探析電梯鋼絲繩耐疲勞性能的影響因素

1、    探析電梯鋼絲繩耐疲勞性能的影響因素    黃承鋒摘 要：鋼絲繩內(nèi)部和外部的斷絲現(xiàn)象絕大部分是因?yàn)槭艿綇澢?、拉伸、扭轉(zhuǎn)等純力學(xué)作用而產(chǎn)生的。從電梯鋼絲繩自身的特點(diǎn)入手，分析電梯鋼絲耐疲勞性能的影響因素，以期為日后電梯鋼絲繩的生產(chǎn)起到一定的指導(dǎo)作用。關(guān)鍵詞：斷絲現(xiàn)象；鋼絲繩；耐疲勞；磨損：tu857 ：a ：2095-6835（2014）13-0024-02鋼絲繩業(yè)已經(jīng)成為了事故頻發(fā)的重大危險(xiǎn)源，很多斷繩事故顯示，在用鋼絲繩的疲勞損傷基本是無(wú)法避免的，其潛伏性很強(qiáng)，危險(xiǎn)征兆相當(dāng)隱蔽，但爆發(fā)速度卻很快。鋼絲繩疲勞、斷絲、銹蝕、磨損等技術(shù)缺陷已經(jīng)成為了難

2、防難測(cè)的重大隱患。1 電梯鋼絲繩疲勞壽命疲勞壽命也被稱(chēng)為耐疲勞性。在一定交變應(yīng)力的工作條件下，鋼絲繩在斷絲前會(huì)出現(xiàn)一定的反復(fù)彎曲疲勞次數(shù)。在疲勞試驗(yàn)機(jī)上施加一定的載荷，達(dá)到規(guī)定斷絲根數(shù)的彎曲疲勞次數(shù)。疲勞次數(shù)取決于鋼絲繩所受交變載荷的大小和鋼絲受到各種彎曲應(yīng)力的情況。鋼絲繩彎曲疲勞次數(shù)一般在104以上，點(diǎn)接觸疲勞次數(shù)最少，線(xiàn)接觸次之，所以，使用壓實(shí)股鋼絲繩和壓實(shí)鋼絲繩較好。例如同直徑、同類(lèi)型的鋼絲繩，其外層鋼絲較細(xì)時(shí)，耐疲勞性能較好。2 電梯鋼絲繩疲勞機(jī)理及應(yīng)對(duì)措施電梯鋼絲繩應(yīng)用的工作環(huán)境不同，其損傷機(jī)理也有一定的區(qū)別：鋼絲繩的耐疲勞性與其材料特性有很大的關(guān)系。在鋼絲繩的使用過(guò)程中，摩擦?xí)?dǎo)致

3、其表面出現(xiàn)脆性馬氏體薄層，這是引起電梯鋼絲繩斷絲的主要原因。采用耐磨材料能有效應(yīng)對(duì)鋼絲繩斷絲。熱處理工藝和鋼絲繩疲勞也有關(guān)系。采用正確的熱處理工藝能夠得到強(qiáng)度、韌性和塑性等多方面的合理配置組織，從而得到較為理想的耐疲勞性能。3 影響耐疲勞性能的因素3.1 鋼絲繩材質(zhì)不同材質(zhì)的鋼絲繩拉拔力度不同，比較優(yōu)質(zhì)的是碳素鋼絲，其力學(xué)性能較好。需要注意的是，鋼絲繩冶煉時(shí)產(chǎn)生的非金屬夾雜物易成為疲勞源，非金屬夾雜物粒度和含量越高，鋼絲繩耐疲勞性能越低。以?xún)?yōu)質(zhì)碳素鋼絲繩為例，其金相組織是索氏體，一旦鋼絲繩中夾雜非金屬物，就會(huì)導(dǎo)致金相組織中網(wǎng)狀鐵素體疲勞裂紋擴(kuò)展，降低鋼絲繩的耐疲勞性能。3.2 鋼絲繩結(jié)構(gòu)及規(guī)格

