电梯钢丝绳规格、测量、磨损、影响、使用等汇编

老窝牛

1.引言
钢丝绳是电梯的主要组成部分之一，其主要作用在于承受电梯运行的全部悬挂重量，并且还会绕着反绳轮、导向轮、曳引轮进行交变弯曲或单向弯曲，通常而言，钢丝绳的使用寿命会受到动态拉力的较大影响，与此同时，钢丝绳的使用寿命也会受到钢丝绳的载荷不均匀的影响。即便是同一批次、同一厂家的电梯，有些电梯钢丝绳的使用寿命为5年，有些电梯钢丝绳的使用寿命则可能为10年，主要原因除了钢丝绳自身质量影响之外，还有钢丝绳张力不均所造成。

2.钢丝绳的选择
钢丝绳由绳股、绳股钢丝和绳芯组成。电梯钢丝绳是以单绳股围绕绳芯呈螺旋状捻制而成。通常采用50～65号优质碳素钢或60Si2Mn钢丝。为了安全，电梯钢丝绳用特号或1号钢丝，其钢丝直径限制在0.3～1.3mm之间。常用的曳引钢丝绳有西鲁式(X型)和瓦灵吞式(W型)。目前，国产电梯普遍使用西鲁式8或6钢丝股的钢丝绳，其中8X(19)应用较多。
2.1 丝绳标记识别举例
以额定载重量1000kg的乘客电梯为例，曳引钢丝绳采用8X(19)—16—140右交，其中8为绳股数量，X为西鲁式，(19)为每一绳股中的钢丝根数，16为钢丝绳的公称直径(mm)，140为钢丝绳的抗拉强度(kgf/mm2)，右交为钢丝在绳股和绳股在绳中右交方向捻制。国产曳引钢丝绳均为右交。
2.2 绳芯
电梯钢丝绳均选用带浸油的纤维绳芯，绳芯支撑和固定绳股位置以致改善绳丝之间的接触，减缓冲击载荷，起贮油池作用供钢丝绳长期润滑之油源，使钢丝润滑良好。
2.3 西鲁式(X型)钢丝绳的结构与特征
西鲁式钢丝绳交股的截面每股为1+9+9，即芯加第一层加第二层共19根钢丝组成：中心钢丝1根，ф1.2mm，内层钢丝9根，ф0.6mm，外层钢丝9根ф1.05mm。外层丝径比内层丝径大，因此又称外粗式钢丝绳。其特点①每股内外层钢线数量相同，但直径不等，外层嵌埋在内层凹口内，多层钢丝的捻距相等，结构紧密牢固，不易开卷。外层粗钢丝增加耐磨性，内层细钢丝提高柔软性，有利于受弯时的相互滑动，因而提高了钢丝绳的挠性和使用寿命。②层间钢丝平行线接触，钢丝绳耐疲劳性好，钢丝内部之间的耐磨损性能好，接触面积增大，接触应力减小。

3 曳引钢丝绳的安全系数
从安全角度要求钢丝绳有一定的根数和安全系数，GB7588对K有具体的规定：采用三根或三根以上曳引钢丝绳的电梯，K=12;采用两根曳引钢丝绳的电梯，K=16，通常要求乘客、载货和医用电梯钢丝绳根数应不少于4根，安全系数为12;杂物梯应不少于2根，安全系数为10。
钢丝绳在工作中存在静动两种载荷，但影响钢丝绳使用寿命的主要还是静载荷，为了计算简化起见，仅对静载作实用计算。
3.1 钢丝绳直径的选择
为了提高钢丝绳的强度，延长使用寿命，通常按式D/d≥40选取钢丝绳的直径，其中d为钢丝绳直径不小于8mm;D为曳引轮直径;
3.2 安全系数计算
公式中K—钢丝绳的安全系数;
SP—钢丝绳的破断拉力;
m—钢丝绳绕法所决定的倍率，1：1绕法m=1，2：1绕法m=2;
Q—电梯的额定载重量;
∑W—Wj+Wg+Wp
式中Wi为轿厢自重;Wg为轿厢处于最低层时轿厢与曳引轮之间的钢丝绳的重量;Wp为平衡绳拉紧负荷的一半(有平衡补偿装置时)。

