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探析电梯钢丝绳耐疲劳性能的影响因素
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探析电梯钢丝绳耐疲劳性能的影响因素 作者：黄承锋 来源：《科技与创新》2014 年第 13 期
摘 要：钢丝绳内部和外部的断丝现象绝大部分是因为受到弯曲、拉伸、扭转等纯力学作 用而产生的。从电梯钢丝绳自身的特点入手，分析电梯钢丝耐疲劳性能的影响因素，以期为日 后电梯钢丝绳的生产起到一定的指导作用。 关键词：断丝现象；
钢丝绳；耐疲劳；磨损 中图分类号：TU857 文献标识码：A 文章编号：（4-02 钢丝绳业已经成为了事故频发的重大危险源，很多断绳事故显示，在用钢丝绳的疲劳损伤 基本是无法避免的，其潜伏性很强，危险征兆相当隐蔽，但爆发速度却很快。钢丝绳疲劳、断 丝、锈蚀、磨损等技术缺陷已经成为了难防难测的重大隐患。 1 电梯钢丝绳疲劳寿命 疲劳寿命也被称为耐疲劳性。在一定交变应力的工作条件下，钢丝绳在断丝前会出现一定 的反复弯曲疲劳次数。在疲劳试验机上施加一定的载荷，达到规定断丝根数的弯曲疲劳次数。 疲劳次数取决于钢丝绳所受交变载荷的大小和钢丝受到各种弯曲应力的情况。钢丝绳弯曲疲劳 次数一般在 104 以上，点接触疲劳次数最少，线接触次之，所以，使用压实股钢丝绳和压实钢 丝绳较好。例如同直径、同类型的钢丝绳，其外层钢丝较细时，耐疲劳性能较好。 2 电梯钢丝绳疲劳机理及应对措施 电梯钢丝绳应用的工作环境不同，其损伤机理也有一定的区别：①钢丝绳的耐疲劳性与其 材料特性有很大的关系。在钢丝绳的使用过程中，摩擦会导致其表面出现脆性马氏体薄层，这 是引起电梯钢丝绳断丝的主要原因。采用耐磨材料能有效应对钢丝绳断丝。②热处理工艺和钢 丝绳疲劳也有关系。采用正确的热处理工艺能够得到强度、韧性和塑性等多方面的合理配置组 织，从而得到较为理想的耐疲劳性能。 3 影响耐疲劳性能的因素 3.1 钢丝绳材质 不同材质的钢丝绳拉拔力度不同，比较优质的是碳素钢丝，其力学性能较好。需要注意的 是，钢丝绳冶炼时产生的非金属夹杂物易成为疲劳源，非金属夹杂物粒度和含量越高，钢丝绳 耐疲劳性能越低。以优质碳素钢丝绳为例，其金相组织是索氏体，一旦钢丝绳中夹杂非金属 物，就会导致金相组织中网状铁素体疲劳裂纹扩展，降低钢丝绳的耐疲劳性能。
龙源期刊网 .cn 3.2 钢丝绳结构及规格 从钢丝绳的耐疲劳性来说，钢丝绳分为点接触钢丝绳、线接触钢丝绳和面接触钢丝绳，钢 丝绳耐疲劳性依次增大。电梯钢丝绳受限于狭窄的空间，通常不宜选用大直径曳引轮，面接触 钢丝绳虽然刚度较大，但挠性较差，因此，实际应用并不广泛。目前，较为常见的是线接触钢 丝绳。由实际经验得出，在钢丝绳股内同层钢丝之间、各股之间留出适当的缝隙可以提高钢丝 绳的耐疲劳性，但要保证留出的缝隙是均匀的。现在人们见到的普通电梯钢丝绳多为 8*19S， 6*19S，8*19W，6*19W，而高速电梯则采用 8*19W+8*7+IWR，8*19S+8*7+IWR 和 9*17S+9*7+（FC）/IWR 等平行捻钢丝绳。 3.3 钢丝绳油脂 钢丝绳油脂与其耐疲劳性有很大的关系，因此，在实际应用过程中，要根据钢丝绳的使用 环境、用途、油脂等各项技术指标选用合适的油脂。一般来说，电梯多在室内使用，电梯井在 无温度、湿度调控的情况下，电梯井所处的环境与当地整体环境有很大的关系。南方沿海地区 高温潮湿、东北地区低温干燥等有地域性的环境特点要求电梯生产时要考虑钢丝绳油脂的选 取。为了确保钢丝绳尽可能长时间地保持其润
