电梯轿厢振动分析和对策探究

2021-04-03张英

中国设备工程 2021年10期

张英

（东芝电梯（中国）有限公司，辽宁沈阳 110168）

当前，社会的发展促进了建筑工程的发展，高层建筑越来越多，电梯设施的建设也越来越多，因此，对其施工技术的要求也随之提升。以往人们对电梯设施的使用要求是满足在高层建筑中进行快速移动即可，而现在人们的使用要求更加重视电梯使用过程中的安全性和舒适性。电梯轿厢的振动一直是影响电梯安全运行的关键因素之一，相关调查案例显示，导致电梯轿厢出现振动问题的原因是多方面的，为了能够有效处理和应对轿厢振动问题，其解决对策的思考也需要从多个角度进行，从而才能够针对性地规避电梯轿厢振动问题的发生，确保电梯的安全运行，同时保障人们的安全出行。

1 电梯轿厢的构成

电梯轿厢是由多个部分共同构成的，若想了解电梯轿厢的振动原因，首先，就应该明确其是如何构成的，在此基础上，才能够更进一步地判断振动问题的发生原因，找到更合理的处理对策。电梯轿厢主要由以下几个部分构成：

轿底：轿底作为轿厢振动传导给乘客的直接媒介，结构比较复杂，通常是按照一定的尺寸所焊接形成的框架，在框架上铺设一层既定厚度的钢板，形成一个完整的轿底结构。在轿底的四个侧边位置分别设置尺寸和性能完全相同的数个弹性橡胶，使轿底外部振动经过衰减后尽量小地传导给乘客，并为轿厢的运行提供强度保障。

轿壁：普通轿壁的材质一般选用薄钢板，依据轿厢整体结构的尺寸进行剪切，在电梯轿厢使用过程中，为减少钢板所产生的振动以及噪音，而选择在钢板的薄弱处点焊加强筋，进而提升轿壁整体刚性。

轿顶：轿顶是轿厢的顶部，通常电梯内的照明系统和排风系统都安装于轿顶，有些体积空间较大的轿顶上还设置了一定尺寸的安全窗口，为故障逃生和救援工作提供便利。对于轿顶的材质选择一般是具有较高承受力、抗压力的钢板，要满足电梯检修人员的工作需要，即承受必要的重量。

除了轿底、轿顶和轿壁外，电梯轿厢的构成中还包括设置在其各个连接部位处的防振橡胶以及各种装潢设计。

2 电梯轿厢振动问题的分析及对策

2.1 曳引系统的因素

系统中的曳引机，由于材质不均匀、加工和装配误差等，旋转部件不可能达到绝对的平衡，电机转子和转轴上的安装原件质心与旋转重心会产生偏心，从而产生周期性的离心惯性力，该力在垂直方向上的分量即为电梯上下振动的激振力。电梯的曳引机在选型时，要特别注意选取单体振动小的电动机，通常情况下，会通过电动机的输出力矩波动大小对其振动性能进行评价。同时，曳引机的布置要注意稳定性，曳引机和曳引机支撑部的连接要稳固，曳引机和支撑钢梁之间选定合适的减振橡胶，防止曳引机与支撑梁之间发生共振。

钢丝绳的影响，指的钢丝绳影响，主要是指钢丝绳张力不均造成的影响，现场安装完成后，每根钢丝绳的张力是大小相当的，如果钢丝绳张力调整不均，就会出现个别钢丝绳张力过大的情况，此时，曳引机的振动就会通过钢丝绳更多地将电动机的振动传递到轿厢。因此，电梯安装过程中要特别注意钢丝绳的张力调整，使用较长的绳头弹簧可以方便确认每根钢丝绳之间的张力差并实施调整作业。针对钢丝绳本身，需要定期确认钢丝绳的表面状态，确认钢丝绳是否存在扭曲、松股等异常状态，出现钢丝绳品质不良问题时，要及时更换钢丝绳。

2.2 安装过程中的因素

在对电梯轿厢进行安装时，可能出现各种安装问题而导致轿厢运行时产生振动。安装施工人员在安装过程中，如果施工工艺运用不恰当，施工操作不合理，就会导致电梯轿厢安装标准无法得到保障。通常情况下，安装精度不当会影响其重心位置的确定，轿厢出现倾斜而引起异常振动。因此，现场安装电梯时，要严格按照安装及调整手册进行作业，对于不满足手册尺寸和误差要求的部分，要及时进行调整。

