鋼絲繩對電梯垂直振動的影響分析

毛永雄

摘 要：眾所周知，大家平時乘坐的電梯用的鋼絲繩指的是曳引用鋼絲繩，曳引繩承受著電梯的全部重量，并曳引輪，導向輪或反繩輪單向或交變彎曲。鋼絲繩在繩槽中也承受著較高的比壓，因此要求電梯用鋼絲繩須具有較高的強度，撓性及耐磨性。該文著重講述的是基于電梯工程的實際案例，對鋼絲繩垂直振動影響因素及控制措施進行相關概述，旨在切實提升電梯運行安全性，保證電梯工程和施工工作順利開展，以供參考。

關鍵詞：鋼絲繩；電梯垂直振動；曳引系統

中圖分類號：TU857 文獻標志碼：A

0 前言

隨著社會經濟及科技水平的快速增長，電梯工程被廣泛應用于各建筑項目中，并為方便大眾出行，促進建筑行業高層化發展奠定了堅實基礎。就目前來看，針對電梯運行振動性能，國家及有關部門已頒布了完善的規程條件，但由于受電梯施工質量及運行環境影響，導致電梯空載上行垂直振動超標問題依然存在，需相關工作人員查明電梯垂直振動超標問題癥結所在，制定出更加完善的質量監管機制。

1 電梯垂直振動原理

在電梯運行期間，其結構會形成完善的彈性系統，并產生一定固有頻率。同時，曳引系統作為振源，在電梯設備啟動過程中也會生成激振頻率。當兩頻率相等或接近，電梯就會產生共振現象。此種振動會由曳引輪傳輸至轎廂內部，導致電梯使用者感受到電梯垂直振動。

2 電梯垂直振動影響因素

2.1 機械因素

（1）曳引機。因電梯曳引機間距大或曳引機加工及安裝精度有待提升等問題，會直接導致電梯垂直振動現象產生。具體而言，曳引機不規范運行會導致其電機旋轉失衡及電梯振動問題發生，當電梯系統固有頻率對曳引機轉動頻率相符時，就會引起電梯垂直振動。

（2）導軌。導軌在實際安裝期間平直度掌握不規范、軌距偏差過大、接口不平滑等問題也會導致電梯垂直振動問題出現。

（3）轎廂曳引系統。由于電梯運行需依靠鋼絲繩連接整個牽引系統，因此鋼絲繩張力不均或安裝質量不達標等問題會直接引起電梯垂直振動現象。

2.2 電氣因素

（1） 測速干擾。在電梯實際運行期間，內部測速環境均以光碼盤為速度反饋信號，而此測速反饋信號經常會因電機連接不規范，受外力損壞或布線不合理等問題干擾因素導致系統內部發生振動。

（2）諧波力矩。由于諧波力矩會導致電梯內電動機產生低速脈動，大大提升了電梯垂直振動發生概率，并最終引起三相電壓不平衡問題，嚴重影響到電梯運行安全性。

3 鋼絲繩對電梯垂直振動頻率的影響

電梯內曳引系統由鋼絲繩、曳引機、轎廂及繩頭彈簧共同組成，因此在研討鋼絲繩對電梯垂直振動造成的影響時，就需將實際曳引系統簡化為由數根鋼絲繩吊掛的彈性形式。

3.1 曳引系統固有振動頻率影響原理

從固體物理學角度來看，彈簧體具有固定的彈性周期及彈性頻率。而對于電梯內鋼絲繩而言，其彈性模量與剛度系數具有直接關系，需依據彈簧體頻率公式計算。在電梯轎廂中，需使用數根具有相同性能的鋼絲繩共同承擔其內部拉力，同時隨轎廂空載及滿載期間重量的變化，鋼絲繩所受拉力也會發生明顯的變動。不僅如此，在電梯運行過程中，鋼絲繩所引起振動頻率具有多階特征，其多階變化趨勢與電梯垂直固有頻率大致相同。

3.2 曳引系統對固有振動頻率的影響因素

（1）鋼絲繩規格。鋼絲繩的實際結構及直徑對電梯固有頻率具有直接影響。當鋼絲繩直徑增加時，其金屬截面也會隨之增長，與曳引系統固有振動頻率成正比。

（2）鋼絲繩長度。隨著鋼絲繩長度的增加，曳引系統內部固定頻率會相應降低；當鋼絲繩長度縮減時，曳引系統固定頻率也會隨之升高。因此在電梯實際運行過程中，當電梯越靠近頂端時，電梯內人員會感到其電梯垂直振動明顯增加。

