無機房電梯曳引機安裝減震設計

黃義茂

（廣州廣日電梯工業有限公司，廣東廣州 511447）

0 前言

橡膠的特點是既有高彈態又有高黏態，橡膠的彈性是由其卷曲分子構象的變化產生的，橡膠分子間相互作用會妨礙分子鏈的運動，又表現出黏性特點，以致應力與應變往往處于不平衡狀態。橡膠的這種卷曲的長鏈分子結構及分子間存在的較弱的次級力；使得橡膠材料呈現出獨特的黏彈性能，因而具有良好的減震、隔音和緩沖性能。

橡膠部件廣泛用于隔離震動和吸收沖擊，就是因為其具有滯后、阻尼及能進行可逆大變形的特點。橡膠的滯后和內摩擦特性通常用損耗因子表示，損耗因子越大，橡膠的阻尼和生熱越顯著，減震效果越明顯。

在電梯運行中，曳引機自身的振動，制動器動作時的振動和噪音會通過擱機梁傳遞給建筑，對建筑中的人產生不良的影響，根據《住宅設計規范》GB50096-2011中強制要求，電梯不應緊鄰臥室布置[1]。大載重的無機房電梯，很少使用在住宅中，主要用在商場及寫字樓中，一般來說，對減震及噪音沒有太高的要求，《電梯技術條件》GB/T 10058-2009[2]，《電梯制造與安裝安全規范》GB7588-2003[3]也沒有提到曳引機安裝一定要設置防震橡膠，但是，在安靜的環境中的用戶就會受到這種振動和噪音帶來的困擾，要對于每個電梯的乘客和受電梯影響的用戶負責，還是很有必要去設置防震橡膠（減震裝置）。

1 防震橡膠的設置的現狀

目前電梯行業中，小載重電梯的曳引機都有防震橡膠，但是大載重就根據曳引機布置的方式去決定要不要設置防震橡膠，大載重的無機房電梯的廠家，絕大部分都用擱機梁去承受曳引機系統的重量，只有少數廠家把曳引機直接安裝在導軌上，有擱機梁時，一般都在擱機梁及曳引機機架之間設置防震橡膠，由于曳引機的布置往往與擱機梁有一定的角度，每個防震橡膠的受力就不均衡，橡膠的變形量也不一樣，導致曳引輪的端面有傾角，電梯運行一段時間后，往往就不滿足GBT10060-2011電梯安裝驗收規范5.1.7.5的要求[4]，長時間運行后曳引輪傾斜嚴重，容易引起事故。

目前防震橡膠的外形主要有圓柱體和長方體，聯接方式常見的有4種：

（1）防震橡膠不與金屬結合，用其他機構限制橡膠的自由度，有二次保護，在橡膠中間開通孔，用螺栓穿過與其他部件松聯接；

（2）直接在橡膠上植入兩端螺栓，用螺母與其他部件固定；

（3）在橡膠上一端植入螺栓，另一端與金屬結合，在金屬上開孔，用螺栓、螺母與其他部件固定；

（4）兩端都是金屬結合，在金屬上開孔用螺栓、螺母與其他部件固定。

不管怎樣，都是防震橡膠與其他曳引機安裝上的部件聯接，并允許橡膠上下變形和保證能發揮作用。

防震橡膠的材料主要是天然橡膠，添加一些防老化劑等功能的輔料。

2 曳引機安裝減震設計

2.1 曳引機安裝布置

如圖1所示，以載重2 000 kg的曳引機布置圖為例，鋼絲繩通過曳引輪，一端與轎底反繩輪聯接，另一端與對重反繩輪聯接，曳引機通過曳引機架（圖中未畫出）與擱機梁聯接，擱機梁的兩端嵌入井道壁中。按GBT10060-2011電梯安裝驗收規范5.1.7.2，埋入承重墻內的曳引機承重梁，其支撐長度宜超過墻厚中心20 mm，且不小于75 mm[4]。

井道壁厚本文為200 mm，則擱機梁嵌入長度應不小于120 mm，本文設計這個值為130 mm。

2.2 確定系統重心的位置

設置防震橡膠前，需要確定系統的重心位置，才能更好設計橡膠的位置，使防震橡膠處于平衡狀態，發揮最大的減震作用。

圖1 曳引機安裝布置圖

如圖2所示，根據布置圖，轎底反繩輪、擱機梁、曳引機、對重反繩輪的位置已經確定。轎廂自重P，額定載重Q，對重重量G，曳引機（含機架、擱機梁）自重G1已知，重力加速度gn=9.8 m/s2，平衡系數 q=0.45，W1、W2、W3、D1、D2、D3的值未知。

