電梯懸掛系統

電梯懸掛系統

—電梯技術系列講座

電梯懸掛系統的組成

1

懸掛繩

1.1鋼絲繩

1.2復合鋼帶

1.3非金屬繩

2端接裝置

3補償裝置

4隨行電纜1、懸掛繩

1.1鋼絲繩

1.1.1結構

1.1.2制作工藝

1.1.3計算與選擇

1.1.4影響壽命的因素

1.1.5電梯鋼絲繩的報廢標準

1.1、鋼絲繩1.1.1鋼絲繩結構

繩、股、芯

捻距的概念

捻距是指繩股中某一鋼絲繞股芯旋轉一周后相應點的距離。多層絲捻成的股一般指外層鋼絲。捻距常用表達式計算：S＝K*D,其中K為捻距倍數，D為繩（或股）的直徑。捻距是鋼絲繩的一個重要的工藝參數，捻距大，生產效率高，承載力大負載后變形小。反之，柔性好，耐疲勞不易松散。一定的結構和一定直徑的繩有一個最佳捻距。

交繞和順繞

普通股型式和緊湊股型式圓股等捻距的6×19和8×19鋼絲繩

電梯用重型鋼絲繩繩絲接觸狀態(tài)及分類接觸狀態(tài)：點接觸－－股內各層之間鋼絲互相交叉，呈點接觸線接觸－－股內各層之間鋼絲在全長上平行捻制，呈線接觸面接觸－－股內鋼絲形狀特殊，呈面接觸分類與名稱外粗式（西魯型，X型）粗細式（瓦靈吞型，W型）填充式（T型）

電梯鋼絲繩的強度級別單強度繩：繩中鋼絲的抗拉強度相同；雙強度繩：繩中內、外層鋼絲的抗拉強度不同。我國電梯鋼絲繩的結構和規(guī)格

電梯用鋼絲繩的表達方法如鋼絲繩結構為8×19的西魯式，繩芯為天然纖維芯，直徑為13mm，鋼絲的抗拉強度為1370、1770（1500）N/mm2，雙強度配置，捻制方法為右交互捻的電梯鋼絲繩，其標記為：電梯鋼絲繩8×19S＋NF-13-1500(雙)右交-GB8903-88

國際上電梯鋼絲繩的規(guī)格現狀國際上電梯鋼絲繩標準的一般要求:

滿足基本的安全要求（如最小破斷拉力）具有較好的經濟性（與用途相適應）有很好的互換性（英制、公制）材料要求（鋼絲材料、強度級別、繩芯）尺寸要求（公稱直徑（橢圓度）允差、長度允差）適用范圍和強度級別適用范圍懸掛繩(SuspensionRopes)

限速器繩(GovernorRopes)

補償繩(CompensatingRopes)強度級別單強度級別:1570,1770N/mm2

雙強度級別:1180/1770,1370/17701570/1770N/mm2

繩結構型式和繩芯結構型式：

6×19＋fibercore,8×19＋fibercore8×19＋fibercoreIndependentwireropecorewirerope（IWRC）

6×36＋fibercore(僅適用于補償繩)繩芯：纖維(fibe)，鋼基組合（steel-basedcomposite)如鋼+纖維,鋼+尼龍纖維+其他非金屬(nometalliccoresotherthanfiberonly)IWRC（金屬繩芯式鋼絲繩）6×36SealeFillerWireRRLIWRC6×41SealeFillerWireRRLIWRC1.1.2鋼絲繩的一般制作工藝原料（如Φ5.5mm60#圓條鋼，細鋼絲用優(yōu)質碳素鋼盤條）入廠－→酸洗及磷酸鹽化成皮膜處理－→粗拉絲－→中間熱處理－→中間拉絲－→最終熱處理－→再制品酸洗及磷酸鹽化成皮膜處理－→半成品拉絲－→半成品鋼絲檢驗－→捻股－→劍麻繩芯制造－→捻繩－→包裝鋼絲原材料

