电梯运行振动浅析

摘要：有效的振动控制能够降低电梯运行过程中产生的噪声等一系列次危害，提高乘客的舒适性。文章从电梯系统运行振动的特性出发，在理论上对电梯运行过程中产生的振动的原因进行了分析，并提出了几点关于降低电梯运行振动的有效措施。

关键词：电梯振动；幅频曲线；曳引机系统；激振频率

中图分类号：TH113 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）07-0085-03

电梯作为现代城市居民生活中最常见的垂直通工具，已经逐渐普及到现代城市的各种建筑物中。但是电梯的安全性和振动仍然是人们关注的关键，而且在近几年，电梯振动性要求越来越高，特别是电梯乘坐的舒适性已经成为乘坐人员的首选因素。电梯运行振动是电梯舒适性的决定因素，科学的研究电梯运行过程中的振动并做出分析，能够有效的提高电梯运行的舒适性，提升电梯乘坐人员的舒适度。

一、电梯系统振动特性

从电梯整个运动系统而言，电梯的振动源主要是曳引机上的桥厢对重系统，其在振动的激励下产生相应的受迫振动。一般而言，由于电动机转子的不平衡而出现的转子振动，或者电机轴和减速箱之间的安装误差而产生的振动不规律，引起振幅变化，基本的数学表达式为：

其中ε――阻尼比；γ――频率比。

通过相应的软件分析，可以建立振动的幅―频曲线，如图1所示：

由图1可以得知，振动放大幅度受频率比影响，当频率比增大时，振动放大率趋于1结合实际情况，电梯隔振系统材料一般采用橡胶，其阻尼比为0.1。通过曲线分析知，发生共振的振动幅度放大率β=1.67～5。

（一）曳引机系统分析

由于曳引机系统是电梯主要的振动源，当电梯运行时，曳引机工作产生的激振频率与曳引机本身的系统频率相等或者接近时，就会产生共振。通过力学理论相关知识，对电梯曳引机系统进行分析。

假设系统的固有频率ω0，电梯承重梁的长度设为L，可以通过相关的公式计算出1根承重梁的集中载荷R，惯性力矩J=7110cm4。由挠度公式y=RL3/48EJ。可以计算出系统固有频率

曳引机产生的固有振动频率

例如，电梯曳引机型号一般采用EM2400，当转速n=1465r/min时，电梯在运行过程中曳引机产生的激振频率

通过对比可知，理论计算下曳引机自身固有频率和电梯运行过程中产生的激振频率很接近，如此在电梯运行过程中，电梯容易产生自身共振，使得电梯运行过程中的振动幅度变大，从而影响电梯运行的平稳性，缩减了电梯运行的舒适度。

（二）桥厢与曳引绳系统分析

桥厢作为电梯运行的主体，一般由钢丝绳牵挂，形成一个上下不断运动的弹性系统。在这里，对桥厢系统进行简化，使得电梯在运行过程中能够更加容易的分析振动现象。简化图如图2所示：

由图2可知，将曳引绳简化成弹簧，桥厢就可以简化成为弹性元件，通过这种简化，能够建立比较简单的系统模型，如图2所示，利用理论公式，可以算出桥厢的固有频率：，查阅相关资料，结合常用电梯的相关数据，可以计算出，当电梯满载时，固有频率f0=26.1～24.5Hz。其值与理论分析一致，与曳引机的激振频率相近，容易产生共振。

二、机械振动

电梯运行过程中产生的振动，除了曳引机固有频率和激振频率产生的共振外，还有其他机械或者电气设施产生次机械振动，其运动机理相对于机械共振复杂，影响也不容忽视。它不但能影响乘客的乘坐电梯的舒适性，更能影响电梯乘坐人员的听觉敏感性，刺激电梯内人员的感官，甚至造成短暂的耳鸣等，危害很大。

（一）曳引机

除了曳引机本身的固有共振，也有其他的微小设备引起曳引机的微震，在实际的电梯运行过程中，这部分因素会增加电梯和曳引机的振动幅度，从而影响电梯乘坐的舒适性。例如，蜗轮副侧间隙过大，电机轴承磨损以及其径向跳动过大等，这类安装因素能够影响电梯运行过程中的位置误差，进而引起曳引机电机转动的不平衡性，致使电梯振动加剧。