4 钢丝绳的使用与维护
4.1 钢丝绳的检查
钢丝绳所处状况的好坏直接关系着设备和乘客的安全，必须引起足够的重视，工作中应仔细观察和慎重检查，其检查内容：(1)检查断丝的根数、部位和捻距断丝情况；(2)钢丝绳直径变细情况，除目测外定期用游标卡尺测量绳径和磨损情况；(3)检查钢丝绳的张力，各绳张力相互差值不应超过5%；(4)钢丝绳的润滑、清洁和锈蚀情况；(5)绳头及其组合情况，全长有无其它异常情况，如绳的异常伸长变化等。
4.2 钢丝绳的磨损和变形
根据使用经验，钢丝绳在正常工况下突然断裂的现象少见，其损坏一般是在长期运行中由于磨损、弯曲疲劳、锈蚀或外伤逐渐形成的。应特别注意磨损、锈蚀的检查。磨损包括钢丝绳表面、股与股之间、丝与丝之间的磨损。
机械磨损
（1）纯机械磨损，一般来说，电梯钢丝绳在使用过程由于其硬度比绳槽高，磨损很慢。但由于张力、槽型、钢丝绳在槽中打滑、偏磨、打滚，与绳槽产生磨损，这种磨损在正常情况下是均匀的；
（2）变形磨损，是指电梯钢丝绳在某一段内的局部磨损，由于电梯钢丝绳和绳轮经常发生慢性移位或电梯钢丝绳在绳轮上剧烈振动、冲击所造成，使电梯钢丝绳局部挤压变形；虽然电梯钢丝截面积并未减小，但局部挤压处的钢丝材质已受损，容易断丝；
（3）内部磨损，由于电梯钢丝绳的经常弯曲，股中钢丝间产生相对移位，股与股之间接触压力增大，使相邻股间的钢丝产生局部压痕，时间一长会因应力集中而折断。
电梯钢丝绳的锈蚀
电梯钢丝绳在使用过程中会发生锈蚀，机械性能降低，钢丝直径变细、股间松动，以致发生脆性断裂。这种断裂是“雪崩式的断裂，它比一般的断丝或磨损更危险。维修中凡遇到钢丝绳锈蚀尤其要重视，应仔细观察，如发现锈蚀严重已形成麻坑或绳股外层钢丝有松动现象，不论断丝或绳径变细多少都应更换；如发现钢丝绳出现“红油”，说明绳芯无油，内部生锈，应引起注意，必要时可剁绳头检查钢丝绳的内部锈蚀情况。防止钢丝绳锈蚀的方法是在绳上涂油保护。
对断丝的分析
（1）过载断丝，电梯钢丝绳承受过载负荷或冲击负荷造成的，其断口呈现杯状塑性收缩，由于电梯钢丝绳的安全系数大，这种断丝少见；
（3）磨损断丝，钢丝绳同曳引轮之间摩擦打滑造成，这种断丝是在钢丝磨损极其严重且发生在外层钢丝，断口两侧呈斜茬，断口扁平；
（4）锈蚀断丝，锈蚀严重产生的，断口不整齐，呈钎尖状；
（5）剪切断丝，被硬性拉断或受较大外力打击、挤压造成。断口呈剪切状；
（6）扭结断丝。这种断丝在正常使用中很少出现，只有在钢丝绳出现松弛造成扭结才出现。断口形状平整、光滑。
个人总结钢丝绳磨损的步骤：磨损缩径—出大量油泥—表明镜面—产生红锈—脆丝断丝
注电梯钢丝绳为什么在冬季和春季出油泥：气温降低，麻芯收缩，表面润滑脂粘附灰尘，产生油泥。
大家可能会不假思索的认为，热胀冷缩嘛，当然是缩短啦！
但因为热胀冷缩，绳芯收缩比绳股的大，绳芯变小，钢丝绳轴向有一定拉力将其间隙消除，
捻制而成的钢丝绳就变长，所以钢丝绳在冬天反而容易变长。
作为电梯人，冬天或年审前收钢丝绳是常规操作。

