电梯制动器振动测试分析

黄海洋，陆春元，杨柳，徐智明，杨镓宏

（1.苏州市职业大学 机电工程学院（电梯学院），江苏 苏州 215104；2.阿克苏地区特种设备检验检测所，新疆 阿克苏 843000）

随着社会的发展和技术的进步，电梯的运行速度和高度不断提升，电梯的运行舒适性也逐渐成为关注的重点，影响电梯运行舒适性的因素很多，其中，电梯的振动是影响舒适性的重要因素。目前，对于电梯振动的研究主要集中在电梯运行过程中，而关于电梯启停时的制动器动作对振动的影响研究较少。电梯启停时，需要制动器配合完成松闸和抱闸动作，当电梯启动运行时，制动器需要先完成松闸动作以便使轿厢能够移动，而当电梯停止运行后，制动器需要完成抱闸动作以防止轿厢溜车。制动器松闸或抱闸时，闸瓦会冲击曳引主机造成振动，而曳引主机牵引着轿厢的钢丝绳，钢丝绳会将曳引主机的振动传递到轿厢而造成轿厢的振动从而影响电梯的舒适性。因此，研究制动器对电梯振动情况的影响具有较大的现实意义。

1 测试试验

1.1 测试对象及设备

本文测试对象为校电梯实训基地内某型号电梯，具体参数如表1所示。该测试电梯为常见的客梯，采用永磁同步曳引机驱动，曳引比为2：1，制动器为块式制动器，电梯总层高为3层，每层均有一层门，为3层3站式层站设计，电梯的额定速度为2m/s，额定载重量为13人。

表1 电梯技术参数

测试设备采用的是电梯行业内常用的电梯综合测试仪EVA-875，测试数据由EVA振动分析软件完成分析。

1.2 测试方法

由于主要是研究制动器对轿厢振动的影响，在测试振动数据时，将测试仪放于电梯轿厢地面中心位置，如图1所示。其中，测试仪传感器的X轴指向轿门的方向，Y轴指向轿厢的右侧方向，z轴指向上方。测试人员站立于轿厢内通过遥控线控制测试仪的启停，并与传感器保持15cm以上的距离，以防止人体对传感器的测量造成干扰。此外，为了保证所测得的振动曲线完整且不出现偏轴现象，当电梯启动运行时，在轿门关闭至门缝宽度约为150mm时，按下遥控线上的触发按钮使测试仪开始测量，当电梯停止运行时，在轿门开启至门缝宽度约为150mm时，按下遥控线上的触发按钮使测试仪停止测量。

图1 测试方法

测试人员在轿厢内操纵轿内按钮，使电梯以不同的状态运行，分别为上行全程逐层上行和逐层下行，如表2所示，并记录各运行状态下轿厢的振动情况。

表2 运行状态

2 振动分析

根据国标GB/T10058-2009《电梯技术条件》的相关要求，乘客电梯起动加速度和制动减速度最大值均不大于1.50m/s2，乘客电梯轿厢运行在恒加速度区域内的垂直（Z轴）振动的最大峰峰值不应大于0.30m/s2，A95峰峰值不应大于0.20m/s2，乘客电梯轿厢运行期间水平（X轴和Y轴）振动的最大峰峰值不应大于0.20m/s2，A95峰峰值不应大于0.15m/s2。根据测试结果，对电梯振动情况进行时域与频域分析。

2.1 时域分析

时域分析如图2和3所示，图中显示了不同运行状态下轿厢的时间-位移曲线以及轿厢在X轴、Y轴、Z轴方向的振动情况。

由图2可知，电梯上行全程运行时，提升高度为7.64m，轿厢的实际运行速度为1.44m/s，Z轴的最大峰峰值出现在非运行时关门过程中但未超过1.50m/s2，符合国标中关于乘客电梯起动加速度和制动减速度最大值的要求。运行过程中Z轴的最大峰峰值为0.288m/s2，A95峰峰值为0.168m/s2，运行过程中Z轴的最大峰峰值出现在轿厢加速后的匀速运行阶段，且最大峰峰值和A95峰峰值分别小于0.30m/s2和0.20m/s2，因此上行全程中，轿厢Z轴方向的振动情况符合国标要求。轿厢运行期间X轴方向振动的最大峰峰值为0.192m/s2，A95峰峰值为0.124m/s2，最大峰峰和A95峰峰值均符合国标要求，而Y轴方向振动的最大峰峰值为0.240m/s2，A95峰峰值为0.152m/s2，最大峰峰和A95峰峰值分别大于0.20m/s2和0.15m/s2，因此均不符合国标要求。

