電梯制動器振動測試分析

黃海洋，陸春元，楊柳，徐智明，楊鎵宏

（1.蘇州市職業大學 機電工程學院（電梯學院），江蘇 蘇州 215104；2.阿克蘇地區特種設備檢驗檢測所，新疆 阿克蘇 843000）

隨著社會的發展和技術的進步，電梯的運行速度和高度不斷提升，電梯的運行舒適性也逐漸成為關注的重點，影響電梯運行舒適性的因素很多，其中，電梯的振動是影響舒適性的重要因素。目前，對于電梯振動的研究主要集中在電梯運行過程中，而關于電梯啟停時的制動器動作對振動的影響研究較少。電梯啟停時，需要制動器配合完成松閘和抱閘動作，當電梯啟動運行時，制動器需要先完成松閘動作以便使轎廂能夠移動，而當電梯停止運行后，制動器需要完成抱閘動作以防止轎廂溜車。制動器松閘或抱閘時，閘瓦會沖擊曳引主機造成振動，而曳引主機牽引著轎廂的鋼絲繩，鋼絲繩會將曳引主機的振動傳遞到轎廂而造成轎廂的振動從而影響電梯的舒適性。因此，研究制動器對電梯振動情況的影響具有較大的現實意義。

1 測試試驗

1.1 測試對象及設備

本文測試對象為校電梯實訓基地內某型號電梯，具體參數如表1所示。該測試電梯為常見的客梯，采用永磁同步曳引機驅動，曳引比為2：1，制動器為塊式制動器，電梯總層高為3層，每層均有一層門，為3層3站式層站設計，電梯的額定速度為2m/s，額定載重量為13人。

表1 電梯技術參數

測試設備采用的是電梯行業內常用的電梯綜合測試儀EVA-875，測試數據由EVA振動分析軟件完成分析。

1.2 測試方法

由于主要是研究制動器對轎廂振動的影響，在測試振動數據時，將測試儀放于電梯轎廂地面中心位置，如圖1所示。其中，測試儀傳感器的X軸指向轎門的方向，Y軸指向轎廂的右側方向，z軸指向上方。測試人員站立于轎廂內通過遙控線控制測試儀的啟停，并與傳感器保持15cm以上的距離，以防止人體對傳感器的測量造成干擾。此外，為了保證所測得的振動曲線完整且不出現偏軸現象，當電梯啟動運行時，在轎門關閉至門縫寬度約為150mm時，按下遙控線上的觸發按鈕使測試儀開始測量，當電梯停止運行時，在轎門開啟至門縫寬度約為150mm時，按下遙控線上的觸發按鈕使測試儀停止測量。

圖1 測試方法

測試人員在轎廂內操縱轎內按鈕，使電梯以不同的狀態運行，分別為上行全程逐層上行和逐層下行，如表2所示，并記錄各運行狀態下轎廂的振動情況。

表2 運行狀態

2 振動分析

根據國標GB/T10058-2009《電梯技術條件》的相關要求，乘客電梯起動加速度和制動減速度最大值均不大于1.50m/s2，乘客電梯轎廂運行在恒加速度區域內的垂直（Z軸）振動的最大峰峰值不應大于0.30m/s2，A95峰峰值不應大于0.20m/s2，乘客電梯轎廂運行期間水平（X軸和Y軸）振動的最大峰峰值不應大于0.20m/s2，A95峰峰值不應大于0.15m/s2。根據測試結果，對電梯振動情況進行時域與頻域分析。

2.1 時域分析

時域分析如圖2和3所示，圖中顯示了不同運行狀態下轎廂的時間-位移曲線以及轎廂在X軸、Y軸、Z軸方向的振動情況。

由圖2可知，電梯上行全程運行時，提升高度為7.64m，轎廂的實際運行速度為1.44m/s，Z軸的最大峰峰值出現在非運行時關門過程中但未超過1.50m/s2，符合國標中關于乘客電梯起動加速度和制動減速度最大值的要求。運行過程中Z軸的最大峰峰值為0.288m/s2，A95峰峰值為0.168m/s2，運行過程中Z軸的最大峰峰值出現在轎廂加速后的勻速運行階段，且最大峰峰值和A95峰峰值分別小于0.30m/s2和0.20m/s2，因此上行全程中，轎廂Z軸方向的振動情況符合國標要求。轎廂運行期間X軸方向振動的最大峰峰值為0.192m/s2，A95峰峰值為0.124m/s2，最大峰峰和A95峰峰值均符合國標要求，而Y軸方向振動的最大峰峰值為0.240m/s2，A95峰峰值為0.152m/s2，最大峰峰和A95峰峰值分別大于0.20m/s2和0.15m/s2，因此均不符合國標要求。

