电梯系统垂直振动分析

电梯系统垂直振动分析

陆青阳 张小亮 沈嘉茜 曹雨舟

江苏省特种设备安全监督检验研究院南通分院 江苏南通 226000

摘要：随着城市化进程的加快，高楼不断兴起，各种配套的建设也随之展开。电梯从以前的水平状态逐渐过渡到现在的垂直形式。与此同时，电梯也被广泛的应用到了各个建筑之中。由于电梯本身的机械特性，使其在日常的使用中得到了广泛的应用，从而为人们在高楼上的使用带来了很大的方便。在现代都市化的进程中，电梯是一种不可或缺的设备，它已经渗透到人们的日常生活和生产中。最近几年，由于电梯的安全事故频频在新闻上出现，这让它受到了广泛的关注。尽管科技的进步让它得到了一些发展，但垂直振动仍然是衡量其舒适性的一个难题，所以有必要对其垂直振动进行一些研究，并给出相应的控制措施。

关键词：电梯系统；垂直振动；抑制

一、电梯使用的基本安全要求

在高楼中，电梯的安全性和舒适性，不仅关系到乘客的舒适度，也关系到用户的身体健康，同时由于升降时的垂直振动，乘客也会感到嗡嗡作响，产生很强的振动。

如果电梯的竖向振动持续时间较长，不仅会对其本身的运转造成一定的干扰，而且还容易引起行车的安全性问题，对乘坐人员造成一定的安全风险。

1）电梯的使用寿命。电梯也是有其使用年限的，由于长期的使用，用于升降的钢索等一系列零件会慢慢地衰老，该方面的功能下降，从而引起体系垂直振动，从而造成了一些不安全的情况。因此，在高层建筑物上安装电梯时，必须牢记电梯的寿命，保证电梯的寿命不会超出要求的服务年限，从而将电梯的安全意外降到最低，为广大乘坐人员的安全做出保障。

2）平稳运行。电梯的运转必须要有平稳的运转，不能有过于强烈的摇晃和震荡，不然，就会造成电梯出现失控，出现快速升降，最后发生意外，因此，电梯最根本的使用要求，就是要确保升降的过程非常的平滑，以便乘客的离去和搭乘[1]。

3）舒适感。通过电梯把住户送到某一特定的楼层，是电梯本身的运输承载作用，同时，由于人民对居住品质的需求越来越高，电梯不但要具有顺畅的运输作用，而且还要具有一定的舒适性，此处的舒适性并不是说电梯本身的配置，它带给人的舒适感，而是指搭乘电梯时所带给乘客的感受，没有过于强烈的压力和明显的晃动，从而降低了运输事故的发生率。

4）位置控制。就电梯而言，必须精确地停靠在各楼层的确切地点，要有一个好的定位，这样可以避免在工作中发生中途停住，乘客下不了梯的情况。

5）节能减耗。在现代社会，绿色环境是发展的主旋律，节能减排可持续，所以，要实现电梯的节能减耗，既满足了社会发展的需求，又有利于电梯本身的运转，通过节约能源来降低在运转过程中产生的摩擦和损失，反之，过量的损失则会引起电梯的竖向振动，从而增加电梯的安全隐患问题。

二、电梯振动的原因分析

对于电梯的使用，一般都有这样的需求：第一，它可以在不发生意外的情况下，安全地运转；电梯在起动和停运后均十分顺畅；让乘客感受到更多的舒适感；当电梯停下时，它的定位是很精确的；在运转时，电梯并不会耗能很多。但是，作为一台机器，它的运转也是属于机械性的运转，它的震动是不可避免的。在电梯运转过程中，当震动的振幅很大，而且与人的频率很相近的时候，就会导致人产生共振，从而造成乘客产生不适。

当电梯运转时，所产生的竖向振动会让人更加难受，牵引机工作时所产生的机械波动，通过联接的钢索传递到电梯轿厢的另外一边，当人在乘坐电梯的时候，会有一种像震动之类的颠簸，这就是牵引机发出的机器震动所造成的。要抑制这一显著的震动，就必须从牵引机上引起的力学脉动和传递此脉动的动力参量着手。在现有的工艺水平下，无法完全去除牵引机所引起的力学波动，目前只有通过调节电梯运行时的动力学参数来消除或抑制竖向波动，目前采用的最多的方法和技术有：改进电梯的质量、增加弹簧的应用和减振系统。上述工艺对减小竖向振动、电梯的振动有很好的作用。

