王維國(guó) 王儒斌

【摘 要】隨著電梯運(yùn)行要求的不斷提高，研究其振動(dòng)原因及減震方法凸顯出重要意義。本文首先對(duì)相關(guān)內(nèi)容做了概述，從多方面分析了電梯運(yùn)行中共振原因。并在結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，研究了電梯減振原理及措施。

【關(guān)鍵詞】電梯運(yùn)行；陣動(dòng)原因；減陣方法

一、前言

作為電梯運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)的狀況，其振動(dòng)問(wèn)題在近期得到了有關(guān)方面的高度關(guān)注。研究電梯運(yùn)行振動(dòng)的原因及減震方法，能夠更好地保證電梯運(yùn)行的實(shí)際效果，從而優(yōu)化電梯的設(shè)計(jì)和適用。本文從概述相關(guān)內(nèi)容著手本課題的研究。

二、概述

近年來(lái)，電梯被廣泛的應(yīng)用在各個(gè)建筑物中它給人們提供方便服務(wù)的同時(shí)，也存在著一定的危險(xiǎn)性，電梯運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)的原因是多方面的。因此，我們要加強(qiáng)電梯運(yùn)行振動(dòng)原因及減振方法的探討，保證電梯安全、平穩(wěn)、舒適地運(yùn)行。

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展和人們生活水平的提高，電梯在現(xiàn)代化高層建筑中得到廣泛應(yīng)用。隨著電梯越來(lái)越普及，當(dāng)今人們乘坐電梯不僅要安全快捷，而且對(duì)電梯乘坐舒適感的要求也越來(lái)越高。但電梯運(yùn)行中的振動(dòng)現(xiàn)象卻比較普遍存在，這種現(xiàn)象的存在直接影響著電梯運(yùn)行的舒適性。導(dǎo)致電梯振動(dòng)產(chǎn)生的原因是多方面的，據(jù)檢測(cè)表明，由機(jī)器、導(dǎo)軌、導(dǎo)靴、鋼絲繩、轎廂懸吊及平衡、轎廂共振以及電氣控制帶來(lái)的振動(dòng)是最主要的。

當(dāng)今社會(huì)，隨著高樓大廈的逐漸崛起，電梯已經(jīng)越來(lái)越成為人們生活中不可或缺的一部分，而電梯系統(tǒng)的振動(dòng)程度是電梯舒適度的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。盡管大多數(shù)情況下電梯的振動(dòng)幅度較小，不會(huì)對(duì)乘客構(gòu)成健康威脅和安全威脅，但當(dāng)電梯振動(dòng)達(dá)到一定程度時(shí)，仍會(huì)引起乘客的不適與恐慌。因此對(duì)引起電梯系統(tǒng)振動(dòng)問(wèn)題的機(jī)械因素分析，從理論上指出電梯制造、安裝、改造、大修、維修等過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題，對(duì)優(yōu)化電梯質(zhì)量有著極其重要的作用。

從電梯的整個(gè)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)看，造成電梯在運(yùn)行的時(shí)候產(chǎn)生異常振動(dòng)的主要來(lái)自于電梯的曳引機(jī)--轎廂--對(duì)重系統(tǒng)，由于其在自身運(yùn)行振動(dòng)的作用下而產(chǎn)生了一定的相應(yīng)受迫振動(dòng)。通常來(lái)說(shuō)，曳引機(jī)的系統(tǒng)是電梯運(yùn)行產(chǎn)生異常振動(dòng)的主要振動(dòng)源。在電梯運(yùn)行的時(shí)候，當(dāng)曳引機(jī)工作而產(chǎn)生的激振頻率和曳引機(jī)其本身所具有的系統(tǒng)頻率比較接近或者是相等的時(shí)候，就會(huì)引起共振現(xiàn)象的發(fā)生，從而使電梯在運(yùn)行的時(shí)候其振動(dòng)的幅度逐漸的變大，這就對(duì)電梯在運(yùn)行時(shí)的平穩(wěn)性和舒適性都產(chǎn)生了很大的影響。從另一方面來(lái)說(shuō)，作為電梯承載運(yùn)行主體的轎廂，其一般情況下都是由鋼絲繩進(jìn)行牽引從而形成了一個(gè)可以上下不斷進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的彈性系統(tǒng)，當(dāng)其系統(tǒng)的固有頻率與曳引機(jī)的激振頻率比較接近的時(shí)候，也同樣會(huì)使電梯系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)發(fā)生異常振動(dòng)。

三、電梯運(yùn)行中共振原因分析

在正常情況下當(dāng)電梯的振動(dòng)累積到一定的量值時(shí)恰好此時(shí)的振動(dòng)頻率介于人的敏感頻帶時(shí)會(huì)使乘座者感受到十分明顯的難受感。但是，這些也不足達(dá)到影響乘用者的人身安全及身體健康。究其原因這些共振的產(chǎn)生主要是由于電梯在運(yùn)行的過(guò)程中的某些部件摩擦所產(chǎn)生的低頻共振或者是系統(tǒng)設(shè)備的旋轉(zhuǎn)造成的。