5 钢丝绳生锈处理
一般情况下在曳引轮直径较大，温度干燥地使用场所，钢丝绳使用3～5年自身仍有足够的润滑油，不必添加新油。电梯钢丝绳上发现生锈或干燥迹象时，需加润滑油保养。
润滑方法
（1）在钢丝表面用鬃刷逆钢丝绳运行方向均匀薄涂一次专用的ET稀释型电梯钢丝绳脂，或者使用20号机油，这种方法的好处是简便，不用加热，涂敷方便，但应注重浇油时不可太多，绳表面能有轻微的渗透润滑即可。不能涂抹钙基润滑脂；
（2）加热涂敷。先用钢丝刷子刷去绳上的污垢和残留物，并用煤油清擦（严禁用汽油清洗），将润滑油（石墨和凡士林的混合物）加热到80℃以上涂敷。对钢丝绳润滑要适度，表面不能敷油太多。否则，曳引力降低，严重时平衡不了负载力矩，出现电梯运行失控，造成电梯冲顶、蹾底事故；电梯钢丝绳在轮槽打滑，如同拉锯，严重磨损绳槽和钢丝绳本身。
（3）润油滑应具备的特征
不带酸、碱、水分，不吸湿气，在大气中不易干燥，低温时不硬化（龟裂），高温时不流失；具有适当粘度，以免电梯钢丝绳运转时甩油；具有足以渗到电梯钢丝绳、丝股间及绳芯的特性。

6.电梯钢丝绳张力不均的原因
导致电梯曳引钢丝绳张力不均的原因主要有两个：
第一，电梯在运行之后，各钢丝绳结构性伸长情况有可能不一致；
第二，在安装电梯时，有可能会出现基础静态张力不一致的情况。各根电梯钢丝绳的截绳长度在电梯安装时往往很难实现完全一致，而若截绳长度不同，那么就会造成各绳受力不均，这样一来，在静态阶段的曳引绳基础张力就已经出现了较大的偏差。
在实践中多采用带张力调节弹簧的绳头组合来降低偏差，即：对弹簧的压缩量进行多次、反复调节，使各个弹簧在对重两侧、轿厢两侧能够实现相对高度一致，这样就可以让钢丝绳的张力处于基本均匀的状态。
无论是在电梯检验阶段，还是在电梯安装阶段，只需要对张力调节弹簧高度进行观察，就会检查出电梯钢丝绳张力不均问题。与此同时，电梯在运行了一段时间指，会让电梯曳引钢丝绳出现结构性伸长，造成钢丝绳的张力出现较大的变化，这些因素都有可能会造成电梯钢丝绳张力出现不均匀的情况。

7.电梯钢丝绳张力不均的影响
电梯钢丝绳如果出现张力不均的情况，则会造成绳槽及钢丝绳出现不均匀磨损；而若不均匀磨损长时间存在，那么必然会造导致圆周速度（各个钢丝绳）、直径尺寸（各个槽节圆）等参数出现不同，进而诱使绳槽中的钢丝绳出现较为明显的相对滑动。众所周知，在电梯运行过程中，钢丝绳的运行速度与其自身磨损量成反比，但是电梯运行需要全部的钢丝绳都可以运行同样行程，这样一来，必然会让处于不同磨损量的两股电梯钢丝绳出现相对滑移，长期以往，会进一步加大钢丝绳的磨损量，而磨损量增加，又会加大相对滑移量，出现严重的恶性循环。最终结果就是：钢丝绳破坏绳槽的程度以及其自身磨损会大幅度增加，在很短的时间内就会造成绳槽完全报废或者钢丝绳完全不可再用。

8.电梯钢丝绳张力不均的检测方法
8.1主观检查法
对于电梯钢丝绳张力不均的检测工作而言，可以从对绳头组合张力调节弹簧进行检查开始。通常而言，多个张力调节弹簧若处于同一端，那么应该采取均匀一致的高度；将绳头螺杆的上端部沿径向用力拉动，弹簧预紧力应该基本相似，不然的话，那么则可以基本判断电梯钢丝绳处于张力不均的情况。在检查电梯的轿顶时，可在井道的三个位置（井道下端、井道中部、井道上端）运行电梯轿厢，其张力是否一致可通过对钢丝绳来进行径向拉动来感受。
8.2弹簧秤拉法
(1)人站在轿顶,轿厢停在井道适当的位置,一般在用拉力测力计水平拉对重钢丝绳(机房导向轮到对 重轮的钢丝绳)时,用 100N 左右的力能拉移 100~150mm 的距离,也就是轿厢在井道 2/3 3/4 高度处;
(2)用拉力测力计将对重侧钢丝绳逐一水平拉动,拉动的距离应相同(应把钢丝绳之间的位置差计入), 一般不小于 100mm
(3)记录下测力计对每根绳的拉力并算出平均值
(4)将每根钢丝绳的拉力与平均值作比较,偏差不大于 5%即为合格。

