钢丝绳是电梯中一个载重元件,几乎承受着电梯的全部重量,钢丝绳的质量好坏会直接影响到电梯运行的安全。在电梯运行中,钢丝绳绕曳引轮、导向轮以及反绳轮单向或交变弯曲。钢丝绳在绳槽中承受着较高的比压,因此要求电梯用钢丝绳具有较高的强度,挠性及耐磨性。
电梯用钢丝绳一般是圆形股状结构,主要由钢丝组成的绳股和绳芯组成。钢丝是钢丝绳的基本组成元件,要求钢丝有很高的强度和韧性。钢丝绳股由钢丝捻成,一般8到9股。绳芯通常由纤维剑麻或烯烃类的合成纤维制成。
影响电梯用钢丝绳使用寿命的因素主要包括以下几个方面:曳引钢丝绳的安全系数、钢丝绳的拉伸载荷、钢丝绳使用中的弯曲半径、曳引轮材质及槽型、钢丝绳本身的材质及捻制质量、钢丝绳的润滑、钢丝绳的使用与维护等。
钢丝绳的结构对于钢丝绳的耐疲劳性能有重要的影响,一般面接触钢丝绳由于线接触钢丝绳,线接触钢丝绳由于点接触钢丝绳。对于电梯用钢丝绳,受使用工况的限制,电梯井道相对狭小的空间环境,不能选用较大直径的曳引轮,面接触钢丝绳刚度大、挠性差,因为很少采用经锻打、模拉或者辊压生产的电梯钢丝绳。普通电梯绳多采用6股或者8股的线接触钢丝绳,高速电梯多采用平行捻钢丝绳。根据现代钢丝绳设计理念,在钢丝绳各股之间、股内各层钢丝之间保持适当的缝隙有利于钢丝绳耐疲劳性能的提高,但是必须保证股绳间隙的均匀一致,因此线接触钢丝绳内部股绳的丝径配比、丝径公差、麻芯直径的确定相当重要。
电梯钢丝绳大部分采用纤维芯结构,很少部分采用金属芯。绳芯的主要作用是支撑钢丝绳在任何状态下绳股保持原有的形态,其次绳芯能够储存油脂,在使用过程中工钢丝绳长期润滑之油源,使钢丝润滑良好,还有改善钢丝绳股间、丝间的接触,减缓冲击载荷。因此绳芯的性能对钢丝绳使用性能有重要影响。如果绳芯偏细,会造成钢丝绳直径减小,各个股绳间不能保持一定的间隙;如果绳芯偏粗,会造成钢丝绳直径增大,绳股间离缝产生间隙;如果存在较大的麻芯接头,此处钢丝绳会凸起,钢丝绳与绳轮接触因应力集中很快磨损,造成断丝、断股,因此保证绳芯的直径精度和接头控制非常重要。采用高弹力绳芯的钢丝绳,使钢丝绳在绳轮上承受弯曲应力时降低绳股之间的接触应力,是延长钢丝绳弯曲疲劳寿命的途径之一。
钢丝绳的曲率半径,在钢丝绳使用中,根据曳引轮、反绳轮、导向轮的节径和相对位置而确定,不同的位置,不同的节径决定了钢丝绳在使用中的弯曲次数和弯曲应力。弯曲应力与各轮节径成反比,节径越大,弯曲应力越小。在<<电梯制造与安装安全规范>>中*9.2.1条规定,不论钢丝绳股数多少,曳引轮、滑轮或卷筒的节圆直径与悬挂绳的公称直径之比不应小于40.在钢丝绳弯曲的过程中,钢丝绳股中钢丝产生相对位移,其内部存在着磨损,弯曲应力越大,股与股之间接触应力越大,相邻股的钢丝之间磨损就越大,还会产生局部压痕,随着时间的积累,钢丝因应力集中而折断。因此选择设计钢丝绳,应该在曳引能力满足的状况下,尽量增大曲率半径,减少绳轮数量,避免钢丝绳反向弯曲或扭曲,减小使用过程中的钢丝绳弯曲应力,从而减小对钢丝绳使用寿命的不利因素。