电梯绳索检查，第二部分

在需要更换绳索时做出明智的决定并采取补救措施

凯文·赫林和约瑟夫·汤普森

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您已对电梯上的绳索进行了必要的定期检查，发现必须更换绳索。 怎么办？ 如果上一次更换绳索是在大约七到十年前——或者更久——没有人会想太多。 绳索被更换，每个人都继续前进。 很日常。 标准。

如果不到五年，或者不到两三年——或者更糟——仅仅一年左右，就会出现关于原因的想法。 为什么？

在本系列的第 1 部分（电梯世界，2020 年 XNUMX 月)，我们介绍了您需要了解的有关检查绳索的知识，以及现有电梯安全规范如何以及为何为我们定义电梯绳索需要更换的时间，即使这并不完全清楚。 完全明显的情况是一组绳子完全丢失、完全分开或丢失了八股（或九股，有时是六股）中的一根。 另一种这样的情况是当一根或多根绳索出现明显的疲劳和磨损（包括胭脂或严重的冠部磨损）时，会产生性能问题（骑行或声音）。

当我们认为有些事情不太对劲时，我们应该考虑一下为什么是时候更换一组绳索了。 我们可能觉得现在还为时过早，或者我们可能认为系统的另一部分有问题需要修复。 那时我们应该思考和讨论为什么会发生违规行为，更重要的是，要知道考虑选项和行动是负责任和安全的。 从我们的客户（电梯的所有者）的未来总成本和良好维护的角度来看，我们应该考虑可以采取哪些措施来避免再次过早发生昂贵的重新安装绳索。 

我们知道电梯及其悬挂装置是系统，这使得它们非常复杂。 几十年的经验——实际上是几十年——为我们在这里分享的教育提供了信息。 您的一位作者在 2007 年为 EW 共同撰写了第一篇关于绳索技术的文章。在这里，我们将讨论三个主题。 至少有一个会让一些读者感到意外，或者可能是出乎意料的。 这三个主题是： 

1. 绳索（或皮带）的平衡仍然很重要，但有时需要对该动作进行限定，有时需要检查其他事项。
2. 标准的电梯绳一直是 8X19 NFC（天然纤维芯），对吧？ 在当今安装的大多数电梯中，我们不应该使用它们。 相反，应该使用更好、更有弹性的绳索。 而且，对于大多数现有的电梯，我们不应该再使用旧的标准绳索。 考虑过时的 8X19 剑麻芯绳。 使用具有改进弯曲疲劳设计的更坚固、灵活和有弹性的绳索。 大多数电梯绳索制造商都可以轻松获得这种类型的绳索。 将这些视为高性能绳索。
3. 应仔细考虑重新开槽滑轮。 在许多情况下，重新开槽可能会浪费大量金钱，因为它们不会增加重新开槽后安装的绳索的使用寿命或性能。 此外，它们还会对整个起重系统造成进一步损坏。

在 EW 2021 年 XNUMX 月号中，您的一位作者（约瑟夫·汤普森）对电梯系统的主要因素（实际上是“驱动”）及其对提升绳索的影响进行了出色的总结。 “It's in the Groove”是对整个系统对绳索的技术影响的全面总结。 我们将那篇文章总结为本演示文稿的侧边栏，因为因素和影响的技术范围很重要，值得重新审视。 

绳索均衡

绳索均衡对于电梯安装来说是好的和必要的想法早已被业内的每个人理解为可接受的和实际的需求。 对此的普遍同意并不意味着它在大多数安装中始终如一。 虽然这是一个公认的“理想”，但无论是标准做法还是时间都被发现做均衡，或者 正确地 去做，往往是另一回事。 就像我们世界和个人生活中的许多其他事情一样，理想是一回事，实际实践是另一回事。