曳引機(jī)在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的脈動(dòng)是轎廂振動(dòng)的振源其最常見(jiàn)的振動(dòng)發(fā)生根源主要來(lái)源于轎廂的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，曳引機(jī)在工作時(shí)電機(jī)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)其轉(zhuǎn)速約在額定轉(zhuǎn)速時(shí)轎廂的振動(dòng)表現(xiàn)十分明顯，其中曳引機(jī)傳動(dòng)部分的蝸輪蝸桿組裝嚙合不好也同樣會(huì)產(chǎn)生一定大的振動(dòng)，造成電梯運(yùn)行中振動(dòng)的主要因素有以下幾方面：

1.產(chǎn)生噪音的周期振動(dòng)

電梯作為運(yùn)載工具在運(yùn)行過(guò)程中由于物體固有頻率接近時(shí)以及振動(dòng)的頻率時(shí)就產(chǎn)生了共振現(xiàn)象，曳引機(jī)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)會(huì)形成為一個(gè)彈性系統(tǒng)，這在曳引機(jī)通過(guò)曳引繩傳至轎廂產(chǎn)生的振動(dòng)中最為常見(jiàn)。一些運(yùn)動(dòng)部件會(huì)變成為激振源產(chǎn)生自己的固有振動(dòng)頻率并且產(chǎn)生了激振力頻率。電梯將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為往復(fù)上下運(yùn)動(dòng)當(dāng)兩種頻率相等或接近時(shí)就會(huì)產(chǎn)生共振，也是電梯的主要運(yùn)動(dòng)形式是激振力頻率的產(chǎn)生源。在某些運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度范圍內(nèi)在機(jī)房所感受到的振動(dòng)與轎廂中所聽(tīng)見(jiàn)與感受到的振動(dòng)相差甚遠(yuǎn)，在某些樓層范圍內(nèi)這種振動(dòng)在傳輸過(guò)程中也能夠產(chǎn)生共振。共振現(xiàn)象可以通過(guò)改變系統(tǒng)的剛度和改變系統(tǒng)固有頻率以及改變激振頻率來(lái)進(jìn)行消除。在電梯的額定速度范圍內(nèi)進(jìn)行主速度的合理調(diào)整是避免電梯產(chǎn)生共振的一種行之有效的簡(jiǎn)便方式，在整個(gè)電梯轎廂的半載范圍電梯在運(yùn)動(dòng)至行程中段時(shí)的速度控制在大于額定速度的92%最為適宜。

2.導(dǎo)靴與導(dǎo)軌

電梯下行起動(dòng)時(shí)人在轎廂內(nèi)明顯地感受到了突然的振動(dòng)最直接原因是導(dǎo)軌表面潤(rùn)滑狀況不好，分析這種振動(dòng)還可能來(lái)自于電梯導(dǎo)靴方面的原因，其次是導(dǎo)靴損壞可更換導(dǎo)靴或添加適量的潤(rùn)滑油，再有就是導(dǎo)軌安裝不好也可使電梯產(chǎn)生水平振動(dòng)，其十分重要的原因是轎廂導(dǎo)軌接頭的間隙和導(dǎo)軌安裝的垂直度不符合規(guī)范的要求。因此，電梯導(dǎo)軌安裝誤差應(yīng)控制到規(guī)范要求的最低限度在導(dǎo)軌制造與安裝、架設(shè)時(shí)應(yīng)有嚴(yán)格的質(zhì)量控制措施。

3.抱閘間隙

這種故障可能原因有：控制器有關(guān)參數(shù)不合適抱閘間隙調(diào)整不太好，抱閘時(shí)間與停車(chē)時(shí)間不一致，閘瓦與制動(dòng)輪間間隙過(guò)小或過(guò)大以及起動(dòng)的曲線太陡或調(diào)速器減速時(shí)間太長(zhǎng)等原因。解決此問(wèn)題時(shí)可采取以下措施：首先將調(diào)速器有關(guān)參數(shù)重新設(shè)定抱閘間隙調(diào)整合適；檢查和調(diào)整控制器的技術(shù)參數(shù)。

4.電氣因素

（一）電動(dòng)機(jī)

當(dāng)電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子同軸度偏差較大時(shí)，由于偏心作用就會(huì)產(chǎn)生不平衡的單邊磁拉力，從而引起電梯的運(yùn)行振動(dòng)。此外，電機(jī)各相回路阻抗不平衡所產(chǎn)生的負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁路也會(huì)造成振動(dòng)。這種現(xiàn)象常見(jiàn)于匝數(shù)不一致或繞組重繞修復(fù)時(shí)工藝不良的電動(dòng)機(jī)上。

（二）拖動(dòng)和控制系統(tǒng)

