关于高层高速电梯振动特性的探讨

关于高层高速电梯振动特性的探讨

王星

通力电梯有限公司嘉兴分公司浙江嘉兴314000

摘要：随着经济和科技水平的快速发展，高速电梯运行过程中的振动问题不可避免，降低了电梯使用质量。本文深入研究高层高速电梯振动特性，阐述了电梯工作原理，并分析了其振动规律和控制措施，以期为电梯可靠运行提供理论依据。

关键词：高层电梯；振动特性；加速度

引言

电梯应用在高层建筑中，能满足人们的生活需求，为了充分发挥电梯应用价值，需要提高电梯运行性能。振动是影响电梯舒适性的主要原因之一，有必要注重这一问题的处理，采取振动防范措施，进一步提高电梯安全性。

1电梯工作原理

电梯运行过程中，由钢丝绳连接轿厢和对重装置，在电动机驱动下，曳引轮发生转动，因为曳引轮和曳引绳之间存在摩擦，由此产生曳引力。通过力的作用，电梯实现上下运动。其中曳引轮、钢丝绳和导向轮共同组成曳引系统，曳引力通过钢丝绳，促使电梯开始运行。

2电梯振动特性分析

2.1电梯振动原理

电梯系统相对复杂，当电梯进行向上的垂直运动时，钢丝绳传递动力并对轿厢和对重装置产生冲击力，使其开始运动。电梯运行过程中，钢丝绳摆动、曳引机波动和导轨不平整等都会加大电梯垂直运动时的阻力。钢丝绳具有收缩性，容易发生简谐振动，从而对电梯运动产生影响。尤其对于高层高速电梯而言，上述因素的影响更为明显。对于齿轮形式电梯而言，齿轮将产生摩擦，容易出现磨损、啮合不稳等问题，进而导致电梯发生振动，对电梯运行安全性带来不利影响。一般而言，电梯轿厢质量和载荷较大，在垂直向上运动的过程中，曳引绳强度不断变化，因此高速电梯振动时体现出低频响应、惯性大等特点。在电梯开始或结束运行时振动现象明显，主要是由于轿厢、对重运动状态发生变化。曳引式电梯有着安全性高、结构简单等优势，在建筑物中广泛应用，当前这类电梯主要采取2种传动结构形式，分别为单绕和复绕。

2.2动力学建模

不同结构类型的电梯对应分析的模型不同。目前国内主要选择单绕式传动结构的曳引电梯，下面针对这类电梯进行建模分析。可将电梯振动看作是一个单自由度的振动系统，其中轿厢质量可等效于一部分弹性弹簧。随着电梯轿厢向上运行，它的运行速度会发生变化，速度变化时电梯发生振动。这种情况下将轿厢看作是一个振动体，受到曳引绳刚度、电梯运行速度和补偿绳摆动等因素影响，轿厢振动规律会在上述因素改变的情况下发生变化。在分析轿厢动力学特点时，将轿厢的超载橡胶和钢丝绳看成1个弹簧，同时将轿厢、载荷和轿厢架子质量标记为M。随着电梯向上运行，钢丝绳刚度发生变化，并且弹簧刚度K随之改变。电梯行进中的加速度是造成轿厢振动的主要原因。通过轿厢运行速度和电梯运动加速度的分析，进一步得到电梯垂直振动的数学模型。

2.3优化调整电梯系统参数

为了缓解高层高速电梯振动问题，需要进行电梯系统参数的优化调整，以便减小电梯振动幅度，尽可能提高电梯运行稳定性。由上可知，电梯运行过程中的速度变化将引起振动问题，因此要从多方面着手，探讨维持电梯运行稳定性的对策。由于曳引机运动速度的变化会造成电梯振动，因此电梯振动呈现出一定规律性。为了解决振动问题，在优化电梯系统运行参数时，要考虑曳引机功率大小、钢丝绳刚度等因素，将电梯系统振动频率降到最低程度。另外还要考虑电梯自身频率对振动问题的影响，通过调整固有频率能起到维持电梯稳定运行的作用，即通过改变轿厢质量来控制振动现象。处理电梯振动实际问题时，通常会采取参数优化的方法，能很好服务于电梯良好运行的目标。实验表明，当轿厢和载荷质量增加时，电梯振动现象明显，并且振动幅度随之增加，需要有效控制轿厢质量；增加曳引钢丝绳直径，能起到控制振动的效果，电梯振动幅度随之减小；改变电梯的顶层高度对减少振动影响不大。由此可知，为了减少振动频率，应适当调整最大加速度以及加速度变化率等参数。