拉絲

捻股

捻繩

捻繩1.1.3鋼絲繩的計算及選擇靜強度計算（安全系數法）比壓計算（98版以前的標準）98版附錄N規(guī)定的安全系數計算伸長量計算疲勞壽命預測

強度計算（安全系數法）鋼絲繩的安全系數應滿足

n≥12（不小于三根繩的曳引驅動；卷筒驅動）

n≥16（使用二根繩的曳引驅動）

n=一根鋼絲繩的最小破斷拉力/額定載荷的轎廂停在最低層站時一根繩受的最大力

關于鋼絲繩的破斷拉力：a)計算破斷拉力金屬橫斷面積與公稱抗拉強度之積b)試驗的破斷拉力繩的所有鋼絲的試驗破斷拉力之和c)實際的破斷拉力根據整繩試驗得到的破斷拉力鋼絲繩在繩槽中的比壓計算

鋼絲繩在繩槽中的接觸區(qū)域比壓計算的討論公式是基于繩在槽中的比壓符合正弦規(guī)律得出的（1927年提出，有數學基礎）比壓隨靜力的增加而增加，隨曳引輪直徑增大繩數的增加而減少。繩徑比D/d一般取40～80，即分母Dd即可變成40d2和80d2，這說明了鋼絲繩的截面積對比壓的影響。當切口角增大比壓增大，V型角減少比壓增大比壓和強度安全系數均未考慮彎曲對鋼絲繩的損傷基于彎曲損傷的安全系數計算GB7588-2003附錄N（標準的附錄）懸掛繩的安全系數計算前版標準對鋼絲繩只考慮三個因素：最小安全系數、比壓和D/d。其欠缺之處：如果鋼絲繩繞過多個滑輪，或使用在一個復雜的繞繩系統中，選用的鋼絲繩即使?jié)M足上述三個條件，仍有可能壽命很短。鋼絲繩一年檢一次，快速的損傷會導致危險。附錄N的設計方法，考慮了影響繩壽命的系統參數。最終能保證其最短的服務壽命。基于彎曲損傷的安全系數計算根據Feyrer研究的鋼絲繩壽命理論，鋼絲繩每通過一次曳引輪或導向輪對鋼絲繩都產生一定的損傷，這樣的損傷（在輪上）可以用繩輪的等效數來計算。曳引輪的損傷程度由繩槽形狀確定(見表N1）導向輪的損傷程度取決于曳引輪和導向輪的比值、個數以及是否存在逆向彎曲。

懸掛繩安全系數的計算Dt＝曳引輪直徑，Dr＝鋼絲繩直徑，Nequiv＝等效滑輪數V型槽γ＝40度Nequiv（t）＝7.1Npr＝0Nps＝1Dt＝600Kp＝5.06Dp＝400Nequiv（p）＝5.06dt＝10Nequiv＝12.16Sf＝11.36

算例1U型槽Dt＝400，Kp＝1Dp＝400，dt＝10Nps＝2，Npr＝0Nequiv（t）＝2Nequiv（p）＝2Nequiv＝4Sf＝13.38算例2轎廂側U槽帶切口Β＝100度，Dt＝600Dp＝500，dt＝10Nequiv（t）＝10Nps＝2，Npr＝0Kp＝2.07Nequiv（p）＝4.14Nequiv=14.14Sf＝11.90對重側U槽Β＝100度，Dt＝600

Dp＝400，dt＝10Nps＝1，Npr＝0Nequiv（t）＝10Kp＝5.06Nequiv（p）＝5.06Nequiv=15.06Sf＝12.12算例3實際應用中的注意點：計算僅適用于常規(guī)的電梯鋼絲繩及歐洲當前正常的鋼絲繩質量；計算公式只適用于由鑄鐵或鋼制造的曳引輪和滑輪，繩槽形狀與繩匹配，安裝和保養(yǎng)適當。上述要求不滿足，則附錄N不能適用。實際壽命與期望壽命會有很大的差異。建議重載的、使用繁忙的電梯提高安全系數1.3.4、影響鋼絲繩壽命的因素鋼絲的材質

