電梯震動原因初步分析及其解決方案

朱國乾

摘要：在電梯的各個運(yùn)行階段都可能產(chǎn)生震動，如起動、制動和電梯的平穩(wěn)運(yùn)行時都可能發(fā)生震動，其原因很復(fù)雜。想徹底解決震動問題，就需要先找出其根源。該文探討了電梯震動的類型，分析了震動原因，提出了有效解決震動的技術(shù)方案。

關(guān)鍵詞：電梯震動；原因分析；措施

電梯是一種通過轎廂移動來運(yùn)載物體的機(jī)電設(shè)備，在電梯的運(yùn)行過程中，電梯的轎廂會隨著運(yùn)動產(chǎn)生震動，這是電梯最常見的問題。這種震動會對乘客的舒適度造成影響，雖不至于影響乘客的安全，但振動達(dá)到一定量值，且振動頻率在人的敏感頻帶時，會使乘座者有明顯的不適感，甚至?xí)a(chǎn)生恐懼感。隨著人們的生活水平的不斷提高，城市進(jìn)程發(fā)展，電梯已經(jīng)像其他的交通工具一樣，已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ畹囊粋€不可缺少的組成部分，同時人們對電梯運(yùn)行的舒適感的要求越來越高。

一、電梯展動的外在表象

隨著電梯保有量的增加，電梯的運(yùn)行質(zhì)量成為頗受關(guān)注的問題，其中的震動，尤為突出，先來看看電梯震動的外在表象：

（一）電梯剛啟動的加減速的階段不平穩(wěn)，有突然向上或向下竄動的感覺

（二）起動或停止的瞬間有“臺階”感

（三）周期震動，轎廂內(nèi)還伴有明顯的嗡嗡響聲，甚至腳下能感覺到轎廂震動

從物體自由度的分類上，每個空間的自由物體，均有六個方向的自由度。由于電梯的轎廂是運(yùn)行在兩列導(dǎo)軌之間的物體，可以簡化為具有X軸Y軸具有微量自由度，而z軸具有較大自由的物體。

二、電梯展動的類型及原因分析

（一）水平震動

1.分析

水平方向上的搖擺和震動，也就是平常所說的橫向震動，主要是由導(dǎo)軌的彎曲或?qū)аサ牟徽＿\(yùn)動造成的，一般情況下，乘客只對其中的低頻震動較為敏感，當(dāng)乘客垂直站立時會清楚的感到水平方向的低頻震動，但對此方向的高頻震動不是很敏感。在自由度上來分析，可以分為前后以及左右兩種，即X軸及Y軸方向。

2.電梯水平震動的影響因素

（1）滾動導(dǎo)靴的滾輪外形；（2）井道內(nèi)部的結(jié)構(gòu)形狀以及井道氣流；（3）乘客負(fù)載的變動和轎廂的靜平衡狀態(tài)；砰）轎廂速度運(yùn)行的不均勻等。導(dǎo)軌接頭的臺階和間隙與導(dǎo)軌的不平行度和垂直度是電梯水平震動的重要原因。針對水平震動的研究，應(yīng)針對導(dǎo)軌來進(jìn)行。在轎廂的水平震動中，轎廂導(dǎo)靴也是其來源的一種，對于滾動導(dǎo)靴電梯，當(dāng)導(dǎo)輪外緣有干擾或?qū)л喭庑尾灰?guī)則時，都會引發(fā)電梯震動。所以水平震動的主要根源在于：①轎廂在導(dǎo)軌之間的XY軸的靜態(tài)平衡是否合適。②轎廂導(dǎo)靴是否調(diào)整到位，彈簧壓力是否合適，間隙是否合適。③滑動導(dǎo)靴靴襯是否磨損嚴(yán)重，滾輪導(dǎo)靴輪體是否發(fā)生變形。④主副導(dǎo)軌的連接處是否有臺階超差。⑤隨行電纜和補(bǔ)償鏈?zhǔn)欠駨澢冃螌?dǎo)致受力不均勻。

