高速曳引式電梯振動分析及控制策略

荊成良　趙子欽　黃磊

摘要：目前，我國經濟快速發展，人口大量向城市集中，城市的高樓和超高樓越來越多。高速曳引式電梯作為一種快速垂直的運輸系統，成為了高層建筑垂直運輸的最好選擇，同時高速曳引式電梯在使用過程中也出現了不良振動問題。文章探討了高速曳引式電梯振動的產生原因及振動的控制方法。

關鍵詞：高速曳引式電梯；曳引系統；轎廂；導向系統；主動控制系統 文獻標識碼：A

中圖分類號：TH21 文章編號：1009-2374（2017）02-0064-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.02.030

隨著我國城市化水平越來越高，大量的人口加速向城市集中，這導致了城市土地利用情況越來越緊張，出現了地狹人稠的情況。在這種背景下，城市的高層建筑越來越多，并且建筑樓層也越來越高。樓梯，這種低樓層的裝置，已經不能滿足當今城市的要求。電梯具有占用空間小、提升速度快的特點，使其順其自然地應用到了城市的高層和超高層建筑物中來。高速曳引式電梯是目前在城市中應用最多的電梯類型。

1 高速曳引式電梯振動的產生原因

高速曳引電梯是垂直交通運輸的一種常見形式，主要由八大系統組成，分別是曳引系統、導向系統、門系統、轎廂系統、重量平衡系統、電力拖動系統、電氣控制系統、安全保護系統。從速度上分類可以分為低速電梯、中速電梯、高速電梯、超高速電梯。高速電梯與低速電梯相比，高速電梯運行速度快、運行距離長，振動危害更加明顯。這不僅縮短了高速曳引電梯的使用壽命，而且可能對乘客的財產和人身安全造成巨大的威脅。

1.1 因曳引系統產生的振動

1.1.1 曳引系統制造安裝不合理引起的振動。曳引機是電梯系統正常運行的保證，是整個電梯系統的動力源頭。曳引機的制造安裝精度不夠，是高速曳引電梯產生振動的一個重要原因。渦輪副的組裝精度不足，使得渦輪副不能正常進行嚙合過程。渦輪、蝸桿齒之間持續撞擊，使得高速曳引電梯產生振動。并且曳引機安裝精度越差，渦輪、蝸桿齒之間形成的撞擊力也就越大，產生的振動也就越嚴重。

1.1.2 曳引機使用時間較長產生磨損振動。曳引機由于使用時間過長，導致渦輪蝸桿與齒輪產生明顯的磨損。高速曳引電梯在運行時，渦輪蝸桿和齒輪之間產生間隙性滑動。特別是在加速上升或減速制動的時候，渦輪桿和齒輪之間更會發生軸向轉動，導致高速曳引式電梯發生明顯的臺階式的振動。

1.1.3 曳引機不合理使用導致的振動。高速曳引電梯的不合理使用，是振動產生的重要原因之一。高速曳引電梯不合理的使用包括過于頻繁的啟動制動、電梯超載、載重頻繁變換、操作不按規程等。這些都導致了曳引電機的轉動機構互相摩擦碰撞，從而使電梯發生明顯的機械振動。

1.1.4 曳引輪槽受損發生的振動。高速曳引電梯的工作原理是曳引電機通過曳引輪和鋼絲繩驅動轎廂上下垂直移動。當引輪巢由于腐蝕的原因受損或者輪槽內有油膩疙瘩，鋼絲繩和引輪之間便會產生滑動現象，從而導致轎廂發生振動。

1.1.5 共振導致電梯振動。當曳引電機的振動和電梯的振動頻率基本一致時，曳引電機和電梯之間就會發生強烈的共振現象。強烈的共振通過鋼絲繩進而傳遞給轎廂，從而使得轎廂產生振動。

