陳祥

摘要：電梯運(yùn)行振動(dòng)在一定程度上影響到電梯的使用效果。文章介紹了電梯系統(tǒng)的激振力特性，還從理論上分析了影響電梯運(yùn)行振動(dòng)的機(jī)械和電氣因素，并提出了降低電梯運(yùn)行振動(dòng)的有效措施。

關(guān)鍵詞：電梯振動(dòng)；激振頻率；隔振系統(tǒng)；導(dǎo)軌；鋼絲繩；轎廂；共振

中圖分類號(hào)：P642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2012）31-0060-03

通常，評(píng)價(jià)電梯質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)是根據(jù)電梯的外觀、電梯運(yùn)行時(shí)的舒適感以及故障率的高低等決定。其中，用戶用來(lái)衡量電梯廠家產(chǎn)品檔次的一個(gè)重要指標(biāo)便是電梯運(yùn)行時(shí)給人的舒適感。在正常情況下，用戶乘坐電梯的時(shí)間并不長(zhǎng)，在相對(duì)短暫的時(shí)間里電梯的振動(dòng)幅值也比較小，用戶也不會(huì)有明顯的感官感受。但是，當(dāng)電梯振動(dòng)達(dá)到一定的幅值時(shí)，振動(dòng)頻率在人的敏感頻帶，此時(shí)，乘客就會(huì)有明顯的不適感。所以說(shuō)，評(píng)價(jià)電梯整機(jī)性能質(zhì)量的綜合指標(biāo)是電梯的振動(dòng)。假如說(shuō)評(píng)價(jià)電梯質(zhì)量的必要條件是電梯安全設(shè)施的可靠性，那么，評(píng)價(jià)電梯質(zhì)量的充分條件便是電梯的振動(dòng)。

1 系統(tǒng)激振力特性

電梯運(yùn)行系統(tǒng)模型如圖1所示：

從系統(tǒng)角度來(lái)考慮，電梯在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的振動(dòng)應(yīng)該是懸掛在曳引機(jī)上的轎廂-對(duì)重系統(tǒng)。在曳引機(jī)的振源激勵(lì)下會(huì)產(chǎn)生受迫振動(dòng)，其幅頻特性如圖2所示：

由圖2可知，該振動(dòng)類激振頻率和激振力的幅值有關(guān)。通常，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子存在的不平衡性、減速箱和電機(jī)軸間的安裝誤差以及盤車手輪和制動(dòng)輪間的動(dòng)不平衡性都會(huì)造成電梯旋轉(zhuǎn)體的不平衡。這種旋轉(zhuǎn)體的不平衡所造成的激振力幅值和頻率的平方成正比，振幅放大率的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：。其中，表示頻率比，表示阻尼比。

由圖2的副-頻響應(yīng)曲線可知，激振力的大小與振動(dòng)頻率有關(guān)。不同于其他的振動(dòng)類型，隨著頻率比的增大，會(huì)逐漸趨向于1，并且下降趨勢(shì)變慢。因此，可以根據(jù)此特性來(lái)選擇電梯隔振系統(tǒng)。通常，采用橡膠作為電梯隔振系統(tǒng)，其阻尼比為。所以，當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生共振現(xiàn)象時(shí)，的值在1.67～5之間。

2 影響電梯運(yùn)行振動(dòng)的機(jī)械因素

2.1 導(dǎo)軌問(wèn)題

導(dǎo)軌問(wèn)題可以造成電梯的晃動(dòng)，具體表現(xiàn)為：在電梯上下行經(jīng)某一固定點(diǎn)時(shí)，在轎廂內(nèi)，可以明顯地感覺到電梯的晃動(dòng)。通過(guò)振動(dòng)儀來(lái)測(cè)量電梯的運(yùn)行振動(dòng)曲線，可以看出，在某個(gè)提升高度處的振動(dòng)曲線超標(biāo)。

常見的導(dǎo)軌問(wèn)題主要有導(dǎo)軌接口調(diào)整不良、導(dǎo)軌表面清潔不良、導(dǎo)軌撐架調(diào)整不好以及導(dǎo)軌的損傷變形等。

2.1.1 導(dǎo)軌接口調(diào)整不良的情況，主要表現(xiàn)為轎廂導(dǎo)軌接頭處間隙和臺(tái)階的增大使得電梯運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)水平方向的間隙振動(dòng)，極大地影響乘客的舒適感。在GB/T 10060-2011中規(guī)定，設(shè)有安全鉗的對(duì)重導(dǎo)軌和轎廂導(dǎo)軌的工作面接頭處不能有連續(xù)的縫隙。對(duì)于存在的局部縫隙，長(zhǎng)度不能大于0.5mm。

