电梯机械系统动态特性研究潘锦强

电梯机械系统动态特性研究潘锦强

潘锦强

菱王电梯股份有限公司广东佛山528225

摘要：电梯属于特种设备，对其运行安全性有严格要求，需要掌握其机械系统振动特性。本文首先对高速曳引电梯的安全需求进行分析，进而研究其动态特性，包括水平振动特性和垂直振动特性，主要采用物理建模方法进行研究，并与实际运行经验相结合，得出几点关于高速曳引电梯机械系统振动特性的结论。

关键词：电梯；机械系统；动态特性

1高速曳引电梯机械系统的振动特性

1.1水平振动特性分析

在曳引电梯运行速度相对较低的情况下，机械系统水平向振动可忽略不计，但如果额定速度较高，则电梯运行安全性和舒适度受水平向振动影响较为明显，需要对其进行具体分析。相关研究结果显示，随着曳引电梯运行速度的增加，高速电梯加速度对应峰值会比低速电梯运行速度高出几倍。而且在对曳引电梯水平向振动特性进行分析时，与垂直向情况不同，垂直向振动的变化情况主要受电梯轿厢位置和荷载影响，而水平向振动的变化仅有轿厢荷载。

由于水平向振动的主要引发原因是系统时变刚度与随机偏差，不具有明显的谐波性。在以往的关于高速曳引电梯机械系统水平向振动特性的研究工作中，主要受技术条件和经济性的制约，忽视了在轿厢底部、侧面的减振橡胶的作用，将轿厢架质量等参数直接叠加到轿厢上，将其视为一个整体进行研究。而在高速曳引电梯的实际使用过程中，为最大程度降低轿厢架与轿厢之间传递的水平振动，在进行电梯设计时，往往在轿厢底部和侧面安装有大量的减振橡胶，但减振橡胶的存在也导致轿厢质心、轿厢架质心不处于相同位置。

在建立物理模型对高速曳引电梯机械系统的水平振动特性进行研究时，应充分考虑上述因安装减振橡胶引发的质心偏移问题。建立水平向振动物理模型后，基于模型进行轿厢和轿厢架的安装，然后进行减振橡胶的安装，同样将其安装到轿厢的底部和侧面，从而起到减弱轿厢架对轿厢进行振动传递的作用。此外通过在轿厢架上安装导靴，并采取与导轨滚动接触的方式，从而实现井道中电梯轿厢的升降运动，依靠导靴弹簧与导轨接触产生的预压缩量，发挥减振作用。虽然导靴质量较轻，但在高速曳引电梯的运行过程中，也不能忽视导靴对轿厢水平振动产生的影响。一般而言，电梯运行速度越快，导靴的水平向振动影响作用越明显。

如果在导轨制造和安装过程中，存在导轨完全变形、存在安装偏差等情况，会导致轿厢受到相应激励。在对电梯轿厢的水平向振动特性进行研究时，要充分考虑滚动导靴可能产生的影响，对其与导轨之间的相互作用进行分析，得出径向物理模型。在建立的水平振动物理模型上，采用模态实验方法，分别计算出高速曳引电梯的机械系统在不同阶段对应的频率，从而为电梯设计安装提供依据。

1.2垂直振动特性分析

曳引式电梯是目前使用最广泛的电梯之一，具有提升高度大、结构紧凑、安全系数高等优点。目前不仅曳引式电梯的使用数量不断增多，由于高层和超高层建筑工程的需要，其升降速度也明显提升。在传统结构形式基础上对曳引式电梯进行研究，其牵引比一般分为两种，即2∶1或1∶1。

电梯垂直向的振动原因主要是曳引系统运行时产生的振动，包括曳引轮偏心振动、导向轮不规则、电机输出力矩的波动等引起的振动。其本质属于多自由度振动系统。因此，在对其进行垂直向振动特性分析以及系统设计时，要充分考虑垂直向模型中的各方面影响因素。以物理模型的时变性为依据，对轿厢运动全程进行离散，结合曳引钢丝绳的智联给也行、电梯振动模型、导靴弹簧和张力系统等，采用模态实验方法，计算各阶段机械系统对应的频率和轿厢位置、重量变化情况。

