一则电梯绳头组合维修不当案例的分析_邓文鸿.pdf

70China Elevator Vol.33，No.24 Dec.15，2022维保修理Maintenance&Repair 邓文鸿，林伟基/DENG Wenhong,LIN Weiji广州特种机电设备检测研究院，广州 510180一则电梯绳头组合维修不当案例的分析Analysis of a Case on Improper Combination Maintenance of Elevator Rope Head电梯绳头组合是电梯的主要部件之一，其主要是用于曳引钢丝绳与轿厢、对重的连接或与机房承重梁的固定。具体做法是把钢丝绳绳头经过处理后嵌入绳头组合的绳套(主要有锥套型、自锁楔型、绳夹型等类型)，然后将绳套与金属拉杆相连接，之后金属拉杆再插入轿厢、对重架或机房横梁的绳头板孔中，并套入弹簧，加设垫圈，用双螺母固定防止松脱，再加上开口销防松脱。绳头组合与电梯曳引机一同承载着整部电梯的全部悬挂质量。因为钢丝绳具有强度高、挠性好，且整根绳均匀受力，全长无应力集中点等特点，所以在整个悬挂系统中，钢丝绳的端部固定处，也就是绳头组合处是相对容易出现安全隐患的部分。正因如此，自TSG T7007-2016电梯型式试验规则开始执行后，电梯绳头组合部件就被纳入需要进行型式试验的部件之一，其重要性可见一斑。然而，笔者最近在开展电梯检验时发现，某台电梯的绳头组合存在维修不当的现象，存在较大的安全风险。1 电梯绳头组合维修不当案例介绍该台电梯额定载重量为 1 050kg，额定速度为1.75m/s，层站数为 9 层 9 站。从图 1 可以明显观察到电梯机房支架梁上的绳头组合均缺少防松脱开口销，不符合电梯制造厂家的安装工艺要求，不能起到防止螺母松脱的作用。此外还可看到，图 1 中左侧的红圈内的第1号绳头固定组件明显与其余5个(第26号)大小不一致，目测第 1 号绳头固定组件的弹簧直径比其余 5 个绳头固定组件的弹簧都要小。使用游标卡尺测量第 2 6 号绳头固定组件弹簧直径约为 45mm，而第 1 号绳头固定组件弹簧测量直径约为 35mm。沿着第 1 号绳头组合的拉杆往下看(见图 2)，第1 号绳头组合固定组件的拉杆是由两段直径不一的丝 摘要 介绍了一则电梯绳头组合维修不当的案例，指出该案例中的维修行为不符合法规标准要求，并分析了压缩弹簧直径变小对钢丝绳张力调整的影响，拉杆变小和拉杆驳接对绳头组合受力造成的影响。关键词 电梯；绳头组合；维修不当；风险 中图分类号 TU857 文献标识码 B 文章编号 1001-7151(2022)24-0070-03图 1 电梯绳头组合现场情况 71中国电梯 第 33 卷，第 24 期 2022 年 12 月 15 日杆焊接而成。经测量，驳接的拉杆焊接部位下段丝杆粗细与第 2 6 号绳头组合组件一样(均为 M10 螺纹直径)，而焊接部位上端与弹簧处于同一位置的丝杆却比较细(为 M8 螺纹直径)。2 案例涉及的法规标准分析在本案例中，第 1 号绳头组合固定部件采用如此方法维修不符合现行法规标准要求，属于不当维修。根据国家市场监督管理总局发布的电梯施工类别划分表(国市监特设函201964 号)，“重大修理”包括“更换不同规格的悬挂及端接装置、高压软管、防爆电气部件”。上述绳头组合属于悬挂装置的一部分，如要更换不同规格的绳头组合，应当属于重大修理。特种设备安全法第二十二条规定：“电梯的安装、改造、修理，必须由电梯制造单位或者其委托的依照本法取得相应许可的单位进行。电梯制造单位委托其他单位进行电梯安装、改造、修理的，应当对其安装、改造、修理进行安全指导和监控，并按照安全技术规范的要求进行校验和调试。电梯制造单位对电梯安全性能负责。”在本案例中，更换不同规格的绳头组合应当由电梯制造单位或由其委托的取得相应许可的单位进行，更换后的绳头组合应当具有符合要求的型式试验证书和生产厂家出具的合格证，并书面告知直辖市或者设区的市级人民政府负责特种设备安全监督管理的部门，进行重大修理监督检验。也就是说，本案例中的绳头组合不仅与原来的绳头组合规格不一样，其焊接行为也非正规厂家所为，即未经取得许可的生产厂家检验合格，无产品合格证，属于不当维修。事实上，绳头组合的不当维修会对电梯的运行造成较大的安全风险隐患。3 案例造成的风险分析3.1 压缩弹簧直径变小对钢丝绳张力调整的影响GB/T 10060-2011电梯安装验收规范中第5.5.1.9 条要求：“至少在悬挂钢丝绳或链条的一端设置一个自动调节装置，用来平衡各绳或者链间的张力，使任何一根绳或者链的张力与所有绳或链之张力平均值的偏差均不大于 5%。”第 1 号绳头组合组件内的弹簧直径明显比其他原装的第 2 6 号绳头组合组件内弹簧直径减少了23%。