制作鋼絲繩的材質純度要求高，一般含碳量0.4~1%。含磷和硫量不得超過0。045％，其他雜質限制在.035%以下，有時為了提高抗腐蝕能力還加0.3％的銅。涂鋅繩的抗拉強度會比原來降低5～10％，疲勞強度也有所降低。但其延伸率有所增加，這樣可能會重新得到一些補償。1.1.4、影響鋼絲繩壽命的因素鋼絲的強度和韌性

試驗證明：低強度鋼絲的繩比高強度繩的彎曲疲勞壽命高，因為低強度鋼絲的彎曲和扭轉性能要比高強度的好；高韌性的鋼絲彎曲壽命高，因為高韌性的鋼絲的強度差小，彎曲和扭轉性能好。1.1.4、影響鋼絲繩壽命的因素拉伸載荷靜載沒有影響，振動應力影響很大，鋼絲繩僅能承受拉拉載荷2σ＝600N/mm2。多根鋼絲繩的張力均勻是十分重要的。曲率半徑曲率半徑增大，即D/d增大，繩的壽命延長。電梯規(guī)范要求D/d≥40，但這個限制正在突破，如非金屬繩不受此限，高壽命的鋼絲繩經試驗驗證后可以考慮適當突破繩徑比。

試驗條件：順繞（同向捻）鋼絲繩，直徑16mm，6股19根直徑1mm鋼絲捻制成，R0=1400N/mm2,鑄鐵滑輪加工的繩槽半徑r=8.5mm。鋼絲繩張力彎曲壽命次數試驗條件:順繞（同向捻）鋼絲繩，直徑16mm，6股19根直徑1mm鋼絲捻制成，R0=1400N/mm2,鑄鐵滑輪加工的繩槽半徑r=8.5mm。1.1.4、影響鋼絲繩壽命的因素槽型

對圓形槽r＝0.53d壽命最長槽的材料

槽硬度、彈性模量，注意：使用軟槽雖將外部應力降低了，但繩的磨損會轉向繩的內部，內絲的破斷會增加。包角

國外試驗證明，包角α<6o時，疲勞彎曲壽命迅速增大，包角α>60o，疲勞壽命接近常數，α＝10o～50o之間壽命明顯降低。這種降低只能用螺旋鋼絲受壓區(qū)和受拉區(qū)之間在長度上的不完全平衡來解釋。1.1.4、影響鋼絲繩壽命的因素承載密度間隙的承載有利于繩的壽命。大的承載密度使材料的復原能力降低，從而壽命短。磨損和腐蝕腐蝕使繩斷面減小，磨損會加劇，特別是填料解體時，水、塵埃等會滲透到繩內部引起腐蝕，因為從外部幾何觀察不到腐蝕蔓延的情況，因此這是危險的（應限制偏角）。1.1.4、影響鋼絲繩壽命的因素最佳的鋼絲繩直徑每一類鋼絲繩都有一種最佳的直徑取值。在制造型式類似，而鋼絲直徑不一樣的繩，其壽命存在復雜的關系。鋼絲繩直徑與疲勞壽命的關系試驗條件：D＝600mm，拉力40kN鋼絲拉力強度為1770N/mm2,1.1.4、影響鋼絲繩壽命的因素捻繞型式

順繞比交繞有更大的交變彎曲次數，但試驗也證明：順繞的自旋損耗也會影響壽命。交繞繩更適合于鍥型槽和帶切口的半園槽。

潤滑與壽命關系

鋼絲繩在繩槽中的磨損鋼絲繩結構與性能之間的關系鋼絲繩結構與性能之間的關系

彈性模量和延伸率

繩、股、絲之間的應力曲線

破斷載荷與延伸率之間關系1.1.5、鋼絲繩的報廢標準斷絲集聚，或斷絲達到規(guī)定數；磨損嚴重，直徑減?。讳P蝕嚴重；松股明顯；伸長嚴重。定量的報廢標準是：規(guī)定捻距內的斷絲數，直徑的減少。