2.1.2 導(dǎo)軌表面出現(xiàn)清潔不良的情況，應(yīng)采用抹布或除銹的方式進(jìn)行清除。

2.1.3 導(dǎo)軌撐架調(diào)整不好時(shí)，常見情況為導(dǎo)軌軌距和對(duì)向度不良以及導(dǎo)軌撐架的固定螺栓有部分松動(dòng)。這些問(wèn)題都容易造成電梯的振動(dòng)。

2.1.4 導(dǎo)軌損傷變形時(shí)，應(yīng)該通過(guò)適當(dāng)?shù)膶?dǎo)軌刨修整，對(duì)于嚴(yán)重?fù)p傷變形的應(yīng)通過(guò)更換導(dǎo)軌進(jìn)行處理。

2.2 鋼絲繩問(wèn)題

電梯運(yùn)行時(shí)鋼絲繩的晃動(dòng)也會(huì)造成電梯的振動(dòng)，影響乘坐電梯的舒適感。引起鋼絲繩晃動(dòng)的原因主要有鋼絲繩放氣不足以及鋼絲繩張力調(diào)整。GB 7588中規(guī)定了鋼絲繩的張力和平均值間的偏差不能超過(guò)5%。

2.2.1 鋼絲繩放氣不足會(huì)造成鋼絲繩的扭曲變形，從而引起電梯運(yùn)行振動(dòng)。因此，在安裝前必須確保鋼絲繩放氣，避免鋼絲繩放氣不足的情況。

2.2.2 曳引鋼絲繩張力調(diào)整不均勻會(huì)造成電梯運(yùn)行時(shí)受力不均，曳引輪各繩槽受力不均會(huì)造成磨損程度不均勻，從而引起電梯的異常抖動(dòng)。同時(shí)，轎廂的抖動(dòng)也會(huì)降低鋼絲繩和曳引輪的使用壽命。因此，要對(duì)電梯各鋼絲繩的張力進(jìn)行調(diào)整，確保各鋼絲繩的張力在平均值的5%范圍里。

2.3 轎廂問(wèn)題

引起電梯轎廂問(wèn)題的原因主要有轎廂安裝緊固密封性、導(dǎo)靴的松緊程度以及轎廂的平衡問(wèn)題等，所有這些都會(huì)造成電梯的振動(dòng)。

2.3.1 轎廂的安裝要確保緊固密封，否則當(dāng)電梯高速運(yùn)行時(shí)，沒有緊固好的部位容易發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)，造成電梯轎廂的振動(dòng)，從而影響電梯的舒

適性。

2.3.2 導(dǎo)靴的松緊程度要適宜，導(dǎo)靴太松使得轎廂運(yùn)行時(shí)有晃動(dòng)感；導(dǎo)靴太緊又會(huì)造成電梯起動(dòng)時(shí)有臺(tái)階感，而電梯停止時(shí)有制動(dòng)感。因?yàn)椋娞莸纳舷逻\(yùn)行主要是靠安裝在轎廂上的導(dǎo)軌和導(dǎo)靴相接觸來(lái)傳動(dòng)的。

2.3.3 轎廂的平衡性要好，否則電梯運(yùn)行時(shí)導(dǎo)靴緊蹭導(dǎo)軌面，會(huì)有明顯的抖動(dòng)或振動(dòng)感。導(dǎo)致轎廂質(zhì)量不平衡而傾向一側(cè)的原因主要是設(shè)計(jì)或安裝時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題。

2.4 共振問(wèn)題

共振問(wèn)題是引起電梯運(yùn)行振動(dòng)，影響乘坐電梯舒適性的重要因素。電梯的整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)是由許多構(gòu)件組成的，這些構(gòu)件本身都存在著一定的振動(dòng)頻率。當(dāng)電梯在運(yùn)行時(shí)，其他的因素綜合起來(lái)產(chǎn)生的振動(dòng)頻率和構(gòu)件的振動(dòng)頻率重合時(shí)就會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象，從而引起電梯的振動(dòng)。最常見的振動(dòng)發(fā)生根源在曳引機(jī)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)部分。該部分的機(jī)械振動(dòng)從曳引機(jī)通過(guò)曳引鋼絲繩傳到轎廂，所引起的受迫振動(dòng)頻率接近構(gòu)件本身的固有頻率時(shí)就會(huì)引起共振現(xiàn)象。此時(shí)，在電梯的轎廂內(nèi)可以明顯地感覺到電梯的周期性振動(dòng)，并伴有嗡嗡的響聲。消除共振現(xiàn)象的方法主要是改變激振頻率或者是改變系統(tǒng)的固有頻率（如改變系統(tǒng)剛度等）。通過(guò)更換曳引機(jī)或者調(diào)整電梯的主速度也能有效地消除共振現(xiàn)象。電梯用繩輪在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)頻率和電梯周期振動(dòng)產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)頻率相等時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象。電梯用繩輪主要有導(dǎo)向輪、曳引輪、對(duì)重反繩輪、轎頂反繩輪以及補(bǔ)償輪等。通過(guò)計(jì)算各繩輪在額定速度運(yùn)行時(shí)的回轉(zhuǎn)頻率并和電梯周期振動(dòng)所產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)頻率進(jìn)行比較，就可以判斷出該周期振動(dòng)是由哪根繩輪引起的。

