【摘要】高層及超高層建筑中，電梯已然成為了垂直方向上的主流代步工具，為人們的生活帶來了巨大便利。結(jié)合高層建筑電梯系統(tǒng)的運行特點，本文對電梯運行時產(chǎn)生垂直振動的原因進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上對電梯垂直振動的抑制方法作了詳細(xì)探討，得出相關(guān)結(jié)論，供同行參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】電梯系統(tǒng)；垂直振動；分析；振動抑制

科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展為建筑電梯垂直運行提供了技術(shù)支撐，促進(jìn)了電梯系統(tǒng)運行技術(shù)的進(jìn)步。目前，國內(nèi)幾乎所有的高層建筑、超高層建筑都有安裝垂直電梯，并利用該類電梯為人們的生產(chǎn)、生活提供便利。原則上來說，安裝于高層建筑、超高層建筑內(nèi)部垂直電梯的安全性理應(yīng)是得到保證的，但是其在實際運行時難免會因某些因素影響而發(fā)生電梯垂直振動，影響到電梯運行的安全性。針對這一問題，筆者現(xiàn)結(jié)合電梯運行產(chǎn)生垂直振動的原因，對解決、抑制措施作詳細(xì)探討。

一、電梯系統(tǒng)運行時產(chǎn)生垂直振動的原因

安裝于建筑內(nèi)部的電梯系統(tǒng)，安全使用的基本要求是：一，在電梯的全壽命周期內(nèi)，保證電梯運行穩(wěn)定性，保證電梯運行五事故；二，電梯的啟動和停止一定要平穩(wěn)；三，電梯運行工作時不會給內(nèi)部乘坐人員造成壓力，要讓乘坐人員感覺舒適；四，電梯停止時位置要準(zhǔn)確，不得出現(xiàn)卡殼現(xiàn)象；五，盡量低能耗運行。在實際運行中，電梯可能會因為受到機械運作因素的影響，進(jìn)而發(fā)生垂直振動問題，使其無法滿足以上五點運行要求。如果電梯系統(tǒng)在運行時發(fā)生了垂直振動，且振動振幅較大，振動頻率與人體頻率相接近，就會引起人體與電梯共振，使乘坐人員產(chǎn)生身體不適。

電梯運行過程中之所以會產(chǎn)生垂直振動的原因在于，曳引機在與運作和輸出功率時產(chǎn)生了一定的機械波動，該波動沿著與之相連的鋼絲繩往電梯轎廂傳遞，使電梯整個轎廂都產(chǎn)生機械波動。如果這個時候有人乘坐電梯，就會感到電梯的劇烈振動、顛簸。簡言之，電梯系統(tǒng)在運行時候之所以會產(chǎn)生垂直振動，主要就是因為波動傳遞。為此在克服電梯垂直振動問題時，最好的方式是從曳引機波動產(chǎn)生參數(shù)控制以及波動傳播參數(shù)控制著手。但需要注意的是，曳引機運作中產(chǎn)生的波動是很難消除的，參數(shù)控制也比較難，所以只能從波動傳播上入手，通過改變電梯運行的動態(tài)參數(shù)來達(dá)到減振目的。

二、電梯垂直振動抑制方法分析

根據(jù)上段內(nèi)容的推測，在抑制電梯垂直振動時最好的方式是從電梯波動傳播上入手，改變電梯運行動態(tài)參數(shù)，因此在實際工作中，筆者提出使用動力減振器這一建議。

1、電梯轎廂動力減振器的原理

由電梯垂直振動產(chǎn)生的原因可知，電梯運行時振動產(chǎn)生的根源在于曳引機，曳引機運作產(chǎn)生機械振動，后振動傳遞到鋼絲繩，通過鋼絲繩子向電梯轎廂另一側(cè)、轎廂底部等部位傳遞，最后形成電梯垂直振動。針對這一原因，在減振處理時可考慮采用動力減振器裝置，利用動力減振器來抑制電梯振動。結(jié)合上段內(nèi)容的分析，當(dāng)電梯運行，曳引機工作時，我們可通過調(diào)節(jié)電梯系統(tǒng)動態(tài)參數(shù)來減振，如控制電梯質(zhì)量、電梯彈簧系、阻尼系統(tǒng)等運行參數(shù)，這樣的減振方式的確可達(dá)到減振目的，但實際實施時處于安全性考慮，除特殊情況外一般不采用動態(tài)參數(shù)控制法減振，以免在改動電梯系統(tǒng)運行參數(shù)時引發(fā)其他問題，危害電梯運行質(zhì)量。另外，由于電梯運行屬于機械運作，不可能將機械運作產(chǎn)生的機械波動完全消除，實際減振時同樣處于安全性考慮，可以適當(dāng)降低電梯減振效果，適當(dāng)放寬對電梯減振的要求。

