電梯運(yùn)行陣動原因及減陣方法

王維國 王儒斌

【摘 要】隨著電梯運(yùn)行要求的不斷提高，研究其振動原因及減震方法凸顯出重要意義。本文首先對相關(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，其振動問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，電梯被廣泛的應(yīng)用在各個建筑物中它給人們提供方便服務(wù)的同時，也存在著一定的危險性，電梯運(yùn)行時產(chǎn)生振動的原因是多方面的。因此，我們要加強(qiáng)電梯運(yùn)行振動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，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。隨著電梯越來越普及，當(dāng)今人們乘坐電梯不僅要安全快捷，而且對電梯乘坐舒適感的要求也越來越高。但電梯運(yùn)行中的振動現(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)致電梯振動產(chǎn)生的原因是多方面的，據(jù)檢測表明，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的振動是最主要的。

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

從電梯的整個運(yùn)動系統(tǒng)來看，造成電梯在運(yùn)行的時候產(chǎn)生異常振動的主要來自于電梯的曳引機(jī)--轎廂--對重系統(tǒng)，由于其在自身運(yùn)行振動的作用下而產(chǎn)生了一定的相應(yīng)受迫振動。通常來說，曳引機(jī)的系統(tǒng)是電梯運(yùn)行產(chǎn)生異常振動的主要振動源。在電梯運(yùn)行的時候，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候，就會引起共振現(xiàn)象的發(fā)生，從而使電梯在運(yùn)行的時候其振動的幅度逐漸的變大，這就對電梯在運(yùn)行時的平穩(wěn)性和舒適性都產(chǎn)生了很大的影響。從另一方面來說，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可以上下不斷進(jìn)行運(yùn)動的彈性系統(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候，也同樣會使電梯系統(tǒng)在運(yùn)行時發(fā)生異常振動。

三、電梯運(yùn)行中共振原因分析

在正常情況下當(dāng)電梯的振動累積到一定的量值時恰好此時的振動頻率介于人的敏感頻帶時會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)過程中的脈動是轎廂振動的振源其最常見的振動發(fā)生根源主要來源于轎廂的機(jī)械運(yùn)動，曳引機(jī)在工作時電機(jī)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)時其轉(zhuǎn)速約在額定轉(zhuǎn)速時轎廂的振動表現(xiàn)十分明顯，其中曳引機(jī)傳動部分的蝸輪蝸桿組裝嚙合不好也同樣會產(chǎn)生一定大的振動，造成電梯運(yùn)行中振動的主要因素有以下幾方面：

1.產(chǎn)生噪音的周期振動

電梯作為運(yùn)載工具在運(yùn)行過程中由于物體固有頻率接近時以及振動的頻率時就產(chǎn)生了共振現(xiàn)象，曳引機(jī)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)會形成為一個彈性系統(tǒng)，這在曳引機(jī)通過曳引繩傳至轎廂產(chǎn)生的振動中最為常見。一些運(yùn)動部件會變成為激振源產(chǎn)生自己的固有振動頻率并且產(chǎn)生了激振力頻率。電梯將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為往復(fù)上下運(yùn)動當(dāng)兩種頻率相等或接近時就會產(chǎn)生共振，也是電梯的主要運(yùn)動形式是激振力頻率的產(chǎn)生源。在某些運(yùn)動長度范圍內(nèi)在機(jī)房所感受到的振動與轎廂中所聽見與感受到的振動相差甚遠(yuǎn)，在某些樓層范圍內(nèi)這種振動在傳輸過程中也能夠產(chǎn)生共振。共振現(xiàn)象可以通過改變系統(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便方式，在整個電梯轎廂的半載范圍電梯在運(yùn)動至行程中段時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

電梯下行起動時人在轎廂內(nèi)明顯地感受到了突然的振動最直接原因是導(dǎo)軌表面潤滑狀況不好，分析這種振動還可能來自于電梯導(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，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，抱閘時間與停車時間不一致，閘瓦與制動輪間間隙過小或過大以及起動的曲線太陡或調(diào)速器減速時間太長等原因。解決此問題時可采取以下措施：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）電動機(jī)

當(dāng)電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子同軸度偏差較大時，由于偏心作用就會產(chǎn)生不平衡的單邊磁拉力，從而引起電梯的運(yùn)行振動。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)磁路也會造成振動。這種現(xiàn)象常見于匝數(shù)不一致或繞組重繞修復(fù)時工藝不良的電動機(jī)上。

（二）拖動和控制系統(tǒng)

由拖動和控制系統(tǒng)所造成的電梯運(yùn)行振動主要有以下幾種：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)濾波時間選擇不合適；調(diào)速器中調(diào)節(jié)器P值過大，I值過小；調(diào)速器稱重補(bǔ)償鎖定信號不穩(wěn)定；調(diào)速器給定信號不穩(wěn)定或受干擾。

四、電梯減振原理及措施

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

1.抑制振源

減小曳引機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的波動；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.被動隔振

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

在電梯的被動隔振設(shè)計中，應(yīng)該重點(diǎn)考慮以下幾個方面。

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)計時確定的參數(shù)，一般是不可調(diào)或調(diào)動的范圍非常有限。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，必須以很大的代價才能減小其影響。

（三）可調(diào)動力學(xué)參數(shù)

可調(diào)動力學(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、對重輪彈簧/橡膠等。

從振動產(chǎn)生的根源看，電梯的振動控制可從振動的振源、傳遞路徑、被控對象等三個角度加以考慮。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力學(xué)特性的角度，調(diào)節(jié)可調(diào)動力學(xué)參數(shù)，從而改變電梯系統(tǒng)的振動特性，達(dá)到減小振動的目的。

目前在國內(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)對電梯轎廂垂直和水平振動的交叉耦合影響，而是理想認(rèn)為曳引機(jī)系統(tǒng)是電梯垂直振動的激振源，導(dǎo)軌導(dǎo)靴系統(tǒng)是電梯振動的水平激振源。

五、結(jié)束語

通過對電梯運(yùn)行陣動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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