廣州廣日電梯質(zhì)量如何一文搞懂廣日電梯鋼絲繩使用壽命的影響因素
鋼絲繩是廣日電梯中一個載重元件，幾乎承受著廣日電梯的全部重量，鋼絲繩的質(zhì)量好壞會直接影響到廣日電梯運行的安全。在廣日電梯運行中，鋼絲繩繞曳引輪、導(dǎo)向輪以及反繩輪單向或交變彎曲。鋼絲繩在繩槽中承受著較高的比壓，因此要求廣日電梯用鋼絲繩具有較高的強度，撓性及耐磨性。
廣日電梯用鋼絲繩一般是圓形股狀結(jié)構(gòu)，主要由鋼絲組成的繩股和繩芯組成。鋼絲是鋼絲繩的基本組成元件，要求鋼絲有很高的強度和韌性。鋼絲繩股由鋼絲捻成，一般8到9股。繩芯通常由纖維劍麻或烯烴類的合成纖維制成。
影響廣日電梯用鋼絲繩使用壽命的因素主要包括以下幾個方面：曳引鋼絲繩的安全系數(shù)、鋼絲繩的拉伸載荷、鋼絲繩使用中的彎曲半徑、曳引輪材質(zhì)及槽型、鋼絲繩本身的材質(zhì)及捻制質(zhì)量、鋼絲繩的潤滑、鋼絲繩的使用與維護等。
1、曳引鋼絲繩的安全系數(shù)
廣日電梯的安全系數(shù)部分取決于曳引鋼絲繩的安全系數(shù)，鋼絲繩在工作中存在靜態(tài)和動態(tài)兩種載荷，但影響鋼絲繩使用壽命的主要還是靜態(tài)載荷，實際應(yīng)用中，為了計算簡化，僅考慮靜態(tài)載荷做實用計算。選擇廣日電梯用鋼絲繩，鋼絲繩的直徑很重要，為了提高鋼絲繩的強度，延長使用壽命，鋼絲繩的直徑必須選擇最合適的大小，對于安全系數(shù)的計算，通過選擇鋼絲繩的直徑按照國家核定標準計算出相應(yīng)的安全系數(shù)，依次來權(quán)衡廣日電梯用鋼絲繩的安全性能，從而保證鋼絲繩的使用壽命。
2、鋼絲繩的拉伸載荷
拉伸載荷是鋼絲繩在廣日電梯使用運行中所承受的載荷及其運動中的變化量。在保養(yǎng)調(diào)試良好的廣日電梯上，各根鋼絲繩在運行過程中所承受的載荷應(yīng)該基本相同。如果由于鋼絲繩保養(yǎng)不當，各根鋼絲繩在運行中張力不均勻的時候，則會使其中一根或者幾根鋼絲繩與輪槽之間的壓應(yīng)力大大增加，加速鋼絲繩的磨損，直接影響到鋼絲繩的使用壽命。因此在廣日電梯監(jiān)督檢驗規(guī)則中明確規(guī)定曳引鋼絲繩張力與平均值偏差均不大于5%。
3、鋼絲繩使用中的彎曲半徑
鋼絲繩的曲率半徑，在鋼絲繩使用中，根據(jù)曳引輪、反繩輪、導(dǎo)向輪的節(jié)徑和相對位置而確定，不同的位置，不同的節(jié)徑?jīng)Q定了鋼絲繩在使用中的彎曲次數(shù)和彎曲應(yīng)力。彎曲應(yīng)力與各輪節(jié)徑成反比，節(jié)徑越大，彎曲應(yīng)力越小。在GB7588-1995<<廣日電梯制造與安裝安全規(guī)范>>中第9.2.1條規(guī)定，不論鋼絲繩股數(shù)多少，曳引輪、滑輪或卷筒的節(jié)圓直徑與懸掛繩的公稱直徑之比不應(yīng)小于40.在鋼絲繩彎曲的過程中，鋼絲繩股中鋼絲產(chǎn)生相對位移，其內(nèi)部存在著磨損，彎曲應(yīng)力越大，股與股之間接觸應(yīng)力越大，相鄰股的鋼絲之間磨損就越大，還會產(chǎn)生局部壓痕，隨著時間的積累，鋼絲因應(yīng)力集中而折斷。因此選擇設(shè)計鋼絲繩，應(yīng)該在曳引能力滿足的狀況下，盡量增大曲率半徑，減少繩輪數(shù)量，避免鋼絲繩反向彎曲或扭曲，減小使用過程中的鋼絲繩彎曲應(yīng)力，從而減小對鋼絲繩使用壽命的不利因素。
