1、第38卷 第6期V0138 No6金属制品Metal Products2012年12月Deeember2012doi：103969jissn10034226201206013曳引式电梯钢丝绳打滑原因分析于克勇1， 李 青2， 张国华3(1天津高盛钢丝绳有限公司，天津301616；2奥的斯电梯(中国)有限公司，天津300457；3东芝电梯(中国)有限公司，上海201901)摘要介绍电梯工作原理，对电梯钢丝绳在曳引轮上打滑的原因进行分析。根据GBT 7588-2003电梯制造与安装安全规范，介绍系统曳引能力要求以及当量摩擦因数的计算方式。结合实例，在轿厢装载工况、紧急制动工况、轿厢滞留工况下，计算
2、电梯系统曳引能力并进行验证，并对平衡系数、轿厢质量、轿厢提升高度、补偿链(绳)质量、钢丝绳在曳引轮上的包角、电梯运行速度、曳引钢丝绳张力不均、系统加速度、曳引轮槽型深度误差或磨损、润滑等因素对电梯系统曳引能力的影响进行分析，给出避免钢丝绳打滑的措施。关键词电梯；曳引钢丝绳；打滑；曳引能力；当量摩擦因数；平衡系数；润滑中图分类号TG3564Slip cause analysis of wire rope for traction type elevatorYU Ke-yon91，LI Qin92，ZHANG Guo-hua3(1Tianjin Goldsan Wire Rope Co，Ltd，T
3、ianjin 301616，China；2OTIS Elevator(China)Co，Ltd，Tianjin 300457，China；3Toshiba Elevator(China)Co，Ltd，Shanghai 201901，China)Abstract To introduce elevator working principle，the causes of wire rope slip on elevator traction puHey are analyzedAccording to GBT 7588-2003 The Safety Specification for Eleva
4、tor Manufacture and Installation to introduce the systemtraction capability demands and the formula of equivalent friction factorCombining practical example to calculate elevatorsystem traction capability and verifying on the conditions of lift ear loading，emergency braking and 1ift car stop，the eff
5、ectsof factors such as balance efficiency，lift car mass，lift car rise height，compensation chain(rope)mass，wrap angle of mpeon pulley，elevator running speed，traction wire rope tension uneven，system acceleration，traction pulley depth error or abrasion，lubrication，on traction capability of elevator sys
6、tem are analyzedMeasures to avoid wire rope slip are givenKeywords elevator；traction wire rope；slip；traction capability；equivalent friction fator；balance coefficient；lubrication1问题提出随着我国电梯需求的日益提升和使用普及，对电梯技术的发展也越来越重视。未来电梯技术愈来愈趋向环保、节能、高效及节省建筑面积，同时电梯系统运行的安全性备受重视。对于电梯用钢丝绳来说，客户经常投诉的问题是钢丝绳出油过多，在曳引轮上打滑，造成电
