曳引電梯振動(dòng)因素淺析

1 緒論
我國(guó)城市化進(jìn)程的加速發(fā)展使得高層建筑在人們的日常生活中扮演著越來越重要的角色。因此電梯已成為生活中必不可少的服務(wù)設(shè)施。中國(guó)電梯產(chǎn)業(yè)步入加速發(fā)展通道后的三十多年，其關(guān)鍵結(jié)構(gòu)及核心技術(shù)已經(jīng)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。相關(guān)的法律法規(guī)及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步完善，也為我國(guó)電梯行業(yè)的重裝待發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
電梯出廠后的安裝調(diào)試與運(yùn)行平穩(wěn)性密不可分，成為影響電梯質(zhì)量的又一個(gè)重要因素，本文結(jié)合電梯運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，通過分析曳引電梯的振動(dòng)因素，得出相關(guān)結(jié)論。
2 電梯分類
2． 1 根據(jù)電梯運(yùn)行速度的不同
技術(shù)進(jìn)步使得電梯的運(yùn)行速度逐步提高，從最初的低速運(yùn)行，逐漸發(fā)展出中速、高速、甚至超高速運(yùn)行的電梯，從側(cè)面也反映出零部件制造業(yè)工藝的提高與電梯制造技術(shù)的進(jìn)步。與此同時(shí)，電梯振動(dòng)問題越來越突出，成為制約其進(jìn)一步發(fā)展的絆腳石，影響了乘客的乘坐體驗(yàn)及電梯本身的使用壽命。
2． 2 根據(jù)電梯驅(qū)動(dòng)方式的不同
電梯主流驅(qū)動(dòng)力主要有卷筒驅(qū)動(dòng)式、液壓驅(qū)動(dòng)以及曳引式等，其中應(yīng)用較廣、使用頻次較高的主要是曳引式電梯。根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)滑輪數(shù)量，一般常用的傳動(dòng)形式中分為1∶ 1 與2∶ 1的繞繩比。
2． 3 其他分類方式
按照電梯的空間結(jié)構(gòu)形式、工作原理、是否存在齒輪等不同因素，可以根據(jù)需要作不同的分類方式，結(jié)合本課題需要，在此不一一贅述。
3 電梯振動(dòng)因素分析
作為一個(gè)復(fù)雜的機(jī)械電氣集成系統(tǒng)，其中一個(gè)重要指標(biāo)便是電梯的振動(dòng)大小。電梯結(jié)構(gòu)的不同、參數(shù)的差異、安裝技術(shù)使得電梯的固有頻率不同，轎廂運(yùn)行狀態(tài)的不同，使得電梯的瞬態(tài)響應(yīng)與諧響應(yīng)不同，需要考慮的電梯振動(dòng)因素都不同。宏觀上講，電梯振動(dòng)分為垂直振動(dòng)與導(dǎo)軌與導(dǎo)靴引起的水平振動(dòng)。
3． 1 水平振動(dòng)因素分析
電梯運(yùn)行過程中，影響水平方向振動(dòng)的主要因素是其導(dǎo)向裝置———導(dǎo)軌與導(dǎo)靴，作為電梯的基準(zhǔn)部件，導(dǎo)軌與導(dǎo)靴直接接觸，限制了轎廂的垂直運(yùn)行軌跡與水平偏移量，目前廣泛使用的導(dǎo)軌類型為“T”字型導(dǎo)軌。
3． 1． 1 導(dǎo)靴引起的振動(dòng)因素分析
導(dǎo)靴設(shè)置在轎箱架的四個(gè)角上，是用來連接轎箱系統(tǒng)和導(dǎo)軌的裝置，其型式一般分為滑動(dòng)導(dǎo)靴與滾動(dòng)導(dǎo)靴。
使用滾動(dòng)導(dǎo)靴時(shí)，因井道中的多根導(dǎo)軌通過拼接連接，組成完整的軌道，其接縫處存在不可忽視的不平整度，且導(dǎo)軌本身存在直線度偏差。作為解決措施，一般會(huì)在導(dǎo)靴靴襯一側(cè)留有50 絲以上的縫隙，以起到緩沖水平振動(dòng)和沖擊的作用。滑動(dòng)導(dǎo)靴的情況類似，為了起到緩沖的作用，一般在導(dǎo)靴上設(shè)置彈簧系統(tǒng)，以便靴頭發(fā)生水平位移。
