无机房电梯曳引机安装减震设计

2014-02-07黄义茂

机电工程技术 2014年6期

黄义茂

（广州广日电梯工业有限公司，广东广州 511447）

0 前言

橡胶的特点是既有高弹态又有高黏态，橡胶的弹性是由其卷曲分子构象的变化产生的，橡胶分子间相互作用会妨碍分子链的运动，又表现出黏性特点，以致应力与应变往往处于不平衡状态。橡胶的这种卷曲的长链分子结构及分子间存在的较弱的次级力；使得橡胶材料呈现出独特的黏弹性能，因而具有良好的减震、隔音和缓冲性能。

橡胶部件广泛用于隔离震动和吸收冲击，就是因为其具有滞后、阻尼及能进行可逆大变形的特点。橡胶的滞后和内摩擦特性通常用损耗因子表示，损耗因子越大，橡胶的阻尼和生热越显著，减震效果越明显。

在电梯运行中，曳引机自身的振动，制动器动作时的振动和噪音会通过搁机梁传递给建筑，对建筑中的人产生不良的影响，根据《住宅设计规范》GB50096-2011中强制要求，电梯不应紧邻卧室布置[1]。大载重的无机房电梯，很少使用在住宅中，主要用在商场及写字楼中，一般来说，对减震及噪音没有太高的要求，《电梯技术条件》GB/T 10058-2009[2]，《电梯制造与安装安全规范》GB7588-2003[3]也没有提到曳引机安装一定要设置防震橡胶，但是，在安静的环境中的用户就会受到这种振动和噪音带来的困扰，要对于每个电梯的乘客和受电梯影响的用户负责，还是很有必要去设置防震橡胶（减震装置）。

1 防震橡胶的设置的现状

目前电梯行业中，小载重电梯的曳引机都有防震橡胶，但是大载重就根据曳引机布置的方式去决定要不要设置防震橡胶，大载重的无机房电梯的厂家，绝大部分都用搁机梁去承受曳引机系统的重量，只有少数厂家把曳引机直接安装在导轨上，有搁机梁时，一般都在搁机梁及曳引机机架之间设置防震橡胶，由于曳引机的布置往往与搁机梁有一定的角度，每个防震橡胶的受力就不均衡，橡胶的变形量也不一样，导致曳引轮的端面有倾角，电梯运行一段时间后，往往就不满足GBT10060-2011电梯安装验收规范5.1.7.5的要求[4]，长时间运行后曳引轮倾斜严重，容易引起事故。

目前防震橡胶的外形主要有圆柱体和长方体，联接方式常见的有4种：

（1）防震橡胶不与金属结合，用其他机构限制橡胶的自由度，有二次保护，在橡胶中间开通孔，用螺栓穿过与其他部件松联接；

（2）直接在橡胶上植入两端螺栓，用螺母与其他部件固定；

（3）在橡胶上一端植入螺栓，另一端与金属结合，在金属上开孔，用螺栓、螺母与其他部件固定；

（4）两端都是金属结合，在金属上开孔用螺栓、螺母与其他部件固定。

不管怎样，都是防震橡胶与其他曳引机安装上的部件联接，并允许橡胶上下变形和保证能发挥作用。

防震橡胶的材料主要是天然橡胶，添加一些防老化剂等功能的辅料。

2 曳引机安装减震设计

2.1 曳引机安装布置

如图1所示，以载重2 000 kg的曳引机布置图为例，钢丝绳通过曳引轮，一端与轿底反绳轮联接，另一端与对重反绳轮联接，曳引机通过曳引机架（图中未画出）与搁机梁联接，搁机梁的两端嵌入井道壁中。按GBT10060-2011电梯安装验收规范5.1.7.2，埋入承重墙内的曳引机承重梁，其支撑长度宜超过墙厚中心20 mm，且不小于75 mm[4]。