4、從鋼絲繩的耐疲勞性來(lái)說(shuō)，鋼絲繩分為點(diǎn)接觸鋼絲繩、線(xiàn)接觸鋼絲繩和面接觸鋼絲繩，鋼絲繩耐疲勞性依次增大。電梯鋼絲繩受限于狹窄的空間，通常不宜選用大直徑曳引輪，面接觸鋼絲繩雖然剛度較大，但撓性較差，因此，實(shí)際應(yīng)用并不廣泛。目前，較為常見(jiàn)的是線(xiàn)接觸鋼絲繩。由實(shí)際經(jīng)驗(yàn)得出，在鋼絲繩股內(nèi)同層鋼絲之間、各股之間留出適當(dāng)?shù)目p隙可以提高鋼絲繩的耐疲勞性，但要保證留出的縫隙是均勻的?，F(xiàn)在人們見(jiàn)到的普通電梯鋼絲繩多為8*19s，6*19s，8*19w，6*19w，而高速電梯則采用8*19w+8*7+iwr，8*19s+8*7+iwr和9*17s+9*7+（fc）/iwr等平行捻鋼絲繩。3.3 鋼絲繩油脂鋼絲繩油脂與

5、其耐疲勞性有很大的關(guān)系，因此，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，要根據(jù)鋼絲繩的使用環(huán)境、用途、油脂等各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)選用合適的油脂。一般來(lái)說(shuō)，電梯多在室內(nèi)使用，電梯井在無(wú)溫度、濕度調(diào)控的情況下，電梯井所處的環(huán)境與當(dāng)?shù)卣w環(huán)境有很大的關(guān)系。南方沿海地區(qū)高溫潮濕、東北地區(qū)低溫干燥等有地域性的環(huán)境特點(diǎn)要求電梯生產(chǎn)時(shí)要考慮鋼絲繩油脂的選取。為了確保鋼絲繩盡可能長(zhǎng)時(shí)間地保持其潤(rùn)滑性，油脂應(yīng)具備耐高低溫性能，高溫不淌，低溫不脆裂。另外，在制造鋼絲繩的過(guò)程中，廠家已經(jīng)涂油，但鋼絲繩涂油也是有一定方式、方法的，一般是小股涂油，整繩保持無(wú)油狀態(tài)。涂油工序依次是鋼絲、股和繩，而涂油方式則分為噴淋式和浸入式。電梯的運(yùn)行是靠電梯鋼絲繩與

6、滑輪之間的摩擦力驅(qū)動(dòng)的，油脂溫度過(guò)高會(huì)使油脂變形，而過(guò)多的油脂會(huì)減小鋼絲繩與曳引輪之間的摩擦力，引發(fā)安全問(wèn)題；油量過(guò)少會(huì)增大摩擦力，使電梯鋼絲繩耐疲勞性下降等。3.4 繩芯直徑為了維持鋼絲繩的形態(tài)，繩芯發(fā)揮著非常重要的作用，此外，其在很大程度上還影響著電梯鋼絲繩的耐疲勞性。繩芯會(huì)影響鋼絲繩的直徑，從而影響鋼絲繩各股之間的間隙。如果繩芯較粗，鋼絲繩股會(huì)突起，使得鋼絲繩和繩輪接觸的時(shí)候會(huì)加快磨損，導(dǎo)致斷絲斷股。從這個(gè)角度上講，控制繩芯捻制直徑意義重大。另外，高彈力繩芯會(huì)影響鋼絲繩承受彎曲應(yīng)力時(shí)的接觸應(yīng)力，能有效延長(zhǎng)電梯鋼絲繩的使用壽命。3.5 鋼絲繩的捻制捻距是鋼絲繩技術(shù)指標(biāo)中極其重要的參數(shù)之一，

7、它對(duì)鋼絲繩的綜合性能有很大的影響。捻距的大小與鋼絲強(qiáng)度捻制損失，合繩生產(chǎn)率，鋼絲繩整繩破斷拉力，鋼絲繩松散性、可撓性、耐壓性和耐疲勞性等有一定的關(guān)系。捻距要適當(dāng)，不能太大也不能太小，要綜合考慮多方面因素，共同確定鋼絲繩捻距。3.6 鋼絲繩承受力鋼絲繩預(yù)張拉是為了消除電梯鋼絲繩在使用過(guò)程中的結(jié)構(gòu)伸長(zhǎng)，提高鋼絲繩的承受力。預(yù)張拉能在一定程度上消除鋼絲繩的捻制缺陷，改善鋼絲繩的股承載張力分布情況，確保股繩位置穩(wěn)定，最終提升電梯鋼絲繩的耐疲勞性。預(yù)張拉機(jī)分為以下幾種：臺(tái)式預(yù)張拉機(jī)，非在線(xiàn)張拉，可調(diào)速度；直線(xiàn)式預(yù)張拉機(jī)，在線(xiàn)張拉；間歇式折返預(yù)張拉機(jī)，保壓和張拉時(shí)間均可調(diào)整，且占地面積小，張拉強(qiáng)度大；間歇