2011 年第 20 期 摘要:本文重点介绍了电梯用钢丝绳的品种与特点,并给出捻制生产工艺;分析了在设计与制 造过程中可能影响电梯钢丝绳耐疲劳性能的几个因素,并...影响电梯钢丝绳使用寿命的因素刘红芳 (江苏法尔胜技术开发中心有限公司,江苏江阴,...提高电梯钢丝 绳的耐疲劳性能,延长电梯钢丝绳使用寿命,降低运行成本,提高电梯运行...天津高盛钢丝绳公司分析了影响电梯曳引钢丝绳疲劳寿 命的因素,根据多年实践经验,...另外,钢丝绳股外层钢丝强度应和曳引轮的硬度相匹配,否则会 造成钢丝绳过度磨损...浅析影响电梯钢丝绳寿命的因素_设计/艺术_人文社科_专业资料。浅析影响电梯钢丝绳...钢丝绳在绳槽中也 承受着较高的比压。所以要求电梯用钢丝绳具有较高的强度,...本文首先介绍了电梯用钢丝绳的品种与特点,然后给出捻制生产工艺; 最后详细的分析了在设计与制造过程中可能影响电梯钢丝绳耐疲劳性能的几个 因素以及主要相应应对措施...电梯的全部重量,钢丝绳的质量的好坏会直接影响到电梯...为了提高电梯钢丝绳的强度,延长使用寿命 钢丝绳的...②层间钢丝平行线接触,钢丝绳耐疲劳性好,钢丝内部...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。 2、曳引钢丝绳的安全系数 从安全角度要求电梯钢丝绳有一定的...为了提高电梯钢丝绳的强度,延长使用寿命 钢丝绳的直径必须选择最适合的大小。 其次对于安全系数计算, 也是选择钢丝绳最重要的步 骤。通过国家核定的标准计算出相应的...电梯在运行过程中,钢丝绳经常会出现早期断丝、断股的现象,这直 接影响电梯的...三、钢丝绳安全性能的因素及改进措施 1.设计因素及钢丝绳选型 为降低永磁同步无...b.内部因素 钢丝的性能,钢丝的直径,钢丝的捻绕型式等。 四.日立电梯钢丝绳报废标准 日立电梯钢丝绳在曳引轮上的运行寿命将受到磨损和钢丝交变应力的限制。 对大...
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copyright &copyright 。文档资料库内容来自网络，如有侵犯请联系客服。耐磨钢丝绳的时代即将来临
　　摘要钢丝绳是起重机械中不可或缺的配件，随着各类起重机械向高速度、高扬程、高负载方向发展，对钢丝绳的耐疲劳性能的要求越来越高。　　张金利 曹德润　　2013年我国钢丝绳产量已经达到187万吨，生产规模稳居世界第一，买方市场已经充分形成，用户选购钢丝绳时拥有足够的挑选空间。值得注意的是，钢丝绳用户挑选钢绳的观念在悄悄地改变，由以往的主要关注销售价格，逐渐向更加关注产品质量、使用寿命方面转变。　　2013年出口到中国的钢丝绳均价为5565美元/吨，即便其零售价格已经达到国产钢丝绳的3倍以上，仍有客户愿意出高价购买使用，可见国内部分用户对高品质钢绳的强烈需求。　　钢丝绳是起重机械中不可或缺的配件，随着各类起重机械向高速度、高扬程、高负载方向发展，对钢丝绳的耐疲劳性能的要求越来越高。为了避免钢丝绳突然断裂可能造成的财产损失，具有较强抗微动磨损和微动疲劳能力的锰系磷化钢丝绳因其高质量、长寿命而受到客户的青睐与欢迎。　　微动疲劳和磨损是钢丝绳失效的主要原因　　钢丝绳是起重机械以及其他传动部位经常使用到的重要制品。钢丝绳在使用过程中逐渐失效的主要原因是磨损、疲劳与腐蚀。使用环境不同、钢丝绳种类不同，因此，钢丝绳失效的原因也有明显的不同。失效钢丝绳外观特征包括钢丝表面发生氧化，出现棕红色铁锈；因外部发生磨损造成直径减小；因微动磨损和微动疲劳导致钢丝绳内部钢丝出现断裂等。因此，为了延长钢丝绳的使用寿命，有必要针对钢丝绳失效的形式分析原因，寻找到适当的抑制微动磨损和微动疲劳的有效方法。　　多数品种的钢丝绳是由优质碳素钢丝、纤维芯和润滑脂制造而成，部分品种钢丝绳是由不锈钢丝捻制而成。制绳钢丝以优质碳素结构钢热轧盘条为原料，制作时要将其冷拉到指定的直径，且同时要达到一定的物理性能要求。按上述工艺生产的制绳钢丝即为光面钢丝，制绳钢丝冷拉后不再做任何表面处理则直接用于捻制股绳或钢芯即为光面钢丝绳。　　