淺析電梯導軌對轎廂振動的影響

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中圖分類號：TU857 文獻標識碼：B文章編號：1008-925X（2012）11-0127-01

摘 要 隨著我國房地產(chǎn)的快速發(fā)展，城市建設(shè)的腳步不斷加快，高層建筑的不斷增多，電梯作為高層建筑中垂直運行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。無論是去商場、超市、酒店、辦公樓還是公寓樓都要用到電梯，電梯已經(jīng)成為人們用的最多的交通工具。正因為如此，電梯導軌對轎廂振動的影響已經(jīng)成為人們最關(guān)心的話題，文章就此問題進行了研究和分析。

關(guān)鍵詞 電梯導軌；轎廂；振動

電梯是一個復雜的機電集成系統(tǒng)，衡量電梯質(zhì)量的好壞的一個重要指標是電梯的振動大小。各種結(jié)構(gòu)的不同，安裝技術(shù)、參數(shù)的差異，轎廂運行在不同的高度，電梯振動的大小都是不同的。一般轎廂在層次低時運動平穩(wěn)，升到層次高時容易發(fā)生振動增大；有時轎廂升至某層時振動特別顯著，而在過低或過高時均較平穩(wěn)。電梯的起、制動，垂直振動及水平振動的影響因素是多方面的。目前國內(nèi)外學者對電梯垂直振動的研究較多，機械系統(tǒng)動力學模型的建立也較為充善，為電梯機械系統(tǒng)設(shè)計與改造提供了有效的理論依據(jù)；而對電梯轎廂水平振動（引起電梯轎廂水平振動的原因主要是導軌的不平度）模擬的研究則相對較少。針對電梯轎廂水平振動的簡化模型，推導出了不同自由度下的轎廂水平振動微分方程（組），在假設(shè)導軌激勵函數(shù)已知的情況下，利用MATLAB數(shù)值方法求解該微分方程（組），得到了電梯轎廂的導軌激勵響應曲線，為了解電梯轎廂水平振動情況和實現(xiàn)電梯轎廂水平振動的控制提供了一定的理論基礎(chǔ)。

1 轎廂振動中導軌的影響

研究電梯運行振動，除了要考慮電氣系統(tǒng)的振動之外，還要考慮到它和電梯機械系統(tǒng)的振動關(guān)系。具體言之，它和曳引機引起的振動、鋼絲繩系統(tǒng)引起的振動、導軌引起的振動、轎廂引起的振動等方面息息相關(guān)。影響電梯水平振動最主要的因素是導軌電梯表面水平度及電梯導軌的安裝質(zhì)量。為避免水平振動，需要精確的導軌安裝和良好的導軌接頭；導軌的直線度、軌距偏差與接頭平整度必須符合相關(guān)標準要求；在干燥氣候使建筑物收縮時，要求導軌不應變形；安裝時發(fā)現(xiàn)導軌銹蝕、損傷、污垢、扭曲、變形、工作面有缺陷時必須更換；導軌支架、壓板螺栓應確保無松動，油杯中必須加滿油，但不能溢出。

1.1 電梯振動的激振力源：

電梯水平振動主要來自于導軌和導靴的激振力。我國多半使用的“T型”導軌在加工制造過程中不可避免地存在著尺寸誤差、形位公差以及安裝調(diào)試中的各種誤差。其中對電梯水平振動有重要影響的有：導軌的直線度和扭曲度，能直接影響電梯運行的平穩(wěn)性；導軌榫槽的尺寸公差和對稱度能直接影響導軌接頭的連續(xù)精度。在電梯轎廂和對重的上部和下部通常安裝4個導靴，在導軌運行過程中，導靴必然屈服于導軌的實際軌跡而產(chǎn)生振動。轎廂和導靴構(gòu)成質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)。不規(guī)則的導軌就是激振力源。電梯的水平振動包括垂直于導軌導向側(cè)面的沿z軸方向的振動，和垂直于導軌頂面的沿y軸方向的振動。導軌兩側(cè)1個減振元件的剛度為k0，則系統(tǒng)剛度為K=2k0。轎廂質(zhì)量為m。假設(shè)導靴在經(jīng)過一根導軌中間部分時的激振力為簡諧振動力。

Q1=Q0sinωt式中Q0為激振力幅值，單位為N；

ω為激振力頻率，單位為rad/s。

導靴在經(jīng)過兩根導軌榫槽連接處時的激振力為周期脈沖力。

Q2=Q0δ（t）式中δ（t）為單位脈沖。

1.2 力學模型： 在簡諧激振力作用下的受迫振動。t所對應的傳遞函數(shù)為

mx+kx=Q0sinωt

對應的傳遞函數(shù)為：

X（s）= qω p2-ω2 （ 1 s2+ω2 - 1 s2+p2 ）

階躍響應為：

x（t）= q ω（p2+ω2） （ωsinωt-psinpt）

式中， p為系統(tǒng)固有頻率。下式中的第2項為自由振動，由于系統(tǒng)中存在著阻尼，所以自由振動會逐漸衰減為零。第1項為受迫振動x1（t），可化成

Bs=Q0/KZ=ω/p

式中B為受迫振動振幅；Z為頻率比。振幅比B/Bs的大小在一定程度上能描述系統(tǒng)水平振動情況。當頻率比Z很小（ω<

在周期脈沖力作用下的受迫振動。系統(tǒng)在周期脈沖力Q2=Q0δ（t）作用下的受迫振動為x+p2x=qδ（t）。

相應的傳遞函數(shù)為X（s）=q/（s2+p2）。

單位階躍響應為正弦運動：x（t）= Q0 K sin（pt）

其固有頻率為P，振幅為Q0/K，周期脈沖力Q2=O0δ（t）的周期T0和頻率f分別為： T0=I0/Vc f=1/T0=v/I0

式中I0為1根導軌的長度，單位為m；U為電梯的額定速度，單位為m/s。當外界激振力頻率f與系統(tǒng)固有頻率P相等時，系統(tǒng)就會產(chǎn)生共振，電梯水平振動會顯著增大，甚至會產(chǎn)生沖擊。這是應該避免的。

2 導軌安裝的質(zhì)量要求

導軌安裝質(zhì)量將直接影響電梯轎廂運行的舒適感。轎廂導軌和設(shè)有安全鉗的對重（平衡重）導軌工作面接頭處不應有連續(xù)縫隙，導軌接頭處臺階高度不應大于0.05mm。如超過該數(shù)值應修平，修平長度應大于150mm。如果轎廂導軌和設(shè)有安全鉗的對重（平衡重）導執(zhí)工作面接頭處有連續(xù)縫隙，當安全鉗恰在此處起作用時，可能改變安全鉗的性能，引發(fā)安全隱患。另外，當導靴運動到此處時，容易產(chǎn)生振動，因此要求不能有連續(xù)縫隙。導軌安裝過程中，兩根導軌連接前，應先清理每根導軌端部，以便兩根導軌接頭處完全鑲嵌在一起，防止出現(xiàn)連續(xù)縫隙。為了降低轎廂振動，減少導靴的磨損及保證安全鉗使用性能，要求兩根導軌接頭處側(cè)面和頂面的臺階高度不大于0.05mm。

3 結(jié)束語

電梯導軌是引起轎廂振動的主要部件之一，本文通過導軌的水平度及導軌安裝質(zhì)量兩方面，淺析導軌對轎廂的振動的影響，從而更好的解決電梯的運行質(zhì)量問題，提升電梯的舒適感。

參考文獻 

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