4、曳引輪材質(zhì)及槽型
4.1曳引輪的槽型與材質(zhì)與鋼絲繩的使用壽命密切相關(guān)。一般來說，廣日電梯鋼絲繩在使用過程中由于其硬度比繩操高，磨損應(yīng)該很慢。但由于鋼絲繩張力和槽型的匹配，鋼絲繩在槽中打滑、偏磨、打滾，而與繩槽產(chǎn)生磨損。通常使用的曳引輪槽型有半圓槽、帶切口的半圓槽和V型槽。半圓槽與鋼絲繩的接觸面積相對較大，鋼絲繩在繩槽中的比壓分布更均勻，對于鋼絲繩的磨損相對較小。在繩槽沒有進行附加的硬化處理時，為了限制由于磨損而導(dǎo)致曳引條件的惡化，所以常對曳引輪下部進行切口處理，鋼絲繩在帶切口的半圓槽中的比壓分布相對半圓槽集中，當切口角增大比壓增大。而V型槽由于和鋼絲繩接觸面積小，鋼絲繩在繩槽中的比壓分布相對集中，V型角減少比壓增大，使用中對于鋼絲繩的損傷較大，影響鋼絲繩的使用壽命。/
4.2曳引輪的材質(zhì)，一般要考慮槽的硬度、彈性模量，如果使用材質(zhì)較軟的材料，外部應(yīng)力降低了，但鋼絲繩的磨損會轉(zhuǎn)向鋼絲繩的內(nèi)部，鋼絲繩內(nèi)部的鋼絲破斷會增加。因此可以建議在曳引輪上使用聚氨酯繩槽襯墊，襯墊嵌入相應(yīng)的輪槽，襯墊上加工出橫向槽紋，合適的槽紋輪面對無潤滑的鋼絲繩摩擦系數(shù)幾乎保持不變，而且聚氨酯耐磨，這樣就提高了襯墊的使用壽命，也大大增加了鋼絲繩的使用壽命。
5、鋼絲繩本身因素
疲勞是廣日電梯鋼絲繩使用過程中內(nèi)部產(chǎn)生較多斷絲的主要原因之一，繞曳引輪運動部分的廣日電梯鋼絲繩斷絲是彎曲疲勞與磨損疲勞共同作用的結(jié)果，對生產(chǎn)過程和疲勞本質(zhì)的研究認識，有助于生產(chǎn)過程中采取措施，提高廣日電梯鋼絲繩的耐疲勞性能，延長廣日電梯鋼絲繩使用壽命，降低運行成本，提高廣日電梯運行安全可靠性。
5.1制繩鋼絲的影響
優(yōu)質(zhì)碳素鋼絲適合拉拔并得到最佳力學性能的金相組織是索氏體組織。生產(chǎn)過程中由于鋼絲表面損傷，或者嚴重的劃痕、斑疤、銹蝕坑，以及鋼材冶煉過程中形成的非金屬夾雜物都很容易形成疲勞源。鋼材中非金屬夾雜物的含量及粒度的大小對鋼絲繩疲勞性能有至關(guān)重要的影響，因為索氏體化后金相組織中的網(wǎng)狀鐵素體會促使疲勞裂紋的快速擴展，因此鉛淬火鋼絲不允許存在網(wǎng)狀鐵素體，鋼絲奧氏體化溫度與鉛淬火等溫轉(zhuǎn)變溫度的高低對網(wǎng)狀鐵素體的產(chǎn)生有決定性的影響，鉛淬火生產(chǎn)線的自動控制爐溫、鉛溫技術(shù)有利于索氏體組織的均勻一致，鉛液循環(huán)有利于在鉛鍋不同位置的鋼絲獲得均勻的索氏體化組織，這樣可以保證鋼絲鉛淬火后強度比較均勻，從而保證鋼絲拉拔后的力學性能波動幅度最小。鋼絲在拉拔過程中索氏體化組織片層間距會進一步減小、位錯密度增高，鋼絲最佳強度和韌性的組合有利于提高鋼絲繩耐疲勞性能。一般直進式拉絲機和水箱拉絲機都屬于無扭拉拔，有利于獲得高強度高韌性的鋼絲，水箱的潤滑和冷卻能力比干式拉絲機效果好，較大直徑的卷筒和塔輪有利于減小鋼絲纏繞的彎曲變形，多道次小壓縮率拉拔可以獲得較高的韌性。
5.2鋼絲繩結(jié)構(gòu)的選擇
