浅谈引起电梯系统振动问题的机械因素

摘要：

本文从引起电梯系统振动问题的机械因素分析入手，并在基础上提出控制电梯系统振动的有效策略。期望通过本文的研究能够对确保电梯系统安全、稳定、可靠运行有所帮助。

【关键词】电梯系统 机械振动 减振

1.引起电梯系统振动问题的机械因素分析

大体上可将引起电梯系统振动问题的机械因素归纳为以下几大类：

1.1导轨因素

导轨因素可导致电梯晃动。在轿厢内，一旦电梯上下行经某一固定点时，就会感到明显晃动。如果利用振动仪来测量电梯的运行振动曲线，就会发现某个提升高度处的振动曲线超标。因导轨问题造成电梯运行振动主要表现为以下几个方面：1.因轿厢导轨接头处间隙与台阶增大，造成电梯出现水平方向振动，降低使用者舒适感；2.导轨撑架没有调整好，经常出现导轨轨距和对向度不良的情况，以及导轨撑架的固定螺栓松动现象，进而导致电梯运行中振动；3.导轨表面清洁度不够，没有及时清除污垢；④导轨发生损伤变形，没有对其进行修整或更换。

1.2钢丝绳因素

如果钢丝绳张紧不均匀，使得某几根钢丝绳绷紧、某几根钢丝绳宽松，那么就会使电梯在运行中因钢丝绳受力不均匀而造成轿厢异常抖动。在这时受力较大的曳引轮绳槽会加快磨损，形成节径差，而后又引发绳间相对滑移，加大对电梯运行中的振动和噪音的影响，并且这种影响是难以调节的。同时，电梯轿厢抖动会降低钢丝绳和曳引轮的安全性，缩短其使用寿命。此外，钢丝绳放气不足也会导致电梯运行振动。如果在电梯安装前没有对钢丝绳进行放气，那么就会造成钢丝绳扭曲变形，引起电梯振动，影响乘坐电梯的舒适感。

1.3曳引机因素

在引起电梯系统振动的机械因素中，曳引机因素是最为常见的因素。对于有齿轮的曳引机而言，其蜗轮蜗杆运动副的制造、安装精度和轴承精度，是造成电梯机械振动的根源，主要表现在：涡轮副的加工装配存在较大误差，造成涡轮副无法正常完成进出的啮合过程，进而引发蜗杆、涡轮齿间连续出现冲击现象，最终形成涡轮副受迫振动的激振力。通常情况下，涡轮副加工装配误差越大，就会造成越大的激振力和电梯振动。在长时间使用涡轮副的情况下，涡轮蜗杆和齿轮之间的磨损会逐步增大，造成电梯加减速时有轴向窜动，使得电梯运行中出现台阶感。

1.4共振因素

共振因素是影响乘坐电梯舒适性的重要原因。由于电梯的机械系统是由不同构件所构成的，每个构件都拥有自己的振动频率，所以在电梯运行时，一旦其他因素综合起来的振动频率与不同构件振动频率产生重合，就会造成共振现象，进而导致电梯出现振动。曳引机的机械部分是最常见的共振现象发生根源处，这是因为振动现象从曳引钢丝绳一直传到轿厢，若其引起的受迫振动频率与构件本身固有频率相接近时，必然会导致共振现象，从而使得电梯轿厢内出现周期性振动，与此同时还会引发嗡嗡声响。

2.控制电梯系统振动的有效策略

由于引起电梯系统振动的原因较多，为了有效防止电梯系统振动运行稳定性造成的影响，必须采取相应的控制方法。业界的专家学者基于电梯系统动力学研究分析的基础上，提出了以下几种控制电梯振动的方法。

2.1抑制振源的方法

通过分析可知，电梯系统绳轮的偏心、曳引机的输出波动等因素是引起电梯垂直振动的主要振源，而引起电梯水平振动的振源主要有电梯导轨轮廓形状偏差以及导靴误差等。鉴于此，可从通过以下方法来减少振源，进而达到控制电梯系统振动的目的。其一，减少曳引机自身转矩和转速的波动变化。具体可以采取基于电流预测的死区效应补偿方法来解决这一问题，通过该方法能够使电梯在电机励磁电流频率6倍频的振动幅值获得有效消除；其二，减小绳轮偏心。想要有效减小绳轮偏心，就必须在转轮安装过程中，进行严格的静平衡和动平衡，借助该方法能够是绳轮偏心有效减小，可以达到降低振动发生几率的目的；其三，提高导轨的安装质量。当导轨表面过于粗糙或是接头位置处的质量不合格都容易引起电梯系统横向振动。为此，除了在加工制造时严格控制生产质量，降低导轨的形位公差以及尺寸误差之外，还应当在实际安全过程中，提高安装质量。

2.2隔振方法

在电梯系统隔振设计的过程中，可以采取如下措施减少振动：

2.2.1对曳引绳的张紧力进行均匀分配。相关研究结果表明，曳引绳与曳引轮的使用寿命会由于绳张力分配的不均匀而缩短，这样一来便容易引起电梯轿厢垂直振动超标。为了准确估算出曳引绳的张力，可以用手激振曳引绳，并按照其波动时间对张力进行估计，由此便可得出曳引绳张力与波动时间的关系，该方法常被用于超高速电梯的隔振设计当中，是一种非常有效的方法。

2..2.2导靴参数的优化调整。通过对导靴参数进行优化调整也能够起到减振的作用。要合理确定导靴的间隙，并进一步提高导靴内衬材料的强度和刚度及耐磨性。同时，还可调整滚动导靴弹簧对滚轮的预压缩量。此外，提高滚轮外缘橡胶的强度和耐磨性，能够起到降低滚轮塑性变形的作用。

2.2.3对轿架和轿厢进行优化设计。为了减低轿架和轿厢对电梯振动的机械影响，应当在其设计过程中，利用有限元模型进行设计参数优化，借此来使两者的共振频率，尤其是轿厢的频率避开电梯系统可能产生的激振频率，这样便可以有效消除共振问题，从而降低振动的发生几率。

2.2.4合理选择阻尼。可以通过对电梯系统上减振橡胶的阻尼进行调整，即合理选择橡胶类型与几何参数，从而使人体敏感频段的振动能量获得有效耗散，这样便可以解决由人体引起的电梯机械振动问题。

2.3加强检查维护

通常情况下，电梯系统一般都是在运行一段时间之后，才会出现振动问题，这是因为，在电梯不断运行的过程中，某些部件会随着使用而出现变形，由此便容易引起电梯振动。所以，应当加强对电梯的检查与维护。对于检查中发现的不符合要求或是超标的部件要及时进行维修或是更换，这样能够有效确保主要部件的强度和硬度，由部件变形问题引起的振动便可以基本消除。

3.结论

总而言之，在电梯系统的使用过程中，振动是较为普遍的问题。为此，有必要分析引起电梯振动的主要机械因素，并采取有效的措施加以解决，借此来减少或避免电梯出现振动。这不但能够确保电梯安全、稳定、可靠运行，而且还能进一步延长电梯系统的使用寿命。

参考文献：

[1]陈宏意.电梯运行振动原因及减振方法探讨[J].机械工程师.2014（1）.

[2]张鹏.高速电梯悬挂系统动态性能的理论与实验研究[D].上海交通大学.2007.

[3]计展.电梯系统频率及主传动机构的可靠性灵敏度分析[D].东北大学.2009.