电梯运行振动浅析

陈祥

摘要：电梯运行振动在一定程度上影响到电梯的使用效果。文章介绍了电梯系统的激振力特性，还从理论上分析了影响电梯运行振动的机械和电气因素，并提出了降低电梯运行振动的有效措施。

关键词：电梯振动；激振频率；隔振系统；导轨；钢丝绳；轿厢；共振

中图分类号：P642 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）31-0060-03

通常，评价电梯质量好坏的重要指标是根据电梯的外观、电梯运行时的舒适感以及故障率的高低等决定。其中，用户用来衡量电梯厂家产品档次的一个重要指标便是电梯运行时给人的舒适感。在正常情况下，用户乘坐电梯的时间并不长，在相对短暂的时间里电梯的振动幅值也比较小，用户也不会有明显的感官感受。但是，当电梯振动达到一定的幅值时，振动频率在人的敏感频带，此时，乘客就会有明显的不适感。所以说，评价电梯整机性能质量的综合指标是电梯的振动。假如说评价电梯质量的必要条件是电梯安全设施的可靠性，那么，评价电梯质量的充分条件便是电梯的振动。

1 系统激振力特性

电梯运行系统模型如图1所示：

从系统角度来考虑，电梯在运行时出现的振动应该是悬挂在曳引机上的轿厢-对重系统。在曳引机的振源激励下会产生受迫振动，其幅频特性如图2所示：

由图2可知，该振动类激振频率和激振力的幅值有关。通常，电动机转子存在的不平衡性、减速箱和电机轴间的安装误差以及盘车手轮和制动轮间的动不平衡性都会造成电梯旋转体的不平衡。这种旋转体的不平衡所造成的激振力幅值和频率的平方成正比，振幅放大率的数学表达式为：。其中，表示频率比，表示阻尼比。

由图2的副-频响应曲线可知，激振力的大小与振动频率有关。不同于其他的振动类型，随着频率比的增大，会逐渐趋向于1，并且下降趋势变慢。因此，可以根据此特性来选择电梯隔振系统。通常，采用橡胶作为电梯隔振系统，其阻尼比为。所以，当系统产生共振现象时，的值在1.67～5之间。

2 影响电梯运行振动的机械因素

2.1 导轨问题

导轨问题可以造成电梯的晃动，具体表现为：在电梯上下行经某一固定点时，在轿厢内，可以明显地感觉到电梯的晃动。通过振动仪来测量电梯的运行振动曲线，可以看出，在某个提升高度处的振动曲线超标。

常见的导轨问题主要有导轨接口调整不良、导轨表面清洁不良、导轨撑架调整不好以及导轨的损伤变形等。

2.1.1 导轨接口调整不良的情况，主要表现为轿厢导轨接头处间隙和台阶的增大使得电梯运行时会出现水平方向的间隙振动，极大地影响乘客的舒适感。在GB/T 10060-2011中规定，设有安全钳的对重导轨和轿厢导轨的工作面接头处不能有连续的缝隙。对于存在的局部缝隙，长度不能大于0.5mm。

2.1.2 导轨表面出现清洁不良的情况，应采用抹布或除锈的方式进行清除。

2.1.3 导轨撑架调整不好时，常见情况为导轨轨距和对向度不良以及导轨撑架的固定螺栓有部分松动。这些问题都容易造成电梯的振动。

2.1.4 导轨损伤变形时，应该通过适当的导轨刨修整，对于严重损伤变形的应通过更换导轨进行处理。

2.2 钢丝绳问题

电梯运行时钢丝绳的晃动也会造成电梯的振动，影响乘坐电梯的舒适感。引起钢丝绳晃动的原因主要有钢丝绳放气不足以及钢丝绳张力调整。GB 7588中规定了钢丝绳的张力和平均值间的偏差不能超过5%。

2.2.1 钢丝绳放气不足会造成钢丝绳的扭曲变形，从而引起电梯运行振动。因此，在安装前必须确保钢丝绳放气，避免钢丝绳放气不足的情况。

2.2.2 曳引钢丝绳张力调整不均匀会造成电梯运行时受力不均，曳引轮各绳槽受力不均会造成磨损程度不均匀，从而引起电梯的异常抖动。同时，轿厢的抖动也会降低钢丝绳和曳引轮的使用寿命。因此，要对电梯各钢丝绳的张力进行调整，确保各钢丝绳的张力在平均值的5%范围里。

2.3 轿厢问题

引起电梯轿厢问题的原因主要有轿厢安装紧固密封性、导靴的松紧程度以及轿厢的平衡问题等，所有这些都会造成电梯的振动。

2.3.1 轿厢的安装要确保紧固密封，否则当电梯高速运行时，没有紧固好的部位容易发生相对错动，造成电梯轿厢的振动，从而影响电梯的舒

适性。

2.3.2 导靴的松紧程度要适宜，导靴太松使得轿厢运行时有晃动感；导靴太紧又会造成电梯起动时有台阶感，而电梯停止时有制动感。因为，电梯的上下运行主要是靠安装在轿厢上的导轨和导靴相接触来传动的。

