超高速電梯的噪聲和振動控制

張繼坤

摘 要：由于社會的不斷進步，我國的經(jīng)濟和科技都得到了可持續(xù)發(fā)展，我國各專業(yè)的技術(shù)人員的整體水平也相應(yīng)的提高了很多，其中包括城市規(guī)劃者。而大量的高層建筑受到了越來越多的城市規(guī)劃者的青睞，電梯作為高層建筑的靈魂，為高層甚至超高層帶來了極大的便利。那么，今天筆者以超高速電梯的舒適感為出發(fā)點，將針對超高速的含義、超高速電梯的噪聲和振動控制的意義、產(chǎn)生噪聲的原因、振動控制的相關(guān)措施這幾方面進行論述超高速電梯的噪聲和振動控制。

關(guān)鍵詞：超高速電梯 舒適感 噪聲和振動 控制

中圖分類號：TU85 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）10（b）-0098-02

隨著我國電梯技術(shù)的不斷進步，電梯的速度變得相應(yīng)加快，一般分為低、中、高速電梯。被廣泛的應(yīng)用到各種樓層當中，包括辦公樓、大型超市、賣場等。高速或者超高速電梯的產(chǎn)生，不但滿足了高層和超高層的消防及運輸要求，還為人們的日常生活帶來了方便。

1 超高速電梯的含義

我國對于高速電梯的定義，一般把電梯速度超過5.00m/s叫做高速電梯，可分高、中、低速電梯，電梯技術(shù)人員可以根據(jù)樓層的需求來調(diào)節(jié)電梯速度。對于高速或者超速電梯的制造以及驗收，國家并沒有特別嚴格的標準，但是在設(shè)計和安裝驗收時，一定要以電梯相應(yīng)的驗收規(guī)范為標準。對于噪聲和振動情況要充分引起重視，畢竟其直接影響著電梯的舒適感。

2 超高速電梯的噪聲和振動控制的意義

面臨著高層建筑和超高層建筑的不斷增多，超高速電梯的產(chǎn)生也是社會發(fā)展一個必然產(chǎn)物且被廣泛的使用，深受人們的喜愛。超高速電梯在井道中運行就像高速列車經(jīng)過隧道比較相似，研究人員在研究超高速電梯的氣動噪聲，都可以借鑒高速列車比較成熟的研究理論。因為超高速電梯的速度很快，電梯在運行中就難免出現(xiàn)各種各樣的問題，尤其是噪聲和振動的發(fā)生，電梯的舒適感就會受到影響，也直接影響電梯的使用壽命。另外，由于超高速電梯速度的加快，一些老式的減震方法就受到了限制，這也是影響電梯舒適感的原因之一。電梯企業(yè)應(yīng)重視噪聲和振動控制的研究工作，從而增強超高速電梯正常運行的舒適感。

3 超高速電梯噪聲的論述

3.1 空氣阻力引發(fā)的噪聲

由空氣阻力引起的噪聲，叫做風阻噪聲，其引起的原因為：由于電梯在井道里上下來回高速運行中，空氣頓時被急劇壓縮，此時轎廂體和井道中間夾縫處的空氣因流動面積急劇減少，相對廂體的速度會突然增加，所以由此產(chǎn)生的風阻很大。這種阻力之間的相互作用，就會導致風阻噪聲；還有伴隨著氣流的不斷加劇，廂體尾部的氣體形成了分流與斷續(xù)的漩渦，這種漩渦帶來的壓力產(chǎn)生很大的波動，從而形成渦流噪聲。

3.2 機械振動產(chǎn)生的噪聲

機械振動產(chǎn)生的噪聲是影響高速電梯舒適感的主要因素，以振動形式產(chǎn)生的噪聲可分為氣體噪聲和固體噪聲，其在空氣和固體介質(zhì)以彈性波形式來傳播的。其中，固體噪聲又叫振動，筆者在下文會涉及相關(guān)的振動噪聲，如吸聲、隔聲、消聲。

