電梯運(yùn)行振動原因及減振方法探討

陳宏意

（福建省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，福州 350008）

0 引言

近年來，電梯伴隨著城市的擴(kuò)張而迅速成長，新技術(shù)、新材料、新設(shè)計(jì)理念及新制造工藝在電梯行業(yè)的應(yīng)用使用戶對電梯運(yùn)行效率、舒適性的要求越來越高。伴隨著“以人為本”的設(shè)計(jì)理念在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)中的推廣和普及，電梯的乘坐舒適性成了評價(jià)電梯運(yùn)行質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。乘客電梯轎廂運(yùn)行在恒加速度區(qū)域內(nèi)水平（X、Y 軸）和垂直（Z 軸）振動的最大峰峰值和A95 峰峰值在國標(biāo)GB/T 10058-2009《電梯技術(shù)條件》3.3.5 節(jié)的條款中都有明確具體的規(guī)定。因此電梯運(yùn)行時(shí)的振動頻率、加速度變化率和振動加速度是評價(jià)電梯的重要技術(shù)性能指標(biāo)。當(dāng)轎廂的振動頻率或加減速速度變化率過大時(shí)，乘客就會出現(xiàn)頭暈、嘔吐等不舒服的感覺，將大大影響電梯乘運(yùn)的可靠性和舒適性。電梯的振動過程實(shí)際上是一個(gè)復(fù)雜的多自由度的綜合振動系統(tǒng)，以下主要從機(jī)械和電氣兩個(gè)方面來探討引起電梯振動的原因，從而提出有效的減振方法。

1 機(jī)械原因及減振對策

1.1 由曳引機(jī)引起的振動

電梯曳引機(jī)的不平衡質(zhì)量旋轉(zhuǎn)是引起電梯振動的主振源，主要包括有嚙合部分的不平衡、旋轉(zhuǎn)部分的不平衡，以及聯(lián)軸節(jié)部分不同軸的不平衡等因素導(dǎo)致的電梯曳引機(jī)輸出振動。異步及同步曳引機(jī)的輸出振動主要是由曳引輪通過鋼絲繩傳遞，進(jìn)而傳遞到轎廂繩頭彈簧組合件，最后傳遞至整個(gè)轎廂體，從而引起了振動。曳引機(jī)引起的振動主要有以下幾個(gè)方面：

1）電梯運(yùn)行時(shí)由曳引機(jī)組引起的振動。由于安裝疏忽，主機(jī)地腳螺栓的螺母未加彈簧墊圈，運(yùn)行振動一段時(shí)間后便松動。所以在安裝和日常的維保過程中對曳引機(jī)組找平找正后，把地腳螺栓的螺母擰緊，并加彈簧墊圈或并緊螺母，以防松動。

3）蝸輪在運(yùn)轉(zhuǎn)中因受磨損引起振動。蝸輪輪齒磨損使齒側(cè)間隙超過1 mm，并在運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生猛烈撞擊引起的振動。在進(jìn)行蝸輪蝸桿檢查調(diào)節(jié)過程中，應(yīng)按照規(guī)范的技術(shù)文件進(jìn)行調(diào)整，經(jīng)過空載和加載跑合后，蝸輪蝸桿的接觸斑點(diǎn)沿齒高和尺長都不能少于50%。如果齒側(cè)間隙超過1 mm 或輪齒磨損量達(dá)原齒厚的15%時(shí)，應(yīng)更換蝸輪和蝸桿，以保證嚙合性。

4）蝸桿與電動機(jī)連接的不同心度超差而引起振動。不同心度超差時(shí)，一般用百分表檢測徑向跳動及不同心度，彈性柱銷聯(lián)軸器不同心度允差不大于0.02 mm。不同心度大于0.02 mm 容易使曳引機(jī)組產(chǎn)生振動和異常聲響，可通過在電動機(jī)腳板下加減墊片進(jìn)行調(diào)整，直至符合要求。

5）制動器抱閘異常。制動器抱閘間隙不均勻，松閘滯后。這種現(xiàn)象應(yīng)查看維持電壓是否偏小、制動器線圈通電控制是否與電動機(jī)運(yùn)行控制不一致，松閘時(shí)不能有卡阻現(xiàn)象，將抱閘間隙調(diào)整均勻，消除局部相擦現(xiàn)象。

6）飛輪組的平衡性差。當(dāng)取下飛輪組，振動明顯減弱時(shí)，說明飛輪組的平衡性較差，飛輪主要是用來增加電梯工作平穩(wěn)性的，平穩(wěn)性被破壞會造成電梯的振動。