本案例中的圆柱形弹簧的劲度系数公式1是：K=。(1)式中：K 弹簧劲度系数；G 材料的切变模量；R 金属丝半径；N 有效圈数；r 弹簧中心半径。弹簧弹力的计算公式是：F=Kx。式中：F 弹簧弹力；x 弹簧压缩行程。在保持材料的切变模量等其他参数不变的情况下，只改变弹簧的中心直径，从 45mm 变为 35mm，即将其减少 23%，在同样的压缩行程下，其产生的弹簧弹力便增大了大约 2 倍。在实际应用中，会造成钢丝绳张力调整困难，导致钢丝绳张力平均值偏差可能大于5%，不符合 GB/T 10060-2011 的相关要求。3.2 拉杆变小对绳头组合受力的影响TSG T7007-2016 及其新版本 TSG T7007-2022电梯型式试验规则中，对于绳头组合型式试验规定：(1)如果拉杆直径变小，应当重新进行型式试验；(2)绳头组合至少能够承受所适用钢丝绳(钢带、链条等)最小破断负载的 80%。拉杆作为绳头组合中的主要受力结构件，其作用是承受来自钢丝绳与固定端之间的拉力，反映到拉杆图 2 第 1 号绳头固定组件拉杆GR44Nr372China Elevator Vol.33，No.24 Dec.15，2022维保修理Maintenance&Repair自身，需要考虑的力学参数就是其抗拉强度。简而言之，绳头组合中拉杆的抗拉力必须能够承受钢丝绳(钢带、链条等)最小破断负载的 80%。拉杆直径变小需要重新进行型式试验的原因是拉杆直径变小后，拉杆的抗拉力会变小。可根据抗拉强度公式2计算：Rm=。(2)式中：Rm抗拉强度；S0原始横截面积；Fm最大试验力。在本案例中，同一条拉杆上直径不一样，计算该拉杆的最大许用拉力时，应计算系统中最薄弱的地方。M10 螺 纹 使 用 螺 距 p=1.25 时，其 小 径 d1=8.647mm3，对应的有效应力横截面积约为 58.7mm2；M8 螺 纹 使 用 螺 距 同 为 p=1.25，其 小 径 d1=6.647mm3，对 应 的 有 效 应 力 横 截 面 积 约 为34.7mm2。可见，M8 螺纹尺寸比 M10 螺纹尺寸的丝杆有效横截面积减少了 41.3%。根据式(2)，材料一样时，该拉杆的最大承载能力也减少了 41.3%。在这样的情况下，不一定能满足 TSG T7007-2022 所要求的“绳头组合中拉杆的抗拉力至少能承受钢丝绳(钢带、链条等)最小破断负载的 80%”的要求。3.3 拉杆驳接对绳头组合受力的影响本案例中第 1 号绳头固定组件不仅拉杆的直径变小，而且还使用 M8 与 M10 两段直径不一的丝杆进行焊接。由于各个厂家设计的绳头固定组件拉杆材料不一样，其焊接性能也不相同。如常用材料有 35#钢和20#钢、Q235 钢，35#钢为中碳钢，而 20#钢、Q235钢均属于低碳钢4，中碳钢的焊接性能比低碳钢的焊接性能要差5，更容易产生裂纹，也就是说中碳钢相对来说不适合焊接。如果是把两段 35#钢焊接在一起，根据中碳钢的特点，容易出现焊接缺陷，导致受力情况变弱。如果这两段的材料不一样，要把两种不同材料(如 35#钢与 20#钢)进行焊接，焊接难度会加倍提升，容易产生焊接缺陷。从焊接技术上来说，两段直径大小不一样的丝杆焊接，焊接过程需要注意焊接的完整性。一般操作中不一定能完整焊透整个M8丝杆的有效应力截面面积，可能导致只有沿 M8 丝杆周长一圈焊接成功，中间部分的面积并没有有效焊接，其相应有效应力截面面积亦会有所减少，导致承载能力也会随之相应减少。4 结语如前面分析，绳头组合是十分重要的涉及电梯安全的部件，不能随意维修更换，维修不当会带来安全风险。正因如此，绳头组合的安全近年来越来越受到电梯行业的重视，其成为电梯需要进行型式试验的部件之一，并在 TSG T7001-2009电梯监督检验和定期检验规则曳引与强制驱动电梯中也有相应要求。但在现实中，维保单位通常会在日常维护和保养电梯的过程中忽视绳头组合的重要性，疏忽对其的检查，才会出现如本案例中这种连防松脱固定销都缺失的情况。由此可见，在日常维护保养中，应该注意调整绳头组合弹簧压缩量，以保证电梯钢丝绳张力的均匀性，进而减少曳引系统的异常磨损。若发现绳头固定部件出现如本案例中的异常情况时，应该立即用原厂部件进行更换，而不能采用焊接修理，要保证其材料具有同等抗拉强度，以消除潜在的安全风险。参考文献1 漆安慎,杜婵英.普通物理学教程:力学 M.2 版.北京:高等教育出版社,2005:280-2822 傅志强,金属抗拉强度Rm测量结果的不确定度评定 J.现代测量与实验室管理,2003(2):31-32,34.3 GB/T 196-2003,普通螺纹 S.4 GB/T 699-2015,优质碳素结构钢 S.5 沙慧丽.中碳钢的焊接 J.科技资讯,2013(16):61.(编辑：王帆)FmS0