在实践中，暂停意味着失败的最重要原因之一是，直到最近，还没有很好的工具来设置和实现最佳性能。 现在可以使用好的工具是这里的重要信息。 具体使用的工具是由从业者决定的。 如果一个人有兴趣并有动力考虑它们，他或她可以找到合适的工具。 我们想列出这样做的基本原则。 首先，单个设备（如单独的绳索偏转夹或扭矩扳手）是无效的平衡工具。 当您仅夹紧和偏转一根绳索（或皮带）时，其他绳索（或皮带）上的负载会受到影响，您无法知道或测量这种影响。 一次只看一根绳子上的“负载”通常是浪费时间。 你在追逐一个移动的目标。 除此之外，大多数单绳偏转装置都不是很准确（通常是正负 25% 左右的偏差），而且您正在以复杂的方式浪费时间。 在选择用于测量负载和平衡绳索（或皮带负载）的系统时，您必须考虑测量原理是否合理且经过验证。 您还必须确保您对该测量原则的使用得到了良好实践和流程的支持。 查看和调整绳索负载的过程必须作为一组完成。 我们可以更详细地介绍特定的工具和系统，但同样，这不是本教育信息的意图。

使用市场上可用的工具，我们已经达成了一些值得详细讨论的重要认识。 我们可以在电梯系统的特定点和位置为电梯轿厢“均衡”悬挂装置。 孤立地执行此操作仅表明负载在该位置和时间是“相等的”。 它没有告诉我们是否存在诱发的或现有的和固有的系统不平等（即磨损或不平等的滑轮槽或与系统设计相关的具有挑战性的不平等）。 在任何一种情况下，我们都可以通过一个工具系统来测量电梯轿厢上下移动过程中的单个负载。 在整个行程中，相对载荷不相等，也不可能相等。 这种情况是所有电梯悬挂装置系统所固有的。 绳索的连接点和它们接触驱动器的位置之间存在角度，并且存在转向器和偏转滑轮，在电梯轿厢行驶期间必然会改变单个绳索的负载。 

我们现在能够看到（使用专门设计的绳索负载监控工具），随着电梯接近其极限（尤其是高架驱动系统的上限），各个绳索负载将是最不同的。 当它们显着不同时，我们必须关注这种差异是否对起重系统中单根绳索的疲劳和生命周期产生重大影响。 当一根绳子出现故障时，必须更换该组。 总而言之，而不是详细说明这一点，今天更多的电梯系统将这一固有挑战作为关键因素。 我们知道这对绳索磨损和性能有复合影响。 然后还有另一个影响：滑轮槽（曾经相等）磨损到某种程度的不平等，绳索的寿命和性能受到极大影响。 我们在这里包含了一些在电梯全行程期间连续测量绳索负载的图形描述。

一个示例显示了具有代表性的电梯的典型情况，其中我们看到每根绳索在行驶过程中的负载存在差异。 我们已经看到电梯可以最大限度地减少这种差异（但从未调整为完全相等）。 我们还看到了一个图形示例，其中一个凹槽与其他凹槽的磨损程度不同，并且对于该绳索的潜在磨损影响很明显，这种差异就足够了。

更好的绳索

一直以来，电梯绳索的公认标准一直是 8X19 NFC，它表示天然纤维芯或许多人所知的剑麻芯。 多年来，由多家不同制造商制造的剑麻芯绳必然会根据芯的制造方式而有所不同。 一些制造商使用三个光纤“腿”，一些制造商使用四个。 剑麻的各种来源可在全球范围内获得。 我们听说过一些剑麻纤维更密集的解释（取决于它的生长地点和加工方式）。 这样的解释有一些逻辑。 就我们这里的目的而言，最重要的是，由纤维芯制成的电梯绳索的结构尺寸变化更大。 有些会在负载下压缩更多（或更少）。 因此，从一个制造商到另一个制造商的绳索结构拉伸可能会有所不同。 可变性成为影响这些绳索弯曲性能（疲劳）的几个关键因素之一。