1.2 電梯轎廂設計、組裝、維護等環節產生的振動

1.2.1 轎廂設計不合理產生振動。（1）由于高速曳引電梯速度快，所以轎廂在空氣中快速移動時，轎廂的轎頂轎底和電梯通道之中的空氣會產生劇烈摩擦，如果轎廂的設計不符合空氣動力學的要求，摩擦便會非常劇烈，從而導致轎廂劇烈震動；（2）轎廂設計重心不穩是電梯產生振動的重要原因。由于轎廂重心不穩，致使輪槽、曳引輪受力不均，進而使得曳引輪、曳引輪槽組和轎廂在電梯運行時，配合不默契，各部件之間產生碰撞摩擦，從而使電梯產生明顯振動。

1.2.2 安裝不合理產生振動。（1）安裝人員在進行轎廂安裝時，未嚴格按照安裝的程序和安裝的工藝要求開展安裝作業。轎廂安裝重心未找準，出現了小角度的傾斜。電梯開始運行時，轎廂和電梯的其他部件出現劇烈的摩擦碰撞，從而導致電梯產生劇烈振動。這種問題一旦出現很難糾正；（2）有的轎廂由于工藝差，尺寸不合標準。組裝人員將轎廂與輪槽、曳引輪強行拼裝，使得電梯的很多部件發生變形現象，在電梯運行時產生應力，使大梁和立梁之間產生共振現象；（3）在轎廂安裝時，轎廂緊固部件松動，電梯在高速運行的時候，轎廂就會由于連接處各部件劇烈的碰撞摩擦，而產生振動。另外，有的安裝人員為將轎廂放置到位便強行緊固，導致電梯在運行時產生扭勁，而導致電梯振動。

1.2.3 維修養護不合理產生的振動。維修養護人員在對電梯進行維修時，拆卸前未做好標記，導致轎廂的部件在重新安裝時，因發生不合理的移位而引起振動。例如更換靴襯、導靴架，調整安全鉗間隙不當引起偏移。安裝人員維修保護時，轎廂各部件間的緊固螺栓（導靴架、立梁、大梁等固定螺栓）松動移位，而改變了作用力中心。這不僅會引起電梯振動，而且還有可能撞壞門刀、門頭。

1.3 曳引導向系統產生的振動

高速曳引電梯的導向系統主要包括導軌、導向支架、導靴三個基本部分。當導向系統的一個或某個部件由于人力或自然力原因出現問題時，就會使電梯發生振動現象。

1.3.1 安裝方面引起的振動。（1）安裝人員由于技術水平有限或者責任心不強，導軌安裝不精確或者錯位，導致導軌的對向度和垂直度不合標準。電梯運行時電梯各部件就會由于導軌安裝不合格的原因，從而產生劇烈的摩擦振動；（2）導軌在安裝過程中由于外力而產生變形也會導致振動發生。

1.3.2 維修保養引起的振動。電梯使用期間未及時對導向系統進行保養。（1）導向系統的緊固部件松動問題未及時解決，使得導向系統各部件出現位移晃動，從而引發電梯振動；（2）未及時為導向系統添加潤滑劑或者未及時清除導向系統內的油污塊兒，導致電梯在運行的時候摩擦系數增大，形成摩擦振動。

1.3.3 導軌規格不符引起的振動。電梯運行速度在1.00m/s以下、10層以上的情況下，才宜用8K導軌，其他速度和層站的電梯應用13K以上導軌。如果導軌使用規格與電梯其他配件不能相互契合，電梯的各部件之間就會發生碰撞或加劇摩擦，產生振動現象。

除此以外，因曳引系統導致電梯振動的原因還有導軌硬度不足，在電梯運行時，由于導靴的影響，導軌變形；導軌彈簧和導靴之間的安裝間隙不符合標準，電梯在運行時，導軌與導靴配合不默契，形成振動。

1.4 限速器、漲緊輪、限速器鋼絲繩引發電梯振動

1.4.1 由于電梯維護人員未及時將限速器、漲緊輪、限速器鋼絲繩上的油泥團清除，導致限速器鋼絲繩在工作時受到阻礙，在電梯通道內發生一定程度的晃動。鋼絲繩的晃動傳到電梯轎廂，引起電梯轎廂振動。