鋼絲常見斷裂形式拉伸斷裂磨損斷裂剪斷裂

鋼絲常見斷裂形式疲勞斷裂腐蝕斷裂

斷絲測量的股長一般取6d和30d的長度內的斷絲數作為判定ISO4344：2004（E)

Steelwireropesforlifts—Minimumrequirements

更換或報廢的可見斷絲數（Fc芯，配鑄鐵輪或鋼輪）

1個規(guī)定的周期內立即報廢_________

狀態(tài)6×198×196×198×19繩外股上

>12(6d)>15(6d)>24(6d)>30(6d)隨機斷絲數___________________________________________________1個或2個外股

>6(6d)>8(6d)>8(6d)>10(6d)有突出的斷絲_________________________________________________1個外股中相

44>4>4鄰斷絲數_____________________________________________________凹陷1個繩股1個繩股>1個繩股>1個繩股繩徑減少了公稱直徑的6%以上ASME/A17.2

電梯檢驗員手冊一、對單繞或復繞，3－8根繩

繩報廢的斷絲數

ABC

6×1924－308－1212－20

8×1932－4010－1616－24

A－－斷絲沿股均勻分布；

B－－斷絲不均，在1～2股中較突出；

C－－并立多股均有4～5根鋼絲穿股突出。如銹蝕，鋼絲磨損嚴重，張力不均，繩槽破損，達上述數量的50％即換。二、對卷筒驅動，用2根繩－－斷絲在股內均布，數量超過12～18根應更換；－－如斷絲集中在1～2股內，斷絲數量超過6～12根。三、鋼繩直徑減少

公稱直徑in1/29/165/811/161/41

減少后直徑in15/3217/3237/6441/6445/6415/16減少的百分比％6.255.567.506.826.256.25ASME/A17.2

電梯檢驗員手冊JIS4302－2006

斷絲狀態(tài)判定準則斷絲均勻分布1個捻距內的斷絲不大于4根破斷繩股的面積在原股面積的70％以下

1個捻距內的斷絲不大于2根

有斷絲集聚現象斷絲總數：對6股繩，大于12，對8股繩，大于16

關于Feyere服務壽命公式式中：N－彎曲循環(huán)數，

d－繩公稱直徑mmD－曳引輪直徑mmS－繩的張力Nl－繩變形最嚴重的區(qū)域長度mmRo－鋼絲的抗拉強度N/mm2So－單位線拉力（1N/mm2）

do－單位直徑（1mm）

bo～b5－是經大量試驗得出的鋼絲繩的特定參數，且是平均數懸掛繩及驅動系統的發(fā)展趨勢復合帶非金屬繩小直徑鋼絲繩（<8mm）小直徑曳引輪細長電機制動器結構更緊湊曳引機結構輕量化節(jié)能、低噪聲、污染少1.3Aramid懸掛繩迅達早期開發(fā)的非金屬懸掛繩1.3Aramid懸掛繩蒂森開發(fā)的非金屬懸掛繩0.25mm

外股

核心股螺旋繞制的外股芯螺旋繞制的核心股螺旋繞制的細絲

外股麻花型編制的外層

蒂森Aramid曳引繩結構與A繩專配的繩端接裝置

芳綸簡介芳綸化學名：聚對苯二甲?！獙Ρ蕉防w維（Poly-p-phenylene-terephthalamide,PPTA）簡稱聚對位芳酰胺纖維（Polyamide），我國稱之為芳綸1414，系由對苯二甲胺和對苯二甲酸（或酰氯）為原料，縮聚聚合而成的黃色聚合物，分子式為：

經紡絲工藝形成纖維。對苯二甲胺對苯二甲酸70年代由美國杜邦（Dupont）公司研制而成，商品名Kevlar（凱芙拉）后來荷蘭阿克蘇.諾貝爾公司（Akzo-Nobel）推出商品名Twaron（特瓦綸）芳綸纖維日本帝國人造絲公司推出改性的三元共聚的芳綸纖維（第三單體為3，4二氨基二苯醚），進