(shí)，更換鋼絲繩，清理異物。(4)更換相匹配的曳引輪與曳引鋼絲繩。(5)采用表面硬度更高的曳引輪以及鋼絲強(qiáng)度、硬度更高的鋼絲繩。(6)定期對(duì)曳引輪表面和鋼絲繩表面進(jìn)行清埋維護(hù)。（7)定期檢驗(yàn)曳引鋼絲繩潤(rùn)滑情況，避免發(fā)生鋼絲繩干燥、銹蝕現(xiàn)象，以降低摩擦損耗。（8)保持電梯機(jī)房清潔，空氣中無(wú)腐蝕性氣體。

　　四、結(jié)論

　　通過(guò)上述對(duì)曳引式電梯曳引輪和曳引鋼絲繩磨損的原因分析和討論，可以總結(jié)出曳引輪-曳引鋼絲繩摩擦副的失效是由各種摩擦磨損的逐步積累所致。磨損機(jī)理有接觸疲勞磨損、磨粒磨損，粘著磨損、氧化磨損和沖擊磨料磨損等類(lèi)型。產(chǎn)生上述磨損現(xiàn)象的主要原因有曳引輪與曳引鋼絲繩不匹配、鋼絲繩選擇上的不完善以及張力不均勻等。因此，無(wú)論是對(duì)電梯的日常維護(hù)保養(yǎng)還是年度的檢驗(yàn)檢測(cè)，及時(shí)地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)充分的檢驗(yàn)及排查才能正確地得出結(jié)論，然后采取相應(yīng)的整改措施，從而保證電梯的正常運(yùn)行。