7、梯故障，对电梯厂家的质量信誉造成负面的影响。笔者结合一个电梯应用的实例，对电梯钢丝绳打滑的原因进行分析。某型号电梯轿厢自身质量1 200 kg，额定载质量1 000 kg，额定速度175 ms，提升高度50 400mm，钢丝绳倍率为2(使用2：1的悬挂方式)，曳引绳根数为5，钢丝绳单位质量0352 k#m，随行电缆数量为1，随行电缆单位质量16 kgm，补偿链或补偿绳根数为0，钢丝绳在曳引轮上的包角“=1580，曳引轮半圆槽槽角y=30。，曳引轮下切口角卢=95。，平衡系数q=048，轿厢启动加速度a=05ms2，标准重力加速度g=98 ms2，轿厢返绳轮直径为520 rflm，数量为2，总转
8、动惯量为996kgm2，配重侧返绳轮直径为520 mlTI，数量为1，转动惯量为498 kgm2，顶层高度为5 300 mm，底坑深度为2 000 ITllTI。该电梯安装调试时发现有打滑的情况，于是调低了平衡系数，打滑现象消失。使用半年后，发现钢丝绳表面油脂过多，电梯有打滑的现象，使用柴油对钢丝绳进行了清洗，打滑现象消失，但过23个月打滑现象又出现了。维修人员按照维修标准程序检查系统曳引能力，发现电梯在正常运行时，万方数据42 金 属 制 品 第38卷曳引钢丝绳在曳引轮上存在严重的打滑现象，并且这种打滑现象在检修工况下更为明显。笔者从曳引力计算、曳引钢丝绳润滑、曳引轮磨损、曳引钢丝绳张力不平
9、衡及平衡系数等方面对打滑现象进行分析。2电梯工作原理在分析电梯打滑的原因之前，需要先弄清楚电梯的运行原理。图1是一个简单的1：1曳引式电梯的传动原理简图。l一电动机；2一制动器；3一减速器；4一曳引绳；5一导向轮；6一绳头组合；7一轿厢；8一配重图1 电梯曳引传动示意图Fig1 Elevator traction and transmission diagram图1中，电梯的一侧是轿厢，一侧是配重，电梯的运行就是通过曳引机驱动钢丝绳，做相对的升降运动。钢丝绳在曳引轮上受到来自配重侧和轿厢侧两边的拉力，当轿厢和配重两侧的拉力不相等时(由于进出轿厢的人数不一样和电梯运行位置不一样都会导致这种不平衡
10、的发生)，曳引钢丝绳与曳引轮绳槽之间产生了相对运动趋势，从而产生了摩擦力。简单说就是，曳引电梯的工作方式是通过曳引轮和曳引钢丝绳之间的摩擦力把曳引机的旋转运动转换成轿厢的直线运动，从而把乘客或货物运到指定的楼层。3系统曳引能力系统的曳引能力是电梯的重要参数，直接关系到系统能否安全、正常地运行。31 系统曳引能力要求如果配重和轿厢两侧的拉力相差太大，大于曳引钢丝绳与曳引绳槽之间的最大静摩擦力时，钢丝绳就会在曳引轮上打滑。这种打滑现象会导致曳引轮及钢丝绳快速磨损，不但严重影响用户使用，甚至危及用户的生命安全。为此GBT 7588-2003电梯制造与安装安全规范对曳引电梯曳引能力提出了下面的要求J：
11、(1)T。疋一“，用于轿厢装载和紧急制动工况；(2)Tl疋矿，用于轿厢滞留工况(配重压在缓冲器上，曳引机向上方向旋转)。其中：丁。，砭分别为曳引轮轿厢侧和配重侧钢丝绳受到的拉力，为当量摩擦因数；d为钢丝绳在绳轮上的包角，计算时单位为弧度；e为自然对数底。关于两侧的拉力E，疋，GB 7588有下面的计算要求。(1)M211轿厢装载工况。正疋的静态比值应按照轿厢装有125额定载荷，并考虑轿厢在井道不同位置时的最不利情况进行计算。如果载荷的125系数未包括该标准822的情况，则822的情况必须特别对待。(2)M212紧急制动工况。正咒的动态比值应按照轿厢空载或装有额定载荷时在井道不同位置的最不利情况