1.4.2 因限速器或漲緊輪軸損壞產生振動。潤滑油是電梯正常運行的保證。當軸承缺油時，軸承在工作時摩擦力便會急劇增大、進而導致軸承受損。軸承損壞的原因90%是由缺油引起的。損壞的類型包括滑動軸承失圓、滾動軸承的球珠有麻點、球珠破損、球架損壞、球珠失圓等。當軸承受損時，就會產生劇烈的摩擦，導致電梯發生振動。

1.5 其他原因導致的振動

1.5.1 電動機引起的振動主要包括電動機轉子動、靜不平衡，電動機竄軸，銅套失圓缺油，軸承損壞等方面。

1.5.2 抱閘間隙調整不當，使抱閘不能完全打開。抱閘不能完全打開直接影響到電梯的轉速，進而導致電梯發生振動。這種情況輕則引起電梯振動、重則燒毀線圈或抱閘皮層磨損，發生電梯溜車、沖頂等嚴重的安全事故。

2 高速曳引式電梯振動的控制策略

2.1 控制振源

2.1.1 采用流水線性的氣動格局轎廂，可以有效地減小電梯通道內轎廂和空氣的劇烈摩擦。

2.1.2 電梯安裝人員在轎廂安裝前，要先將轎廂平放在地上，對轎廂進行重心檢查。

2.1.3 安裝轎廂補償裝置。轎廂補償裝置主要安裝在轎底。其通過對轎廂的重心進行自動調節，使轎廂保持良好的平衡狀態，減小導軌和導軌之間的摩擦。

2.1.4 對轎壁表面進行減震處理。安裝人員可以在轎壁表面，安裝減震夾層或者涂抹減震粘子等減小電梯振動。

2.1.5 在轎底腳架之間安裝減震裝置。如在轎底安裝減震墊等。

2.2 精確安裝，定期維護

2.2.1 在安裝前，安裝人員要首先對電梯各部件進行合理檢查。

2.2.2 在電梯安裝過程中，安裝人員要嚴格按照標準組裝電梯，保證電梯各部件安裝位置精確，這樣可以有效避免電梯在運行時由于部件錯位從而產生劇烈振動。

2.2.3 電梯在使用了一段時間后，要及時進行維護。比如安裝人員要及時為曳引輪、鋼絲繩添加潤滑油，以減小電梯各部件之間的摩擦振動；要定期檢查緊固螺絲是否有松動情況，同時也要檢查電梯各部件是否有變形現象，并且及時更換。

2.3 采用主動控制系統

主動控制系統能及時監測振動水平及振動位置，并根據實際情況采取相應措施，消除或減少振動產生的危害，保證電梯的正常運行。主動控制系統目前已經開始應用到了高速曳引式電梯中。主動控制的方式包括主動、半主動吸振控制、隔振控制、阻振控制、消振控制。主動控制系統的應用有效地減小了電梯的振動現象，延長了電梯的使用壽命，為電梯的正常運行提供了有力的保證。

3 結語

電梯振動不僅影響乘客乘坐的舒適度，影響電梯的使用壽命，更嚴重還會帶來重大的安全事故。在如今現代高層建筑中，高速曳引電梯應用越來越多，電梯的安全使用越來越被使用者重視。為了保證電梯的舒適安全使用，工作人員一定要端正態度，及時規律地對電梯進行維修維護，并且在電梯系統中安裝主動控制系統。

參考文獻

[1] 施巍.高速曳引式電梯振動分析及控制策略[J].機電信息，2016，（27）.

[2] 艾延廷，王志，李立新.高速曳引式電梯振動主動控制技術研究[J].振動與沖擊，2007，（6）.

[3] 羅正衛，曹智超.高速電梯振動特性研究與試驗[J].中國特種設備安全，2012，（3）.

（責任編輯：王 波）