動力減振器的設(shè)計原理在于，利用該減振器所具備的減振功能對振源釋放的振動能量進(jìn)行吸收，達(dá)到減少振動能量，阻礙振動能量往轎廂另一側(cè)傳遞的目的。動力減振器在使用時可保證自身頻率與振源不等，在電梯空間大小允許的前提下，應(yīng)盡量采用質(zhì)量較好、剛度更高的減振器設(shè)計結(jié)構(gòu)，便于節(jié)約下更多的減振器安裝空間，并最大化提高減振器的減振效果。

2、動力減振器的應(yīng)用

動力減振器具有極好的應(yīng)用推廣價值，一方面它能有效控制電梯的垂直振動，發(fā)揮電梯減振作用；另一方面它能通過控制成本來獲得良好的經(jīng)濟效益。因此在應(yīng)用動力減振器時，重點工作除了要掌握好減振器使用方法之外，還要采取有效措施控制好該器具的加工成本，盡量小化減振器的規(guī)格，使其同時兼?zhèn)浣?jīng)濟性與實用性。為了能進(jìn)一步拓寬動力減振器的應(yīng)用范圍，筆者通過有限單元法對于減振器整體結(jié)果模擬后，經(jīng)過試驗的驗證得到以下三點應(yīng)用建議：

（1）在主振動臂上而進(jìn)行板厚增減以及質(zhì)量變化，對于減振器的自身的頻率改變影響巨大且不連續(xù)。因此可以通過改變卞振動臂上而板厚或者質(zhì)量參數(shù)，來改變減振器自身的頻率，從而防止由于減振器頻率和振源頻率相同而引起的共振，這樣減振器就可以適應(yīng)不同頻率的振源電梯。

（2）減振器尺寸對于減振器自身的頻率改變是微小且連續(xù)的。這樣就可以通過對于尺寸的調(diào)整而使減振器自身的頻率在小范圍內(nèi)連續(xù)變化，增強減振器自身的阻尼作用，從而提高減振效果。

（3）利用尺寸和振動臂兩方面的影響，對于減振器的自身頻率在較大的范圍內(nèi)進(jìn)行精確的調(diào)整。例如：3mm板厚和3塊質(zhì)量塊的振動臂，使減振器的固有頻率在25～35之間變化，通過改變尺寸，可以使減振器的固有頻率在25～35之間找到一個精確值。如果想在實際中利用這種力一法，最好之前進(jìn)行實驗后利用得出的數(shù)據(jù)繪制成圖標(biāo)，方便在施工過程中的查閱，從而提高了生產(chǎn)效率。

3、轎廂減振裝置

除了動力減振器以外，還可在電梯系統(tǒng)中安裝相應(yīng)的轎廂減振裝置。考慮到電梯在垂直振動方向的振源可能有很多個，但最主要的就是曳引機產(chǎn)生的多個頻率的振源。這樣就可以利用數(shù)目上振源相等的減振墊，利用減震墊固有頻率與振源頻率相互作用減小振幅。這樣的設(shè)計雖然不能電梯廂體的垂直振幅減小為零，但可以做到有效抑制廂體振動，增加乘客的舒適度。此種減振方法的關(guān)鍵就是找到減振墊的固有頻率與激振頻率相同或相近，只要能夠精確減振墊和振源的頻率，就可以順利的完成整體減振的工作。

三、結(jié)束語

本文針對電梯在垂直方向上振動的產(chǎn)生原理，提出了兩種有效抑制電梯系統(tǒng)垂直振動的方法，即動力減振器和轎廂減振裝置。兩種方法各有優(yōu)劣：動力減振器整體設(shè)計較為復(fù)雜，與轎廂減震裝置比，其安裝也更為麻煩，但其可以隨時可以根據(jù)所安裝電梯振源進(jìn)行調(diào)整，適應(yīng)性更強；而轎廂減振雖然結(jié)構(gòu)簡單，但其適應(yīng)性較差，每個電梯系統(tǒng)的振動源都需要進(jìn)行單獨測量。

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