3.2.1 吸聲

一般沒有經(jīng)過處理的廂體構(gòu)件和空氣的對抗性相差很大，這時如果運用吸收聲能的東西來吸收聲能，這樣就會降低噪聲，以增加電梯舒適感。可以采用粘貼材料、增多吸引孔。

3.2.2 隔聲

采取將噪聲與廂體分開的相應(yīng)措施，切斷聲波在空氣中的傳播，來降低噪聲，可以采用密封轎廂、密封構(gòu)件等。

3.2.3 消聲

所謂消聲，就是運用構(gòu)件使空氣動力所產(chǎn)生的噪聲有效地降低。并使高速氣流對高速電梯的影響有所改善，從而能夠使高速電梯減少噪聲；另外，可以采用迷宮式設(shè)計的方案，來有效降低噪聲在空氣的傳播。

機械噪聲可謂是引發(fā)超高速電梯噪聲的最主要的原因，其主要表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)振動特性以及轎廂、對重和導軌、鋼絲繩間的摩擦等方面。作為電梯技術(shù)人員，還要多了解噪聲的相關(guān)知識，找到比較合理的減少噪聲的方法，并有效的運用到專業(yè)技術(shù)中去。

4 超高速電梯振動控制

4.1 減少振源

可以選擇新型導靴和轎廂來控制振動，日本的三菱電梯是通過這種方式降低振動傳遞的。也有國外研究專家運用流線型轎廂外形使超高速電梯有效的減少，在電梯的運行當中，因氣體湍流導致轎廂振動。

以上研究由于價格昂貴，新型導靴和轎廂設(shè)計得不到廣泛使用。

4.2 被動控制

其實，降低轎廂振動的方式不止減少振源這一種，還可以通過優(yōu)化電梯轎廂支撐彈簧與橡膠等參數(shù)的方式進行減震。有效的使?jié)L動導輪支持彈簧剛度發(fā)生改變，來優(yōu)化轎廂振動的固有頻率，讓轎廂振動共振頻率與導軌振動分離，以解決降低轎廂振動，從而使高速電梯能夠正常運行。實驗顯示，增加阻尼器有效降低20%振動的幅度。

以上方法雖說價格較低、可靠性也比較良好，可惜不能有效地控制振動。

4.3 主動控制

由于被動控制無法達到有效減少振動的效果時，筆者建議，不如采取主動控制裝置。主動控制裝置是研究人員精心設(shè)計而出的，比方說：位移反饋、加速度反饋、預存軌道不平度等。有學者提出可以運用預存導軌不平度的補充方法，即：在超高速電梯正常運行之前，要記下電梯導軌不平順度和轎廂所在位置的垂直關(guān)系。在超高速電梯的高速運行下，按照電梯轎廂的所在位置求出要對導軌進行補償?shù)奈灰浦?，來控制轎廂的振動。有的學者還提出了基于轎廂加速度反饋的PI控制策略，實驗說明，能有效降低50%的振動幅度；另外，還有學者利用比較傳統(tǒng)的滾動導靴來并聯(lián)電磁主動滑動導靴，采用位移來反饋其之間的距離，該實驗顯示，在很大程度上可以有效降低振動的幅度。

以上主動控制系統(tǒng)降低振動的方法比較管用，由于根據(jù)某一結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計而出，有可能會出現(xiàn)各個局部控制力之間相互沖突，以至于達不到最優(yōu)化的效果。

5 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟水平的不斷提高以及土地資源的逐漸緊缺，超高層建筑成為我國城市化主要選擇，超高速電梯作為非常關(guān)鍵的服務(wù)設(shè)施，因振動和噪聲的出現(xiàn)而影響到乘坐電梯舒適感的主要指標。盡管高速電梯的使用非常方便，但是要全面關(guān)注電梯的安全和舒適感使用，一旦出現(xiàn)噪聲和振動，要及時采取相應(yīng)的措施。產(chǎn)生噪聲的原因盡管很多，只要盡快的發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過測試找到原因所在，用有效的方法進行處理才行，爭取達到噪聲和振動的最低指標，確保高速電梯能在特定的軌道上正常運行，以履行電梯本身的職能。

參考文獻

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