鋼絲繩的結(jié)構(gòu)對于鋼絲繩的耐疲勞性能有重要的影響，一般面接觸鋼絲繩由于線接觸鋼絲繩，線接觸鋼絲繩由于點接觸鋼絲繩。對于廣日電梯用鋼絲繩，受使用工況的限制，廣日電梯井道相對狹小的空間環(huán)境，不能選用較大直徑的曳引輪，面接觸鋼絲繩剛度大、撓性差，因為很少采用經(jīng)鍛打、模拉或者輥壓生產(chǎn)的廣日電梯鋼絲繩。普通廣日電梯繩多采用6股或者8股的線接觸鋼絲繩，高速廣日電梯多采用平行捻鋼絲繩。根據(jù)現(xiàn)代鋼絲繩設(shè)計理念，在鋼絲繩各股之間、股內(nèi)各層鋼絲之間保持適當?shù)目p隙有利于鋼絲繩耐疲勞性能的提高，但是必須保證股繩間隙的均勻一致，因此線接觸鋼絲繩內(nèi)部股繩的絲徑配比、絲徑公差、麻芯直徑的確定相當重要。
5.3鋼絲繩油脂的選擇
鋼絲繩使用油脂的質(zhì)量對鋼絲繩耐疲勞性能有重要的影響，必須根據(jù)鋼絲繩的使用用途和使用環(huán)境以及油脂的技術(shù)指標進行選擇。廣日電梯鋼絲繩主要在室內(nèi)廣日電梯井內(nèi)使用，在廣日電梯井并未采取溫度、濕度調(diào)控的措施情況下，廣日電梯井內(nèi)部環(huán)境與所處地區(qū)整體環(huán)境密切相關(guān)，如東北地區(qū)低溫干燥，南方沿海地區(qū)高溫潮濕，這種地域性溫度、濕度差別很大，在選用油脂時必須考慮鋼絲繩最終用戶的使用地點，油脂的物理性能受溫度影響比較明顯。鋼絲繩使用中盡可能長時間保持其潤滑性，潤滑脂有一定的高低溫性能，一般衡量高溫性能的是油脂的滴點，衡量低溫性能的是油脂的低溫脆性，選擇的油脂要保證高溫不滴淌，低溫不脆裂。
5.4鋼絲繩涂油方法及涂油量/
鋼絲繩生產(chǎn)過程中繩股涂油一般可分為鋼絲涂油、股涂油、繩涂油，涂油方式可以分為浸入式、噴淋式等。根據(jù)生產(chǎn)鋼絲繩的用途確定涂油方式，但必須保證油脂在鋼絲表面分布均勻，同時對于所選油脂的物理性能、捻制速度制定油溫使得涂油量符合要求。一般油脂溫度過高會導(dǎo)致油脂變性，過大的涂油量會降低鋼絲繩與曳引輪間的摩擦力，在使用過程中容易甩出；過小的涂油量則降低鋼絲繩的潤滑性能，使鋼絲繩耐疲勞性能下降。
5.5繩芯的選擇
廣日電梯鋼絲繩大部分采用纖維芯結(jié)構(gòu)，很少部分采用金屬芯。繩芯的主要作用是支撐鋼絲繩在任何狀態(tài)下繩股保持原有的形態(tài)，其次繩芯能夠儲存油脂，在使用過程中工鋼絲繩長期潤滑之油源，使鋼絲潤滑良好，還有改善鋼絲繩股間、絲間的接觸，減緩沖擊載荷。因此繩芯的性能對鋼絲繩使用性能有重要影響。如果繩芯偏細，會造成鋼絲繩直徑減小，各個股繩間不能保持一定的間隙；如果繩芯偏粗，會造成鋼絲繩直徑增大，繩股間離縫產(chǎn)生間隙；如果存在較大的麻芯接頭，此處鋼絲繩會凸起，鋼絲繩與繩輪接觸因應(yīng)力集中很快磨損，造成斷絲、斷股，因此保證繩芯的直徑精度和接頭控制非常重要。采用高彈力繩芯的鋼絲繩，使鋼絲繩在繩輪上承受彎曲應(yīng)力時降低繩股之間的接觸應(yīng)力，是延長鋼絲繩彎曲疲勞壽命的途徑之一。
5.6鋼絲繩捻制過程
鋼絲繩捻制質(zhì)量的好壞直接影響鋼絲繩的疲勞壽命，下面主要從捻制工藝參數(shù)的選擇使用進行分析。
5.6.1 捻距的選擇
