電梯曳引機(jī)制動(dòng)器消音機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)研究

摘要：隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，以及城市中高層建筑的增多，電梯數(shù)量也在不斷增加，而電梯運(yùn)行噪聲是電梯質(zhì)量的重要評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，控制噪音，降低噪聲危害尤為重要?；诖耍疚膶⒑?jiǎn)要概述電梯噪聲的危害，并研究電梯曳引機(jī)制動(dòng)器消音機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，以期為電梯曳引機(jī)制動(dòng)器降噪方面的技術(shù)提供一些參考。

關(guān)鍵詞：曳引式電梯;電梯制動(dòng)器;消音機(jī)構(gòu)

電梯噪聲為低頻噪聲，對(duì)人體有著較大危害，而電梯曳引機(jī)和制動(dòng)系統(tǒng)都是電梯穩(wěn)定運(yùn)行的重要組成部分，對(duì)電梯曳引機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，將為提升電梯系統(tǒng)的安全性提供幫助。

1電梯噪聲的危害

電梯制動(dòng)器是電梯的安全保障，能夠有效應(yīng)用于平穩(wěn)停車(chē)和快速啟動(dòng)以及各類制動(dòng)安全的情況之中，雖然其結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便、制動(dòng)可靠，是一種理想的自動(dòng)化控制執(zhí)行元件，但在實(shí)際設(shè)計(jì)安裝中，制動(dòng)情況下會(huì)出現(xiàn)一些噪聲，并帶有振動(dòng)感。近年來(lái)對(duì)電梯噪聲的投訴逐漸增多，已經(jīng)成為一個(gè)社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題。電梯噪聲會(huì)影響人們的睡眠質(zhì)量，在工作生活中會(huì)使人頭暈、心煩意亂、影響辦事效率，長(zhǎng)期受到電梯噪聲的影響還會(huì)被人的聽(tīng)力和人體內(nèi)臟造成嚴(yán)重傷害。并且電梯噪聲在傳播過(guò)程中所受到的影響因素非常復(fù)雜，與空氣、地面、障礙物等因素有關(guān)，其主要是通過(guò)振動(dòng)沿墻體進(jìn)行傳播，并且穿透性強(qiáng)、隱蔽性高，平常的隔音手段難以避免。因此，想要降低電梯噪聲的危害，應(yīng)當(dāng)從噪聲產(chǎn)生的源頭進(jìn)行治理，最大程度降低噪聲^[1]。

2電梯曳引機(jī)制動(dòng)器消音機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1形狀設(shè)計(jì)

制動(dòng)器的正常設(shè)計(jì)需要結(jié)合實(shí)際情況下的制動(dòng)力矩，并要符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的制動(dòng)器最低開(kāi)啟電壓的要求，保證制動(dòng)器能夠使運(yùn)行中的電梯在切斷電源時(shí)自動(dòng)把轎廂制停，符合電梯安全運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。制動(dòng)器消音機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)需考慮三點(diǎn)因素。第一點(diǎn)是制動(dòng)器安裝下部的繩輪部分，若采用的是圓形碟式制動(dòng)器，應(yīng)盡量避開(kāi)曳引輪繩槽部分，防止制動(dòng)器在安裝中出現(xiàn)高度偏差，導(dǎo)致運(yùn)行中受力不合理而產(chǎn)生振動(dòng)。第二點(diǎn)，制動(dòng)時(shí)的摩擦剪切力會(huì)承受在制動(dòng)器安裝導(dǎo)桿上，需盡可能減少受力所產(chǎn)生的翻轉(zhuǎn)力矩，讓安裝導(dǎo)桿盡可能接近摩擦受力位置。第三點(diǎn)，為使消音機(jī)構(gòu)制作和加工簡(jiǎn)單，制動(dòng)器的電磁線圈可設(shè)計(jì)為圓形。根據(jù)上述三點(diǎn)，可以大致得出制動(dòng)器的外形為細(xì)長(zhǎng)腰型，而彈簧位置需結(jié)合彈簧性能進(jìn)行布置。

2.2彈簧力計(jì)算

雖然緊急制動(dòng)器的制動(dòng)力矩較大，但噪聲危害主要來(lái)源于通常情況下的電梯制動(dòng)，出現(xiàn)緊急制動(dòng)的情況，安全系數(shù)遠(yuǎn)比噪聲危害優(yōu)先。因此，彈簧力計(jì)算主要是指一般情況下的制動(dòng)器設(shè)計(jì)，多以最小摩擦系數(shù)或臨近值作為計(jì)算數(shù)值。在此基礎(chǔ)上，為了確保制動(dòng)器開(kāi)關(guān)及運(yùn)行時(shí)，動(dòng)靜盤(pán)的運(yùn)動(dòng)能夠保持平穩(wěn)，產(chǎn)生最小幅度的振動(dòng)，彈簧布置還需滿足兩方面的條件。一方面是線圈產(chǎn)生的電磁力合力應(yīng)與彈簧產(chǎn)生的彈簧作用點(diǎn)重合，并且在設(shè)計(jì)時(shí)還需考慮線圈槽的加工可能。另一方面是動(dòng)靜盤(pán)選擇螺旋連接，應(yīng)盡可能接近摩擦位置，保證彈簧力能夠均勻分布，使動(dòng)靜盤(pán)間隙均勻一致。此外，彈簧規(guī)格將會(huì)直接影響到彈簧力的計(jì)算，進(jìn)而對(duì)振動(dòng)穩(wěn)定性和噪聲大小產(chǎn)生影響，需結(jié)合實(shí)際情況，科學(xué)合理的選用彈簧規(guī)格。

