電梯運行振動淺析

陳祥

摘要：電梯運行振動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的激振力特性，還從理論上分析了影響電梯運行振動的機械和電氣因素，并提出了降低電梯運行振動的有效措施。

關鍵詞：電梯振動；激振頻率；隔振系統；導軌；鋼絲繩；轎廂；共振

中圖分類號：P642 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）31-0060-03

通常，評價電梯質量好壞的重要指標是根據電梯的外觀、電梯運行時的舒適感以及故障率的高低等決定。其中，用戶用來衡量電梯廠家產品檔次的一個重要指標便是電梯運行時給人的舒適感。在正常情況下，用戶乘坐電梯的時間并不長，在相對短暫的時間里電梯的振動幅值也比較小，用戶也不會有明顯的感官感受。但是，當電梯振動達到一定的幅值時，振動頻率在人的敏感頻帶，此時，乘客就會有明顯的不適感。所以說，評價電梯整機性能質量的綜合指標是電梯的振動。假如說評價電梯質量的必要條件是電梯安全設施的可靠性，那么，評價電梯質量的充分條件便是電梯的振動。

1 系統激振力特性

電梯運行系統模型如圖1所示：

從系統角度來考慮，電梯在運行時出現的振動應該是懸掛在曳引機上的轎廂-對重系統。在曳引機的振源激勵下會產生受迫振動，其幅頻特性如圖2所示：

由圖2可知，該振動類激振頻率和激振力的幅值有關。通常，電動機轉子存在的不平衡性、減速箱和電機軸間的安裝誤差以及盤車手輪和制動輪間的動不平衡性都會造成電梯旋轉體的不平衡。這種旋轉體的不平衡所造成的激振力幅值和頻率的平方成正比，振幅放大率的數學表達式為：。其中，表示頻率比，表示阻尼比。

由圖2的副-頻響應曲線可知，激振力的大小與振動頻率有關。不同于其他的振動類型，隨著頻率比的增大，會逐漸趨向于1，并且下降趨勢變慢。因此，可以根據此特性來選擇電梯隔振系統。通常，采用橡膠作為電梯隔振系統，其阻尼比為。所以，當系統產生共振現象時，的值在1.67～5之間。

2 影響電梯運行振動的機械因素

2.1 導軌問題

導軌問題可以造成電梯的晃動，具體表現為：在電梯上下行經某一固定點時，在轎廂內，可以明顯地感覺到電梯的晃動。通過振動儀來測量電梯的運行振動曲線，可以看出，在某個提升高度處的振動曲線超標。

常見的導軌問題主要有導軌接口調整不良、導軌表面清潔不良、導軌撐架調整不好以及導軌的損傷變形等。

2.1.1 導軌接口調整不良的情況，主要表現為轎廂導軌接頭處間隙和臺階的增大使得電梯運行時會出現水平方向的間隙振動，極大地影響乘客的舒適感。在GB/T 10060-2011中規定，設有安全鉗的對重導軌和轎廂導軌的工作面接頭處不能有連續的縫隙。對于存在的局部縫隙，長度不能大于0.5mm。

2.1.2 導軌表面出現清潔不良的情況，應采用抹布或除銹的方式進行清除。

2.1.3 導軌撐架調整不好時，常見情況為導軌軌距和對向度不良以及導軌撐架的固定螺栓有部分松動。這些問題都容易造成電梯的振動。

2.1.4 導軌損傷變形時，應該通過適當的導軌刨修整，對于嚴重損傷變形的應通過更換導軌進行處理。

2.2 鋼絲繩問題

電梯運行時鋼絲繩的晃動也會造成電梯的振動，影響乘坐電梯的舒適感。引起鋼絲繩晃動的原因主要有鋼絲繩放氣不足以及鋼絲繩張力調整。GB 7588中規定了鋼絲繩的張力和平均值間的偏差不能超過5%。

2.2.1 鋼絲繩放氣不足會造成鋼絲繩的扭曲變形，從而引起電梯運行振動。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 曳引鋼絲繩張力調整不均勻會造成電梯運行時受力不均，曳引輪各繩槽受力不均會造成磨損程度不均勻，從而引起電梯的異常抖動。同時，轎廂的抖動也會降低鋼絲繩和曳引輪的使用壽命。因此，要對電梯各鋼絲繩的張力進行調整，確保各鋼絲繩的張力在平均值的5%范圍里。