由拖動(dòng)和控制系統(tǒng)所造成的電梯運(yùn)行振動(dòng)主要有以下幾種：三相電源電壓或調(diào)速器輸出三相電壓（三相電流）不平衡；速度反饋器件線路敷設(shè)不合理而受到干擾；調(diào)速器速度調(diào)節(jié)響應(yīng)濾波時(shí)間選擇不合適；調(diào)速器中調(diào)節(jié)器P值過(guò)大，I值過(guò)??；調(diào)速器稱(chēng)重補(bǔ)償鎖定信號(hào)不穩(wěn)定；調(diào)速器給定信號(hào)不穩(wěn)定或受干擾。

四、電梯減振原理及措施

電梯系統(tǒng)的振動(dòng)是影響其動(dòng)態(tài)舒適性的主要因素，如何通過(guò)經(jīng)濟(jì)的技術(shù)方法有效地降低電梯的振動(dòng)水平，成為當(dāng)今各大電梯公司關(guān)注的焦點(diǎn)。從振動(dòng)產(chǎn)生的根源看，電梯的振動(dòng)控制從振源、傳遞路徑、被控對(duì)象等三個(gè)角度加以考慮。

1.抑制振源

減小曳引機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)；減小繩輪的偏心；提高導(dǎo)軌的加工質(zhì)量和安裝質(zhì)量等。

2.被動(dòng)隔振

被動(dòng)隔振的基本思想就是調(diào)整動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)彈性環(huán)節(jié)的剛度，以使系統(tǒng)的固有頻率避開(kāi)系統(tǒng)的激勵(lì)頻率，降低傳遞到轎廂的振動(dòng)的傳遞率；調(diào)整動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的阻尼環(huán)環(huán)節(jié)，增大系統(tǒng)對(duì)人體敏感頻率段振動(dòng)能量的耗散能力。從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性考慮，這一類(lèi)方法在電梯系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛。

在電梯的被動(dòng)隔振設(shè)計(jì)中，應(yīng)該重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)方面。

導(dǎo)靴型式與參數(shù)選擇，如靴襯材料的強(qiáng)度、剛性、韌性、摩擦系數(shù)等；合理選擇繩頭彈簧、轎廂防振橡膠、承重梁結(jié)構(gòu)形式和尺寸等；曳引鋼絲繩張緊力的均勻分配。

3.減振措施經(jīng)濟(jì)性及可行性分析

（一）功能參數(shù)

功能參數(shù)主要是為了實(shí)現(xiàn)電梯的功能性和安全性而在設(shè)計(jì)時(shí)確定的參數(shù)，一般是不可調(diào)或調(diào)動(dòng)的范圍非常有限。如曳引輪直徑、轉(zhuǎn)速等。

（二）噪聲參數(shù)

噪聲參數(shù)是指在電梯制造、安裝和調(diào)試過(guò)程中，由于一些不可控因素而引入的電梯的隨機(jī)偏差。如曳引輪及導(dǎo)向裝置的制造安裝誤差等，這些因素一般是不可控的，必須以很大的代價(jià)才能減小其影響。

（三）可調(diào)動(dòng)力學(xué)參數(shù)

可調(diào)動(dòng)力學(xué)參數(shù)是指不影響電梯安全性和功能性的具有較大選擇范圍的參數(shù)。一般指曳引機(jī)底座橡膠、轎底橡膠、繩頭彈簧、轎頂輪彈簧/橡膠、對(duì)重輪彈簧/橡膠等。

從振動(dòng)產(chǎn)生的根源看，電梯的振動(dòng)控制可從振動(dòng)的振源、傳遞路徑、被控對(duì)象等三個(gè)角度加以考慮。但出于減振方法可操作性和經(jīng)濟(jì)性考慮，一般是從電梯具體動(dòng)力學(xué)特性的角度，調(diào)節(jié)可調(diào)動(dòng)力學(xué)參數(shù)，從而改變電梯系統(tǒng)的振動(dòng)特性，達(dá)到減小振動(dòng)的目的。

目前在國(guó)內(nèi)外的研究中，一般忽略了曳引機(jī)系統(tǒng)激振源和導(dǎo)靴系統(tǒng)對(duì)電梯轎廂垂直和水平振動(dòng)的交叉耦合影響，而是理想認(rèn)為曳引機(jī)系統(tǒng)是電梯垂直振動(dòng)的激振源，導(dǎo)軌導(dǎo)靴系統(tǒng)是電梯振動(dòng)的水平激振源。

五、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)電梯運(yùn)行陣動(dòng)原因及減陣方法的相關(guān)研究，我們可以發(fā)現(xiàn)，引起電梯振動(dòng)的原因是多方面的，有關(guān)人員應(yīng)該從電梯運(yùn)行的客觀實(shí)際出發(fā)，在掌握現(xiàn)有有利條件的基礎(chǔ)上，研究制定最為符合實(shí)際的減震方法。

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