1.2 由避振系統(tǒng)引起的振動

1）由曳引機(jī)與承重梁組成的振動系統(tǒng)。

承重梁承受電梯的全部懸掛重量和曳引機(jī)的重量，這些重量的合力作用在承重梁上，使梁產(chǎn)生彎曲變形，當(dāng)系統(tǒng)受外加激振力作用，系統(tǒng)會發(fā)生振動。振動從振源通過電梯系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行傳遞，因此改變這些振動環(huán)節(jié)的動態(tài)波動特性參數(shù)，就可達(dá)到抑制電梯振動的目的。一般情況下，在主機(jī)底座安裝防振橡膠是一種主動隔振措施，只要減振橡膠的彈性系數(shù)、阻尼系數(shù)滿足相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求即可避開共振。

2）由轎廂與轎架組成的振動系統(tǒng)。

電梯轎廂的共振頻率主要取決于轎廂體與轎架的質(zhì)量以及它們之間的連接強(qiáng)度。通過在轎架與轎廂體之間安裝隔振橡膠，從而減小從曳引繩傳來的波動，這是典型的彈簧-質(zhì)量振動模型系統(tǒng)。此系統(tǒng)中的隔振橡膠須滿足兩個(gè)條件：（1）振動相對傳遞率ηR要滿足隔振要求ηR≤0.333；（2）有合適的承載能力。其隔振橡膠的最大變形量不能超過20%，并且橡膠的最大變形量需要滿足轎廂底部稱重裝置的標(biāo)準(zhǔn)要求。

1.3 由導(dǎo)軌引起的振動

1）導(dǎo)軌的安裝。

（1）兩列導(dǎo)軌頂面間的距離偏差較大?？砂凑铡峨娞荼O(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則-曳引與強(qiáng)制驅(qū)動電梯》（TSG T7001-2009）第3.6 節(jié)中的規(guī)范要求進(jìn)行修正。

（2）導(dǎo)軌壓板松動，造成運(yùn)行振動。導(dǎo)軌壓板緊固螺栓應(yīng)設(shè)有彈簧墊圈，并對導(dǎo)軌的垂直度進(jìn)行檢查。

（3）導(dǎo)軌接縫榫頭安裝質(zhì)量差。由于導(dǎo)軌臺階偏差超標(biāo)，垂直度誤差大，從而導(dǎo)致轎廂運(yùn)行一段時(shí)間后靴襯間隙磨損增大，引起電梯振動。

2）導(dǎo)靴的選擇和調(diào)整。導(dǎo)靴間隙過大或過小都會使電梯轎廂產(chǎn)生振動，應(yīng)按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行選取。其次導(dǎo)靴的調(diào)整和清洗必須在轎廂平衡的前提下進(jìn)行。

1.4 由曳引鋼絲繩系統(tǒng)引起的振動

1）鋼絲繩的張力不均。由于安裝不規(guī)范，使曳引鋼絲繩張力調(diào)整相差過大，在轎廂停止運(yùn)行和啟動運(yùn)行的過程中就會使鋼絲繩產(chǎn)生明顯異常振動。在實(shí)際的檢驗(yàn)中可用頂式彈簧秤測量，調(diào)整曳引鋼絲繩張緊力，使每根鋼絲繩張力與平均值偏差均不大于5%，保證每根鋼絲繩受力相近，避免鋼絲繩產(chǎn)生異常振動。

2）鋼絲繩的扭曲變形。由于曳引鋼絲繩繩頭板的孔位設(shè)計(jì)不合理及制造精度存在偏差，就會引起鋼絲繩扭曲變形從而造成電梯的振動。

3）鋼絲繩繩頭隔振裝置剛度太大或太小。

1.5 因轎廂引起的振動

轎廂引起的振動主要是由于轎廂的不平衡、各零部件的螺栓連接強(qiáng)度、轎廂隔振材料的選用及曳引機(jī)曳引比的設(shè)計(jì)。轎廂的不平衡主要是導(dǎo)軌頂面的中心與轎廂的重心不在同一平面的直線上，導(dǎo)致轎廂側(cè)和對重側(cè)的導(dǎo)靴受力不均勻，從而引起電梯振動。首先應(yīng)該確保連接螺栓連接無松動，在對角安放隨行電纜。其次采用補(bǔ)償裝置，減少導(dǎo)靴的壓力。另外，曳引比為1∶1 的電梯在振動和噪聲方面的性能要優(yōu)于2∶1 的電梯，因此要盡量采用曳引比為1∶1 的電梯。

2 電氣原因及減振對策

2.1 測速反饋裝置的干擾引起的振動

測速反饋裝置工作不正常的原因有：當(dāng)測速裝置側(cè)向安裝時(shí)由于傳動軸面的非均勻性產(chǎn)生了徑向脈動，軸向?qū)影惭b時(shí)的同軸度偏差，反饋裝置的信號傳輸線未采用屏蔽電纜線等，這些都導(dǎo)致了測速機(jī)不能有效反饋曳引機(jī)的轉(zhuǎn)動速度，使反饋至控制板的信號受到干擾，影響了控制板處理器對傳輸信號的判斷，從而引起電梯在運(yùn)行過程中振動。應(yīng)重新調(diào)整測速機(jī)與電動機(jī)軸的同心度，以及側(cè)向連接時(shí)軸面的受力均勻度，連接線必須采用屏蔽線且接地良好，避免因軸向竄動、徑向竄動和干擾造成測速信號的誤差，保證電梯的運(yùn)行特征不受干擾。

