電梯制動(dòng)器振動(dòng)測試分析

黃海洋，陸春元，楊柳，徐智明，楊鎵宏

（1.蘇州市職業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院（電梯學(xué)院），江蘇 蘇州 215104；2.阿克蘇地區(qū)特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測所，新疆 阿克蘇 843000）

隨著社會(huì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，電梯的運(yùn)行速度和高度不斷提升，電梯的運(yùn)行舒適性也逐漸成為關(guān)注的重點(diǎn)，影響電梯運(yùn)行舒適性的因素很多，其中，電梯的振動(dòng)是影響舒適性的重要因素。目前，對(duì)于電梯振動(dòng)的研究主要集中在電梯運(yùn)行過程中，而關(guān)于電梯啟停時(shí)的制動(dòng)器動(dòng)作對(duì)振動(dòng)的影響研究較少。電梯啟停時(shí)，需要制動(dòng)器配合完成松閘和抱閘動(dòng)作，當(dāng)電梯啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，制動(dòng)器需要先完成松閘動(dòng)作以便使轎廂能夠移動(dòng)，而當(dāng)電梯停止運(yùn)行后，制動(dòng)器需要完成抱閘動(dòng)作以防止轎廂溜車。制動(dòng)器松閘或抱閘時(shí)，閘瓦會(huì)沖擊曳引主機(jī)造成振動(dòng)，而曳引主機(jī)牽引著轎廂的鋼絲繩，鋼絲繩會(huì)將曳引主機(jī)的振動(dòng)傳遞到轎廂而造成轎廂的振動(dòng)從而影響電梯的舒適性。因此，研究制動(dòng)器對(duì)電梯振動(dòng)情況的影響具有較大的現(xiàn)實(shí)意義。

1 測試試驗(yàn)

1.1 測試對(duì)象及設(shè)備

本文測試對(duì)象為校電梯實(shí)訓(xùn)基地內(nèi)某型號(hào)電梯，具體參數(shù)如表1所示。該測試電梯為常見的客梯，采用永磁同步曳引機(jī)驅(qū)動(dòng)，曳引比為2：1，制動(dòng)器為塊式制動(dòng)器，電梯總層高為3層，每層均有一層門，為3層3站式層站設(shè)計(jì)，電梯的額定速度為2m/s，額定載重量為13人。

表1 電梯技術(shù)參數(shù)

測試設(shè)備采用的是電梯行業(yè)內(nèi)常用的電梯綜合測試儀EVA-875，測試數(shù)據(jù)由EVA振動(dòng)分析軟件完成分析。

1.2 測試方法

由于主要是研究制動(dòng)器對(duì)轎廂振動(dòng)的影響，在測試振動(dòng)數(shù)據(jù)時(shí)，將測試儀放于電梯轎廂地面中心位置，如圖1所示。其中，測試儀傳感器的X軸指向轎門的方向，Y軸指向轎廂的右側(cè)方向，z軸指向上方。測試人員站立于轎廂內(nèi)通過遙控線控制測試儀的啟停，并與傳感器保持15cm以上的距離，以防止人體對(duì)傳感器的測量造成干擾。此外，為了保證所測得的振動(dòng)曲線完整且不出現(xiàn)偏軸現(xiàn)象，當(dāng)電梯啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，在轎門關(guān)閉至門縫寬度約為150mm時(shí)，按下遙控線上的觸發(fā)按鈕使測試儀開始測量，當(dāng)電梯停止運(yùn)行時(shí)，在轎門開啟至門縫寬度約為150mm時(shí)，按下遙控線上的觸發(fā)按鈕使測試儀停止測量。

圖1 測試方法

測試人員在轎廂內(nèi)操縱轎內(nèi)按鈕，使電梯以不同的狀態(tài)運(yùn)行，分別為上行全程逐層上行和逐層下行，如表2所示，并記錄各運(yùn)行狀態(tài)下轎廂的振動(dòng)情況。

表2 運(yùn)行狀態(tài)