三、电梯振动抑制方法分析

要有效地控制竖向振动，应首先从波动的传递过程着手，通过调整系统的动力学参数，提出采用动态减振器。

（1）电梯轿厢动力减振器。目前，在电梯的使用过程中，人们已基本弄清楚了造成电梯震动的原因，即牵引机在工作过程中导致了机器的机械震动，而这种震动又通过钢丝绳传播到了电梯的另外一边和轿厢的底座上，最后造成了电梯的竖向振动。要想克服这一问题，就必须使用动态减振器来实现。从以上的分析中还能看到，在电梯的牵引机工作过程中，能够调节电梯的动力学参数，例如，电梯的品质，以及电梯中的弹性系和减振系统的操作参数，都能实现对电梯的震动的抑制。不过，在采用这个方式时要格外小心，要注意安全，一般不会在必要的时候使用，否则在修理了电梯的操作参数以后，也会引起其它的问题，从而对电梯的操作安全产生不利的影响。另外，要注意的是，作为一种机器，在运转过程中会产生机械的震动，这是无法彻底杜绝的，目前对于震动的处理都是从安全角度出发，仅限于压制震动，若不是因为电梯的震动对安全性没有太大的危害，在某些情形下，对于电梯的震动需求也可以放松。

动力减震器从其原理是那个来看，能够有效地将振动的能量传递到车厢的其它方面。采用减震器时，可以确保其本身的振动频率和振源是不一致的，但在现实中，当电梯内有大量的地方时，必须要加装优质的、刚性高的减振器，以便将安装的空间最小化，将减振器的减震作用发挥到最大。

（2）轿厢减振装置。除加装动态减振器以外，还可加装其它减震装置或装置来降低电梯内的震动。就电梯的振动而言，需要注意的是，虽然有多种因素，但其中最关键和最核心的因素就是牵引机上的多频振源。在此情况下，可采用等同于振源数目的减震垫来实现对振动的控制，其基本思想是利用震动源的频率与减震垫的自然频率之间的交互作用，达到减小振幅的目的。采用此方法，无法彻底消除电梯箱内竖向幅度，但对盒体的震动能够十分有效地遏制，在某种程度上改善了人体的舒适性。在应用这种方法时，首先要寻找出缓冲衬垫的自振频率，并且要确保它与电梯的激震频率相等或接近，只有这样，才能使整个电梯箱的减震工作顺畅地进行。

四、对动力减振器的应用建议

在电梯竖向振动中采用动力减震器来进行减振是很有意义的，它不仅可以很好地抑制电梯的振动，而且还可以很好地控制成本，增加经济效益。这就需要在运用动力减震器时，不仅要精通其应用技巧，而且要对其制造成本进行合理的控制，以达到既实用又经济的目的。基于试验研究的结论，对动态减振器的应用提供了一些参考意见。

（1）当主振动臂的厚度增加、重量发生变化时，减震器本身的频率都会受到影响，从而发生相应的变化，针对此情况，可以通过修改主要振动臂中的厚度、质量等一些数据参数，从而改变减振器本身的频率，从而达到对不同频段的电梯振源的适应性，同时还可以防止由于减振器和振源在同一频段引起的共振问题。

（2）减振器本身的振动特性与减振器的尺度有关，在工程应用中，通过调节减振器的大小，使减振器的振动频率在一个较小的区域内，从而提高减振器本身的减振功能，使减振器的减振性能得到极大的提高。

（3）调节减振器的大小和振臂的大小，调节减振器本身的频率，例如厚度为3 mm，配上3个大质量的摇臂，就能使减振器在25~35 Hz范围内，且不会有很大的波动。经过进一步的改进，25-35这个区间内的精确数值是可以找到的。在实践中，采用这种方式，必须先进行测试，取得实验资料后，才能画出图示，以便在实践中方便地查询，从而大大地提升了工作的效率。

五、结语

总而言之，在当今社会，电梯作为一种重要的交通工具，其使用给人类带来了极大的方便。但是，因为电梯的竖向振动，会给乘员带来不舒服的感觉，使乘员的满意度得不到满足。要想解决这个问题，就必须采取有效的措施来控制震动，通过加装动态减震器，将震动降到最低，从而保证人的健康。

参考文献：

[1]宋继光.浅谈电梯系统垂直振动分析与抑制[J].科技与企业.2014（02）