吳周立,陳建勛,林曉明
(廣東省特種設(shè)備檢測研究院珠海檢測院,廣東 珠海 519002)
隨著城市化水平的不斷提升,電梯得到了越來越多的應(yīng)用,幾乎成為人們?nèi)粘3鲂胁豢苫蛉钡慕煌üぞ?。作為一類特種設(shè)備,尤其是隨著信息化程度的不斷推進(jìn),電梯安全性能也得到越來越多的關(guān)注。曳引輪作為垂直電梯曳引系統(tǒng)重要組成部件,其輪槽磨損直接導(dǎo)致輪槽角度和輪槽下部切口角度等特征幾何尺寸的改變,并將改變鋼絲繩在曳引輪上的包角,降低曳引能力,甚至使電梯產(chǎn)生沖頂或蹲底,威脅乘客的生命財(cái)產(chǎn)安全。此外,輪槽磨損的同時(shí)也往往伴隨著鋼絲繩的磨損,輪槽和鋼絲繩相互磨損過程中鋼絲繩直徑會(huì)逐漸變細(xì),更容易產(chǎn)生斷絲、變形等缺陷,降低了鋼絲繩對轎廂的承載能力,若未得到有效處理,就可能導(dǎo)致鋼絲繩斷裂。輪槽的不均勻磨損也會(huì)使鋼絲繩周期性滑移,轎廂振動(dòng),影響乘客乘梯體驗(yàn)。因此,曳引輪輪槽磨損狀況的有效檢驗(yàn)對于確保電梯安全運(yùn)行,保持良好乘梯體驗(yàn)具有重要意義。
圖1 曳引輪輪槽不均勻磨損示意圖
曳引輪輪槽磨損通常是不可避免的,根據(jù)磨損后輪槽形狀的不同,輪槽磨損可分為均勻磨損和不均勻磨損。均勻磨損時(shí)各輪槽磨損深度一致,是最理想的磨損狀態(tài),最大限度地延長了曳引輪和鋼絲繩的使用壽命和更換周期。
然而,由于鋼絲繩安裝結(jié)構(gòu)和鋼絲繩所受張力的差異、曳引輪輪槽不同部位材質(zhì)的差異、曳引系統(tǒng)各部件裝配誤差等原因,實(shí)際情況下多表現(xiàn)為不均勻磨損,如圖1所示。不均勻磨損常表現(xiàn)為某個(gè)輪槽的磨損深度明顯大于其余輪槽,鋼絲繩在該輪槽中產(chǎn)生周期性滑移,進(jìn)一步加快了該輪槽的磨損,如此循環(huán)惡化,最終導(dǎo)致曳引輪提前報(bào)廢。
GB/T 31821—2015《電梯主要部件報(bào)廢技術(shù)條件》附錄M2.2.1對輪槽特征尺寸進(jìn)行了要求,規(guī)定曳引輪輪槽下部切口角度值最大不應(yīng)超過106°,且在任何情況下,半圓槽角度不應(yīng)小于25°,V形槽角度不應(yīng)小于35°。該標(biāo)準(zhǔn)第4.2.4條將“繩槽的不正常磨損”視為曳引輪報(bào)廢的技術(shù)條件之一,輪槽不均勻磨損屬于典型的不正常磨損。TSGT7001—2009《電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則——曳引與強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)電梯》2.8(3)規(guī)定:曳引輪輪槽不得有嚴(yán)重磨損,如果輪槽的磨損可能影響曳引能力時(shí),應(yīng)當(dāng)進(jìn)行曳引能力驗(yàn)證試驗(yàn)。GB/T 24478-2009《電梯曳引機(jī)》4.2.3.1:曳引輪節(jié)圓直徑與鋼絲繩直徑之比不應(yīng)小于40,由于輪槽磨損后將導(dǎo)致節(jié)圓變小,該標(biāo)準(zhǔn)對輪槽磨損程度提出了間接要求。
目視法是最直觀最常用的檢驗(yàn)方法,主要依靠檢驗(yàn)人員經(jīng)驗(yàn)對輪槽磨損狀況進(jìn)行判斷。檢驗(yàn)時(shí)直接判斷狀況,如輪槽工作表面是否平滑,輪槽磨損是否導(dǎo)致鋼絲繩接觸槽底,各根鋼絲繩在繩槽上的工作面高度差是否明顯異常,繩槽內(nèi)的鋼絲繩最高點(diǎn)與曳引輪外圓面的縫隙高度是否過大等。對于無明顯異常磨損的曳引輪,一般可通過目視直接判斷,對磨損狀況有懷疑時(shí)也可借助其他檢驗(yàn)方法判斷或直接進(jìn)行曳引能力驗(yàn)證試驗(yàn)。