3． 1． 2 導(dǎo)軌引起的振動(dòng)因素分析
如前所述，導(dǎo)軌本身的直線度偏差與拼接誤差，組成了整個(gè)電梯轎廂系統(tǒng)，影響系統(tǒng)的固有頻率，使得轎廂系統(tǒng)在運(yùn)行過程中發(fā)生水平振動(dòng)。由于普遍采用“T”型導(dǎo)軌，其在加工過程中存在各種形位公差、幾何偏差以及安裝調(diào)試的各種誤差也是造成導(dǎo)軌不平度的原因之一。
3． 2 曳引系統(tǒng)的垂直振動(dòng)因素
作為系統(tǒng)的動(dòng)力總成，曳引系統(tǒng)的最重要的功能是傳遞與輸出動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)電梯的轎廂和對(duì)重裝置作上下運(yùn)行的裝置。曳引系統(tǒng)主要由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速箱、機(jī)座、曳引輪等組成。按照曳引機(jī)輸出動(dòng)力的不同減速方式，分為有齒輪與無齒輪曳引機(jī)，其結(jié)構(gòu)也有所不同。
以下主要分析曳引機(jī)減速方式的不同及鋼絲繩的作用引起的振動(dòng)現(xiàn)象。
3． 2． 1 有齒輪曳引機(jī)引起的振動(dòng)因素分析
有齒輪曳引機(jī)主要由電動(dòng)機(jī)、渦輪蝸桿、制動(dòng)器、曳引繩輪、曳引機(jī)機(jī)座等組成，由拖動(dòng)裝置將動(dòng)力通過中間減速器傳遞到曳引輪上。主要用于運(yùn)行速度小于2． 0m/s 的中低速電梯。
減速裝置中的渦輪蝸桿對(duì)電梯的振動(dòng)有積極影響，而影響蝸輪副受迫振動(dòng)的激振力主要來源于蝸輪蝸桿運(yùn)動(dòng)副的制造精度、安裝精度和軸承精度。因此，電梯使用時(shí)間過久，蝸輪蝸桿齒輪間的磨損也會(huì)比較大。若不及時(shí)進(jìn)行檢修，將會(huì)出現(xiàn)電梯速度變化或轎廂載荷時(shí)的軸向竄動(dòng)的現(xiàn)象，使乘客有“爬臺(tái)階”的感覺。
3． 2． 2 無齒輪曳引機(jī)引起的振動(dòng)因素分析
廣泛存在于高速電梯和超高速電梯中的無齒輪曳引機(jī)，又稱為無減速器曳引機(jī)。在構(gòu)件上主要由電動(dòng)機(jī)、曳引輪、制動(dòng)器三部分組成，通過電動(dòng)機(jī)直接連接。無齒輪曳引機(jī)曳引比通常是2: 1，較少用在1: 1 曳引比的情況下，載重為320kg 至2000kg 之間，電梯運(yùn)行速度大于4m/s。由于無齒輪曳引機(jī)省略了減速箱等減速部件，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行比較平穩(wěn)和安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。
4 結(jié)語
通過對(duì)生活實(shí)踐中曳引電梯振動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)分析可知，電梯的結(jié)構(gòu)部件、組成形式、安裝水平等因素與電梯運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)密切相關(guān)，轎廂運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)可能各因素單獨(dú)作用也可能是相互疊加的結(jié)果，影響著電梯乘客的舒適感。
綜上所述，在設(shè)備制造前期通過優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行數(shù)學(xué)建模與仿真分析，對(duì)各影響因素進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，并在安裝調(diào)試階段控制好各項(xiàng)偏差范圍。對(duì)于電梯運(yùn)行過程中出現(xiàn)的振動(dòng)現(xiàn)象，應(yīng)該盡快排檢并積極采取處理措施，最終將電梯轎廂的振動(dòng)水平控制在合理范圍。