高速曳引式电梯振动分析及控制策略

荆成良　赵子钦　黄磊

摘要：目前，我国经济快速发展，人口大量向城市集中，城市的高楼和超高楼越来越多。高速曳引式电梯作为一种快速垂直的运输系统，成为了高层建筑垂直运输的最好选择，同时高速曳引式电梯在使用过程中也出现了不良振动问题。文章探讨了高速曳引式电梯振动的产生原因及振动的控制方法。

关键词：高速曳引式电梯；曳引系统；轿厢；导向系统；主动控制系统 文献标识码：A

中图分类号：TH21 文章编号：1009-2374（2017）02-0064-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.02.030

随着我国城市化水平越来越高，大量的人口加速向城市集中，这导致了城市土地利用情况越来越紧张，出现了地狭人稠的情况。在这种背景下，城市的高层建筑越来越多，并且建筑楼层也越来越高。楼梯，这种低楼层的装置，已经不能满足当今城市的要求。电梯具有占用空间小、提升速度快的特点，使其顺其自然地应用到了城市的高层和超高层建筑物中来。高速曳引式电梯是目前在城市中应用最多的电梯类型。

1 高速曳引式电梯振动的产生原因

高速曳引电梯是垂直交通运输的一种常见形式，主要由八大系统组成，分别是曳引系统、导向系统、门系统、轿厢系统、重量平衡系统、电力拖动系统、电气控制系统、安全保护系统。从速度上分类可以分为低速电梯、中速电梯、高速电梯、超高速电梯。高速电梯与低速电梯相比，高速电梯运行速度快、运行距离长，振动危害更加明显。这不仅缩短了高速曳引电梯的使用寿命，而且可能对乘客的财产和人身安全造成巨大的威胁。

1.1 因曳引系统产生的振动

1.1.1 曳引系统制造安装不合理引起的振动。曳引机是电梯系统正常运行的保证，是整个电梯系统的动力源头。曳引机的制造安装精度不够，是高速曳引电梯产生振动的一个重要原因。涡轮副的组装精度不足，使得涡轮副不能正常进行啮合过程。涡轮、蜗杆齿之间持续撞击，使得高速曳引电梯产生振动。并且曳引机安装精度越差，涡轮、蜗杆齿之间形成的撞击力也就越大，产生的振动也就越严重。

1.1.2 曳引机使用时间较长产生磨损振动。曳引机由于使用时间过长，导致涡轮蜗杆与齿轮产生明显的磨损。高速曳引电梯在運行时，涡轮蜗杆和齿轮之间产生间隙性滑动。特别是在加速上升或减速制动的时候，涡轮杆和齿轮之间更会发生轴向转动，导致高速曳引式电梯发生明显的台阶式的振动。

1.1.3 曳引机不合理使用导致的振动。高速曳引电梯的不合理使用，是振动产生的重要原因之一。高速曳引电梯不合理的使用包括过于频繁的启动制动、电梯超载、载重频繁变换、操作不按规程等。这些都导致了曳引电机的转动机构互相摩擦碰撞，从而使电梯发生明显的机械振动。

1.1.4 曳引轮槽受损发生的振动。高速曳引电梯的工作原理是曳引电机通过曳引轮和钢丝绳驱动轿厢上下垂直移动。当引轮巢由于腐蚀的原因受损或者轮槽内有油腻疙瘩，钢丝绳和引轮之间便会产生滑动现象，从而导致轿厢发生振动。

1.1.5 共振导致电梯振动。当曳引电机的振动和电梯的振动频率基本一致时，曳引电机和电梯之间就会发生强烈的共振现象。强烈的共振通过钢丝绳进而传递给轿厢，从而使得轿厢产生振动。

1.2 电梯轿厢设计、组装、维护等环节产生的振动

1.2.1 轿厢设计不合理产生振动。（1）由于高速曳引电梯速度快，所以轿厢在空气中快速移动时，轿厢的轿顶轿底和电梯通道之中的空气会产生剧烈摩擦，如果轿厢的设计不符合空气动力学的要求，摩擦便会非常剧烈，从而导致轿厢剧烈震动；（2）轿厢设计重心不稳是电梯产生振动的重要原因。由于轿厢重心不稳，致使轮槽、曳引轮受力不均，进而使得曳引轮、曳引轮槽组和轿厢在电梯运行时，配合不默契，各部件之间产生碰撞摩擦，从而使电梯产生明显振动。

1.2.2 安装不合理产生振动。（1）安装人员在进行轿厢安装时，未严格按照安装的程序和安装的工艺要求开展安装作业。轿厢安装重心未找准，出现了小角度的倾斜。电梯开始运行时，轿厢和电梯的其他部件出现剧烈的摩擦碰撞，从而导致电梯产生剧烈振动。这种问题一旦出现很难纠正；（2）有的轿厢由于工艺差，尺寸不合标准。组装人员将轿厢与轮槽、曳引轮强行拼装，使得电梯的很多部件发生变形现象，在电梯运行时产生应力，使大梁和立梁之间产生共振现象；（3）在轿厢安装时，轿厢紧固部件松动，电梯在高速运行的时候，轿厢就会由于连接处各部件剧烈的碰撞摩擦，而产生振动。另外，有的安装人员为将轿厢放置到位便强行紧固，导致电梯在运行时产生扭劲，而导致电梯振动。

1.2.3 维修养护不合理产生的振动。维修养护人员在对电梯进行维修时，拆卸前未做好标记，导致轿厢的部件在重新安装时，因发生不合理的移位而引起振动。例如更换靴衬、导靴架，调整安全钳间隙不当引起偏移。安装人员维修保护时，轿厢各部件间的紧固螺栓（导靴架、立梁、大梁等固定螺栓）松动移位，而改变了作用力中心。这不仅会引起电梯振动，而且还有可能撞坏门刀、门头。

