無機(jī)房電梯曳引機(jī)安裝減震設(shè)計(jì)

黃義茂

（廣州廣日電梯工業(yè)有限公司，廣東廣州 511447）

0 前言

橡膠的特點(diǎn)是既有高彈態(tài)又有高黏態(tài)，橡膠的彈性是由其卷曲分子構(gòu)象的變化產(chǎn)生的，橡膠分子間相互作用會(huì)妨礙分子鏈的運(yùn)動(dòng)，又表現(xiàn)出黏性特點(diǎn)，以致應(yīng)力與應(yīng)變往往處于不平衡狀態(tài)。橡膠的這種卷曲的長(zhǎng)鏈分子結(jié)構(gòu)及分子間存在的較弱的次級(jí)力；使得橡膠材料呈現(xiàn)出獨(dú)特的黏彈性能，因而具有良好的減震、隔音和緩沖性能。

橡膠部件廣泛用于隔離震動(dòng)和吸收沖擊，就是因?yàn)槠渚哂袦蟆⒆枘峒澳苓M(jìn)行可逆大變形的特點(diǎn)。橡膠的滯后和內(nèi)摩擦特性通常用損耗因子表示，損耗因子越大，橡膠的阻尼和生熱越顯著，減震效果越明顯。

在電梯運(yùn)行中，曳引機(jī)自身的振動(dòng)，制動(dòng)器動(dòng)作時(shí)的振動(dòng)和噪音會(huì)通過擱機(jī)梁傳遞給建筑，對(duì)建筑中的人產(chǎn)生不良的影響，根據(jù)《住宅設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50096-2011中強(qiáng)制要求，電梯不應(yīng)緊鄰臥室布置[1]。大載重的無機(jī)房電梯，很少使用在住宅中，主要用在商場(chǎng)及寫字樓中，一般來說，對(duì)減震及噪音沒有太高的要求，《電梯技術(shù)條件》GB/T 10058-2009[2]，《電梯制造與安裝安全規(guī)范》GB7588-2003[3]也沒有提到曳引機(jī)安裝一定要設(shè)置防震橡膠，但是，在安靜的環(huán)境中的用戶就會(huì)受到這種振動(dòng)和噪音帶來的困擾，要對(duì)于每個(gè)電梯的乘客和受電梯影響的用戶負(fù)責(zé)，還是很有必要去設(shè)置防震橡膠（減震裝置）。

1 防震橡膠的設(shè)置的現(xiàn)狀

目前電梯行業(yè)中，小載重電梯的曳引機(jī)都有防震橡膠，但是大載重就根據(jù)曳引機(jī)布置的方式去決定要不要設(shè)置防震橡膠，大載重的無機(jī)房電梯的廠家，絕大部分都用擱機(jī)梁去承受曳引機(jī)系統(tǒng)的重量，只有少數(shù)廠家把曳引機(jī)直接安裝在導(dǎo)軌上，有擱機(jī)梁時(shí)，一般都在擱機(jī)梁及曳引機(jī)機(jī)架之間設(shè)置防震橡膠，由于曳引機(jī)的布置往往與擱機(jī)梁有一定的角度，每個(gè)防震橡膠的受力就不均衡，橡膠的變形量也不一樣，導(dǎo)致曳引輪的端面有傾角，電梯運(yùn)行一段時(shí)間后，往往就不滿足GBT10060-2011電梯安裝驗(yàn)收規(guī)范5.1.7.5的要求[4]，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后曳引輪傾斜嚴(yán)重，容易引起事故。

目前防震橡膠的外形主要有圓柱體和長(zhǎng)方體，聯(lián)接方式常見的有4種：

（1）防震橡膠不與金屬結(jié)合，用其他機(jī)構(gòu)限制橡膠的自由度，有二次保護(hù)，在橡膠中間開通孔，用螺栓穿過與其他部件松聯(lián)接；