2.2 因編碼器工作不正常引起振動

編碼器工作不正常，引起電梯在運(yùn)行中振動和位置偏差。對于交流變頻調(diào)速調(diào)壓電梯的檢驗(yàn)中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)：旋轉(zhuǎn)編碼器與曳引機(jī)曳引輪軸向安裝時(shí)固定不牢靠、同軸度偏差以及信號傳輸線未采用屏蔽電纜或未單點(diǎn)接地處理，使旋轉(zhuǎn)編碼器采集到的信號有效輸出數(shù)字脈沖個(gè)數(shù)不準(zhǔn)確，導(dǎo)致控制主板對反饋信號判斷失誤，不能有效驅(qū)動變頻器導(dǎo)致電梯運(yùn)行產(chǎn)生振動。應(yīng)重新調(diào)整旋轉(zhuǎn)編碼器與曳引機(jī)減速器軸向連接的同心度，旋轉(zhuǎn)編碼器的硬件接線應(yīng)采用屏蔽線且接地良好。這樣才能使旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖輸出個(gè)數(shù)有效地反饋電梯曳引機(jī)的轉(zhuǎn)速及其運(yùn)行行程，保證控制板處理器對反饋信號的正確分析，從而使變頻器驅(qū)動曳引機(jī)工作正常。

2.3 因主拖動控制板或晶閘管工作不正常引起振動

主拖動控制板或晶閘管工作不正常的原因有：主拖動控制板輸出的晶閘管出現(xiàn)脈沖失真，不能使晶閘管的導(dǎo)通角有效觸發(fā)導(dǎo)通；晶閘管自身物理參數(shù)差異，相互工作不能有效協(xié)調(diào)，這些導(dǎo)致了曳引機(jī)受電電流異常，從而出現(xiàn)電梯振動。用儀器測量出有問題的控制板，或者是將性能好的主拖動控制板替換估計(jì)有問題的主拖動控制板，對確認(rèn)有問題的主拖動控制板進(jìn)行修理過更換。用萬用表測量晶閘管的控制極和陰極之間的電阻值大小，判斷晶閘管的性能好壞，相互間的性能是否匹配等。應(yīng)選實(shí)用性能一樣的晶閘管，保證晶閘管工作正常。

3 減振方法探討

根據(jù)以上機(jī)械和電氣兩個(gè)方面的理論分析，引起電梯振動主要是由電梯系統(tǒng)發(fā)生共振所致。對于因機(jī)械方面引起的振動，修改機(jī)械結(jié)構(gòu)改變系統(tǒng)的共振頻率，可以通過改變曳引機(jī)的直徑、更換損壞的蝸輪蝸桿及軸承、增加曳引機(jī)部件的潤滑程度、提高導(dǎo)軌導(dǎo)靴的安裝維保質(zhì)量、調(diào)節(jié)鋼絲繩的張力、加強(qiáng)轎廂轎壁的剛度等減振措施，有效避開共振頻率。

對于因電氣方面引起的振動，可以通過檢測檢查供電電源及地線接線型式、變頻器及編碼器的選型接線方式、接觸器輸出輸入端不良、主拖動控制板或晶閘管不正常、控制線和信號線的布線方式、降低電梯運(yùn)行速度（運(yùn)行速度仍在額定速度的92%～105%范圍內(nèi)）等因素，避免共振。

對于由避振系統(tǒng)引起的振動，可以通過調(diào)整轎架和轎廂的質(zhì)量、承重裝置、繩頭彈簧組合件和機(jī)座轎底隔振裝置等剛度，可以在主機(jī)底座、轎廂底座加裝防振橡膠，在繩頭組合件上加裝防振橡膠和彈簧組合件等方法來降低電梯的振動。

4 結(jié)語

通過對電梯機(jī)械和電氣兩方面引起振動進(jìn)行探討，分析了電梯在運(yùn)行過程中存在的可能產(chǎn)生振動的潛在因素，在電梯設(shè)計(jì)制造中應(yīng)考慮需要采用避振結(jié)構(gòu)的各個(gè)環(huán)節(jié)，為電梯改造、安裝及維保過程中出現(xiàn)類似振動問題提供參考。

［1］中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)檢驗(yàn)檢疫總局.GB/T10058-2009電梯技術(shù)條件［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

［2］朱德文，劉劍.電梯安全技術(shù)［M］.北京：中國電力出版社，2007.

［3］中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)檢驗(yàn)檢疫總局.TSG T7001-2009電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則-曳引與強(qiáng)制驅(qū)動電梯［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

［4］毛懷新.電梯與自動扶梯技術(shù)檢驗(yàn)［M］.北京：學(xué)苑出版社，2001.