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电梯曳引轮轴是曳引系统的核心承重部件，直接承受曳引绳的张力与轿厢载荷，其疲劳失效可能引发电梯坠落等严重安全事故。因此，疲劳寿命测试是验证曳引轮轴安全性与可靠性的关键环节。国家标准为测试提供了统一的技术依据，而规范的检测流程则是确保结果准确性的核心路径。本文围绕电梯曳引轮轴疲劳寿命测试的国家标准与检测流程展开详细解析，为行业实践提供可落地的参考。

电梯曳引轮轴疲劳寿命测试的主要国家标准梳理

目前，我国电梯曳引轮轴疲劳寿命测试的国家标准体系以安全规范为基础、部件标准为细化、报废标准为补充。核心标准包括GB 7588-2003《电梯制造与安装安全规范》（以下简称GB 7588）、GB/T 24474-2009《电梯曳引机》（以下简称GB/T 24474）及GB/T 31821-2015《电梯主要部件报废技术条件》（以下简称GB/T 31821）。其中，GB 7588是电梯安全的“母规范”，明确了曳引轮轴的基本强度与疲劳要求；GB/T 24474针对曳引机部件，细化了疲劳测试的方法与设备要求；GB/T 31821则从报废角度，规定了疲劳寿命不足时的判定条件。

这些标准的协同作用，构建了“设计-测试-报废”的全生命周期管控体系。例如，GB 7588规定了曳引轮轴的安全系数要求，GB/T 24474指导如何通过试验验证该要求，GB/T 31821则明确当疲劳寿命低于阈值时必须报废，三者共同保障曳引轮轴的安全性。

GB 7588-2003中的疲劳寿命核心要求

GB 7588作为电梯安全的基础规范，对曳引轮轴的疲劳寿命提出了两大核心要求：一是强度安全系数，二是疲劳寿命设计准则。关于强度安全系数，标准规定曳引轮轴的材料屈服强度安全系数（即材料屈服强度与最大工作应力的比值）不得小于1.5，抗拉强度安全系数不得小于1.1。这一要求确保轴在静态载荷下不会发生塑性变形或断裂。

针对疲劳寿命，GB 7588采用“无限寿命”与“有限寿命”双准则。若采用无限寿命设计，曳引轮轴的工作应力幅需低于材料的疲劳极限（即材料经受无限次循环载荷而不失效的最大应力幅）；若采用有限寿命设计，则需根据电梯的预期使用年限（通常为15-20年），计算所需的循环次数，确保轴在该次数内不发生疲劳失效。例如，对于额定速度1.75m/s的电梯，曳引轮转速约为150r/min，年运行次数约为5×10^5次，20年累计循环次数约为10^7次，因此曳引轮轴的疲劳寿命需不低于10^7次循环。

GB/T 24474-2009对疲劳测试的方法细化

GB/T 24474作为曳引机的专用标准，重点细化了曳引轮轴疲劳测试的方法与设备要求。首先是试验设备，标准规定需采用电液伺服或机械式疲劳试验机，具备动态载荷控制能力，确保加载的准确性与稳定性。试验机的量程需覆盖试验载荷的1.5倍以上，避免超载损坏设备。

其次是加载方式，针对曳引轮轴的旋转特性（曳引轮随轴旋转，绳槽承受径向载荷），标准要求采用弯曲疲劳试验——将轴的一端固定，另一端施加周期性的弯曲载荷，模拟实际运行中的径向力。加载频率需符合电梯实际运行速度对应的循环频率，通常在5-20Hz之间，避免因频率过高导致试样发热，影响试验结果。