2.3 导向装置的因素

导轨的影响，导轨作为电梯轿厢运行的轨道，对直线度和自身刚度的要求非常高，如果导轨自身的直线度不良，或者刚度不良，那么，轿厢运行时就会在水平方向上产生分力导致轿厢的异常水平振动。同时，导轨与导轨之间的接口处存在的段差也是轿厢振动产生的一个主要原因，因此，导轨安装时对导轨垂直度的确认和对面导轨间距的确认，也要严格遵守电梯安装手册的误差要求进行调整。

导向装置的影响，一般中低速电梯会采用滑动导向装置，其特点是成本较低、安装调整方便。高速高档电梯通常会采用滚动导向装置，虽然安装调整要求较高，但是性能优良。通常情况下，由导轨精度不良导致的轿厢水平振动在使用滚动导向装置时都会起到较好的减振效果。并且相比滑动导向装置，运行时噪音更小。

2.4 轿厢自身的因素

轿厢自身的平衡调整，轿厢自身平衡不良会导致轿厢上下部的导向装置受力不均，导向装置磨损加剧，如果是滑动导向装置，导滑器的靴材与导轨间隙会增大。如果是滚动导向装置，滚轮表面的橡胶材会因为受力过大失去弹性，失去导滑器本身应具有的振动衰减效果，使轿厢产生更大的水平振动。

对于轿厢来说，自身的质量和刚性也对轿厢振动有着直接的影响。通常情况下，轿厢质量越大时轿厢振动越小，轿厢整体刚性越强时轿厢振动越小。究其原因，在接收到相同的振动能量情况下，更大的质量和更好的整体刚性都会有充分的振动渐衰效果。

电梯轿厢本身并不是完全的刚性连接构造，由轿顶、轿壁和轿底组成的轿厢室与外部的轿厢框架通常是通过减振橡胶柔性连接的。因此，采用合适的减振橡胶，对于有效衰减外部振动的传导和扩大非常重要，减振橡胶的材质、硬度、弹性系数和数量都需要经过严格的校核和计算，以确保减振橡胶处于最佳的适用范围内。

2.5 共振影响

有些情况下，电梯的异常振动是由共振引起的，常见的轿厢共振通常有以下几种：（1）曳引机的控制频率与轿厢室固有振动频率接近导致共振。（2）曳引机的控制频率与轿厢框固有振动频率接近导致共振。（3）轿厢绳轮间钢丝绳的弦振动与钢丝绳的啮合频率接近导致共振；（4）曳引轮或导向轮旋转频率与电梯系统固有频率接近导致共振。

因为曳引机的控制频率由曳引机的选型决定，通常不能随意改变，因此通常会找到与之发生共振的部品进行对策。

情况1，轿厢室的固有振动频率可以通过变更轿底上减振橡胶的个数或者弹性系数进行回避共振。

情况2，比较复杂，普通电梯的轿厢框架是由型材或者板材加工而成，对轿厢框加重可以降低振幅，轿厢上振动较大的部位追加补强板可以改变部品固有频率，加重和追加补强两种方法都可以有效地减小轿厢振动，通常会根据现场工况选择对策方案。

情况3，与钢丝绳的振动有关，通过追加钢丝绳减振器的方式可以降低振动。

情况4，与绳轮的直径和钢丝绳根数有关，可以通过变更绳轮直径或者增减钢丝绳根数的方法进行对策。

2.6 电梯定期维护因素

电梯轿厢在使用过程中，必然会存在部件磨损问题，因此，相关管理人员和维修人员需要定期对轿厢进行检查和养护。对轿顶、轿底和轿壁的安全性能、稳定性能等进行标准核查，重视对其质量的控制，若存在问题，则需及时对相关问题部件进行更换。由于在电梯轿厢的运行过程中会使用到各种滚轮和传动钢丝绳，因此，在对电梯常规养护时需对滚轮进行定期润滑，对钢丝绳进行张力调整，减少轿厢运行过程中的摩擦力，提高各连接位置的连接紧密性，以此提升电梯轿厢的稳定性。