井道壁厚本文为200 mm，则搁机梁嵌入长度应不小于120 mm，本文设计这个值为130 mm。

2.2 确定系统重心的位置

设置防震橡胶前，需要确定系统的重心位置，才能更好设计橡胶的位置，使防震橡胶处于平衡状态，发挥最大的减震作用。

图1 曳引机安装布置图

如图2所示，根据布置图，轿底反绳轮、搁机梁、曳引机、对重反绳轮的位置已经确定。轿厢自重P，额定载重Q，对重重量G，曳引机（含机架、搁机梁）自重G1已知，重力加速度gn=9.8 m/s2，平衡系数 q=0.45，W1、W2、W3、D1、D2、D3的值未知。

由系统在X、Y、Z方向处于平衡状态，故由∑MX=0，得：

由∑MY=0，得：

图2 系统重心位置

W1、W2、W3、D1、D2、D3的值未知，

W1+W2、D1+D2、W2-W3、D2-D3已知，6 个未知数，6条公式，即可把W1、W2、W3、D1、D2、D3的值算出来，这时系统重心的位置就确定了。

2.3 确定防震橡胶位置

系统重心的位置确定后，防震橡胶的位置就可以确定了，数量设置一般为4或6个。如图3所示，本文根据载重2 000 kg为例，载重比较大，数量暂定为6个。给每个防震橡胶记上编号，序号1～6。

井道深度方向：序号1、2设置在经过系统重心，与井道深度方向平行的直线上，使井道宽度方向上的受力平衡。序号3、4橡胶中心超出搁机梁外，使整个系统不会向右倾覆。序号1与3的中心距离为L，同样序号5与序号1的距离也为L，这样序号5、6的深度方向位置也定了。

井道宽度方向：井道壁厚200 mm，宽度方向的直线应该落在墙厚的中线为宜，但是井道壁需要封闭，空间上不足，只要墙体满足受力要求，允许有小小的偏离，本文设计这个值为85 mm。序号1、3、5的中心在这条直线上，序号2、4、6的中心在另外一边的直线上。

图3 防震橡胶位置

这样，防震橡胶的位置就确定了。

2.4 确定防震橡胶参数及数量

如图4所示，简化这个受力模型，把每一边的橡胶当作一个整体看，搁机梁看作一个大的曳引机架，井道壁为搁机梁。简化成图5的受力模型，即可计算出每个橡胶的受力。

图4 防震橡胶受力图

图5 防震橡胶简化受力图

由∑MN2=0，得

由∑MN1=0，得

其中：G'、G、D4、D5、D6为已知，两个未知数，两条公式，即可求出N1、N2的值。

首先从公司已有的防震橡胶选出合适的，从本设计结构上看，结合本公司的实际，选择前面提到的第2种安装方式的防震橡胶，容易安装和调整，防震橡胶外形图如图6所示。

图6 防震橡胶外形图

防震橡胶的截面积为A，橡胶最大变形量δ，一个防震橡胶的最大受力N：

橡胶的弹簧常数：纵向弹性系数

K、E的计算过程是一个验算的过程，通常选好橡胶后，这些值就已经确定了，可以反过来得出橡胶最大变形量δ，从而确定橡胶的数量，本设计选择防震橡胶的数量为6个。

2.5 防震橡胶安装零部件设计

2.5.1 防震橡胶安装土建要求

客户的井道需要预留2个L×W×160的安装孔，安装防震橡胶的承重梁上需要有钢板预埋件，设计一个挡板让防震橡胶安装零部件与客户的井道壁隔离，以避免客户土建的预留孔表面不平整影响到防震橡胶的安装，挡板以主导轨、副导轨为定位，如图7所示。

2.5.2 防震橡胶安装

首先安装防震橡胶的支撑垫块，需要再以导轨为基准定位，不要以挡板为基准，以免误差累积，根据前面得出的结果，可以定位支撑垫块。调整好支撑垫块，焊接固定。放入防震橡胶，调整3个橡胶上端面在同一平面，接着放入搁机梁支撑板装配，调整搁机梁支撑板装配水平，防震橡胶用螺母、垫片与支撑垫块、搁机梁支撑板装配固定。如图8所示。