9.电梯钢丝绳张力不均的解决方法
对于电梯钢丝绳张力不均问题而言，可从两个阶段入手来予以解决，第一个阶段是在电梯的安装验收阶段予以解决；第二阶段则是在电梯运行一段时间之后再予以解决。如果电梯属于新安装，那么对电梯钢丝绳张力应该基于验收的角度来予以控制，通过“检测→调整→检测→调整→检测→……”的方法来合理控制电梯钢丝绳的张力程度，务必要达到《电梯安装监督检验及定期检验规程》（2005年1月1日起施行）中明确规定“曳引绳的平均值与张力的偏差不低于5%”的要求。如果电梯属于已经运行了一段时间，那么钢丝绳张力的调整及检测应该在运行一年内完成，主要原因在于：根据多年的检测检验来看，钢丝绳结构最大伸长阶段往往是在电梯投入运行1年左右，对于钢丝绳张力不均情况予以及时发现，并且予以适时调整，往往会直接影响到轮槽、钢丝绳的使用寿命。值得注意的是，在对钢丝绳进行更换时，即便其他的钢丝绳还可使用，还没有达到报废条件，但是也应该予以全部更换。主要原因在于：旧钢丝绳已经基本消除了结构性伸长问题，而新投入使用的钢丝绳的结构性伸长量却较大，如果混用新旧钢丝绳，那么必然会出现电梯钢丝绳张力不均的问题。此外，所有的电梯钢丝绳张力不均均问题都应该安排专人跟踪督导整改。对于检查中发现的各种安全隐患，按照《隐患通知书》要求规定整改时限期满后，予以复查，复查合格后方予再次进行电梯检验作业，确保整改的实效。

10 钢丝绳报废条件及检验方法
报废条件：根据TSG T7001-2009《电梯监督检验与定期检验规则—曳引与强制驱动电梯》规定：出现下列情况之一时，曳引补偿钢丝绳应当报废：
（1）出现笼状畸变、绳芯挤出、扭结、部分压扁、弯折；
（2）磨损后的钢丝绳直径小于钢丝绳公称直径的90%；
（3）断丝分散出现在整条钢丝绳，任何一个捻距内单股的断丝数大于4根；或者断丝集中在钢丝绳某一部位或一股，一个捻距内断丝总数大于12根（对于股数为6的钢丝绳）或者大于16根（对于股数为8的钢丝绳）。

