浅析轮槽比压对钢丝绳疲劳寿命的影响

张金荣

摘 要：电梯中，曳引轮槽型的选择对钢丝绳寿命有着重要的影响。同种钢丝绳，所受比压大的钢丝绳寿命短，所受比压小的钢丝绳寿命长。在满足曳引力要求，相同使用工况、相同曳引轮直径的前提下，配置U型槽的钢丝绳寿命要比配置V型槽的长，配置不带切口U型槽的钢丝绳寿命比配置带切口U型槽的长。这是由于U型槽比V型槽的比压小，不带切口U型槽比带切口U型槽的比压小，钢丝绳受到的应力小。文章通过分析曳引轮槽比压的变化，分析钢丝绳疲劳寿命试验冠丝增加趋势，定性分析不同槽型比压对钢丝绳寿命的影响。

关键词：U型槽；带切口U型槽；V型槽；带切口V型槽比压；冠丝；寿命

中图分类号：TU857 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）21-0177-02

1 曳引轮槽比压计算

根据Hymans和Hellborn早期的假设，钢丝绳在绳槽中的比压符合正弦规律，实践证明了这种假设是有效的。基于以上的假设可以推导得U型槽和V型槽的比压计算公式。U型槽、带切口的U型槽、V型槽、带切口V型槽的比压分布如图1所示。

U型槽和带切口的U型槽的计算公式本质上只有一个公式，如式（1）所示。

令？茁=0，代入式（1），所得式（2）即为U型槽的比压计算公式。

V型槽及带切口的V型槽比压计算公式相同，如式（3）。

2 槽型比压与钢丝绳疲劳寿命的影响

2.1 半圆槽及带切口半圆槽比压对钢丝绳寿命的影响分析

对于U型槽和带切口U型槽，当新的轮槽与钢丝绳刚开始配合时，由于钢丝绳和轮槽之间还未磨合，此时δ角处于整个使用过程中的最小值，钢丝绳受到的比压最大。随着曳引轮槽和钢丝绳之间不断地磨合，δ的角度逐渐增大，钢丝绳受到的比压也逐渐减小，图2是某一γ角度值时，带切口U型槽和U型槽的比压随δ角度值的变化曲线图。随着δ的增大比压在减小，另外带切口U型槽的比压比U型槽的比压大得多。因此在使用U型槽及带切口U型槽进行疲劳寿命试验时，前期冠丝数增加速率会较大，随着钢丝绳与绳轮逐渐磨合比压逐渐下降，冠丝增加速率慢慢放缓。同种钢丝绳配置U型槽比配置带切口U型槽能够获得更长的寿命。U型槽设计时δ的角度一般在150°～180°之间选择，这样在整个使用寿命期内比压的变化不会有太大的变化，确保钢丝绳具有良好的使用寿命。其他γ角度值的U型槽和带切口U型槽具有相同的规律。

2.2 V型槽比压对钢丝绳寿命的影响分析

对于V型槽，不管是否带切口其初始比压值计算公式是一样的，比压值相同。随着钢丝绳与曳引轮的相互磨合，V型槽越来越接近U型槽，但是过程可能需要较长时间。因此，初始阶段钢丝绳所受比压会比较高，磨损后比压会较大幅度降低，类似在相同γ角的U型槽中所受比压。虽然V型槽在包角相同的情况下，比U型槽具有更好的曳引能力，但是由于V型槽前期比压很大，对钢丝绳的伤害较大，相同工况下，配置V型槽的钢丝绳比配置U型槽的短。为了保护钢丝绳γ的角度值不宜过小，GB7588中规定了γ的取值最小为35°。

3 曳引钢丝绳疲劳寿命试验结果分析

曳引钢丝绳使用材质相同具有相同γ角下部切口角度分别为95°和105°的U型槽进行疲劳寿命试验。两次试验，前期断丝增加速率较大，随着曳引钢丝绳与绳轮槽不断磨合δ角度不断增大，比压逐渐减小，断丝增长速率逐渐降低，如图3所示。试验结果证明了上述关于比压与钢丝绳断丝的關系是合理的，即比压与钢丝绳寿命的关系是合理的。

寿命试验结果表明，钢丝绳冠丝断丝数与槽型比压成增函数关系。相同工况下，槽型比压增大冠丝增加速率就增大。

4 结束语

（1）γ角和δ的取值相同的情况下，V型槽的比半圆槽的比压大得多。虽然曳引轮磨损后V型槽可以近似地看成为带切口的U型槽，但曳引轮磨损成带切口的U型槽需要一定的时间，总的来说在电梯配置相同的情况下，配置U型槽的钢丝绳寿命更长。

（2）为了确保钢丝绳具有良好的使用寿命，应当合理选择V型槽和带切口半圆槽的γ角和δ的取值范围，使钢丝绳在使用过程中比压不会有较大的变化。

参考文献：

[1]朱昌明，等.电梯与自动扶梯：原理、结构、安装、测试[M].上海交通大学出版社.

[2]喻钢.曳引轮绳槽的设计与计算[Z].长沙建设机械研究院.