12、进行计算。第一个运动部件都应正确考虑其减速度和钢丝绳的倍率。任何情况下，加速度不应小于下面数值：正常情况为一05 ms2；使用减行程缓冲器的情况为一08 ms2。(3)Y121，3轿厢滞留工况。五砭的静态比值应按照轿厢空载或装有额定载荷并考虑轿厢在井道的不同位置时的最不利情况进行计算。关于M211工况：使轿厢位于底层，同时轿厢内装载125载重的境况下计算曳引力，要求满足丁，疋扩公式。如果满足该条件，则轿厢在任何位置和装载任意载荷，静态情况下曳引钢丝绳在曳引轮上不会滑移。关于M212工况：(1)轿厢位于顶层，满载或空载时都能以设定的系统加速度上行或下行，不打滑；(2)轿厢位于底层，满载或空载时轿
13、厢都能以设定的系统加速度上行或下行，不打滑。关于M213工况：配重压实配重侧缓冲器或配重安全钳夹住导轨后，保证轿厢即使在曳引轮上提的情况下，曳引钢丝绳在曳引轮上打滑，即要求满足公式E疋e，“，使得轿厢不可以继续往上运行，以保护电梯及乘客安全。满足以上要求，电梯的曳引能力是安全的。32 当量摩擦因数的计算国标曳引能力要求的2个公式中，当量摩擦因数厂是一个重要的参数。它对系统曳引能力有着重要的影响，在这里有必要研究该参数，以及影响它取值的相关因数。通常的电梯都采用带切口的半圆槽槽型(图2)，以该槽形作为研究对象，当量摩擦因数可用如下公式计算得出。万方数据第6期 于克勇，等：曳引式电梯钢丝绳打滑原因
14、分析 43图2带切口的半圆槽槽型Fig2 Half slot groove profile with cut4(COs壬一sin譬)歹2弘i万i_五百焉而， (1)式(1)中：肛为钢丝绳与曳引轮之间的摩擦因数，y为半圆槽的角度，口为半圆槽下部切E1角度。弘取值按GBT 7588中M222条款计算。(1)装载工况时，肛=O1；(2)紧急制停工况时，tz=01(1+vlO)，创为轿厢运行速度；(3)轿厢滞留工况时，肚=02。33卖例计算实例中，y=30。，卢=95。，厂=1972肛，包角为158。，速度为175 ms，按国标来计算它的当量摩擦因数取值：装载工况，弘=01，厂=0197 2；紧急制动
15、工况，灿=O，l(1+vlO)=0085=0167 8；滞留工况，弘=02。厂=0394 4。系统曳引能力如下：装载工况，护=en挣7 23哺州辩川80。=1722 7：紧急制动工况，扩=en晒7“314州5扩1鼢：1588 6：滞留工况，驴=e 03舛4 x314“580180。=2967 5。下面依据GBT 7588-2003附录M中的t和疋计算公式对电梯的曳引能力进行验证(略去Z和咒的计算过程)。(1)装载工况。装载125载荷轿厢在最底层时验证结果见表1。(2)紧急制停工况。紧急制停工况验证结果见表1装载工况验证结果Table 1 Verification result on the c
16、ondition of loading表2(平衡系数q=o48)。数据显示，该电梯没有满足国标的要求，顶层空载上行时会打滑。系数q=048)。通过系统计算和验证，该电梯的曳引力不能够满足国标GBT 7588的曳引要求，出现(3)滞留工况。滞留工况验证结果见表3(平衡 电梯顶层空载加速上行时打滑的情况。表2紧急制停工况验证结果 Table 2 Emergency stop condition verification result4其他影响参数41平衡系数g的影响在GBT 7588-2003(电梯制造与安装安全规范中，规定平衡系数的值为040050，但是在实际设计过程中，一般都采用045050。
17、万方数据44 金 属 制 品 第38卷从曳引力计算公式可以看出，当平衡系数g减小时，瓦值减小，根据各种工况下的曳弓l力情况，可以采用调整平衡系数的方法达到标准的要求。在实例中，轿厢顶层空载加速上行打滑，可以判断可能是轿厢自重太轻或配重过重造成的，经计算，如果把平衡系数q减小为045，此时配重侧的t值减小，则各种工况下的曳引力验证情况见表4表6。表4表6表明：调低平衡系数到045后(减表4调整平衡系数后装载工况曳引力验证结果Table 4 Traction force verification result on the condition of loading after adjusting
