超高速電梯的噪聲和振動控制

張繼坤

摘 要：由于社會的不斷進步，我國的經濟和科技都得到了可持續發展，我國各專業的技術人員的整體水平也相應的提高了很多，其中包括城市規劃者。而大量的高層建筑受到了越來越多的城市規劃者的青睞，電梯作為高層建筑的靈魂，為高層甚至超高層帶來了極大的便利。那么，今天筆者以超高速電梯的舒適感為出發點，將針對超高速的含義、超高速電梯的噪聲和振動控制的意義、產生噪聲的原因、振動控制的相關措施這幾方面進行論述超高速電梯的噪聲和振動控制。

關鍵詞：超高速電梯 舒適感 噪聲和振動 控制

中圖分類號：TU85 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）10（b）-0098-02

隨著我國電梯技術的不斷進步，電梯的速度變得相應加快，一般分為低、中、高速電梯。被廣泛的應用到各種樓層當中，包括辦公樓、大型超市、賣場等。高速或者超高速電梯的產生，不但滿足了高層和超高層的消防及運輸要求，還為人們的日常生活帶來了方便。

1 超高速電梯的含義

我國對于高速電梯的定義，一般把電梯速度超過5.00m/s叫做高速電梯，可分高、中、低速電梯，電梯技術人員可以根據樓層的需求來調節電梯速度。對于高速或者超速電梯的制造以及驗收，國家并沒有特別嚴格的標準，但是在設計和安裝驗收時，一定要以電梯相應的驗收規范為標準。對于噪聲和振動情況要充分引起重視，畢竟其直接影響著電梯的舒適感。

2 超高速電梯的噪聲和振動控制的意義

面臨著高層建筑和超高層建筑的不斷增多，超高速電梯的產生也是社會發展一個必然產物且被廣泛的使用，深受人們的喜愛。超高速電梯在井道中運行就像高速列車經過隧道比較相似，研究人員在研究超高速電梯的氣動噪聲，都可以借鑒高速列車比較成熟的研究理論。因為超高速電梯的速度很快，電梯在運行中就難免出現各種各樣的問題，尤其是噪聲和振動的發生，電梯的舒適感就會受到影響，也直接影響電梯的使用壽命。另外，由于超高速電梯速度的加快，一些老式的減震方法就受到了限制，這也是影響電梯舒適感的原因之一。電梯企業應重視噪聲和振動控制的研究工作，從而增強超高速電梯正常運行的舒適感。

3 超高速電梯噪聲的論述

3.1 空氣阻力引發的噪聲

由空氣阻力引起的噪聲，叫做風阻噪聲，其引起的原因為：由于電梯在井道里上下來回高速運行中，空氣頓時被急劇壓縮，此時轎廂體和井道中間夾縫處的空氣因流動面積急劇減少，相對廂體的速度會突然增加，所以由此產生的風阻很大。這種阻力之間的相互作用，就會導致風阻噪聲；還有伴隨著氣流的不斷加劇，廂體尾部的氣體形成了分流與斷續的漩渦，這種漩渦帶來的壓力產生很大的波動，從而形成渦流噪聲。

3.2 機械振動產生的噪聲

機械振動產生的噪聲是影響高速電梯舒適感的主要因素，以振動形式產生的噪聲可分為氣體噪聲和固體噪聲，其在空氣和固體介質以彈性波形式來傳播的。其中，固體噪聲又叫振動，筆者在下文會涉及相關的振動噪聲，如吸聲、隔聲、消聲。

3.2.1 吸聲

一般沒有經過處理的廂體構件和空氣的對抗性相差很大，這時如果運用吸收聲能的東西來吸收聲能，這樣就會降低噪聲，以增加電梯舒適感?？梢圆捎谜迟N材料、增多吸引孔。

3.2.2 隔聲

采取將噪聲與廂體分開的相應措施，切斷聲波在空氣中的傳播，來降低噪聲，可以采用密封轎廂、密封構件等。

3.2.3 消聲

所謂消聲，就是運用構件使空氣動力所產生的噪聲有效地降低。并使高速氣流對高速電梯的影響有所改善，從而能夠使高速電梯減少噪聲；另外，可以采用迷宮式設計的方案，來有效降低噪聲在空氣的傳播。

機械噪聲可謂是引發超高速電梯噪聲的最主要的原因，其主要表現在結構振動特性以及轎廂、對重和導軌、鋼絲繩間的摩擦等方面。作為電梯技術人員，還要多了解噪聲的相關知識，找到比較合理的減少噪聲的方法，并有效的運用到專業技術中去。

4 超高速電梯振動控制

4.1 減少振源

可以選擇新型導靴和轎廂來控制振動，日本的三菱電梯是通過這種方式降低振動傳遞的。也有國外研究專家運用流線型轎廂外形使超高速電梯有效的減少，在電梯的運行當中，因氣體湍流導致轎廂振動。

以上研究由于價格昂貴，新型導靴和轎廂設計得不到廣泛使用。

4.2 被動控制

其實，降低轎廂振動的方式不止減少振源這一種，還可以通過優化電梯轎廂支撐彈簧與橡膠等參數的方式進行減震。有效的使滾動導輪支持彈簧剛度發生改變，來優化轎廂振動的固有頻率，讓轎廂振動共振頻率與導軌振動分離，以解決降低轎廂振動，從而使高速電梯能夠正常運行。實驗顯示，增加阻尼器有效降低20%振動的幅度。

以上方法雖說價格較低、可靠性也比較良好，可惜不能有效地控制振動。

4.3 主動控制

由于被動控制無法達到有效減少振動的效果時，筆者建議，不如采取主動控制裝置。主動控制裝置是研究人員精心設計而出的，比方說：位移反饋、加速度反饋、預存軌道不平度等。有學者提出可以運用預存導軌不平度的補充方法，即：在超高速電梯正常運行之前，要記下電梯導軌不平順度和轎廂所在位置的垂直關系。在超高速電梯的高速運行下，按照電梯轎廂的所在位置求出要對導軌進行補償的位移值，來控制轎廂的振動。有的學者還提出了基于轎廂加速度反饋的PI控制策略，實驗說明，能有效降低50%的振動幅度；另外，還有學者利用比較傳統的滾動導靴來并聯電磁主動滑動導靴，采用位移來反饋其之間的距離，該實驗顯示，在很大程度上可以有效降低振動的幅度。

以上主動控制系統降低振動的方法比較管用，由于根據某一結構參數設計而出，有可能會出現各個局部控制力之間相互沖突，以至于達不到最優化的效果。

5 結語

隨著我國經濟水平的不斷提高以及土地資源的逐漸緊缺，超高層建筑成為我國城市化主要選擇，超高速電梯作為非常關鍵的服務設施，因振動和噪聲的出現而影響到乘坐電梯舒適感的主要指標。盡管高速電梯的使用非常方便，但是要全面關注電梯的安全和舒適感使用，一旦出現噪聲和振動，要及時采取相應的措施。產生噪聲的原因盡管很多，只要盡快的發現，經過測試找到原因所在，用有效的方法進行處理才行，爭取達到噪聲和振動的最低指標，確保高速電梯能在特定的軌道上正常運行，以履行電梯本身的職能。

參考文獻

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