角尺+塞尺法測試原理為:將角尺一個(gè)直角邊靠緊曳引輪端面,另一直角邊沿曳引輪徑向方向抵住最高的鋼絲繩,最后用塞尺測量其余鋼絲繩最高點(diǎn)與角尺間的間隙,作為輪槽不均勻磨損程度。受不同鋼絲繩直徑差的影響,更為精確的方法是用標(biāo)準(zhǔn)滾柱代替鋼絲繩,以曳引輪不均勻磨損的繩槽直徑差檢測為例,先拆除鋼絲繩,根據(jù)輪槽尺寸選用匹配直徑的標(biāo)準(zhǔn)滾柱,再將同一型號的標(biāo)準(zhǔn)滾柱臥入各個(gè)繩槽內(nèi),用上述同樣的方法找出最大間隙值作為輪槽磨損最大高度差,用于判斷不均勻磨損程度。角尺+塞尺配合標(biāo)準(zhǔn)滾柱的檢驗(yàn)方法可用于曳引輪生產(chǎn)過程或出廠驗(yàn)收過程輪槽加工質(zhì)量的檢驗(yàn),也可用于電梯現(xiàn)場檢驗(yàn),但檢驗(yàn)效率較低。
該方法通過將易變形的橡皮泥或塑性膠壓入曳引輪輪槽中,使其與輪槽面完全貼合,壓緊后取出,從而將各個(gè)輪槽輪廓形狀“復(fù)制”出來。再觀察輪槽磨損狀況或進(jìn)一步測量輪槽特征尺寸。該方法的創(chuàng)新之處在于,考慮到凹槽觀測與尺寸測量的不便,將槽型尺寸轉(zhuǎn)為更容易測量的實(shí)體尺寸,檢驗(yàn)過程更直觀。
陳本瑤等人設(shè)計(jì)出一種曳引輪槽規(guī)塞式測量輔助裝置。該裝置包括一個(gè)固定于曳引輪上的保持架和一個(gè)安裝于保持架上的規(guī)塞式測試儀表,儀表上連接測量桿。通過調(diào)節(jié)測量桿的高度,可同時(shí)測量輪槽寬度、輪槽深度、切口上寬度等多個(gè)尺寸,如圖2所示。該方法可得到多個(gè)輪槽磨損尺寸信息,且測試精度高。此外,用于安裝規(guī)塞測試儀的保持架上的安裝孔間距不可調(diào),當(dāng)輪槽間距和曳引輪厚度改變時(shí)需要制作新的保持架,降低了裝置使用的通用性。
圖2 規(guī)塞式測量法所得輪槽尺寸示意圖
李繼波等人開發(fā)出一種電梯曳引輪繩槽磨損量專用檢測儀,此外,鄭祥盤等人也提出類似結(jié)構(gòu)檢測裝置。儀器示意圖如圖3所示,測試時(shí)、將儀器主體抵住輪槽上表面,移動(dòng)主尺帶動(dòng)測量頭逐個(gè)測量各輪槽磨損深度。該儀器類似電子深度尺容柵測量原理,儀器小巧,操作簡便,效率較高。針對不同截面形狀的輪槽需更換不同規(guī)格的測量頭,通用性有所降低。該類儀器可檢測出檢驗(yàn)人員最為關(guān)心的輪槽磨損深度尺寸,無法檢測出輪槽切口寬度和輪槽角度等與磨損狀況密切相關(guān)的其他特征尺寸。
孫悅對基于聲發(fā)射特征的電梯曳引輪磨損分析方法進(jìn)行了研究。該方法通過在線測試和記錄不同磨損狀態(tài)曳引輪運(yùn)行過程中的聲發(fā)射信息,從而提取其磨損狀態(tài)的特征信號,根據(jù)特征信號和曳引輪磨損狀況建立曳引輪的磨損狀態(tài)識別模型,屬于在線評估方法,自動(dòng)化程度高,但并不涉及對曳引輪失效磨損量等幾何尺寸的具體評估,對于不同運(yùn)行狀態(tài)下的曳引輪,其可靠性還有待驗(yàn)證。
圖3 電梯曳引輪繩槽磨損量檢測儀示意圖
陳建勛等人提出將激光三角法位移測量原理應(yīng)用于電梯曳引輪輪槽磨損失效狀況的檢測,并借助計(jì)算機(jī)分析軟件在激光位移傳感器獲得的輪廓數(shù)據(jù)中提取出輪槽深度、切口角度、輪槽角度、切口寬度等特征尺寸,依據(jù)輪槽特征尺寸對曳引能力進(jìn)行計(jì)算。激光三角法位移測量原理在小表面輪廓提取和分析領(lǐng)域具有測距精度高、效率高、掃描范圍廣、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測等突出優(yōu)勢。該方法為非接觸光學(xué)檢驗(yàn),不破壞輪槽表面,檢測精度高。
檢驗(yàn)人員在電梯曳引輪輪槽磨損狀況檢驗(yàn)過程中需結(jié)合個(gè)人經(jīng)驗(yàn),按照檢規(guī)要求并參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),使用合適的檢測方法和檢驗(yàn)工具、檢驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行綜合檢驗(yàn)和判斷。當(dāng)懷疑輪槽磨損狀況對電梯曳引能力造成影響時(shí),還應(yīng)該進(jìn)行曳引能力驗(yàn)證試驗(yàn),經(jīng)驗(yàn)證不合格時(shí)應(yīng)該立即維修或修理,確保曳引系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。