2 振動(dòng)分析

根據(jù)國標(biāo)GB/T10058-2009《電梯技術(shù)條件》的相關(guān)要求，乘客電梯起動(dòng)加速度和制動(dòng)減速度最大值均不大于1.50m/s2，乘客電梯轎廂運(yùn)行在恒加速度區(qū)域內(nèi)的垂直（Z軸）振動(dòng)的最大峰峰值不應(yīng)大于0.30m/s2，A95峰峰值不應(yīng)大于0.20m/s2，乘客電梯轎廂運(yùn)行期間水平（X軸和Y軸）振動(dòng)的最大峰峰值不應(yīng)大于0.20m/s2，A95峰峰值不應(yīng)大于0.15m/s2。根據(jù)測試結(jié)果，對(duì)電梯振動(dòng)情況進(jìn)行時(shí)域與頻域分析。

2.1 時(shí)域分析

時(shí)域分析如圖2和3所示，圖中顯示了不同運(yùn)行狀態(tài)下轎廂的時(shí)間-位移曲線以及轎廂在X軸、Y軸、Z軸方向的振動(dòng)情況。

由圖2可知，電梯上行全程運(yùn)行時(shí)，提升高度為7.64m，轎廂的實(shí)際運(yùn)行速度為1.44m/s，Z軸的最大峰峰值出現(xiàn)在非運(yùn)行時(shí)關(guān)門過程中但未超過1.50m/s2，符合國標(biāo)中關(guān)于乘客電梯起動(dòng)加速度和制動(dòng)減速度最大值的要求。運(yùn)行過程中Z軸的最大峰峰值為0.288m/s2，A95峰峰值為0.168m/s2，運(yùn)行過程中Z軸的最大峰峰值出現(xiàn)在轎廂加速后的勻速運(yùn)行階段，且最大峰峰值和A95峰峰值分別小于0.30m/s2和0.20m/s2，因此上行全程中，轎廂Z軸方向的振動(dòng)情況符合國標(biāo)要求。轎廂運(yùn)行期間X軸方向振動(dòng)的最大峰峰值為0.192m/s2，A95峰峰值為0.124m/s2，最大峰峰和A95峰峰值均符合國標(biāo)要求，而Y軸方向振動(dòng)的最大峰峰值為0.240m/s2，A95峰峰值為0.152m/s2，最大峰峰和A95峰峰值分別大于0.20m/s2和0.15m/s2，因此均不符合國標(biāo)要求。

圖2 上行全程

如圖3a所示，在電梯逐層上行1～2層時(shí)，Z軸的最大峰峰值出現(xiàn)在非運(yùn)行時(shí)關(guān)門過程中但未超過1.50m/s2，符合國標(biāo)中關(guān)于乘客電梯起動(dòng)加速度和制動(dòng)減速度最大值的要求。運(yùn)行過程中，Z軸的最大峰峰值為0.056m/s2，A95峰峰值為0.056m/s2，運(yùn)行過程中Z軸的最大峰峰值出現(xiàn)在轎廂加速后的勻速運(yùn)行階段，且最大峰峰值和A95峰峰值分別小于0.30m/s2和0.20m/s2，因此上行1～2時(shí)，轎廂Z軸方向的振動(dòng)情況符合國標(biāo)要求。轎廂運(yùn)行期間X軸方向振動(dòng)的最大峰峰值為0.148m/s2，A95峰峰值為0.088m/s2，最大峰峰和A95峰峰值均符合國標(biāo)要求，而Y軸方向振動(dòng)的最大峰峰值為0.244m/s2，大于A95峰峰值為0.052m/s2，最大峰峰不符合國標(biāo)要求，而A95峰峰值符合國標(biāo)要求。同理，如圖3b所示，在電梯逐層上行2～3層時(shí)，轎廂Z軸方向的振動(dòng)最大峰峰值均出現(xiàn)在關(guān)門過程中且未超過1.50m/s2，均符合國標(biāo)要求。轎廂Z軸方向的振動(dòng)情況符合國標(biāo)要求。轎廂運(yùn)行期間X軸方向振動(dòng)的最大峰峰和A95峰峰值均符合國標(biāo)要求，Y軸方向振動(dòng)的最大峰峰值和A95峰峰值也符合國標(biāo)要求。