由系統在X、Y、Z方向處于平衡狀態，故由∑MX=0，得：

由∑MY=0，得：

圖2 系統重心位置

W1、W2、W3、D1、D2、D3的值未知，

W1+W2、D1+D2、W2-W3、D2-D3已知，6 個未知數，6條公式，即可把W1、W2、W3、D1、D2、D3的值算出來，這時系統重心的位置就確定了。

2.3 確定防震橡膠位置

系統重心的位置確定后，防震橡膠的位置就可以確定了，數量設置一般為4或6個。如圖3所示，本文根據載重2 000 kg為例，載重比較大，數量暫定為6個。給每個防震橡膠記上編號，序號1～6。

井道深度方向：序號1、2設置在經過系統重心，與井道深度方向平行的直線上，使井道寬度方向上的受力平衡。序號3、4橡膠中心超出擱機梁外，使整個系統不會向右傾覆。序號1與3的中心距離為L，同樣序號5與序號1的距離也為L，這樣序號5、6的深度方向位置也定了。

井道寬度方向：井道壁厚200 mm，寬度方向的直線應該落在墻厚的中線為宜，但是井道壁需要封閉，空間上不足，只要墻體滿足受力要求，允許有小小的偏離，本文設計這個值為85 mm。序號1、3、5的中心在這條直線上，序號2、4、6的中心在另外一邊的直線上。

圖3 防震橡膠位置

這樣，防震橡膠的位置就確定了。

2.4 確定防震橡膠參數及數量

如圖4所示，簡化這個受力模型，把每一邊的橡膠當作一個整體看，擱機梁看作一個大的曳引機架，井道壁為擱機梁。簡化成圖5的受力模型，即可計算出每個橡膠的受力。

圖4 防震橡膠受力圖

圖5 防震橡膠簡化受力圖

由∑MN2=0，得

由∑MN1=0，得

其中：G'、G、D4、D5、D6為已知，兩個未知數，兩條公式，即可求出N1、N2的值。

首先從公司已有的防震橡膠選出合適的，從本設計結構上看，結合本公司的實際，選擇前面提到的第2種安裝方式的防震橡膠，容易安裝和調整，防震橡膠外形圖如圖6所示。

圖6 防震橡膠外形圖

防震橡膠的截面積為A，橡膠最大變形量δ，一個防震橡膠的最大受力N：

橡膠的彈簧常數：縱向彈性系數

K、E的計算過程是一個驗算的過程，通常選好橡膠后，這些值就已經確定了，可以反過來得出橡膠最大變形量δ，從而確定橡膠的數量，本設計選擇防震橡膠的數量為6個。

2.5 防震橡膠安裝零部件設計

2.5.1 防震橡膠安裝土建要求

客戶的井道需要預留2個L×W×160的安裝孔，安裝防震橡膠的承重梁上需要有鋼板預埋件，設計一個擋板讓防震橡膠安裝零部件與客戶的井道壁隔離，以避免客戶土建的預留孔表面不平整影響到防震橡膠的安裝，擋板以主導軌、副導軌為定位，如圖7所示。

2.5.2 防震橡膠安裝

首先安裝防震橡膠的支撐墊塊，需要再以導軌為基準定位，不要以擋板為基準，以免誤差累積，根據前面得出的結果，可以定位支撐墊塊。調整好支撐墊塊，焊接固定。放入防震橡膠，調整3個橡膠上端面在同一平面，接著放入擱機梁支撐板裝配，調整擱機梁支撐板裝配水平，防震橡膠用螺母、墊片與支撐墊塊、擱機梁支撐板裝配固定。如圖8所示。

圖7 土建預留孔

圖8 防震橡膠安裝

2.5.3 其他零部件的安裝

上面一步完成后，擱機梁嵌入到擱機梁支撐板裝配中，調整好焊接固定，保證牢固。其他零部件如曳引機架、曳引機等的安裝與傳統的安裝方法一致。最終結果如圖9所示。

以上零部件的設計是結構設計，需要對結構的每個零件進行強度校核，結構設計與校核是一個循環的過程，直到滿足國標、企業標準的要求為止。

3 結束語

圖9 曳引機安裝

無機房電梯，每個電梯廠家受自己的特點和已有的產品影響，特別是曳引機的安裝方式和外形尺寸，井道布置方式有很多種，本文根據一種實際的井道布置，提供一種可行的曳引機安裝減震的可行方案。

目前無機房電梯發展迅速，與有機房電梯互補，在空間利用上比有機房電梯有一定的優勢，如果能在減震、降噪上有所突破，與有機房電梯接近，或者能超越有機房，那么將有很美好的市場前景。

［1］GB50096-2011.住宅設計規范［S］.

［2］GB/T10058-2009.電梯技術條件［S］.

［3］GB7588-2003.電梯制造與安裝安全規范［S］.

［4］GBT10060-2011.電梯安裝驗收規范［S］.