（2）直接在橡膠上植入兩端螺栓，用螺母與其他部件固定；

（3）在橡膠上一端植入螺栓，另一端與金屬結(jié)合，在金屬上開孔，用螺栓、螺母與其他部件固定；

（4）兩端都是金屬結(jié)合，在金屬上開孔用螺栓、螺母與其他部件固定。

不管怎樣，都是防震橡膠與其他曳引機(jī)安裝上的部件聯(lián)接，并允許橡膠上下變形和保證能發(fā)揮作用。

防震橡膠的材料主要是天然橡膠，添加一些防老化劑等功能的輔料。

2 曳引機(jī)安裝減震設(shè)計(jì)

2.1 曳引機(jī)安裝布置

如圖1所示，以載重2 000 kg的曳引機(jī)布置圖為例，鋼絲繩通過曳引輪，一端與轎底反繩輪聯(lián)接，另一端與對(duì)重反繩輪聯(lián)接，曳引機(jī)通過曳引機(jī)架（圖中未畫出）與擱機(jī)梁聯(lián)接，擱機(jī)梁的兩端嵌入井道壁中。按GBT10060-2011電梯安裝驗(yàn)收規(guī)范5.1.7.2，埋入承重墻內(nèi)的曳引機(jī)承重梁，其支撐長(zhǎng)度宜超過墻厚中心20 mm，且不小于75 mm[4]。

井道壁厚本文為200 mm，則擱機(jī)梁嵌入長(zhǎng)度應(yīng)不小于120 mm，本文設(shè)計(jì)這個(gè)值為130 mm。

2.2 確定系統(tǒng)重心的位置

設(shè)置防震橡膠前，需要確定系統(tǒng)的重心位置，才能更好設(shè)計(jì)橡膠的位置，使防震橡膠處于平衡狀態(tài)，發(fā)揮最大的減震作用。

圖1 曳引機(jī)安裝布置圖

如圖2所示，根據(jù)布置圖，轎底反繩輪、擱機(jī)梁、曳引機(jī)、對(duì)重反繩輪的位置已經(jīng)確定。轎廂自重P，額定載重Q，對(duì)重重量G，曳引機(jī)（含機(jī)架、擱機(jī)梁）自重G1已知，重力加速度gn=9.8 m/s2，平衡系數(shù) q=0.45，W1、W2、W3、D1、D2、D3的值未知。

由系統(tǒng)在X、Y、Z方向處于平衡狀態(tài)，故由∑MX=0，得：

由∑MY=0，得：

圖2 系統(tǒng)重心位置

W1、W2、W3、D1、D2、D3的值未知，

W1+W2、D1+D2、W2-W3、D2-D3已知，6 個(gè)未知數(shù)，6條公式，即可把W1、W2、W3、D1、D2、D3的值算出來，這時(shí)系統(tǒng)重心的位置就確定了。

2.3 確定防震橡膠位置

系統(tǒng)重心的位置確定后，防震橡膠的位置就可以確定了，數(shù)量設(shè)置一般為4或6個(gè)。如圖3所示，本文根據(jù)載重2 000 kg為例，載重比較大，數(shù)量暫定為6個(gè)。給每個(gè)防震橡膠記上編號(hào)，序號(hào)1～6。

井道深度方向：序號(hào)1、2設(shè)置在經(jīng)過系統(tǒng)重心，與井道深度方向平行的直線上，使井道寬度方向上的受力平衡。序號(hào)3、4橡膠中心超出擱機(jī)梁外，使整個(gè)系統(tǒng)不會(huì)向右傾覆。序號(hào)1與3的中心距離為L(zhǎng)，同樣序號(hào)5與序號(hào)1的距離也為L(zhǎng)，這樣序號(hào)5、6的深度方向位置也定了。

井道寬度方向：井道壁厚200 mm，寬度方向的直線應(yīng)該落在墻厚的中線為宜，但是井道壁需要封閉，空間上不足，只要墻體滿足受力要求，允許有小小的偏離，本文設(shè)計(jì)這個(gè)值為85 mm。序號(hào)1、3、5的中心在這條直線上，序號(hào)2、4、6的中心在另外一邊的直線上。

圖3 防震橡膠位置

這樣，防震橡膠的位置就確定了。

2.4 確定防震橡膠參數(shù)及數(shù)量

如圖4所示，簡(jiǎn)化這個(gè)受力模型，把每一邊的橡膠當(dāng)作一個(gè)整體看，擱機(jī)梁看作一個(gè)大的曳引機(jī)架，井道壁為擱機(jī)梁。簡(jiǎn)化成圖5的受力模型，即可計(jì)算出每個(gè)橡膠的受力。