此外，标准还规定了试验环境：需在室温（10-35℃）、相对湿度≤85%的环境中进行，且试验区域需避免腐蚀介质（如酸碱气体），防止环境因素影响轴的疲劳性能。

试样制备：还原真实部件的技术要求

试样制备是疲劳测试的第一步，直接影响结果的真实性。根据标准要求，试样需与实际使用的曳引轮轴完全一致，包括材质、尺寸、热处理状态与表面处理。材质方面，常见的曳引轮轴材料为45钢或40Cr，需提供材质证明（如化学成分分析报告、力学性能测试报告）；尺寸方面，试样需保留轴的台阶结构、键槽等特征，避免因尺寸简化导致应力分布改变；热处理状态方面，需与实际轴一致（如调质处理后的硬度为220-250HBW）；表面处理方面，试样的表面粗糙度需与实际轴相同（如磨削后的Ra≤0.8μm），避免表面缺陷引发早期裂纹。

试样数量需至少3个，以确保试验结果的重复性。若其中一个试样的结果偏离平均值超过20%，需重新制备试样进行试验。试样预处理也需注意：需去除表面油污、毛刺与氧化皮，避免这些因素成为应力集中源，影响疲劳寿命。

试验设备：精准模拟载荷的硬件支撑

疲劳测试的设备需满足“精准、稳定、可监测”的要求。核心设备包括：一是疲劳试验机，如电液伺服疲劳试验机，其优点是加载精度高、响应速度快，能精准模拟周期性载荷；二是动态载荷传感器，精度不低于0.5级，用于实时监测加载的载荷大小，确保与设计载荷一致；三是引伸计，用于测量试样的应变，精度不低于1με，可捕捉试样的微小变形；四是裂纹检测设备，如超声探伤仪、磁粉探伤仪，用于检测疲劳裂纹的产生与扩展。

设备校准是试验前的关键环节。试验机需用标准力传感器校准载荷输出，误差需≤1%；引伸计需用标准试样校准应变测量，误差需≤0.5%；裂纹检测设备需定期校准，确保检测结果的准确性。

加载方案：贴合实际工况的载荷设计

加载方案的核心是“还原实际受力状态”。曳引轮轴在运行中主要承受弯曲应力（由曳引绳的径向载荷引起），因此加载类型以弯曲载荷为主。若绳槽存在倾斜（如曳引轮采用V型槽），还需施加轴向载荷，模拟轴向分力。

加载波形选择正弦波，因为电梯运行中的载荷变化近似正弦循环（轿厢上升时载荷增大，下降时减小）。加载频率需根据电梯的运行速度计算：例如，额定速度1m/s的电梯，曳引轮直径0.6m，转速约为100r/min，对应循环频率约1.67Hz，试验时可将频率提高至5Hz（不超过20Hz），以缩短试验时间，但需确保频率不会影响材料的疲劳性能。

载荷幅值的确定需基于实际工况：最大载荷为额定载荷下的最大应力（如轿厢满载时的绳槽张力），最小载荷为空载时的应力，应力比（最小应力/最大应力）通常取0.1-0.3，符合电梯实际运行中的载荷变化范围。

数据采集与结果判定：量化验证的最后环节

数据采集需捕捉疲劳过程的关键参数：一是载荷-时间曲线，验证加载的准确性（如载荷幅值、频率是否符合设计要求）；二是应变-时间曲线，监测试样的变形情况（若应变突然增大，可能是裂纹产生的信号）；三是循环次数，记录每个试样达到失效的循环次数（失效定义为试样断裂或产生超过标准允许的裂纹）。

数据采集的频率需足够高，通常每秒采集100-500个数据点，确保捕捉到载荷与应变的动态变化。试验过程中需实时监控数据，若发现异常（如载荷波动超过5%、应变突然增大），需立即停止试验，检查试样与设备。

结果判定需严格依据国家标准：若试样在达到GB 7588规定的循环次数（如10^7次）前未发生断裂，且裂纹长度不超过轴直径的10%（GB/T 31821规定），则判定疲劳寿命合格；若试样提前断裂或裂纹超标，则判定不合格，需改进轴的设计（如增大直径、优化圆角）或更换材料（如采用高强度合金钢）。

试验结果需形成报告，包括试样信息、设备校准记录、加载方案、数据曲线、失效分析与判定结论，作为曳引轮轴安全性的重要依据。