3 影響電梯運(yùn)行振動(dòng)的電氣因素

3.1 電動(dòng)機(jī)

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

3.2 拖動(dòng)和控制系統(tǒng)

由拖動(dòng)和控制系統(tǒng)所造成的電梯運(yùn)行振動(dòng)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(shí)間選擇不合適；調(diào)速器中調(diào)節(jié)器P值過(guò)大，I值過(guò)?。徽{(diào)速器稱重補(bǔ)償鎖定信號(hào)不穩(wěn)定；調(diào)速器給定信號(hào)不穩(wěn)定或受干擾。

4 降低電梯運(yùn)行振動(dòng)的有效措施

引起電梯運(yùn)行振動(dòng)的機(jī)械和電氣因素很多，在實(shí)際中只有綜合分析電梯運(yùn)行過(guò)程產(chǎn)生的振動(dòng)根源才能提出具體有效的措施來(lái)降低電梯的運(yùn)行振動(dòng)，從而提高電梯運(yùn)行的穩(wěn)定性。降低電梯運(yùn)行振動(dòng)的措施主要有以下幾種：

4.1 改變激振頻率

電梯運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生振動(dòng)的主要原因是發(fā)生共振現(xiàn)象。因此，通過(guò)改變曳引機(jī)的激振頻率，使其遠(yuǎn)離曳引機(jī)的固有頻率就能最大限度地降低發(fā)生共振的可能性，從而降低電梯的運(yùn)行振動(dòng)。為了從根本上降低電梯的運(yùn)行振動(dòng)，可以通過(guò)在曳引機(jī)和電梯的連接部位采取消振方式來(lái)降低其他方式的振動(dòng)傳播。

4.2 定期檢查電梯設(shè)施安裝的完備性

電梯的各個(gè)部分在安裝過(guò)程中產(chǎn)生的誤差以及使用過(guò)程中所發(fā)生的變形都會(huì)引起電梯的運(yùn)行振動(dòng)。因此，對(duì)于運(yùn)行中的電梯要定期進(jìn)行檢查，檢查整個(gè)電梯各個(gè)部分的完備性。檢查項(xiàng)目主要包括緊固件的緊固性是否達(dá)標(biāo)、電機(jī)的振動(dòng)是否滿足振動(dòng)要求等。對(duì)于不符合要求或超標(biāo)的部件，要及時(shí)進(jìn)行維修或更換。通過(guò)對(duì)電梯的定期檢查和維護(hù)，可以有效地保障各個(gè)部件的強(qiáng)度和硬度等。此外，還要注意檢查并調(diào)整各鋼絲繩的張力，以此來(lái)消除因張力不符合要求所產(chǎn)生的振動(dòng)。

4.3 改變橋廂的隔振設(shè)施

在電梯停止時(shí)，轎廂底部和導(dǎo)軌的碰撞也會(huì)引起電梯的振動(dòng)。為了改變電梯的振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)轎廂的軟著陸，可以在電梯的轎廂底部增加軟硬適中的隔振橡膠。通過(guò)該隔振設(shè)施，可以對(duì)碰撞產(chǎn)生一定的緩沖作用，從而降低電梯的運(yùn)行振動(dòng)，提高乘坐電梯的舒適性。

5 結(jié)語(yǔ)

影響電梯運(yùn)行質(zhì)量的重要因素是電梯運(yùn)行振動(dòng)，而電梯運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的振動(dòng)原因是多方面的，只有通過(guò)全面的分析和檢查才能找出電梯振動(dòng)的具體原因，并采取相應(yīng)的措施來(lái)降低電梯運(yùn)行振動(dòng)，提高電梯乘坐的舒適感。實(shí)踐證明，通過(guò)改變激振頻率來(lái)消除共振、定期檢查電梯設(shè)施安裝的完備性以及改變橋廂的隔振設(shè)施都是可行和有效地降低電梯運(yùn)行振動(dòng)的措施。

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