电梯系统中的许多变量将有助于并影响其提升绳索的性能。 大约在 2009 年，有一位来自主要电梯 OEM 的聪明工程师，我们几个人有机会与之共事并向他学习。 他曾经坐下来，列出了电梯提升系统中所有干预和影响的变量。 他的清单至少包括 24 项。 所有这些都可以结合起来，有时会有效地以指数方式对绳索性能产生负面影响。 多年来，所有这些都已在本出版物的文章中进行了介绍。 我们这些已经是或曾经是绳索制造商的人可以重述我们多次试图解释导致早期 8X19 绳索故障的因素列表，其中电梯公司的买家（或顾问）简单地回答说他们“知道”绳索是问题所在。 从那里，他们会要求免费更换绳索。 也有人要求支付他们的劳动力成本。 尽管这是一次学习经历，但这从来都不是一件有趣的事。 

学习经验是，他们关于绳索是问题的论点是正确的：不应该使用 8-X-19 纤维芯绳索。 我们已经提出了这一点。 在绳索失效的装置中，这种设计无法满足当今电梯的要求。 因为我们正在处理一个具有大量变量和相互作用的复杂系统，所以肯定有几件事可以做来改善结果（或者，换一种说法，减少综合负面影响）。 多年来，我们通过关注并发现——在许多情况下——在电梯上安装的下一组绳索，当它们也是来自另一家制造商的 8 X 19 时，通常会产生类似的不愉快结果。 问题是，谁还记得几年前在我们快速发展的行业中发生的事情？ 我们可以更多地解释这些综合影响，尽管多年来业内也已经这样做了。 这不是我们想要在这里介绍的。 我们有一个基本的建议，这将使事情变得更容易，并提高绳索的性能和结果。

对于今天的电梯（无论是新设计还是旧系统），停止使用 8-X-19 绳索作为标准并使用大多数绳索供应商都可以买到的 9 股绳索是一个好主意。 我们正在谈论的绳索类型有一个特定的设计和命名法：9+1+8 结构。 这个速记，从外面看这些电梯绳，向中心工作，简单地意味着在九根较小的绳索之上有九根外绳索，全部围绕中心绳索建造。 该中心组件可以是钢绞线（有时是专门设计的）或具有小的聚丙烯（塑料）中心。 两者都将为绳索设计奠定基础，该绳索的直径更一致，本质上比 19 X XNUMX 更圆。这些绳索的结果和性能将更加一致，并且您将实现使用寿命的重大改进（从安装到安装的时间）需要重新拉绳）。 

推荐使用聚中心而不是中心钢绞线的绳索是一个很好的论据。 这些绳索（8-X-19 NFC、MCX9 和 SCX9）的图纸如图所示。 使用多中心，与九根内线的相互作用是有益的，因为塑料和那些线/线之间有润滑作用。 当它是钢绞线（如在 SCX-9 绳索中）时，可以在绞线相互交叉的地方添加刻痕和缺口（钢对钢）。 我们已经看到抑制这种选择的一件事是一些工程师的简单挂断，这与已公布的全钢独立钢丝绳芯 (IWRC) 绳索的最小断裂载荷 (MBL) 有关。 当系统指定使用更高的 MBL 时，使用九股复合钢芯 (CSC) 代替九股 IWRC 有时会有点障碍。

无论绳索是钢绞线还是聚中心，在绳索制造商的术语中，这些绳索都被称为 IWRC，而 CSC 提供了一些特殊性。 钢丝绳“芯”是指内九股线及其内的+1股。 同样，我们不是在这里重新审视和辩论变量和任何详细的设计考虑因素。 经验证明，这种绳索类型的性能远远优于其他类型。 设计为具有弹性的绳索成本略高（现在与过去的成本相比，8 X 19 的成本更低，因为它们现在以更标准的数量生产）。 然而，当更换绳索被延迟或完全避免时，额外的成本被节省的总成本所抵消。 正如我们所解释的，高性能绳索也受到“24 个因素”的影响，但由于它们的弹性，它们可以承受更长时间的滥用。

重新开槽驱动滑轮

正如我们在导言和总结中所说，重新开槽滑轮的想法是，如果考虑的话，应该仔细考虑。 小心的一个最重要的原因是，到目前为止，驱动滑轮和凹槽是电梯提升系统所有耐久性变量中最大的因素。 可以提出一个论点，即驱动槽轮和槽比绳索（悬挂装置）更重要。 这就是为什么我们决定在这里（在侧边栏中）再次查看“It's in the Groove”文章的原因。