3电梯运行共振原因分析

3.1曳引机诱因

在电梯实际运转过程当中，曳引机占据着十分重要的位置，如果出现操作不合理或者是安装失误等现象，非常容易造成电梯出现故障问题，而共振现象的发生主要是电梯故障问题导致的，这对电梯运转的可靠性以及稳定性产生着十分严重的影响，此共振现象是因为曳引机安装的时候，相关技术人员没有严格根据相应的规范将安装步骤落实在实处，导致曳引机实际安装时候的精准性和电梯运转实际要求不相符，在安装作业的误差之下，电梯运转没有办法保证其安全性以及可靠性。曳引机安装并不精准会导致电梯实际运转的时候出现严重磨损现象，长此以往，导致电梯出现共振现象，并且对电梯的正常运转产生严重影响，随着科学技术的发展，曳引机技术得以发展，但是依然没有办法对共振现象进行抑制。

3.2钢丝绳产生的诱因

在电梯实际运转过程当中，钢丝绳的应用范围非常宽泛，并且保证钢丝绳的可靠性以及安全性能推动电力的正常运转，基于此，在实际作业的时候，相关人员应保证钢丝绳的松紧合理性，如果过紧会减弱钢丝绳的韧性，对其使用寿命产生严重的影响，如果过松会对电梯的正常运转产生十分严重的影响。基于此，在钢丝绳设置的时候要与电梯运转的实际情况相符，考虑多个方面的因素，只有这样，才可以保证电梯实际运转的可靠性以及安全性，相反的，如若钢丝绳的松紧不科学以及不合理会为日后电梯的运转埋下更多的隐患问题，进而对人们的生命财产安全产生十分严重的影响。

4有效应对电梯运行共振现象的策略

针对电梯检测中电梯运行共振现象，应采取合理有效地措施进行解决，只有这样，才可以保证电梯系统正常运转的可靠性以及稳定性。

4.1做好对电梯安装细节的控制

当前在电梯实际运转过程当中，做好电梯安装作业至关重要，其可以由小事着手，严格遵守电梯安装作业的要求，并且根据安装作业的具体步骤落实，在先进安装技术的有效支撑之下，能保证电梯安装作业的可靠性以及稳定性，进而防止电梯在实际运转的时候出现失常情况，只有电梯得以正常运转，才能够避免共振情况的出现。除此之外，在安装零件的时候，一方面应重视安装精度，另一方面应做好零件之间的有效连接，保证零件之间不会发生异常摩擦现象，提升电梯正常运转的可靠性与稳定性。

4.2做好电梯的维护保养工作

电梯是人们平时生活当中经常使用的设备，经过合理的养护能保证电梯运转的可靠性，在实际养护的时候要增强监督与管理防机械共振设备，如果出现异常现象要及时展开维修作业，除此之外，做好零件、轿厢以及曳引机进行定期维护作业，对出现变形或者是松散的零件展开更换，保证电梯系统的正常运转。

4.3合理控制周期振动

在检测电梯过程当中，要想解决电梯运行共振现象，应合理有效控制其周期震动，制定健全的电梯维护机制，做好振动和噪音的检测工作，及时检修故障问题出现的部位，并且在开始设计电梯的时候要选择合理有效地电梯运转系统，为周期振动的合理控制打下良好的基础条件，除此之外，防止电梯发生运转故障问题的条件主要是让编码器不被其线路所影响，只有这样，才可以保证电梯实际运转过程当中的可靠性以及稳定性。

结语

综上所述，电梯振动问题受到社会较大关注，会对电梯使用寿命和功能产生不利影响，并且对用户生命安全造成威胁。有必要重视电梯振动问题，在掌握振动特点的基础上，做好防范工作，加大对电梯稳定运行的保障。

参考文献：

[1]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,2016,28(03):20-23.