電梯曳引機制動器消音機構設計研究

摘要：隨著建筑行業的快速發展，以及城市中高層建筑的增多，電梯數量也在不斷增加，而電梯運行噪聲是電梯質量的重要評價標準，控制噪音，降低噪聲危害尤為重要。基于此，本文將簡要概述電梯噪聲的危害，并研究電梯曳引機制動器消音機構的設計，以期為電梯曳引機制動器降噪方面的技術提供一些參考。

關鍵詞：曳引式電梯;電梯制動器;消音機構

電梯噪聲為低頻噪聲，對人體有著較大危害，而電梯曳引機和制動系統都是電梯穩定運行的重要組成部分，對電梯曳引機制動系統的優化設計，將為提升電梯系統的安全性提供幫助。

1電梯噪聲的危害

電梯制動器是電梯的安全保障，能夠有效應用于平穩停車和快速啟動以及各類制動安全的情況之中，雖然其結構緊湊、安裝方便、制動可靠，是一種理想的自動化控制執行元件，但在實際設計安裝中，制動情況下會出現一些噪聲，并帶有振動感。近年來對電梯噪聲的投訴逐漸增多，已經成為一個社會熱點問題。電梯噪聲會影響人們的睡眠質量，在工作生活中會使人頭暈、心煩意亂、影響辦事效率，長期受到電梯噪聲的影響還會被人的聽力和人體內臟造成嚴重傷害。并且電梯噪聲在傳播過程中所受到的影響因素非常復雜，與空氣、地面、障礙物等因素有關，其主要是通過振動沿墻體進行傳播，并且穿透性強、隱蔽性高，平常的隔音手段難以避免。因此，想要降低電梯噪聲的危害，應當從噪聲產生的源頭進行治理，最大程度降低噪聲^[1]。

2電梯曳引機制動器消音機構設計

2.1形狀設計

制動器的正常設計需要結合實際情況下的制動力矩，并要符合國家標準規定的制動器最低開啟電壓的要求，保證制動器能夠使運行中的電梯在切斷電源時自動把轎廂制停，符合電梯安全運行標準。制動器消音機構設計需考慮三點因素。第一點是制動器安裝下部的繩輪部分，若采用的是圓形碟式制動器，應盡量避開曳引輪繩槽部分，防止制動器在安裝中出現高度偏差，導致運行中受力不合理而產生振動。第二點，制動時的摩擦剪切力會承受在制動器安裝導桿上，需盡可能減少受力所產生的翻轉力矩，讓安裝導桿盡可能接近摩擦受力位置。第三點，為使消音機構制作和加工簡單，制動器的電磁線圈可設計為圓形。根據上述三點，可以大致得出制動器的外形為細長腰型，而彈簧位置需結合彈簧性能進行布置。

2.2彈簧力計算

雖然緊急制動器的制動力矩較大，但噪聲危害主要來源于通常情況下的電梯制動，出現緊急制動的情況，安全系數遠比噪聲危害優先。因此，彈簧力計算主要是指一般情況下的制動器設計，多以最小摩擦系數或臨近值作為計算數值。在此基礎上，為了確保制動器開關及運行時，動靜盤的運動能夠保持平穩，產生最小幅度的振動，彈簧布置還需滿足兩方面的條件。一方面是線圈產生的電磁力合力應與彈簧產生的彈簧作用點重合，并且在設計時還需考慮線圈槽的加工可能。另一方面是動靜盤選擇螺旋連接，應盡可能接近摩擦位置，保證彈簧力能夠均勻分布，使動靜盤間隙均勻一致。此外，彈簧規格將會直接影響到彈簧力的計算，進而對振動穩定性和噪聲大小產生影響，需結合實際情況，科學合理的選用彈簧規格。

2.3閘片選擇

制動過程中無法避免噪聲的發生，應盡可能降低噪聲的頻率。閘片的最小摩擦系數應低于0.35，以FF級別類型最優。碟式制動器的工作間隙較小，一般處于0.5～0.7mm，閘片若太軟在制動狀態下所產生的工作間隙將包含兩側閘片的壓縮量，而當制動器釋放打開時，閘片沒有作用力，厚度復原，均分到制動盤兩側的間隙就會減小，噪聲也會適當減小。而且制動盤本身的零件、運行精度以及曳引掛重的撓度都會對振動幅度產生一定影響，在保證制動盤閘片和制動盤之間有安全間隙的前提下，可以選擇閘片的壓縮量不超過0.03mm，以此保證在制動器正常制動力的作用下，制動器產生的噪聲較小。

2.4噪聲控制

電梯在運行摩擦過程中會產生一定的噪音，但更多的噪聲來源體現在制動器開關動作的情況下，是相對運動撞擊所產生的振動噪音。通常制動器的動盤與靜盤運動是無法避免會產生撞擊振動的，在設計時需對這種撞擊振動所產生的噪音進行控制。因此，噪聲控制主要是針對在撞擊持續時間內速度變化所產生的噪音。通常情況下金屬材料在振動力的作用下會產生較強的噪聲，而高分子材料能夠吸收一部分振動能量，產生的噪聲也比較小。因此不選用金屬材料作為減震材料，而是添加橡膠緩沖材料來控制噪聲。先測定制動器動靜盤之間不存在橡膠緩沖材料的噪聲值與振動時間的關系。之后測定制動器動靜盤之間存在橡膠緩沖材料的噪聲值與振動時間，可以得出在動靜盤之間存在橡膠緩沖材料不僅能夠降低5dB左右的噪聲值，并且發生振動時間也因為添加材料的緣故而有所延后，能夠達到減小噪聲的目的^[2]。

動靜盤釋放狀態下產生的制動噪音是較難解決的問題，無法采用增加減震材料進行解決。現階段有一種在制動器中增加帶二極管的電阻，通過斷電時產生的閉合回路，為碟簧組件平衡一部分電磁力，進而改善制動器噪音釋放的方法。其原理是通過調整螺栓，控制碟簧組件的預壓縮量，使其與線圈失電所產生的電磁力變化曲線接近，利用電磁力繼續吸收掉動盤的動能，使動盤與制動盤碰撞的速度降低，以此來進一步降低噪聲。也可以通過控制釋放回路的電阻值，使得制動器線圈在斷電瞬間就會產生反向電流，能通過釋放回路緩慢釋放，來達到減小動盤與制動盤初速度的目的，同樣能夠減小噪聲。

結論

電梯降噪是社會關注的焦點問題之一，其設計研究包含了振動噪聲、建筑學、物理學、電磁學、結構優化等多個領域的系統性知識，尤其是在曳引式電梯制動器的消音機構設計中，需要對制動器形狀、彈簧力設定、閘片選擇進行分析探索，以此達到降低振動控制噪聲的效果，才能減少電梯制動器噪聲產生的危害。

參考文獻

[1]郭天水. 高速曳引式電梯振動與噪聲分析[D].貴州大學，2019.

[2]殷彥斌，張宏亮.曳引式電梯運行噪聲與降噪措施研究[J].機電工程技術，2019，48（11）：240-243.

作者簡介：

凌偉明（1994.01——），男，漢族，籍貫：廣東高州，職稱暫無，學歷：本科，研究方向：電氣工程及其自動化。