1.3 曳引导向系统产生的振动

高速曳引电梯的导向系统主要包括导轨、导向支架、导靴三个基本部分。当导向系统的一个或某个部件由于人力或自然力原因出现问题时，就会使电梯发生振动现象。

1.3.1 安装方面引起的振动。（1）安装人员由于技术水平有限或者责任心不强，导轨安装不精确或者错位，导致导轨的对向度和垂直度不合标准。电梯运行时电梯各部件就会由于导轨安装不合格的原因，从而产生剧烈的摩擦振动；（2）导轨在安装过程中由于外力而产生变形也会导致振动发生。

1.3.2 维修保养引起的振动。电梯使用期间未及时对导向系统进行保养。（1）导向系统的紧固部件松动问题未及时解决，使得导向系统各部件出现位移晃动，从而引发电梯振动；（2）未及时为导向系统添加润滑剂或者未及时清除导向系统内的油污块儿，导致电梯在运行的时候摩擦系数增大，形成摩擦振动。

1.3.3 导轨规格不符引起的振动。电梯运行速度在1.00m/s以下、10层以上的情况下，才宜用8K导轨，其他速度和层站的电梯应用13K以上导轨。如果导轨使用规格与电梯其他配件不能相互契合，电梯的各部件之间就会发生碰撞或加剧摩擦，产生振动现象。

除此以外，因曳引系统导致电梯振动的原因还有导轨硬度不足，在电梯运行时，由于导靴的影响，导轨变形；导轨弹簧和导靴之间的安装间隙不符合标准，电梯在运行时，导轨与导靴配合不默契，形成振动。

1.4 限速器、涨紧轮、限速器钢丝绳引发电梯振动

1.4.1 由于电梯维护人员未及时将限速器、涨紧轮、限速器钢丝绳上的油泥团清除，导致限速器钢丝绳在工作时受到阻碍，在电梯通道内发生一定程度的晃动。钢丝绳的晃动传到电梯轿厢，引起电梯轿厢振动。

1.4.2 因限速器或涨紧轮轴损坏产生振动。润滑油是电梯正常运行的保证。当轴承缺油时，轴承在工作时摩擦力便会急剧增大、进而导致轴承受损。轴承损坏的原因90%是由缺油引起的。损坏的类型包括滑动轴承失圆、滚动轴承的球珠有麻点、球珠破损、球架损坏、球珠失圆等。当轴承受损时，就会产生剧烈的摩擦，导致电梯发生振动。

1.5 其他原因导致的振动

1.5.1 电动机引起的振动主要包括电动机转子动、静不平衡，电动机窜轴，铜套失圆缺油，轴承损坏等方面。

1.5.2 抱闸间隙调整不当，使抱闸不能完全打开。抱闸不能完全打开直接影响到电梯的转速，进而导致电梯发生振动。这种情况轻则引起电梯振动、重则烧毁线圈或抱闸皮层磨损，发生电梯溜车、冲顶等严重的安全事故。

2 高速曳引式電梯振动的控制策略

2.1 控制振源

2.1.1 采用流水线性的气动格局轿厢，可以有效地减小电梯通道内轿厢和空气的剧烈摩擦。

2.1.2 电梯安装人员在轿厢安装前，要先将轿厢平放在地上，对轿厢进行重心检查。

2.1.3 安装轿厢补偿装置。轿厢补偿装置主要安装在轿底。其通过对轿厢的重心进行自动调节，使轿厢保持良好的平衡状态，减小导轨和导轨之间的摩擦。

2.1.4 对轿壁表面进行减震处理。安装人员可以在轿壁表面，安装减震夹层或者涂抹减震粘子等减小电梯振动。

2.1.5 在轿底脚架之间安装减震装置。如在轿底安装减震垫等。

2.2 精确安装，定期维护

2.2.1 在安装前，安装人员要首先对电梯各部件进行合理检查。

2.2.2 在电梯安装过程中，安装人员要严格按照标准组装电梯，保证电梯各部件安装位置精确，这样可以有效避免电梯在运行时由于部件错位从而产生剧烈振动。

2.2.3 电梯在使用了一段时间后，要及时进行维护。比如安装人员要及时为曳引轮、钢丝绳添加润滑油，以减小电梯各部件之间的摩擦振动；要定期检查紧固螺丝是否有松动情况，同时也要检查电梯各部件是否有变形现象，并且及时更换。

2.3 采用主动控制系统

主动控制系统能及时监测振动水平及振动位置，并根据实际情况采取相应措施，消除或减少振动产生的危害，保证电梯的正常运行。主动控制系统目前已经开始应用到了高速曳引式电梯中。主动控制的方式包括主动、半主动吸振控制、隔振控制、阻振控制、消振控制。主动控制系统的应用有效地减小了电梯的振动现象，延长了电梯的使用寿命，为电梯的正常运行提供了有力的保证。

3 结语

电梯振动不仅影响乘客乘坐的舒适度，影响电梯的使用寿命，更严重还会带来重大的安全事故。在如今现代高层建筑中，高速曳引电梯应用越来越多，电梯的安全使用越来越被使用者重视。为了保证电梯的舒适安全使用，工作人员一定要端正态度，及时规律地对电梯进行维修维护，并且在电梯系统中安装主动控制系统。

参考文献

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[2] 艾延廷，王志，李立新.高速曳引式电梯振动主动控制技术研究[J].振动与冲击，2007，（6）.

[3] 罗正卫，曹智超.高速电梯振动特性研究与试验[J].中国特种设备安全，2012，（3）.

（责任编辑：王 波）