圖4 防震橡膠受力圖

圖5 防震橡膠簡(jiǎn)化受力圖

由∑MN2=0，得

由∑MN1=0，得

其中：G'、G、D4、D5、D6為已知，兩個(gè)未知數(shù)，兩條公式，即可求出N1、N2的值。

首先從公司已有的防震橡膠選出合適的，從本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上看，結(jié)合本公司的實(shí)際，選擇前面提到的第2種安裝方式的防震橡膠，容易安裝和調(diào)整，防震橡膠外形圖如圖6所示。

圖6 防震橡膠外形圖

防震橡膠的截面積為A，橡膠最大變形量δ，一個(gè)防震橡膠的最大受力N：

橡膠的彈簧常數(shù)：縱向彈性系數(shù)

K、E的計(jì)算過程是一個(gè)驗(yàn)算的過程，通常選好橡膠后，這些值就已經(jīng)確定了，可以反過來得出橡膠最大變形量δ，從而確定橡膠的數(shù)量，本設(shè)計(jì)選擇防震橡膠的數(shù)量為6個(gè)。

2.5 防震橡膠安裝零部件設(shè)計(jì)

2.5.1 防震橡膠安裝土建要求

客戶的井道需要預(yù)留2個(gè)L×W×160的安裝孔，安裝防震橡膠的承重梁上需要有鋼板預(yù)埋件，設(shè)計(jì)一個(gè)擋板讓防震橡膠安裝零部件與客戶的井道壁隔離，以避免客戶土建的預(yù)留孔表面不平整影響到防震橡膠的安裝，擋板以主導(dǎo)軌、副導(dǎo)軌為定位，如圖7所示。

2.5.2 防震橡膠安裝

首先安裝防震橡膠的支撐墊塊，需要再以導(dǎo)軌為基準(zhǔn)定位，不要以擋板為基準(zhǔn)，以免誤差累積，根據(jù)前面得出的結(jié)果，可以定位支撐墊塊。調(diào)整好支撐墊塊，焊接固定。放入防震橡膠，調(diào)整3個(gè)橡膠上端面在同一平面，接著放入擱機(jī)梁支撐板裝配，調(diào)整擱機(jī)梁支撐板裝配水平，防震橡膠用螺母、墊片與支撐墊塊、擱機(jī)梁支撐板裝配固定。如圖8所示。

圖7 土建預(yù)留孔

圖8 防震橡膠安裝

2.5.3 其他零部件的安裝

上面一步完成后，擱機(jī)梁嵌入到擱機(jī)梁支撐板裝配中，調(diào)整好焊接固定，保證牢固。其他零部件如曳引機(jī)架、曳引機(jī)等的安裝與傳統(tǒng)的安裝方法一致。最終結(jié)果如圖9所示。

以上零部件的設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要對(duì)結(jié)構(gòu)的每個(gè)零件進(jìn)行強(qiáng)度校核，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核是一個(gè)循環(huán)的過程，直到滿足國(guó)標(biāo)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求為止。

3 結(jié)束語(yǔ)

圖9 曳引機(jī)安裝

無機(jī)房電梯，每個(gè)電梯廠家受自己的特點(diǎn)和已有的產(chǎn)品影響，特別是曳引機(jī)的安裝方式和外形尺寸，井道布置方式有很多種，本文根據(jù)一種實(shí)際的井道布置，提供一種可行的曳引機(jī)安裝減震的可行方案。

目前無機(jī)房電梯發(fā)展迅速，與有機(jī)房電梯互補(bǔ)，在空間利用上比有機(jī)房電梯有一定的優(yōu)勢(shì)，如果能在減震、降噪上有所突破，與有機(jī)房電梯接近，或者能超越有機(jī)房，那么將有很美好的市場(chǎng)前景。

［1］GB50096-2011.住宅設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］GB/T10058-2009.電梯技術(shù)條件［S］.

［3］GB7588-2003.電梯制造與安裝安全規(guī)范［S］.

［4］GBT10060-2011.電梯安裝驗(yàn)收規(guī)范［S］.