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作者：張毅

        由于電梯轎廂是通過電梯曳引鋼絲繩與曳引輪摩擦所產(chǎn)生的曳引力來驅(qū)動(dòng)，鋼絲繩一旦出現(xiàn)磨損、斷絲、斷股等情況，電梯的安全就得不到保障，更換鋼絲繩又會(huì)造成人力和財(cái)力的浪費(fèi)，因此研究曳引鋼絲繩的質(zhì)量控制顯得尤為重要。

1  曳引鋼絲繩的磨損機(jī)制分析

    電梯檢規(guī)中對(duì)鋼絲繩有如下規(guī)定：出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，懸掛鋼絲繩應(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直徑的90%。這體現(xiàn)了電梯鋼絲繩的重要性及檢驗(yàn)的嚴(yán)苛，從側(cè)面也反映了鋼絲繩的綜合性能對(duì)其壽命的影響是巨大的。

    一般最為普遍的電梯鋼絲繩的受力分析如圖1所示[1] 。

    從圖1可以看出，電梯鋼絲繩主要受3個(gè)力的作用，即彎曲應(yīng)力、拉應(yīng)力和接觸應(yīng)力。由于拉應(yīng)力與彎曲應(yīng)力及接觸應(yīng)力成正比關(guān)系，因此重點(diǎn)分析彎曲應(yīng)力和接觸應(yīng)力對(duì)鋼絲繩疲勞壽命的影響。

彎曲應(yīng)力的計(jì)算公式為：

其中：為外層鋼絲所受到的彎曲應(yīng)力，M Pa; 為外層鋼絲在股中的捻角，(0); 為外層鋼絲直徑，m m; d為鋼絲繩直徑，m m; D為曳引輪直徑，m m; E為鋼絲繩的彈性模量，M Pa；D為鋼絲繩運(yùn)行速度，m/s; q為鋼絲繩單位質(zhì)量，kg/m; T為鋼絲繩所受總拉力，N; f為曳引輪當(dāng)量摩擦因數(shù)；a為鋼絲繩在曳引輪上的包角，rad ;n為鋼絲繩的根數(shù)；A為鋼絲繩金屬截面積，mm2。

    鋼絲繩在半圓槽和V形槽中的接觸應(yīng)力（即比壓）示意圖如圖2所示。

2  曳引鋼絲繩的質(zhì)量控制方式

    電梯曳引鋼絲繩通常采用50號(hào)～65號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼或60Si2 M n鋼制造。鋼材獲得高性能的原因之一是保證其組織的純凈度，即對(duì)夾雜特別是非金屬夾雜[3]的控制應(yīng)嚴(yán)格要求，因?yàn)閵A雜物破壞了基體的連續(xù)性，加大了組織的不均勻性從而嚴(yán)重影響材料的性能。一般的夾雜物產(chǎn)生于鋼的冶煉脫氧和凝固過程，按照塑性變形能力分為脆性夾雜物、塑性夾雜物、球狀不變型夾雜。其中A類夾雜物是硫化物；B類夾雜物為氧化鋁類；C類為硅酸鹽；D類夾雜物為球狀氧化物類；Ds類夾雜為單顆粒球狀?yuàn)A雜。其中B類夾雜屬脆性夾雜，對(duì)鋼絲的性能危害最大，應(yīng)特別控制。同時(shí)磷和硫會(huì)導(dǎo)致鋼的塑、韌性降低，導(dǎo)致鋼絲易發(fā)生疲勞斷裂，因此電梯鋼材中的P和S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都應(yīng)低于0. 025%，同時(shí)還要注重脫氧，防止產(chǎn)生過多的AI203等不變形夾雜，影響鋼材塑性，在鋼材軋制或使用時(shí)容易形成裂紋源，造成應(yīng)力集中導(dǎo)致斷絲。因此應(yīng)使用RH精煉爐與VD爐等先進(jìn)設(shè)備，減少鋼中夾雜。

    鋼絲在軋制中因軋速不當(dāng)或軋機(jī)的機(jī)械損傷，易出現(xiàn)折疊、表面裂紋、劃傷、結(jié)疤等一些較為宏觀的缺陷，該缺陷會(huì)造成組織不連續(xù)，易產(chǎn)生應(yīng)力集中造成斷絲，因此應(yīng)合理控制軋速，同時(shí)應(yīng)及時(shí)檢查軋制設(shè)備，防止生產(chǎn)出殘次品，造成資源浪費(fèi)。

    軋后冷卻過程中應(yīng)控制冷速[4]。若表面冷卻速度大于中心速度，鋼絲易發(fā)生C、M n、Cr偏析，導(dǎo)致鋼絲中心產(chǎn)生馬氏體或網(wǎng)狀滲碳體。偏析和組織轉(zhuǎn)變會(huì)造成鋼絲在拉拔狀態(tài)下整體承受外力不均，芯部便會(huì)產(chǎn)生微裂紋并向偏析區(qū)擴(kuò)展，當(dāng)鋼絲拉拔力超過裂紋的臨界擴(kuò)展應(yīng)力，在未達(dá)到鋼絲抗拉強(qiáng)度的情況下易發(fā)生斷裂。

    除了原材料和軋制的因素外，鋼絲的最終熱處理[5]也是影響質(zhì)量的重要一環(huán)。鋼絲最終熱處理后的組織應(yīng)為組織致密、晶粒度細(xì)小、有很高強(qiáng)度和韌性的索氏體組織，應(yīng)避免因熱處理不當(dāng)造成表層脫碳形成鐵素體組織，鐵素體會(huì)導(dǎo)致鋼絲的綜合力學(xué)性能下降，尤其導(dǎo)致鋼絲繩疲勞性能下降，脫碳可通過添加合金元素、控制爐內(nèi)氣氛、鋼絲表面刷高溫涂料解決。同時(shí)也應(yīng)避免產(chǎn)生馬氏體或者大量網(wǎng)狀滲碳體，因?yàn)轳R氏體抗韌性很差，組織不穩(wěn)定，容易發(fā)生相變而產(chǎn)生裂紋。因此應(yīng)合理控制冷卻溫度和速度進(jìn)行熱處理從而達(dá)到所需性能。

    對(duì)于在用的電梯鋼絲繩的日常保養(yǎng)同樣重要，由于電梯在運(yùn)行過程中，鋼絲繩的油芯被交變應(yīng)力擠壓，使用一定時(shí)期后，油芯的儲(chǔ)油不足，會(huì)使鋼絲繩產(chǎn)生銹蝕，因此應(yīng)定期使用專用潤滑油對(duì)鋼絲繩進(jìn)行潤滑。

  3結(jié)語

嚴(yán)格控制鋼絲繩生產(chǎn)、使用的各個(gè)環(huán)節(jié)，鋼絲繩的壽命就能得以延長，電梯的安全就能得到保障，人民的生活水平才能不斷提高。

4摘要：分析了電梯曳引鋼絲繩的受力和磨損機(jī)制，并通過對(duì)鋼絲繩的冶煉、軋制、熱處理以及使用過程等環(huán)節(jié)的工藝控制進(jìn)行研究，從而增加了鋼絲繩壽命，保障電梯安全。