18、balance coefficient表5调整平衡系数后紧急制停工况曳引力验证结果Table 5 Traction force verification result on the condition of emergency stop after adjusting balance coefficient表6调整平衡系数后滞留工况曳引力验证结果Table 6 Traction force VerifIcatlon result on the condtbn of retention after adjusting balance coefficient轻配重总质量后)，曳引能力达到标准要求，
19、可以消除打滑现象。42轿厢质量P的影响该实例中，出现轿厢空载加速上行时打滑的现象，表明曳引轮两侧的拉力相差过大，在保证平衡系数不变的情况下，可以增加轿厢自重，也可以降低r。E的值，以达到满足系统曳引能力的要求。该电梯轿厢质量增加50 kg后，曳引能力在各个工况下的验证情况见表7一表9(平衡系数q=048)。通过增加轿厢自身质量，满足了曳引力要求。43提升高度日和补偿链(绳)质量E。的影响该实例中，电梯没有配置补偿链或补偿绳。由于电梯在运行过程中，轿厢和配重的位置在不断变化，这会导致曳引轮两边钢丝绳的长度不相等，从而万方数据第6期 于克勇，等：曳引式电梯钢丝绳打滑原因分析 45表7 轿厢质量增加
20、后装载工况曳引力验证结果Table 7 Traction force verification result on the condition of loading afler adding lift car mass表8轿厢质量增加后紧急制停工况曳引力验证结果Table 8 Traction force verification result on the condition of emergency stop after adding lift car mass导致r。和咒大小受到影响，在提升高度较高时，曳引钢丝绳质量较大，会影响到各种工况下的曳引力。如果增加合适质量的补偿链，则曳引钢丝绳
21、自身质量对F，疋的影响消除，曳引力也能满足要求。对于较高层站的电梯，设置补偿链或补偿绳是防止电梯打滑的一个重要措施。44钢丝绳在曳引轮上的包角乜的影响过小的包角d会导致变小，从而出现电梯打滑现象。在该例中，如果将钢丝绳在曳引轮上的包角d由1580变为168。，在紧急制停工况下，扩=1635 8，电梯的曳弓I能力增加，也可以消除打滑现象。45曳引轮槽型和切口角启的影响随着曳引轮下切口角口的减小，当量摩擦因数，的值减小，e，8值变小，系统的曳引能力下降，电梯打滑的倾向加大。在电梯的使用过程中，曳引轮的磨损会使轮槽直径变大，从而使切口角3变小，系统曳引能力下降，钢丝绳在曳引轮上滑移的倾向加大。但是下
22、切口角过大，会导致钢丝绳的寿命急剧下降。考虑到钢丝绳寿命的影响，对于绳槽的下切口角，一般08 mm钢丝绳390。，010mm钢丝绳卢950，01216 mm钢丝绳卢100。是适宜的p J。和半圆型槽相比，在同样的切口角盆和槽角y情况下，V型槽有更大的当量摩擦因数H1。46电梯速度J的影响在GBT 7588-2003电梯制造与安装安全规范中，在装载工况和滞留工况下，肛都是给定值；在紧急制停工况下，“的大小和运行速度秽有关，秽越大，弘越小，在其他条件不变的情况下，出现打滑的几率越大。该实例中，如果将电梯提升速度提高到25 ms，在紧急制停工况下，弘=008，f=0157 8，。驴：eO“157 8
23、2_7574=1545 0T，T2=1572 9，钢丝绳在曳引轮上滑移，电梯打滑。图3体现了摩擦因数与曳引钢丝绳速度的关系。图3显示，动态摩擦因数随着钢丝绳运行速度增加有逐渐变小的趋势。万方数据46 金 属 制 品 第38卷图3摩擦因数与曳引钢丝绳运行速度的关系Fig3 Relationship between friction factor andtraction rope running speed47 曳引钢丝绳张力调整不均的影响GB 10060-93电梯安装验收规范中的433条款要求曳引钢丝绳其张力与平均值偏差均不大于5。如果各根钢丝绳受力相差过大，张力大的钢丝绳单根钢丝的张力也大，过