在美国和加拿大安装的大多数驱动轮是铁合金铸件。 它们没有硬化（术语更进一步，但名义上，在这里解决）。 逻辑告诉我们，V 型槽和大底切 U 型槽是应该进行感应（或火焰）硬化的滑轮。 如果铁合金铸造正确，正如 Hugh O'Donnell 在“驱动滑轮合金灰铸铁的科学（和一些艺术）”（EW，2010 年 210 月）中所解释的那样，我们可以确信相对硬度（布氏标度测量）在整个滑轮铸造过程中是一致的。 我们在工业文献中发现，与电梯绳索兼容的布氏硬度滑轮需要在 290 到 260 范围内。 最近与该领域专家的讨论表明，布氏硬度应接近 260。因此，从这个角度来看，除非您知道原始滑轮是优质铸件，并且始终保持一致的硬度，否则接近 210（而不是 XNUMX或更少），重新开槽不是一个好主意。

关于硬化滑轮（感应或火焰硬化表面和凹槽）的主题，了解一些基础知识是有帮助的。 首先，必须在洛氏硬度标尺上测量此硬度（目标为 50 洛氏硬度）。 据了解，这些硬化的滑轮将防止磨损的影响比灰合金铸铁长 10 到 1.5 倍。 这可能意味着，如前所述，绳索负载均衡不良甚至凹槽之间固有的高差异的影响可能不会对滑轮产生显着的磨损影响。 此外，您不能对硬化的滑轮重新开槽。 硬度深度小于XNUMX毫米。 您不能使用切削工具切割硬化钢，而只能使用复杂（且成本高昂）的磨削工艺。 如果这样做，您将通过硬化区域并进入铸件的未知、较软的部分。 

以上信息足以让人怀疑是否考虑重新开槽。 最后一个相关点是，我们看到在高层系统中以及在滑轮直径与绳索直径之比 (D:d) 为的 MRL 中，绳槽深度差异的公差可能非常小刚刚满足电梯安全规范最低要求 (40:1)。 在完全向上或向下运行期间，驱动滑轮的每一次完整旋转都会影响最大深度差的影响。 目前支持这一点的事实是有限的，但我们已经看到电梯系统（基于对绳索载荷的连续测量），其中绳索载荷的差异很大，并且凹槽深度似乎没有显着差异。 任何尝试过在工作电梯上测量凹槽深度的人都知道，这是另一项具有挑战性的任务，可能会受到太多不受控制的变量的影响。

作为最后一次提到与绳索相关的工具的机会，现在可以在一些电梯上成功安装液压系统，在电梯运行时提供悬挂装置的动态平衡。 对于需要更换的磨损滑轮，这可能是一种替代补救措施，但这样做会很困难或成本过高。 潜在地，动态平衡系统可能对设计必然需要更好地平衡悬架装置的新系统有用。

总之，上述信息应为在需要更换绳索时做出明智的决定和采取补救措施提供积极的想法。 当出现意外的短绳寿命时，我们现在可以做出更好的决定。 认为绳索的制造商或制造过程是原因的倾向应该较低。 

它在凹槽中 F_N3

在使用 Feyrer 方程计算绳索的寿命时，必须考虑各种因素。 如果一个人要专注于一个因素，或者像费勒所说的那样，“耐力因素”，一个人应该专注于所谓的 f_N3，与滑轮槽有关的因素。 这与其他耐力因素一样，当乘以从 Feyrer 寿命方程获得的计算弯曲数时，会产生修正后的预期弯曲数。 f_N3 是描述凹槽设计对绳索寿命影响的因素。 的基础 f_N3 系数是半径比提升绳的标称直径大 6% 的圆槽。 当人们查看各种标准凹槽的因素时，就会看到这一点。 