圖2 上行全程

如圖3a所示，在電梯逐層上行1～2層時，Z軸的最大峰峰值出現在非運行時關門過程中但未超過1.50m/s2，符合國標中關于乘客電梯起動加速度和制動減速度最大值的要求。運行過程中，Z軸的最大峰峰值為0.056m/s2，A95峰峰值為0.056m/s2，運行過程中Z軸的最大峰峰值出現在轎廂加速后的勻速運行階段，且最大峰峰值和A95峰峰值分別小于0.30m/s2和0.20m/s2，因此上行1～2時，轎廂Z軸方向的振動情況符合國標要求。轎廂運行期間X軸方向振動的最大峰峰值為0.148m/s2，A95峰峰值為0.088m/s2，最大峰峰和A95峰峰值均符合國標要求，而Y軸方向振動的最大峰峰值為0.244m/s2，大于A95峰峰值為0.052m/s2，最大峰峰不符合國標要求，而A95峰峰值符合國標要求。同理，如圖3b所示，在電梯逐層上行2～3層時，轎廂Z軸方向的振動最大峰峰值均出現在關門過程中且未超過1.50m/s2，均符合國標要求。轎廂Z軸方向的振動情況符合國標要求。轎廂運行期間X軸方向振動的最大峰峰和A95峰峰值均符合國標要求，Y軸方向振動的最大峰峰值和A95峰峰值也符合國標要求。

圖3 逐層上行

2.2 頻譜分析

此外，由圖2、3可知，在測試開始及結束時均出現了較大的振動，分析其原因，主要包括兩方面，一方面，可能是由于層門和轎門的關閉和開啟會引起的轎廂振動；另一方面，可能是電梯制動器松抱閘引起的轎廂振動。為了確定其具體原因，以下對逐層上行采用頻譜分析進行判別。

如圖4所示為上行1～2振動頻譜圖，分別顯示了對Z軸、X軸、Y軸的頻譜曲線及對應振幅曲線。由Z軸頻譜曲線可知，其振動主頻為0.125Hz，轉化為周期為8s，該周期與制動器抱閘松閘的時間一致，由此判斷該振動是由于制動器動作引起的。由X軸頻譜曲線可知，其主頻為68.875Hz，該頻率較高，與制動器的動作無關，但其二階主頻約為0.125Hz，與制動器動作時間一致，可判斷二階主頻振動是由于制動器動作引起的。而Y軸方向的振動與X軸類似，其二階主頻約為0.125Hz，與制動器動作時間一致，可判斷二階主頻振動是由于制動器動作引起。

圖4 上行1～2頻譜圖

如圖5所示為上行2～3振動頻譜圖，分別顯示了對Z軸、X軸、Y軸的頻譜曲線及對應振幅曲線。由Z軸頻譜曲線可知，其振動主頻為0.125Hz，該頻率與制動器抱閘松閘的頻率一致，由此判斷該振動是由于制動器動作引起的。而X軸二階主頻約為0.125Hz，與制動器動作時間一致，可判斷X軸向的二階主頻振動是由于制動器動作引起的。而Y軸方向的振動與制動器動作頻率基本無明顯對應關系，可判斷Y軸向振動與制動器動作關聯不大。因此，綜合比較圖4、5可知，制動器動作對于轎廂Z軸向的振動影響最大，對X軸有明顯的影響，而對Y軸的影響較小。

圖5 上行2～3頻譜圖

3 結語

本文采用振動測試方法對電梯運行振動情況進行了測試分析，主要目的是研究了電梯的整體振動情況及電梯制動器動作與轎廂振動的關系，測試結果表明，對于該測試電梯的整體振動情況不佳，存在不符合國標的振動狀態，此外，通過頻譜分析可知，制動器的松抱閘動作會造成電梯轎廂的振動，其中，制動器動作對轎廂Z軸向的振動影響最大，對X軸有明顯的影響，而對Y軸的影響較小，對Z軸的影響分析主要與轎廂未達零速制動器即動作有關，而對X軸振動影響大于對Y軸的影響，分析認為，與制動器的安裝方向有關，該測試電梯的兩塊式制動器是沿X軸方向設置的，因此制動器動作是會對X軸方向產生更大的沖擊。本文由于現有研究條件所限，僅對電梯的振動做了初步測試和分析，以后的研究還需要不斷深化和改進。