24、重地负担着曳引轮与钢丝绳之间的曳引力传递，导致绳槽比压增大、曳引轮快速磨损，降低系统的曳引能力，从而也会产生打滑现象。48 系统加速度的影响从计算正，疋的公式中可以看出，系统的加速度会严重影响正，咒值，而这2个值直接影响到各个工况下系统的曳引力能否满足要求。曳引机抱闸间隙过小、启动力矩过大等都会导致系统加速度过大，这时孔，孔的相差值可能就会超过系统能够提供的曳引能力，导致打滑。49曳引轮槽型深度误差或磨损的影响曳引轮的槽型深度误差可以导致打滑现象的发生。例如：曳引轮的直径为500 illm，径向跳动025mlTl，提升高度为100 nl，曳引比为2，通过一个上行或下行地运行，除去绳头弹簧和钢丝
25、绳伸长的影响，曳引钢丝绳的打滑量为100 m X2(31405 In)X(025 IllIll X 2)=63 mm。可见如果曳引轮的绳槽磨损深度不一致或加工误差过大，不但曳引能力下降，同时也会导致过度打滑，严重影响钢丝绳及曳引绳轮的寿命。410润滑的影响普遍存在的一种观点是钢丝绳过度润滑会使摩擦因数降低，可能导致电梯打滑。使用柴油等溶剂去除钢丝绳表面油脂，确实会改善电梯打滑的情况，但钢丝绳绳芯吸附了这些溶剂，和绳芯中的油脂混合，电梯使用一段时间油脂反渗出更多，电梯打滑现象还会重复出现，而且这些溶剂破坏了绳芯中的专用油脂，起到了相反的作用。事实上，电梯专用润滑脂都添加了增磨剂，其摩擦因数一般都
26、高于020。在GBT 7588-2003电梯制造与安装安全规范中，装载工况计算曳引力时所采用的摩擦因数x=010，因此在正常润滑状态下，电梯不会出现打滑。此外，对于钢丝绳来说，使用黏度过大的油脂润滑，也会导致电梯打滑现象的出现。由于曳引电梯采用摩擦方式把曳引机动力传到钢丝绳，从而带动电梯运行，有很多案例体现了钢丝绳润滑过后曳引绳打滑现象。这些案例只是润滑曳引绳，其他系统参数，比如包角、槽型、曳引绳数量等都没有变化，可以说明曳引能力与润滑情况有关，在此，笔者分析润滑与摩擦因数的问题。按“机械一分子说”，摩擦来自表面凸峰的机械啮合和表面分子的分子引力。按润滑状态来分，摩擦分为干摩擦、边界摩擦、流体
27、摩擦、混合摩擦(图4)。缫缫燃缀流体流体摩擦 混合摩擦图4摩擦类型Fig。4 Friction type如果电梯打滑，这个摩擦只能是边界摩擦和干摩擦。边界润滑摩擦的性质取决于吸附膜与表面的吸附性能。当过分润滑时，将会导致润滑油膜的增厚，从而导致摩擦因数的降低，最终导致系统的曳引能力下降，打滑自然就会出现。摩擦因数与润滑膜厚度的关系如图5所示。016O12毫008004万方数据第6期 于克勇，等：曳引式电梯钢丝绳打滑原因分析 47系统安全系数选得过大，使得绳槽比压过小，也有可能导致电梯打滑H J。有人做过试验，由于现场电梯存在打滑的现象，在重新计算了安全系数后，减少曳引钢丝绳数量，增加绳槽比压，
28、发现电梯不打滑，笔者对此进行了分析。首先，该电梯曳引轮两端的拉力不变，即L，疋不变，按满足公式T，疋驴时不打滑来说，只有矿发生了变化，也就说明了系统的曳引能力下降了，而系统的其他参数不变，说明钢丝绳与曳引轮之间的摩擦因数变小了。对于减少钢丝绳数量，电梯打滑现象消失的情况可以这样解释：钢丝绳数量减少，安全系数降低，每根钢丝绳上所承受的力增大，绳槽比压变大，润滑油膜由于压力增大变薄了，摩擦因数增大，导致曳引能力增加，打滑现象消失。图6表示了润滑情况下，摩擦因数与接触压力的关系。200 600 1000 1400 1 800 2200正压力MPa图6润滑情况下摩擦因数与接触压力的关系Fig6 Rel
29、ationship between friction factor andcontact pressure on the condition of lubrication5防止钢丝绳在曳引轮上打滑的主要措施分析可知，除了对曳引条件充分合理的计算校核外，还需采取以下措施避免打滑情况的出现。(1)定期检查曳引轮的磨损情况，超出标准要求的要及时更换。(2)使用专用的电梯维护油脂合理润滑钢丝绳，而且不能过分润滑。(3)要对轿厢的实际质量进行复核、6I，避免出现过轻的轿厢导致曳引条件和设计不符，出现打滑的情况。(4)对于较高层的电梯，要采用补偿链或补偿绳，使曳引条件充分，避免打滑情况出现。(5)定期使用