（二）桥厢

桥厢设计的合理性也是电梯运行过程中舒适性的保证，但是普遍的电梯桥厢设计过于经验化，结构尺寸未能得到有效的保证，从而使得桥厢的刚度和硬度不够。在运行过程中，桥厢壁和系统本身固有频率接近，产生共振。例如桥厢的本身重量过大，引起桥厢运行过程中的惯性过大，引起系统动态性变差。而且，有时桥厢底部结构设计不合理，防震设施过少，在电梯运行停止瞬间造成电梯桥厢接触过大，碰撞引起的振动造成舒适度锐减。也有一些如桥厢部分结构使用发生变形，紧固件松动等，使得桥厢运行过程产生振动。

（三）导轨装置

导轨是电梯运行轨迹正确性的保障，但导轨安装牢固性和误差的大小同样会对电梯运行过程中产生的振动大小产生影响。例如，导轨安装不牢固，致使电梯运行轨迹发生变化，从而引起电梯的振动加剧。有些电梯由于导轨使用过程中发生弯曲变形，在接口处影响电梯的运行距离，从而使得导轨的轨迹发生偏差造成振动。

在实际的导轨安装和使用过程中，容易形成导轨弹簧预紧力不够，特别是在安装有误差的前提下，电梯桥厢在运行一段时间后引起导轨变形，致使桥厢与导轨、导轨与紧固件发生很大的摩擦和振动，从而影响电梯里的乘坐人员的舒适度。有些甚至引起电梯线路短路，产生火灾等，酿制次危害。

三、电气振动

电梯设施的电气部分是电梯运行的动力部分，其本身工作过程中也会产生振动，严重时会影响电梯的运行状态。

（一）电动机

电动机带动电梯正常运转，其电机质量的好坏是影响其工作质量的重要因素。例如，电动机定子和转子同轴度误差过大，会由于本身运转电磁力的不同而使电机产生偏心距，从而导致电机的振动。振动过大，会影响电缆的工作。同时，各组回路磁力的不同会引起磁矩变化，长久容易形成紧固件松动。

（二）拖动及控制系统

拖动及控制系统的运行进度和准确度对电梯运行过程中产生的振动也会有影响。一般而言，控制要求越高，其产生振动的可能性就越高。所以，要根据实际的使用要求和性能标准，选择合适的电梯控制精度。例如，控制系统中的三相电源电压控制，工程中一般采用调速器速度调节相应滤波时间选通的方式进行有效的控制，如果调速器的P值过大，电流I值就会很小，从而影响整个三相电压的控制，使得调速器给定信号不稳定或者受到一定的干扰，影响电机的正常工作。

四、降低振动的有效措施

通过对电梯运行过程中产生的振动进行分析，我们可以了解振动产生的根源，进而提出一些具体的解决方案来降低振动，提高电梯运行过程中的稳定性。

（一）改变激振频率

共振是电梯运行过程中产生振动的主要因素。所以，要降低电梯的振动，首先要改变曳引机的激振频率，使其远离曳引机的固有频率，从而降低共振产生的可能性。在实际的振动传播过程中，可以在曳引机与电梯的连接部位采用其他的消振方式，降低其他方式的振动传播，从而从根本上降低振动。

（二）定期检查电梯设施安装的完备性

电梯各个部分的安装误差和使用过程中发生的变形对电梯的振动都会有很大的影响。所以，在电梯使用过程中，要进行定期的检查，检查电梯及各个安装部件的完备性。例如，紧固件的紧固性是否符合要求，电机的振动是否仍满足振动要求，对于已经不符合要求的或者超出使用标准的部件，可以通过更换或者维修的方式对电梯进行维护，进而保障各个部件的强度、硬度等。同时，检查并调整各钢丝绳的张力，对于张力已经不满足要求的，可以进行适当的调整，从而消除振动。

（三）改变桥厢的隔振设施

桥厢底部在电梯停止时与导轨的碰撞对振动也会产生一定影响。所以要改变电梯的振动，可以在电梯桥厢底部增加软硬度的隔振橡胶，对碰撞作用有一定的缓冲，从而实现桥厢的软着陆，从而提高电梯乘坐的舒适性。

五、结语

电梯运行过程中产生的振动是影响电梯运行质量的重要因素。我们应该通过对电梯振动现象进行思考，从机械方面、电气设施等方面对电梯运行过程中的振动进行详细的分析，在了解了各方面可能产生的振动来源，从而提出相应的改进措施，例如尽量消除共振，定期对电梯进行维护，从而保障电梯在运行过程中能够保持平稳性和舒适性等各方面的要求，进而提升整个电梯乘坐人员的舒适度，提高居民生活质量。

参考文献

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