分析结果表明，无论电梯处于满载或空载情况，垂直向振动微分方程的固有频率均在3Hz以内，相比于曳引轮转动频率由明显差距，因此，在电梯运动过程中出现共振的几率较低。

2电梯相关故障排除

2.1由机械故障引发电梯问题的策略分析

机械故障的问题相对比电气故障的问题更容易解决。假设由于机械系统故障引发的电梯相关性问题，维修工作人员应了解分析电梯的运行状况，对电梯运行的系统进行详细而又全方面的检查与测试，运用实际多种检测的方式来挖掘出故障的根源，维修工作人员针对特殊情况的发生，需做好对零部件进行修复与不定期的更换。电梯管理人员必须周期性的做好机械系统相关方面的检查工作，同时做好阶段性的对电梯进行清洁工作，有利于使机械故障发生的概率降到最低，从而增加电梯的使用年限。

与此同时，需要制定设备定期保养及检测的制度，引进先进的技术对危险系数偏高及对设备保养制度进行合理额度运作，相关工作人员需认真做好定期检测的工作，可以有效保证电梯能够安全和稳定的运行，进而避免机械故障的发生。

2.2电梯安全检测技术日常维护

2.2.1做好性能全面检测

电梯设备与人们的生活密切相关，为了避免安全事故，需要从全局角度对电梯运行情况进行评估，保证电梯日常维护安全，通过对电梯整个运行系统性能综合性检测，及时发现问题，对机械动力传送系统做全面的维护，保证充足的动力。

2.2.2及时更换磨损件

要全面做好电梯的日常检测，及时发现磨损件，对出现问题较严重的零件，一定要定期观察，及时更换，确保电梯日常运行的安全稳定，添加润滑油，确保电梯平稳运行，提高使用寿命。

2.2.3对重点部件的检测

要及时清理限速器油渍污垢附着物，全面保证运行安全。及时检测电梯的拽引机，消除构件不规则接触，保持钳座固定，保证电梯轨道与安全钳砌块惯性均匀。缓冲器需要对弹簧表面进行处理，避免出现锈浊和裂缝，确保缓冲运动后，弹簧能够恢复原状。

2.3电梯故障的前期预防

电梯故障问题频频发生，电梯故障根据不同的情况会有不同的排除故障的方式。即使故障维修好了也会一直存在，难以避免这类故障会再次发生。这就需要相关电梯安全维护人员对电梯日常的维护细致用心了，并且同样需要使用电梯的乘客爱护及正确操作使用电梯，不故意破坏，才能增加电梯使用寿命，以及减少电梯故障的发生频率。因此，电梯故障前期预防也相当重要，如何预防电梯故障，具体总结如下：

①完善电梯日常维护及保养相关制度，通过灵活的激励政策手段刺激相关电梯维护人员的责任心，增加对电梯日常检查频率，以达到降低电梯故障频率的目的。

②在人流量较多的公告区张贴宣传海报，加大提高公众电梯安全保养意识，正确指导人们使用电梯，多组织开展电梯被困后自救措施及应对方法，让人们在遇到电梯故障被困时，镇定面对，等待救援，同时也提高了人们乘坐电梯的安全意识。

③针对相关维护工作人员，公司可以多开展技能培训实践，培养并提高维护工作人员的综合素质。同时开展优秀电梯维护员评比活动，选出那些具有好技术，高素质的优秀员工，进行一定的嘉奖表彰，定期开展电梯维护员工作经验交流会。

④缩短维修电梯故障安全排查周期，发现电梯有零件老化、松动的现象，及时更换新零件，预先防止电梯故障的发生。将电梯故障事故记录详细，方便之后的电梯故障安全排查工作。

结束语

综上所述，高速曳引电梯的振动特性相较于低速电梯更加复杂，通过建立物理分析模型，并结合电梯运行的实际情况，对其安全储备需求和机械系统振动特性进行分析，可以为电梯设计和安装施工提供依据。通过对其水平向和垂直向的振动特性进行分析，可以确保分析的全面性和结果的可靠性。

参考文献：

[1]李智豪，何伟，李浙昆，常娜.曳引式电梯机械系统竖直振动的分析与抑制[J].机械制造，2017，55（12）：42-44.