钢丝绳磨损包括外表面磨损和内部钢丝表面的磨损。外表面磨损是与滑轮槽等物体摩擦所致；内部钢丝表面的磨损是在使用过程中相邻钢丝之间发生相对微动而产生。　　钢丝绳在失效过程中，由于微动磨损在钢丝及股绳表面形成严重的磨损损伤，进而发生钢丝的疲劳断裂，也由此证明了钢丝绳内部钢丝表面微动磨损造成的损伤与微动疲劳裂纹萌生、断裂和扩展的关联性。而微动与交变应力的共同作用会加速疲劳裂纹萌生与扩展，将明显缩短钢丝绳的使用寿命，因此，微动疲劳是造成钢丝绳最终失效的主要原因。　　由于材料表面有一定的粗糙度和波纹度，因此在接触表面相对滑动时，材料变形、黏着及相对运动将黏着点撕裂时产生的材料转移及脱落所造成的损失就是磨损。正是由于钢绳内部的钢丝间存在着滑动现象才使钢绳具有如此特性，所以钢丝绳在使用过程中，钢丝间的微动是不可避免的。　　纯锰磷化膜是破解磨损问题的有力措施　　对于钢丝绳产品而言，为了延长钢丝绳使用寿命，在钢丝间微动不能消除的情况下，只能采取技术措施防止微动所引起的磨损。　　摩擦力是产生微动损伤的原因所在，因此，降低钢丝间摩擦因数或者使钢丝表面更耐磨均可减缓、抑制微动损伤的发生。具体措施包括：通过涂敷润滑脂降低摩擦因数、提高钢丝表面耐磨性、通过涂塑达到物理性隔离的效果、增加钢丝间接触面积降低磨损速率、减缓疲劳裂纹萌生与扩展速率、防止腐蚀等。　　对于钢丝产品而言，最为常见的表面处理方法是磷化处理。它具有成本低、润滑效果好，简便易行的特点，用于钢丝表面处理的历史也很长久，工艺技术更加成熟。同时，磷化膜还具有良好的电绝缘性能，能够阻碍在钢丝表面形成微电池，减少钢丝表面发生腐蚀的可能性，是首选的钢丝表面耐磨处理工艺。其中，金属的磷化大体可分为铁系磷化、系磷化、锰系磷化、锌钙系磷化、锌锰系磷化和非晶相铁系磷化6类。　　对制绳企业而言，对生产线进行部分调整改造即可满足大批量生产制绳用磷化钢丝的需求。耐磨磷化技术已经非常成熟且成本低廉，磷化涂层钢丝绳较同结构光面钢丝绳而言，其生产成本上升幅度大约为10%~15%，而磷化钢丝绳使用寿命延长获得的效益与成本的增加相比要高出许多。出色的耐疲劳性能可以帮助企业赢得市场并获得丰厚的利润回报。磷化钢丝绳不仅是光面钢丝绳的理想替代品，而且完全有能力替代进口的钢丝绳。　　在钢丝冷加工过程中，对于磷化膜的厚度要求不高，磷化膜重量要求3克/平方米便可。由于锌系磷化膜在皂化后可以形成润滑性很好的硬脂酸锌层，有利于钢丝拉拔加工的进行。值得注意的是，锌系磷酸盐膜的减摩特性不如锰磷酸盐膜，减摩要求不太高的场合可采用锌系磷化膜。而采用锰系磷化处理和采用优质润滑可以显著提高钢丝绳的抗微动磨损和微动疲劳的能力，提高钢丝绳使用寿命。　　锰系磷化膜具有硬度和热稳定性高，减摩润滑效果好的优势，纯锰磷化工艺能够显著地降低钢丝摩擦系数。但是，纯锰磷化不同于我们常用的锌锰系、纯锌系、锌钙系、铁系等磷化，纯锰系磷化的结晶是层叠的半球状，而其他磷化的结晶是叶状或者针状。所以纯锰系磷化膜层具有较大的硬度、承载能力和热稳定性，特别适用于处理滑动摩擦件（如齿轮、轴套、汽缸套、活塞环、凸轮轴、气门挺杆、兵器部件等），提高滑动摩擦件的耐磨性能和摩擦副的磨合性能，当润滑突然中断时，磷化膜还能够吸收一定的机械应力，防止零件表面损伤。　　在制绳钢丝的表面，半球状的层叠磷化膜结晶能够极好地储存润滑油，在经受应力相互挤压的过程中，半球状不会象针状一样被轻易拉断，半球内的润滑油可以保证工件表面一直处于完全的有油润滑状态，其功能相当于“膜轴承”。在工作状态下，如果制绳钢丝有晶格缺陷的表面有纯锰的磷化膜存在，就可以减缓冲击和受力强度，显著地延长缺陷晶格失效的时间。因此，制绳钢丝表面的纯锰磷化膜是解决钢丝绳微动磨损和微动疲劳问题的有力措施。
（责任编辑：HN666）
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