曳引式電梯主機噪聲成因分析與改進措施分析

王志剛 何新春 林源

摘 要：電梯已成為人們日常生活中不可或缺的角色。運行良好的電梯給生活帶來方便舒適，而狀態不好的電梯除了存在安全隱患外，也會讓人乘坐過程膽戰心驚。電梯運行過程會產生各種噪聲，其產生機理是復雜的。本文作者著重分析曳引式電梯主機噪聲的產生原因，并針對其提出改進措施。

關鍵詞：曳引式電梯;主機噪聲;成因分析

1 曳引式電梯主機噪聲的影響及相關標準

電梯主機是曳引式電梯運行的動力源，一般由電動機、制動器、聯軸器、減速箱、曳引輪、機架和導向輪及附屬盤車手輪等組成。有機房電梯主機安裝在機房中，電梯一旦運行，主機噪聲就可能從機房傳播出去。由于建筑設計及材料隔音問題，加上電梯安裝過程與建筑的連接，電梯主機噪聲會傳入用戶家中，靠近機房的住戶極有可能受到噪聲的影響。電梯的噪聲主要以低頻振動為主。科學研究表明電梯產生的頻率低于200Hz的低頻噪聲會嚴重損害人們的內臟，其中對人體影響較為明顯的是3～50Hz的頻率范圍。

2 常見曳引式電梯主機噪聲成因分析

曳引式電梯是日常生活中最常見的梯型，其主機可分為有齒輪和無齒輪兩種。有齒輪主機主要是蝸輪蝸桿主機，電動機的動力通過減速箱傳遞到曳引輪上，速度一般不快，多用于貨梯;而無齒輪主機的動力則不通過減速箱直接傳遞到曳引輪上，重量輕，結構緊湊，效率高，多用于客梯。隨著科技進步，電梯拖動方式已發生翻天覆地的改變，以往的技術例如PLC控制、交流雙速電梯等如今已所剩不多，只有少量的老電梯仍在使用。如今曳引式電梯主機常用的拖動方式是變頻調壓調速（簡稱VVVF），已經能滿足大部分日常使用場所，如辦公樓、廠房等。變頻電梯應用變頻控制原理，由旋轉編碼器脈沖計算、負載檢測等實現無級變速控制。這類電梯是目前市場上的主流產品，使用率較高。近些年常見的永磁電機則是新材料使用方面的突破，通過無齒輪永磁恒定力矩特性可以實現直接使電梯運行或停止。

以這兩類主機為研究對象，綜合分析其產生噪聲的原因。除去控制柜接觸的吸合噪聲，有齒輪主機的運行噪聲主要來自：電機轉動和電流噪聲、減速箱運轉齒輪撞擊與嚙合噪聲、電梯停車抱閘吸合噪聲，而永磁電機的噪聲比傳統的蝸輪蝸桿主機低很多。

2.1 安裝調試不當引起的噪聲

電梯主機噪聲很大部分來自安裝調試不到位。以制動器為例，電梯剎車都需要磁力器的頻繁啟動，因此磁力器的穩定性很大程度上制約著制動系統的工作狀態。出廠調試好的磁力器，到了現場運行后會莫名出現卡阻、噪聲大、動作不同步等現象，其中主要由于現場調試過程沒有到位。

常見的鼓式磁力器通常由兩組電磁鐵芯組成，通電后，鐵芯在套筒內移動，克服彈簧的壓縮力，抱閘打開，電梯運行。長時間的動作，如果鐵芯與套筒調試不好，定位不準，就會出現上述現象，從而發出噪聲。蝸輪蝸桿主機的制動系統通常還包括制動臂、制動彈簧、閘瓦、轉動軸等部件，部件之間都采用活連接，故存在一定的連接間隙。制動和松閘過程都會對制動系統施加正反方向的作用力，時間一長則會使間隙變大，從而產生噪聲。

2.2 磨損、故障引起的噪聲

有齒輪主機由于通過蝸輪蝸桿傳遞動力，齒輪件之間存在一定間隙，如果電梯長期運行在負載較大的狀態下，齒輪磨損會使間隙加大，從而引起運轉噪聲的加劇。

主機噪聲往往是發生故障的前兆，在所有電機故障中，軸承故障占40%以上。軸承故障包括外圈、內圈、滾珠缺陷、保持架缺陷，這些都是機器振動的主要原因。電梯運行不可避免造成軸承的磨損，軸承常受到疲勞、環境機械振動、過載、軸心錯位、污染、腐蝕以及不恰當的潤滑等影響，這些因素開始只是導致邊緣缺陷，然后這些缺陷會在軸承內圈、外圈和滾珠組件中傳遞并擴散增大。一段時間過后，缺陷變得顯著，便會產生機械振動從而引起噪聲。

2.3 電磁噪聲

電磁振動導致電磁噪聲，電機氣隙磁場與電機鐵芯產生的電磁力相互作用，由此產生電磁振動，而定轉子繞組磁動勢和氣隙磁導又共同影響電機氣隙磁場。氣隙磁場產生的電磁力是一個旋轉力波，在徑向和切向兩個方向存在分量。

3 降低主機噪聲的措施

3.1 優化機械設計參數與材料

在有齒輪主機設計制造階段，優化齒輪參數，如變位系數、齒高系數、壓力角、中心距，使嚙入沖擊速度降至最小，嚙出沖擊速度與嚙入沖擊速度的比值處于某一數值范圍，減小或避免嚙合節圓沖擊，以此降低蝸輪蝸桿主機減速箱的運行噪聲。減速箱所用的潤滑油或密封劑，為保障潤滑效果，須選用適用類型的，也可以使用特殊類型，在部件上形成惰性材料薄膜，以減少磨損，延長齒輪使用壽命，降低運行噪聲。

無齒輪主機本身的運行噪聲就比有齒輪主機小，但是兩者的電磁噪聲卻無法消除，改進的措施是調整定轉子槽配合、選擇合適的繞組等。未來新材料的使用，也可能從本質上解決電磁噪聲這一問題。

3.2 采用隔音降噪材料阻隔噪聲

對于主機噪聲，理論方面可采取的方法有：消除振源法和隔振減振法。消除振源法的目的是去除振動（或噪聲）的根源，或是破壞產生系統共振的條件。但卻存在相當的技術難度，并且施工過程需要改動的東西較多，造價往往不菲。現實中多個振源共同產生噪聲，也就導致這種方法實施起來不切實際。因此現實改進措施中常常采用隔振減振法，即根據具體情況，有針對地在相應部位采取相應的措施，例如采用特殊隔振裝置最大限度降低電梯主機噪聲的傳播，在實際中產生了較強的應用價值。

4 結語

如今人們越來越關注電梯的舒適性，因此主機運行噪聲也越來越受到小區住戶的重視。本文作者分析電梯主機噪聲的成因，并就其提出相應的整改措施。這些措施在當前環境下能起到一定的效果，但仍需要依賴技術和經驗的不斷完善。相信今后針對主機運行噪聲的整改措施將更加有效，人們居住的環境將更加良好。

參考文獻

[1]GB/T 10058-2009.電梯技術條件[S].

[2]GB 7588-2003.電梯制造與安裝安全規范[S].

[3]GB 50096-2011.住宅設計規范[S].