圖3 逐層上行

2.2 頻譜分析

此外，由圖2、3可知，在測試開始及結(jié)束時(shí)均出現(xiàn)了較大的振動(dòng)，分析其原因，主要包括兩方面，一方面，可能是由于層門和轎門的關(guān)閉和開啟會(huì)引起的轎廂振動(dòng)；另一方面，可能是電梯制動(dòng)器松抱閘引起的轎廂振動(dòng)。為了確定其具體原因，以下對(duì)逐層上行采用頻譜分析進(jìn)行判別。

如圖4所示為上行1～2振動(dòng)頻譜圖，分別顯示了對(duì)Z軸、X軸、Y軸的頻譜曲線及對(duì)應(yīng)振幅曲線。由Z軸頻譜曲線可知，其振動(dòng)主頻為0.125Hz，轉(zhuǎn)化為周期為8s，該周期與制動(dòng)器抱閘松閘的時(shí)間一致，由此判斷該振動(dòng)是由于制動(dòng)器動(dòng)作引起的。由X軸頻譜曲線可知，其主頻為68.875Hz，該頻率較高，與制動(dòng)器的動(dòng)作無關(guān)，但其二階主頻約為0.125Hz，與制動(dòng)器動(dòng)作時(shí)間一致，可判斷二階主頻振動(dòng)是由于制動(dòng)器動(dòng)作引起的。而Y軸方向的振動(dòng)與X軸類似，其二階主頻約為0.125Hz，與制動(dòng)器動(dòng)作時(shí)間一致，可判斷二階主頻振動(dòng)是由于制動(dòng)器動(dòng)作引起。

圖4 上行1～2頻譜圖

如圖5所示為上行2～3振動(dòng)頻譜圖，分別顯示了對(duì)Z軸、X軸、Y軸的頻譜曲線及對(duì)應(yīng)振幅曲線。由Z軸頻譜曲線可知，其振動(dòng)主頻為0.125Hz，該頻率與制動(dòng)器抱閘松閘的頻率一致，由此判斷該振動(dòng)是由于制動(dòng)器動(dòng)作引起的。而X軸二階主頻約為0.125Hz，與制動(dòng)器動(dòng)作時(shí)間一致，可判斷X軸向的二階主頻振動(dòng)是由于制動(dòng)器動(dòng)作引起的。而Y軸方向的振動(dòng)與制動(dòng)器動(dòng)作頻率基本無明顯對(duì)應(yīng)關(guān)系，可判斷Y軸向振動(dòng)與制動(dòng)器動(dòng)作關(guān)聯(lián)不大。因此，綜合比較圖4、5可知，制動(dòng)器動(dòng)作對(duì)于轎廂Z軸向的振動(dòng)影響最大，對(duì)X軸有明顯的影響，而對(duì)Y軸的影響較小。

圖5 上行2～3頻譜圖

3 結(jié)語

本文采用振動(dòng)測試方法對(duì)電梯運(yùn)行振動(dòng)情況進(jìn)行了測試分析，主要目的是研究了電梯的整體振動(dòng)情況及電梯制動(dòng)器動(dòng)作與轎廂振動(dòng)的關(guān)系，測試結(jié)果表明，對(duì)于該測試電梯的整體振動(dòng)情況不佳，存在不符合國標(biāo)的振動(dòng)狀態(tài)，此外，通過頻譜分析可知，制動(dòng)器的松抱閘動(dòng)作會(huì)造成電梯轎廂的振動(dòng)，其中，制動(dòng)器動(dòng)作對(duì)轎廂Z軸向的振動(dòng)影響最大，對(duì)X軸有明顯的影響，而對(duì)Y軸的影響較小，對(duì)Z軸的影響分析主要與轎廂未達(dá)零速制動(dòng)器即動(dòng)作有關(guān)，而對(duì)X軸振動(dòng)影響大于對(duì)Y軸的影響，分析認(rèn)為，與制動(dòng)器的安裝方向有關(guān)，該測試電梯的兩塊式制動(dòng)器是沿X軸方向設(shè)置的，因此制動(dòng)器動(dòng)作是會(huì)對(duì)X軸方向產(chǎn)生更大的沖擊。本文由于現(xiàn)有研究條件所限，僅對(duì)電梯的振動(dòng)做了初步測試和分析，以后的研究還需要不斷深化和改進(jìn)。