（二）垂直震動

垂直震動主要是由曳引輪或?qū)蜉啞⒎蠢K輪引起的，并且由鋼絲繩傳遞至轎廂。這種震動中的高頻部分，絕大部分被轎頂繩頭組合裝置或轎頂反繩輪隔震裝置以及轎底隔震裝置隔絕過濾掉了。垂直方向上的震動在自由度的范疇上，可算作z軸震動，也可分為低頻震動和高頻震動，分界點(diǎn)是10Hz，小于10Hz的震動，是低頻震動；反之即為高頻震動。低頻震動的根源在于：1.編碼器是否連接完好，編碼器線是否有被干擾；2.變頻器中的電機(jī)參數(shù)是否合適；3.對重導(dǎo)靴與導(dǎo)軌的摩擦是否滑動自如；4.主副導(dǎo)軌是否有足夠的潤滑；5.導(dǎo)向輪和反繩輪的圓柱度是否超差。

（三）高頻震動的主要根源

1.轎廂與轎架之間，鋼絲繩繩頭組合與轎架之間的減震橡膠的減震效果是否合適；2.變頻器中的PI基值是否合適；3.曳引機(jī)電機(jī)的軸承以及動平衡是否超差。另外加減速過程中的輕微震動的根源在于：1.曳引機(jī)抱閘開閘時間，即時序的問題；2.曳引機(jī)抱閘閘襯和閘毅之間的間隙是否合適；3對重導(dǎo)靴與對重導(dǎo)軌的摩擦力是否過大以及導(dǎo)軌的潤滑是否到位。同時，轎廂震動的根源在于：1.轎壁是否和曳引機(jī)的震動產(chǎn)生了共震；2.轎廂上的零部件是否和井道內(nèi)的零件有刮蹭；3.轎壁與轎底以及轎頂螺栓緊固件是否連接牢固。

三、電梯展動的控制措施

（一）主動控制模型的建立

主動控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)的設(shè)計要從受控對象的模型的建立開始。同時，在此的基礎(chǔ)之上，確立系統(tǒng)對于設(shè)計方面的要求，進(jìn)而對其進(jìn)行形式化描述；然后選擇幾種或一種設(shè)計的方法進(jìn)行對控制系統(tǒng)的設(shè)計，并且進(jìn)一步的依附于模型或仿真實(shí)驗來進(jìn)行判別設(shè)計的控制系統(tǒng)是不是符合性能的要求。該設(shè)計的模型，最主要的指的是數(shù)學(xué)模型，就目前而言，現(xiàn)有的電梯水平震動模型，具有過于復(fù)雜或精度不夠的缺陷。所以，進(jìn)行震動主動控制的必要前提是建立比較系統(tǒng)的模型。

（二）配置傳感器和作動器

傳感器和作動器在控制器和受控對象之間建立了相關(guān)聯(lián)系，它們的配置、制造以及設(shè)計對于控制系統(tǒng)而言，具有著非常重要的意義。通常用到的作動器有壓電式、伺服液壓式、電動式、伺服氣動式、電流變流體和電磁式等等。傳感器是用來從系統(tǒng)中提起受控對象相關(guān)的震動信息和檢測系統(tǒng)信號等；在進(jìn)行配置的時候，可以依據(jù)實(shí)際不同的需要選擇比較合適類的傳感器。此外，實(shí)現(xiàn)作動器和傳感器的合理配置，舍得作動器和傳感器的位置和數(shù)目在消耗量最小的條件之下，獲得最好的控制效果，也是主動控制系統(tǒng)的一個比較重要的研究內(nèi)容。當(dāng)前，已經(jīng)出現(xiàn)了許多種優(yōu)化準(zhǔn)則，比如最大化的主動阻尼耗能原則等。作為主動控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，作動器在震動主動控制系統(tǒng)中，是一個非常重要的部件。所以，開發(fā)出一種新型的具有高可靠性、實(shí)用性強(qiáng)和高精準(zhǔn)度的作動器也是主動控制系統(tǒng)的重要研究內(nèi)容。

四、結(jié)語

隨著社會的進(jìn)步和科技的發(fā)展，人們對自己所居住的環(huán)境質(zhì)量的要求不斷的升高。隨著高樓的不斷建設(shè)，電梯已經(jīng)成為人們生活中必不可少的交通工具。對于電梯的減震，還可以引進(jìn)汽車行業(yè)的一些辦法，比如說對電梯的減震系統(tǒng)優(yōu)化，增加液壓阻尼；對曳引機(jī)還可采用優(yōu)化線圈設(shè)計，改進(jìn)制作工藝等方法來綜合處理震動問題。

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