（3） 鋼絲繩彈性。電梯鋼絲繩彈性模量受其材料成分及結構影響嚴重，不同電梯公司在電梯設計及使用期間，均規定鋼絲繩彈性模量范圍，并對采用實際檢測等方式的，對其彈性模量進行控制。電梯鋼絲繩彈性模量與曳引系統固定頻率成正比，當其內部彈性模量增加時，電梯固定振動頻率也會隨之增長。

（4）鋼絲繩數量。電梯內部鋼絲繩數量與曳引系統固定頻率密切相關，當鋼絲繩數量增多時，電梯曳引系統固定頻率會隨之增加，反之當鋼絲繩數量減少時，電梯曳引系統固定頻率會相應減小。

（5）鋼絲繩張力。與其他因素相比，鋼絲繩張力對電梯固定振動頻率影響程度最大。在鋼絲繩受力不均的情況下，會造成曳引輪各槽比壓發生明顯變化，部分鋼絲繩會在曳引輪槽中打滑，也有部分鋼絲繩與曳引輪槽之間的摩擦力明顯增大，導致電梯轎廂發生明顯振動。

（6） 鋼絲繩曳引方式。電梯內鋼絲繩的曳引方式也會直接影響到曳引系統固定頻率。其中，2︰1曳引方式下的固定振動頻率會明顯高于1︰1曳引方式。因此在電梯實際運行期間，2︰1曳引方式更會使電梯內人員感覺到明顯振動。

（7）鋼絲繩運行速率。鋼絲繩捻距需嚴格遵守電梯工程設計要求，其外部結構并非純圓柱體。當鋼絲繩引入曳引系統中時，會產生一定的周期振動。當電梯運行速度越快時，其曳引輪中周期振動頻率會顯著提升；當鋼絲繩中捻距增加時，其固定振動頻率會相應減小。

（8）鋼絲繩頭彈簧。在電梯曳引系統中，鋼絲繩與繩頭彈簧結構共同形成一個完整的彈性體，且繩頭彈簧對電梯固有頻率影響更加明顯。其中，當鋼絲繩繩頭彈簧剛度增加時，其固定頻率會隨之增大。

4 鋼絲繩對電梯垂直振動影響的試驗研究

為了更好地查明鋼絲繩對電梯垂直振動的影響，該文以某電梯工程為例，進行試驗研究。首先，以不同生產廠家鋼絲繩為試驗對象，對國產鋼絲繩運行情況進行相關測試，并在記錄測試結果及各項參數數據后，更換相同規格的國外品牌鋼絲繩進行重復測試，將測試結果進行反復對比。經試驗研究發現，國外鋼絲橫依然在電梯空載期間存在振動情況，且電梯垂直振動明顯高于國內鋼絲繩，因此鋼絲繩生產廠家與電梯垂直振動無明顯關系。其次，以不同載荷下的鋼絲繩為試驗對象，結果發現在轎廂重量增加的情況下，電梯垂直振動與空載期間電梯垂直的振動效果相比更不明顯。最后，以不同曳引速度下的鋼絲繩為試驗對象，分別采取不同速度運行鋼絲繩。結果發現當電梯曳引速度增長的情況下，電梯垂直振動將明顯增加。

5 改善鋼絲繩對電梯垂直振動影響的具體措施

為了更好地改善鋼絲繩對電梯垂直振動造成的影響，相關工作人員就應依據電梯垂直振動原理，避免電梯固定頻率與其他頻率接近或相同。由于在電梯實際運行過程中，曳引機輸出頻率難以更改，因此需結合鋼絲繩其他影響因素，對曳引系統進行進一步改革及完善。第一，結合電梯運行需求，選擇更加適宜的繩頭彈簧，并在適當情況下降低繩頭剛度；第二，確保電梯轎廂重量符合設計要求，并在電梯質量檢驗期間對其質量進行全面測量；第三，注重電梯曳引輪構件定期運維工作，及時更換老化或同心度不規范的曳引輪；第四，在電梯工程設計期間，應盡量增加頂端高度，避免轎廂與曳引裝置距離過近；第五，在電梯鋼絲繩實際安裝過程中，應防止鋼絲繩扭曲等問題發生，定期調整鋼絲繩內部張力，并使其保持均勻一致。

6 結論

總而言之，導致電梯垂直振動超標問題的原因多樣，鋼絲繩并不是根本原因之一，因此在電梯工程施工及質量監管過程中，相關工作人員需依據電梯垂直振動原理及危害程度，制定出更加全面的振動超標預控管理體系，從根本上減少電梯垂直大幅振動發生概率，保障電梯安全穩定運行。

參考文獻

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