30、毛刷或软铁刷清洁钢丝绳表面。任何情况下，不得用柴油、汽油等溶剂或清洁剂对钢丝绳表面进行清洗J，这样不仅不能消除电梯打滑的现象，还会加剧对钢丝绳的损坏，缩短其使用寿命。同时对曳引轮要定期清理，可以使用清洁剂或溶剂，避免油泥过厚过多，导致摩擦因数降低。(6)检查和调整制动器制动力矩，避免启动、制动过快，导致系统加速度过大导致打滑。(7)避免采用过小的平衡系数，正确设置配重和轿厢的质量。根据电梯公司的经验，一般平衡系数宜在040050，对于载客电梯，047一O48较为适宜。(8)当钢丝绳表面出现磨损，直径减小超出标准要求时要及时更换。(9)合理选配钢丝绳，对于提升速度较高的电梯，建议钢丝绳的含油率要
31、适当降低。(10)使用电梯钢丝绳专用油脂，其黏度不能过小，以防止“甩油”；也不能过大，以防止油膜过厚，降低钢丝绳与曳引轮之间的摩擦因数。6结语钢丝绳在电梯曳引轮上打滑是一个系统的问题，要充分考虑各种因素对曳引条件的影响，同时还要做好现场的维护保养工作，可以有效避免电梯钢丝绳打滑情况的出现。参考文献【1郑炯，I-四清，罗志群，等电梯技术的几个发展方向和存在的两个问题J中国电梯，2012(11)：8122 全国电梯标准化技术委员会GBT 7588-2003电梯制造与安装安全规范s北京：中国标准出版社，20033 叶穆关于电梯曳引绳与曳引轮绳槽的匹配问题的讨论J电梯工业，2006(4)：454 史孝
32、文浅析电梯曳引机曳引轮绳槽槽型J。中国电梯，2013(3)：3-45 卢永根，何若泉，周春友，等比压过小也会打滑电梯曳引条件设计计算的探讨J中国电梯，2003(11)：18196 李宁BS 486新电梯投入使用前的检查与试验简介J中国电梯，2012(11)：64677王新洪，钟跃，张学广，编译。曳引电梯钢丝绳(3)J中国电梯，201l(24)：6370(收稿日期：20121020)作者简介于克勇1970年生，高级工程师，天津高盛钢丝绳有限公司。1副总经理。李青1977年生，奥的斯电梯(中国)有限公司工程中心机械工程师。张国华1979年生，东芝电梯(中国)有限公司品质保证部质量工程师。旺良n旺m
33、nnn土万方数据曳引式电梯钢丝绳打滑原因分析作者： 于克勇， 李青， 张国华， YU Ke-yong， LI Qing， ZHANG Guo-hua作者单位： 于克勇,YU Ke-yong(天津高盛钢丝绳有限公司,天津,301616)， 李青,LI Qing(奥的斯电梯(中国)有限公司,天津,300457)， 张国华,ZHANG Guo-hua(东芝电梯(中国)有限公司,上海,201901)刊名： 金属制品英文刊名： Steel Wire Products年，卷(期)： 2012,38(6)被引用次数： 1次参考文献(7条)1.郑炯,卜四清,罗志群,石立光,万健如 电梯技术的几个发展方向和存在
34、的两个问题期刊论文-中国电梯 2012(11)2.全国电梯标准化技术委员会 电梯制造与安装安全规范 20033.叶穆 关于电梯曳引绳与曳引轮绳槽的匹配问题的讨论 2006(04)4.史孝文 浅析电梯曳引机曳引轮绳槽槽型 2013(03)5.卢永根,何若泉,周春友,李干和 比压过小也会打滑-电梯曳引条件设计计算的探讨期刊论文-中国电梯 2003(11)6.李宁 BS8486新电梯投入使用前的检查与试验简介期刊论文-中国电梯 2012(11)7.Wolfgang Scheunemann,王新洪（译）,钟跃（译）,张学广（译） 曳引电梯钢丝绳（3）期刊论文-中国电梯 2011(24)引证文献(1条)1.陈建辉,张成宇 超高速电梯钢丝绳研制及使用状况期刊论文-金属制品 2014(04)引用本文格式：于克勇.李青.张国华.YU Ke-yong.LI Qing.ZHANG Guo-hua 曳引式电梯钢丝绳打滑原因分析期刊论文-金属制品2012(6)
