蘭天宇 黃建秋

（沈陽遠(yuǎn)大智能工業(yè)集團(tuán)股份有限公司，遼寧 沈陽 110027）

1 高速曳引電梯機(jī)械系統(tǒng)的垂直振動特性研究

曳引式電梯是目前使用最廣泛的電梯之一，具有提升高度大、結(jié)構(gòu)緊湊、安全系數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)。目前不僅曳引式電梯的使用數(shù)量不斷增多，由于高層和超高層建筑工程的需要，其升降速度也明顯提升。在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式基礎(chǔ)上對曳引式電梯進(jìn)行研究，其牽引比一般分為兩種，即2∶1 或1∶1。本次對高速曳引電梯的機(jī)械系統(tǒng)垂直振動特性的分析，采用牽引比1∶1 形式建立物理分析模型，模型中電梯轎廂和對重分別懸掛在曳引輪兩側(cè)，在曳引機(jī)的動力作用下，通過曳引鋼絲繩牽引轎廂進(jìn)行垂直向的升降運(yùn)動。

根據(jù)物理模型建立方程，對其振動特性進(jìn)行分析。在此過程中要注意區(qū)分補(bǔ)償鏈和補(bǔ)償繩，在高速曳引電梯系統(tǒng)中，電梯存在張緊情況，需要對張緊系統(tǒng)和補(bǔ)償鏈進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，才能使對中和轎廂側(cè)保持重量平衡。電梯垂直向的振動原因主要是曳引系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的振動，包括曳引輪偏心振動、導(dǎo)向輪不規(guī)則、電機(jī)輸出力矩的波動等引起的振動。其本質(zhì)屬于多自由度振動系統(tǒng)。因此，在對其進(jìn)行垂直向振動特性分析以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮垂直向模型中的各方面影響因素。以物理模型的時(shí)變性為依據(jù)，對轎廂運(yùn)動全程進(jìn)行離散，結(jié)合曳引鋼絲繩的智聯(lián)給也行、電梯振動模型、導(dǎo)靴彈簧和張力系統(tǒng)等，采用模態(tài)實(shí)驗(yàn)方法，計(jì)算各階段機(jī)械系統(tǒng)對應(yīng)的頻率和轎廂位置、重量變化情況。

2 高速曳引電梯機(jī)械系統(tǒng)的水平振動特性研究

現(xiàn)階段針對高速曳引電梯機(jī)械體統(tǒng)的水平振動特性所進(jìn)行的研究工作，受技術(shù)條件以及經(jīng)濟(jì)條件制約，往往忽視了存在于轎廂側(cè)面和轎底的減振橡膠具有的作用，從而將包括轎架質(zhì)量在內(nèi)的參數(shù)與轎廂進(jìn)行直接疊加，也就是說將轎架和轎廂視為一個(gè)整體。在對高速曳引電梯進(jìn)行實(shí)際使用的過程中，為了在最大程度上對轎架向轎廂進(jìn)行傳遞的水平振動進(jìn)行降低，施工人員往往會選擇將大量減振橡膠安裝在轎廂側(cè)面和轎底，正是由于這部分減振橡膠的存在，導(dǎo)致轎廂質(zhì)心并不與轎廂架質(zhì)心處于相同位置，因此，在對系統(tǒng)水平振動所對應(yīng)物理模型進(jìn)行建立的過程中，應(yīng)當(dāng)對質(zhì)心偏移的情況加以考慮。該物理模型在轎架上對轎廂進(jìn)行了安裝，并通過在轎廂側(cè)面和轎底對減振橡膠進(jìn)行安裝的方式，在很大程度上對轎架所傳遞振動進(jìn)行了減弱，而將導(dǎo)靴安裝在轎架上，通過將其與導(dǎo)軌進(jìn)行滾動接觸的方式，完成井道中電梯的升降運(yùn)動時(shí)，導(dǎo)靴彈簧和導(dǎo)軌在接觸過程中所產(chǎn)生預(yù)壓縮量，具有明顯的減振效果。

雖然導(dǎo)靴質(zhì)量較小，在電梯運(yùn)行過程中對水平振動產(chǎn)生的影響較易被忽略，但是隨著電梯運(yùn)行速度的不斷提升，滾動導(dǎo)靴具有的作用應(yīng)當(dāng)引起重視，導(dǎo)軌制造及安裝過程中的誤差，導(dǎo)軌彎曲變形等情況的存在，都會導(dǎo)致電梯轎廂受到相應(yīng)的激勵。因此，本文在對水平振動特性進(jìn)行研究時(shí)，重點(diǎn)考慮了滾動導(dǎo)靴可能帶來的影響，通過對導(dǎo)軌及滾動導(dǎo)靴之間所產(chǎn)生相互作用加以分析的方式，得出了相應(yīng)的徑向物理模型，在對8 自由度的電梯水平振動模型進(jìn)行建立后，通過模態(tài)實(shí)驗(yàn)的方式計(jì)算出了高速曳引電梯機(jī)械系統(tǒng)在不同階段所對應(yīng)頻率。

3 高速曳引式電梯振動的控制策略

3.1 被動控制

被動控制措施主要有電梯轎廂支撐彈簧和橡膠參數(shù)的優(yōu)化、電梯導(dǎo)靴支撐彈簧剛度的優(yōu)化、導(dǎo)輪支撐彈簧剛度的優(yōu)化等，這些措施可以有效避免轎廂的振動頻率和導(dǎo)軌的振動頻率過于接近導(dǎo)致的共振現(xiàn)象。此外，實(shí)驗(yàn)表明，通過在導(dǎo)軌上安裝摩擦和油液阻尼器來增大整個(gè)電梯系統(tǒng)的阻尼系數(shù)，可以有效抑制轎廂的振動幅度。被動控制法可靠性較高，維護(hù)費(fèi)用較低，但相對而言控制效果較為有限。

3.2 主動控制

近年來，高速曳引式電梯的振動主動控制技術(shù)得到了廣泛關(guān)注，與傳統(tǒng)的振動控制方法相比，振動主動控制技術(shù)可以根據(jù)檢測到的振動信號采取積極的控制措施，主動消除或減少振動現(xiàn)象，保證電梯的安全運(yùn)行。

高速曳引式電梯的振動主動控制方式有多種，目前常用的有主動/半主動吸振控制、隔振控制、阻振控制、消振控制等。一般而言，振動主動控制系統(tǒng)主要由傳感器、被動懸置裝置、控制裝置及作動器組成。其中，傳感器主要用于將被控制信號傳輸?shù)娇刂蒲b置，是整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和輸入源，在整個(gè)振動主動控制系統(tǒng)中，需要控制的參數(shù)包括電梯的速度、加速度、位移、壓力及位置等，根據(jù)受控參數(shù)的不同，需要安裝對應(yīng)的傳感器；作動器旨在快速為電梯系統(tǒng)提供合適的動態(tài)作用力；被動懸置裝置用于在制動器失效情況下支撐發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；控制裝置是振動主動控制系統(tǒng)的輸出裝置，可直接控制作動器生成的力和位移的大小，以減少振動現(xiàn)象。

4 結(jié)語

總而言之，本文以導(dǎo)靴與導(dǎo)軌間的相互作用和曳引鋼絲繩具有的時(shí)變特性為依據(jù)，對高速曳引電梯在水平以及垂直方向上所對應(yīng)的振動物理模型進(jìn)行了建立，并通過仿真分析的方式，在對高速曳引電梯所具有振動特性進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步討論了系統(tǒng)振動速度、位移等因素的變化規(guī)律。