2.3閘片選擇

制動(dòng)過(guò)程中無(wú)法避免噪聲的發(fā)生，應(yīng)盡可能降低噪聲的頻率。閘片的最小摩擦系數(shù)應(yīng)低于0.35，以FF級(jí)別類型最優(yōu)。碟式制動(dòng)器的工作間隙較小，一般處于0.5～0.7mm，閘片若太軟在制動(dòng)狀態(tài)下所產(chǎn)生的工作間隙將包含兩側(cè)閘片的壓縮量，而當(dāng)制動(dòng)器釋放打開(kāi)時(shí)，閘片沒(méi)有作用力，厚度復(fù)原，均分到制動(dòng)盤(pán)兩側(cè)的間隙就會(huì)減小，噪聲也會(huì)適當(dāng)減小。而且制動(dòng)盤(pán)本身的零件、運(yùn)行精度以及曳引掛重的撓度都會(huì)對(duì)振動(dòng)幅度產(chǎn)生一定影響，在保證制動(dòng)盤(pán)閘片和制動(dòng)盤(pán)之間有安全間隙的前提下，可以選擇閘片的壓縮量不超過(guò)0.03mm，以此保證在制動(dòng)器正常制動(dòng)力的作用下，制動(dòng)器產(chǎn)生的噪聲較小。

2.4噪聲控制

電梯在運(yùn)行摩擦過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的噪音，但更多的噪聲來(lái)源體現(xiàn)在制動(dòng)器開(kāi)關(guān)動(dòng)作的情況下，是相對(duì)運(yùn)動(dòng)撞擊所產(chǎn)生的振動(dòng)噪音。通常制動(dòng)器的動(dòng)盤(pán)與靜盤(pán)運(yùn)動(dòng)是無(wú)法避免會(huì)產(chǎn)生撞擊振動(dòng)的，在設(shè)計(jì)時(shí)需對(duì)這種撞擊振動(dòng)所產(chǎn)生的噪音進(jìn)行控制。因此，噪聲控制主要是針對(duì)在撞擊持續(xù)時(shí)間內(nèi)速度變化所產(chǎn)生的噪音。通常情況下金屬材料在振動(dòng)力的作用下會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的噪聲，而高分子材料能夠吸收一部分振動(dòng)能量，產(chǎn)生的噪聲也比較小。因此不選用金屬材料作為減震材料，而是添加橡膠緩沖材料來(lái)控制噪聲。先測(cè)定制動(dòng)器動(dòng)靜盤(pán)之間不存在橡膠緩沖材料的噪聲值與振動(dòng)時(shí)間的關(guān)系。之后測(cè)定制動(dòng)器動(dòng)靜盤(pán)之間存在橡膠緩沖材料的噪聲值與振動(dòng)時(shí)間，可以得出在動(dòng)靜盤(pán)之間存在橡膠緩沖材料不僅能夠降低5dB左右的噪聲值，并且發(fā)生振動(dòng)時(shí)間也因?yàn)樘砑硬牧系木壒识兴雍?，能夠達(dá)到減小噪聲的目的^[2]。

動(dòng)靜盤(pán)釋放狀態(tài)下產(chǎn)生的制動(dòng)噪音是較難解決的問(wèn)題，無(wú)法采用增加減震材料進(jìn)行解決?，F(xiàn)階段有一種在制動(dòng)器中增加帶二極管的電阻，通過(guò)斷電時(shí)產(chǎn)生的閉合回路，為碟簧組件平衡一部分電磁力，進(jìn)而改善制動(dòng)器噪音釋放的方法。其原理是通過(guò)調(diào)整螺栓，控制碟簧組件的預(yù)壓縮量，使其與線圈失電所產(chǎn)生的電磁力變化曲線接近，利用電磁力繼續(xù)吸收掉動(dòng)盤(pán)的動(dòng)能，使動(dòng)盤(pán)與制動(dòng)盤(pán)碰撞的速度降低，以此來(lái)進(jìn)一步降低噪聲。也可以通過(guò)控制釋放回路的電阻值，使得制動(dòng)器線圈在斷電瞬間就會(huì)產(chǎn)生反向電流，能通過(guò)釋放回路緩慢釋放，來(lái)達(dá)到減小動(dòng)盤(pán)與制動(dòng)盤(pán)初速度的目的，同樣能夠減小噪聲。

結(jié)論

電梯降噪是社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題之一，其設(shè)計(jì)研究包含了振動(dòng)噪聲、建筑學(xué)、物理學(xué)、電磁學(xué)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化等多個(gè)領(lǐng)域的系統(tǒng)性知識(shí)，尤其是在曳引式電梯制動(dòng)器的消音機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要對(duì)制動(dòng)器形狀、彈簧力設(shè)定、閘片選擇進(jìn)行分析探索，以此達(dá)到降低振動(dòng)控制噪聲的效果，才能減少電梯制動(dòng)器噪聲產(chǎn)生的危害。

參考文獻(xiàn)

[1]郭天水. 高速曳引式電梯振動(dòng)與噪聲分析[D].貴州大學(xué)，2019.

[2]殷彥斌，張宏亮.曳引式電梯運(yùn)行噪聲與降噪措施研究[J].機(jī)電工程技術(shù)，2019，48（11）：240-243.

作者簡(jiǎn)介：

凌偉明（1994.01——），男，漢族，籍貫：廣東高州，職稱暫無(wú)，學(xué)歷：本科，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化。