8、式直線(xiàn)預(yù)張拉機(jī)，保壓和張拉時(shí)間可調(diào)。在預(yù)張拉鋼絲繩時(shí)，一些鋼絲會(huì)發(fā)生一定程度的變形，最終張拉效果可由張拉保壓時(shí)間、張拉力大小和張拉方式?jīng)Q定。鋼絲繩采用間歇折返式預(yù)張拉機(jī)能逐漸增加其張拉力，提高其承受能力，這對(duì)提高電梯鋼絲繩的耐疲勞性能來(lái)說(shuō)效果極佳。3.7 鋼絲繩表面意外損傷在鋼絲繩的生產(chǎn)過(guò)程中，表面意外損傷會(huì)對(duì)鋼絲繩的耐疲勞性能造成很大的影響，盡管如此，很多電梯生產(chǎn)企業(yè)卻忽視了這一點(diǎn)。常見(jiàn)的引起鋼絲繩表面損傷的原因有以下幾種：水箱塔輪磨損出槽、拉絲模開(kāi)裂、排線(xiàn)杠磨損出槽、捻繩機(jī)穿線(xiàn)孔磨損出槽等。在多種原因造成鋼絲繩表面意外損傷嚴(yán)重的情況下，其表面會(huì)留下金屬屑?xì)埩粑铮逛摻z繩直徑變小，最終降低鋼

9、絲繩的耐疲勞性。鋼絲意外損傷致使使用電梯的過(guò)程中應(yīng)力集中，最終引發(fā)故障，因此，在鋼絲繩生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存的過(guò)程中，一定要重視對(duì)鋼絲繩表面的保護(hù)。有能力的企業(yè)可以使用筐籃架運(yùn)輸或儲(chǔ)存工字輪結(jié)構(gòu)的鋼絲繩，這樣不僅能夠避免工字輪撞擊，同時(shí)，還有助于檢驗(yàn)和吊裝等。另外，在工字輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的鋼絲繩運(yùn)輸過(guò)程中，可使用吊車(chē)或叉車(chē)等快速、安全地吊裝電梯鋼絲繩，避免在這個(gè)過(guò)程中損壞電梯鋼絲繩。4 結(jié)束語(yǔ)在電梯鋼絲繩的生產(chǎn)過(guò)程中，影響其耐疲勞性能的因素有很多，而本文提出的因素在電梯鋼絲繩生產(chǎn)過(guò)程中要尤為重視。針對(duì)文中分析的各種因素設(shè)計(jì)出科學(xué)、合理的鋼絲繩結(jié)構(gòu)，從而提高電梯鋼絲繩的耐疲勞性。另外，對(duì)電梯鋼絲繩運(yùn)輸、安裝

10、和維護(hù)的過(guò)程也要給予一定的重視，爭(zhēng)取全面排除影響電梯鋼絲繩耐疲勞性的因素，有效提升電梯鋼絲繩的耐疲勞性能。參考文獻(xiàn)1劉仕國(guó).電梯鋼絲繩生產(chǎn)及對(duì)耐疲勞性能的影響j.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011，20（2）.2張洪生.影響小規(guī)格制繩鋼絲扭轉(zhuǎn)性能的熱處理因素g/2006年線(xiàn)材制品國(guó)際技術(shù)研討會(huì)會(huì)議文集.北京：中國(guó)金屬學(xué)會(huì)，2006.3崔影.電梯鋼絲繩生產(chǎn)及對(duì)耐疲勞性能的影響j.金屬制品，2009，35（4）.編輯：白潔abstract： internal and external rope yarn breakage majority was due to purely mechanical effect bending， stretching， twisting， etc. produced. from the elevator rope own characteristics， analyzes the factors affecting the fatigue