图2 上行全程

如图3a所示，在电梯逐层上行1～2层时，Z轴的最大峰峰值出现在非运行时关门过程中但未超过1.50m/s2，符合国标中关于乘客电梯起动加速度和制动减速度最大值的要求。运行过程中，Z轴的最大峰峰值为0.056m/s2，A95峰峰值为0.056m/s2，运行过程中Z轴的最大峰峰值出现在轿厢加速后的匀速运行阶段，且最大峰峰值和A95峰峰值分别小于0.30m/s2和0.20m/s2，因此上行1～2时，轿厢Z轴方向的振动情况符合国标要求。轿厢运行期间X轴方向振动的最大峰峰值为0.148m/s2，A95峰峰值为0.088m/s2，最大峰峰和A95峰峰值均符合国标要求，而Y轴方向振动的最大峰峰值为0.244m/s2，大于A95峰峰值为0.052m/s2，最大峰峰不符合国标要求，而A95峰峰值符合国标要求。同理，如图3b所示，在电梯逐层上行2～3层时，轿厢Z轴方向的振动最大峰峰值均出现在关门过程中且未超过1.50m/s2，均符合国标要求。轿厢Z轴方向的振动情况符合国标要求。轿厢运行期间X轴方向振动的最大峰峰和A95峰峰值均符合国标要求，Y轴方向振动的最大峰峰值和A95峰峰值也符合国标要求。

图3 逐层上行

2.2 频谱分析

此外，由图2、3可知，在测试开始及结束时均出现了较大的振动，分析其原因，主要包括两方面，一方面，可能是由于层门和轿门的关闭和开启会引起的轿厢振动；另一方面，可能是电梯制动器松抱闸引起的轿厢振动。为了确定其具体原因，以下对逐层上行采用频谱分析进行判别。

如图4所示为上行1～2振动频谱图，分别显示了对Z轴、X轴、Y轴的频谱曲线及对应振幅曲线。由Z轴频谱曲线可知，其振动主频为0.125Hz，转化为周期为8s，该周期与制动器抱闸松闸的时间一致，由此判断该振动是由于制动器动作引起的。由X轴频谱曲线可知，其主频为68.875Hz，该频率较高，与制动器的动作无关，但其二阶主频约为0.125Hz，与制动器动作时间一致，可判断二阶主频振动是由于制动器动作引起的。而Y轴方向的振动与X轴类似，其二阶主频约为0.125Hz，与制动器动作时间一致，可判断二阶主频振动是由于制动器动作引起。

图4 上行1～2频谱图

如图5所示为上行2～3振动频谱图，分别显示了对Z轴、X轴、Y轴的频谱曲线及对应振幅曲线。由Z轴频谱曲线可知，其振动主频为0.125Hz，该频率与制动器抱闸松闸的频率一致，由此判断该振动是由于制动器动作引起的。而X轴二阶主频约为0.125Hz，与制动器动作时间一致，可判断X轴向的二阶主频振动是由于制动器动作引起的。而Y轴方向的振动与制动器动作频率基本无明显对应关系，可判断Y轴向振动与制动器动作关联不大。因此，综合比较图4、5可知，制动器动作对于轿厢Z轴向的振动影响最大，对X轴有明显的影响，而对Y轴的影响较小。

图5 上行2～3频谱图

3 结语

本文采用振动测试方法对电梯运行振动情况进行了测试分析，主要目的是研究了电梯的整体振动情况及电梯制动器动作与轿厢振动的关系，测试结果表明，对于该测试电梯的整体振动情况不佳，存在不符合国标的振动状态，此外，通过频谱分析可知，制动器的松抱闸动作会造成电梯轿厢的振动，其中，制动器动作对轿厢Z轴向的振动影响最大，对X轴有明显的影响，而对Y轴的影响较小，对Z轴的影响分析主要与轿厢未达零速制动器即动作有关，而对X轴振动影响大于对Y轴的影响，分析认为，与制动器的安装方向有关，该测试电梯的两块式制动器是沿X轴方向设置的，因此制动器动作是会对X轴方向产生更大的冲击。本文由于现有研究条件所限，仅对电梯的振动做了初步测试和分析，以后的研究还需要不断深化和改进。