2.3.3 轿厢的平衡性要好，否则电梯运行时导靴紧蹭导轨面，会有明显的抖动或振动感。导致轿厢质量不平衡而倾向一侧的原因主要是设计或安装时出现的问题。

2.4 共振问题

共振问题是引起电梯运行振动，影响乘坐电梯舒适性的重要因素。电梯的整个机械系统是由许多构件组成的，这些构件本身都存在着一定的振动频率。当电梯在运行时，其他的因素综合起来产生的振动频率和构件的振动频率重合时就会产生共振现象，从而引起电梯的振动。最常见的振动发生根源在曳引机的机械运动部分。该部分的机械振动从曳引机通过曳引钢丝绳传到轿厢，所引起的受迫振动频率接近构件本身的固有频率时就会引起共振现象。此时，在电梯的轿厢内可以明显地感觉到电梯的周期性振动，并伴有嗡嗡的响声。消除共振现象的方法主要是改变激振频率或者是改变系统的固有频率（如改变系统刚度等）。通过更换曳引机或者调整电梯的主速度也能有效地消除共振现象。电梯用绳轮在运行时产生的回转频率和电梯周期振动产生的回转频率相等时，也会产生共振现象。电梯用绳轮主要有导向轮、曳引轮、对重反绳轮、轿顶反绳轮以及补偿轮等。通过计算各绳轮在额定速度运行时的回转频率并和电梯周期振动所产生的回转频率进行比较，就可以判断出该周期振动是由哪根绳轮引起的。

3 影响电梯运行振动的电气因素

3.1 电动机

当电机的定子和转子同轴度偏差较大时，由于偏心作用就会产生不平衡的单边磁拉力，从而引起电梯的运行振动。此外，电机各相回路阻抗不平衡所产生的负序旋转磁路也会造成振动。这种现象常见于匝数不一致或绕组重绕修复时工艺不良的电动机上。

3.2 拖动和控制系统

由拖动和控制系统所造成的电梯运行振动主要有以下几种：三相电源电压或调速器输出三相电压（三相电流）不平衡；速度反馈器件线路敷设不合理而受到干扰；调速器速度调节响应滤波时间选择不合适；调速器中调节器P值过大，I值过小；调速器称重补偿锁定信号不稳定；调速器给定信号不稳定或受干扰。

4 降低电梯运行振动的有效措施

引起电梯运行振动的机械和电气因素很多，在实际中只有综合分析电梯运行过程产生的振动根源才能提出具体有效的措施来降低电梯的运行振动，从而提高电梯运行的稳定性。降低电梯运行振动的措施主要有以下几种：

4.1 改变激振频率

电梯运行过程中产生振动的主要原因是发生共振现象。因此，通过改变曳引机的激振频率，使其远离曳引机的固有频率就能最大限度地降低发生共振的可能性，从而降低电梯的运行振动。为了从根本上降低电梯的运行振动，可以通过在曳引机和电梯的连接部位采取消振方式来降低其他方式的振动传播。

4.2 定期检查电梯设施安装的完备性

电梯的各个部分在安装过程中产生的误差以及使用过程中所发生的变形都会引起电梯的运行振动。因此，对于运行中的电梯要定期进行检查，检查整个电梯各个部分的完备性。检查项目主要包括紧固件的紧固性是否达标、电机的振动是否满足振动要求等。对于不符合要求或超标的部件，要及时进行维修或更换。通过对电梯的定期检查和维护，可以有效地保障各个部件的强度和硬度等。此外，还要注意检查并调整各钢丝绳的张力，以此来消除因张力不符合要求所产生的振动。

4.3 改变桥厢的隔振设施

在电梯停止时，轿厢底部和导轨的碰撞也会引起电梯的振动。为了改变电梯的振动，实现轿厢的软着陆，可以在电梯的轿厢底部增加软硬适中的隔振橡胶。通过该隔振设施，可以对碰撞产生一定的缓冲作用，从而降低电梯的运行振动，提高乘坐电梯的舒适性。

5 结语

影响电梯运行质量的重要因素是电梯运行振动，而电梯运行时所产生的振动原因是多方面的，只有通过全面的分析和检查才能找出电梯振动的具体原因，并采取相应的措施来降低电梯运行振动，提高电梯乘坐的舒适感。实践证明，通过改变激振频率来消除共振、定期检查电梯设施安装的完备性以及改变桥厢的隔振设施都是可行和有效地降低电梯运行振动的措施。

参考文献

[1] 杨颂.电梯运行振动浅析[J].中国高新技术企业，2012，（3）：85-87.

[2] 付芩.消除电梯振动的实验及理论分析[J].江汉大学学报，2001，（6）.

[3] 吴国强.探讨电梯振动现象及解决措施[J].动力和电气工程，2009，（8）.

[4] 毕成，李洪文.电梯桥厢减振装置浅析[J].机械研究与应用，2011，（4）.

[5] 梁永乐.浅谈电梯振动的影响因素[J].科技与企业，2012，（6）：294.

（责任编辑：周加转）