捻距是鋼絲繩技術(shù)指標中一項極其重要的參數(shù)，它對鋼絲繩的綜合性能影響很大。捻距的大小直接影響鋼絲繩生產(chǎn)的效率，鋼絲捻制過程的強度損失，鋼絲繩的整繩破斷拉力，鋼絲繩的可撓性、松散性、耐疲勞性、耐壓力、耐沖擊、結(jié)構(gòu)伸長、直徑大小等一系列性能。因此對于捻距的選擇，不能過大也不能過小，要考慮各個因素的綜合影響。
5.6.2工裝的使用
預(yù)變形器和后變形器是鋼絲繩生產(chǎn)的主要工裝夾具，其主要工藝參數(shù)設(shè)計一般依據(jù)鋼絲繩直徑、股徑以及經(jīng)驗
公式而定，為了使得參數(shù)更加合理科學，結(jié)合實踐生產(chǎn)經(jīng)驗以及鋼絲繩的強度級別分別制定工藝參數(shù)。
5.6.3 預(yù)張拉使用
鋼絲繩預(yù)張拉的主要目的是部分或徹底消除鋼絲繩在使用中無法完全避免的結(jié)構(gòu)伸長，通過適當?shù)念A(yù)張拉處理能夠消除鋼絲繩的捻制缺陷，改善鋼絲和鋼絲繩股承載時張力的均勻分布，使股繩在結(jié)構(gòu)上處于最穩(wěn)定的位置，有利于提高鋼絲繩的疲勞強度，延長鋼絲繩的使用壽命。
6、鋼絲繩的潤滑
鋼絲繩的潤滑可以有效的減少鋼絲繩的摩擦，從而延長鋼絲繩的使用年限。一般來說，在曳引輪直徑較大、溫度干燥的適用場所，鋼絲繩使用3到5年自身仍有足夠的潤滑油，不必添加新油，但不管使用時間多長，只要在廣日電梯鋼絲繩上發(fā)生生銹或干燥跡象時，必須添加維護潤滑油。
7、鋼絲繩的使用與維護
廣日電梯鋼絲繩的使用與維護是在廣日電梯安裝完成之后對鋼絲繩進行有效的維護，主要從下面四個方面進行維護保養(yǎng)更換，確保廣日電梯鋼絲繩的安全使用，同時達到預(yù)期的使用壽命。
7.1 在廣日電梯運行過程中，及時定期檢查鋼絲繩的運行狀況，主要檢查：鋼絲繩的斷絲根數(shù)、部位和捻距斷絲情況；鋼絲繩直徑變細情況；鋼絲繩張力均勻情況；鋼絲繩的潤滑、清潔和銹蝕情況；鋼絲繩繩頭組合件，有無伸長或異常情況。/
7.2 觀察鋼絲繩運行過程的磨損和變形，確認是否更換新繩。廣日電梯鋼絲繩在正常的工況下突然斷裂的現(xiàn)象很少，其損壞一般是在長期運行中由于磨損、彎曲疲勞、銹蝕或者外部損傷逐漸形成的，因此及時觀察鋼絲繩在運行中的異?，F(xiàn)象，避免不必要的安全因素。
7.3 鋼絲繩在繩槽的狀況，檢查繩槽工作表面是否平滑，鋼絲繩臥入繩槽內(nèi)的深度是否一致。
7.4鋼絲繩的銹蝕狀況檢查，廣日電梯鋼絲繩在使用過程中會發(fā)生銹蝕，機械性能降低，鋼絲直徑變細、股間松動，以致發(fā)生脆性斷裂，這種斷裂是雪崩式的斷裂，比一般的斷絲或磨損更危險。定期添加維護潤滑油是防止鋼絲繩銹蝕的方法。
結(jié)語：廣日電梯鋼絲繩作為廣日電梯懸掛裝置的最主要部件，對于廣日電梯的安全性能起著舉足輕重的作用。在生產(chǎn)過程中，從工藝參數(shù)的設(shè)計與生產(chǎn)過程的控制都對鋼絲繩耐疲勞性能有至關(guān)重要的影響，針對這些因素采取對用措施，可以提高鋼絲繩的耐疲勞性能。在廣日電梯鋼絲繩使用過程中，正確的安裝與維護也可以延長鋼絲繩的使用壽命。
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