11 钢丝绳槽分类
（1）V形槽：较大的摩擦系数，因接触面较小，钢丝绳与绳槽的磨损较快，一般用于轻载低速梯；
（2）带切口的半圆槽：槽底部切制了一个楔形槽，使钢丝绳在沟槽处发生弹性变形，一部分楔入槽中，使得当量摩擦系数大为增加，一般可为半圆槽的1.5—2倍，使这种槽形在电梯上应用最为广泛；
（3）半圆槽：与钢丝绳的接触面积最大，钢丝绳在绳槽中变形小、摩擦小，有利于延长使用寿命。但其摩擦系数小，所以必须增大包角才能提高其曳引能力，常见于高速电梯。
根据GB/T 13435《电梯曳引机》5.3.14要求，“曳引轮绳槽面采用耐磨性能不低于QT 600-2 的球墨铸铁材质，曳引轮槽面材质需均匀，同一轮上的硬度差不大于 HB15”
按照GB 8903—2005《电梯用钢丝绳》的规定，电梯曳引钢丝绳外层股外层丝包括1 180，1 320，1 370，1 570，1 620，1 770，1 960 MPa等强度级别，内层丝包括 1 570，1 620，1 770，1 960 MPa等强度级别。
选用低强度外层丝的钢丝绳，其外层丝的表面硬度较低，在钢丝绳与曳引轮组成的摩擦副中，即使在钢丝绳沿纵向的外表面积远大于曳引轮绳槽表面积的情况下，钢丝绳的外层丝也首先被磨损，即外层丝的磨损量明显大于曳引轮轮槽，这样可以延长曳引轮的使用寿命，且钢丝绳因磨损与疲劳的复合作用造成的断丝，发生在外层股外层丝的几率要大于内层丝，这样便于发现钢丝绳存在的安全隐患，有利于判定电梯绳损坏情况并及时更换新绳。
为了得到与曳引轮绳槽表面硬度匹配的钢丝，电梯制造商选择了外层丝强度较低的双强度钢丝绳，如外层股外层丝是1 320 或1 370 MPa。钢丝绳制造企业将钢丝强度控制在较低水平的手段不多，主要方法是选用含碳量低的盘条并降低拉拔半成品钢丝的总压缩率等。使用水箱拉丝机生产时，亚共析钢索氏体化后冷拉总压缩率控制在82％～92％，可以得到强度、韧性最佳组合状态的碳素钢丝，有利于钢丝绳耐疲劳性能的提高，而为了得到低强度而降低总压缩率，甚至采用低于80％的总压缩率，钢丝强度符合要求但韧性却有所降低，降低了钢丝绳的使用性能。
为了延长曵引轮和钢丝绳的使用时间，曳引轮绳槽表面硬度与钢丝绳表面硬度的匹配是关键，笔者认为钢丝绳的外层股外层丝的表面硬度应该略低于曵引轮绳槽表面硬度，为了与1 770或1 960 MPa的曳引电梯钢丝绳配套使用，必须将曵引轮绳槽的表面硬度提高到高水平，如HRC值达到58～63。
所以不但刚换钢丝绳是个技术活，买钢丝绳也是个技术活，买钢丝绳前一定要问下卖家他们钢丝绳的硬度。曳引轮硬度可以自己测也可以直接问电梯厂家。一定要确保钢丝绳的硬度小于曳引轮的硬度。这个钢丝绳红粉的问题在电梯行业十分常见，也困扰着很多电梯维保工。

12 曳引轮绳槽的磨损对于钢丝绳的影响
曳引轮绳槽的磨损，会导致曳引轮回转半径不同，运转起来反映在钢丝绳上的线速度不一致，最明显的现象是对重绳头和轿厢绳头的串动。轿厢在运行到最上端或者最下端，钢丝绳的堆积量最大。且运行过程中受曳引轮、返绳轮磨损不一致的影响，产生一定的颤动，加上Ф13的钢丝绳自重及惯性较大，挡绳杆较弱，导致轿底返绳轮的钢丝绳托槽，运行一两个周期后相邻钢丝绳被挤出轿底返绳轮绳槽，且曳引轮也出现托槽情况。在底层突然启动的钢丝绳传倒振动下，两个钢丝绳突然脱出返绳轮轮槽，受紧绷拉力的突然释放，钢丝绳产生较大的惯性和摆动。
电梯在基层启动过程中。对重在井道上方，轿厢在底侧。由于曳引轮的磨损，启动时，回转半径儿大的轮槽儿，启动量较大。曳引轮磨损严重，回转半径小的轮槽儿启动距离相对较小。导致在轿底反绳轮侧堆积的余量较大。并产生一定的抖动，产生钢丝绳跳槽。
钢丝绳导致张力不均，偏差过大，尤其是对于高层建筑，电梯多采用2:1绕绳方式，曳引钢丝绳的线速度实际上是轿厢速度的2倍，在轿厢减速或急停时，由于钢丝绳速度惯性大，张力一旦有过大的偏差就很可能导致钢丝绳跳出绳槽，张力的不均匀来自曳引轮的磨损。
第六槽减速基准槽磨损远小于基准槽减速第四槽的磨损，说白了槽的周长更相近。且事例2他没考虑到钢丝绳的弹性伸长和微动轮槽的滑移量。一个绳子的弹性要远远高于四根绳子的弹性。