下表说明了此类凹槽的因素。 

如果有人检查 f_N3 比标称绳索大 6% 的凹槽系数， 凹槽半径/标称绳索直径 = 0.53，我们会看到值 f_N3 是 1.0。 换个角度来看，如果计算给定装置的预期寿命为 1 万次弯曲，则应用 f_N3 系数，只需将计算出的弯曲次数乘以 f_N3 获得“修正弯曲数”的因子，即 1 万 x 1.0 = 1 万。 可以看出，凹槽系数的基础是大 6% 的完整圆形 U 型凹槽。 例如，如果同样的给定装置有一个大 10% 的凹槽，则使用寿命会缩短。 尽管仍是完整的圆形 U 形槽，但绳索并未得到应有的支撑，并且修正的弯曲次数为 1 万 x 0.79 = 790,000 次弯曲。 

保持与 1 万个计算弯曲相同的给定安装，让我们看看将凹槽类型更改为底切。 由于牵引力要求，这可能是必要的。 这种凹槽几何形状的因素以 75° 为增量从 105 度发展到 5 度，如上所示。 执行与之前相同的计算，但使用 90° 的倒扣 U 型槽，将获得以下结果：1 万 x 0.20 = 200,000 或绳索的使用寿命比圆形 U 型槽减少 80%。 在某些情况下，由于牵引力要求，有必要一直到 105˚ 底切。 在这些情况下，可以计算出 1 万次 x 0.066 = 66,000 次行程或超过 93% 的绳索寿命减少。

我们将看到的最后一个凹槽是 V 形凹槽。 这种凹槽类型的优点是在新的时候产生最大的牵引力，或者，如果充分硬化，以防止其形状损失。 但是，它确实具有最高的相关成本。 如果牵引力可以通过 45° 开口实现，那么成本“仅”是绳索寿命的 75%，但如果要达到 35° V 的极限，人们会计算（再次使用相同的给定安装) 1 万 x 0.054 = 54,000 次弯曲或寿命减少 94.6%。

在查看凹槽对绳索的影响时，要理解的最后一件事是，并非所有绳索都是平等地创建的。 当一个人回想起大 D 到 d 绳索在一个完整的圆形 U 型槽中运行的机器，标准 8-x-19 绳索性能良好，使用寿命不是问题。 当今的牵引绳轮与绳索直径的比率为 40:1，再加上侵蚀性凹槽产生的更高压力，唯一的办法就是使用高性能 (HP) 绳索设计。 这些将是 IWRC（独立钢丝绳芯）或 PWRC（平行钢丝绳芯）。 两种 HP 设计均采用全钢和混合芯材生产，这意味着芯材要么是钢和聚丙烯的组合，要么是钢和剑麻的组合。 在选择使用哪种 HP 绳索时，有几点需要牢记。 首先，没有适合所有安装的单一设计。 IWRC 和 PWRC 绳索都有其独特的优点和缺点。 了解这些将有助于为特定安装选择最佳绳索。 其次，任何绳索，即使是高性能的绳索，都无法扭转较小滑轮和侵蚀性凹槽对绳索寿命的影响。 如果选择了合适的 HP 绳索，它所能做的就是提供比标准 8-x-19 绳索“更好”的结果或“更好”的使用寿命。 当人们查看 HP 绳索的稍高成本与更换为较便宜的 8-x-19 绳索的成本时，在某些情况下多次查看，不难看出高性能绳索的好处。

约瑟夫·汤普森

Joseph Thompson 是 Brugg Lifting North America 的总裁兼总经理 (GM)，负责美洲地区。 作为一名获得南方理工学院学位的机械工程师，他于 1990 年在重型设备行业开始了他的职业生涯。 在神户制钢的子公司 Kobelco America 和 Fiat 的子公司 Case New Holland 工作的 20 多年里，他在担任工程经理之前担任过工程师。 在离开 Cobb Tool and Engineering 和 Precision Roll Grinders 担任管理职务之前，他过渡到运营管理。 他于 2014 年加入 Brugg Lifting，除了目前担任 GM 的职务外，他还担任 Elevator BU 的全球指导委员会以及悬挂装置的技术和工程资源。