2.3 轎廂問題

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

2.3.1 轎廂的安裝要確保緊固密封，否則當電梯高速運行時，沒有緊固好的部位容易發生相對錯動，造成電梯轎廂的振動，從而影響電梯的舒

適性。

2.3.2 導靴的松緊程度要適宜，導靴太松使得轎廂運行時有晃動感；導靴太緊又會造成電梯起動時有臺階感，而電梯停止時有制動感。因為，電梯的上下運行主要是靠安裝在轎廂上的導軌和導靴相接觸來傳動的。

2.3.3 轎廂的平衡性要好，否則電梯運行時導靴緊蹭導軌面，會有明顯的抖動或振動感。導致轎廂質量不平衡而傾向一側的原因主要是設計或安裝時出現的問題。

2.4 共振問題

共振問題是引起電梯運行振動，影響乘坐電梯舒適性的重要因素。電梯的整個機械系統是由許多構件組成的，這些構件本身都存在著一定的振動頻率。當電梯在運行時，其他的因素綜合起來產生的振動頻率和構件的振動頻率重合時就會產生共振現象，從而引起電梯的振動。最常見的振動發生根源在曳引機的機械運動部分。該部分的機械振動從曳引機通過曳引鋼絲繩傳到轎廂，所引起的受迫振動頻率接近構件本身的固有頻率時就會引起共振現象。此時，在電梯的轎廂內可以明顯地感覺到電梯的周期性振動，并伴有嗡嗡的響聲。消除共振現象的方法主要是改變激振頻率或者是改變系統的固有頻率（如改變系統剛度等）。通過更換曳引機或者調整電梯的主速度也能有效地消除共振現象。電梯用繩輪在運行時產生的回轉頻率和電梯周期振動產生的回轉頻率相等時，也會產生共振現象。電梯用繩輪主要有導向輪、曳引輪、對重反繩輪、轎頂反繩輪以及補償輪等。通過計算各繩輪在額定速度運行時的回轉頻率并和電梯周期振動所產生的回轉頻率進行比較，就可以判斷出該周期振動是由哪根繩輪引起的。

3 影響電梯運行振動的電氣因素

3.1 電動機

當電機的定子和轉子同軸度偏差較大時，由于偏心作用就會產生不平衡的單邊磁拉力，從而引起電梯的運行振動。此外，電機各相回路阻抗不平衡所產生的負序旋轉磁路也會造成振動。這種現象常見于匝數不一致或繞組重繞修復時工藝不良的電動機上。

3.2 拖動和控制系統

由拖動和控制系統所造成的電梯運行振動主要有以下幾種：三相電源電壓或調速器輸出三相電壓（三相電流）不平衡；速度反饋器件線路敷設不合理而受到干擾；調速器速度調節響應濾波時間選擇不合適；調速器中調節器P值過大，I值過??；調速器稱重補償鎖定信號不穩定；調速器給定信號不穩定或受干擾。

4 降低電梯運行振動的有效措施

引起電梯運行振動的機械和電氣因素很多，在實際中只有綜合分析電梯運行過程產生的振動根源才能提出具體有效的措施來降低電梯的運行振動，從而提高電梯運行的穩定性。降低電梯運行振動的措施主要有以下幾種：

4.1 改變激振頻率

電梯運行過程中產生振動的主要原因是發生共振現象。因此，通過改變曳引機的激振頻率，使其遠離曳引機的固有頻率就能最大限度地降低發生共振的可能性，從而降低電梯的運行振動。為了從根本上降低電梯的運行振動，可以通過在曳引機和電梯的連接部位采取消振方式來降低其他方式的振動傳播。

4.2 定期檢查電梯設施安裝的完備性

電梯的各個部分在安裝過程中產生的誤差以及使用過程中所發生的變形都會引起電梯的運行振動。因此，對于運行中的電梯要定期進行檢查，檢查整個電梯各個部分的完備性。檢查項目主要包括緊固件的緊固性是否達標、電機的振動是否滿足振動要求等。對于不符合要求或超標的部件，要及時進行維修或更換。通過對電梯的定期檢查和維護，可以有效地保障各個部件的強度和硬度等。此外，還要注意檢查并調整各鋼絲繩的張力，以此來消除因張力不符合要求所產生的振動。

4.3 改變橋廂的隔振設施

在電梯停止時，轎廂底部和導軌的碰撞也會引起電梯的振動。為了改變電梯的振動，實現轎廂的軟著陸，可以在電梯的轎廂底部增加軟硬適中的隔振橡膠。通過該隔振設施，可以對碰撞產生一定的緩沖作用，從而降低電梯的運行振動，提高乘坐電梯的舒適性。

5 結語

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

參考文獻

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