摘要：随着电梯在日常生活中的广泛使用，人们对电梯的安全使用性能的要求日益提高。而作为高层建筑的必备交通工具，电梯担负着重大使命。如何保障电梯安全、舒适、快速地投入到每天的运输任务中，已成为电梯相关业界研究的焦点。在运行过程中，常常因某些因素发生振动，导致电梯出现异常，轻则产生轿厢瞬间抖动晃人，重则启动寻址复位功能甚至发生电梯困人等现象，这给电梯乘客造成一定恐慌。因此，有必要利用机械振动知识，对电梯振动的产生进行分析，尽量避免振动产生，提升电梯运行质量，保证电梯安全运行。
关键词：振动；激扰；电梯；质量
1机械振动基础
任何物质由于其具备质量和弹性的特点，都是振动系统。物质体的质量、弹性和阻尼构成振动系统的三个基本要素。任何一个振动系统，在外界振动激扰（或激励）作用下呈现一定的振动响应。激扰作为振动系统的输入，响应就是输出，它们两者之间通过系统的振动特性产生联系，具体的构架联系由系统的振动特性对激扰发生效应所决定，如图1所示。系统的振动按激扰的方式可分为四类：自由振动、强迫振动、自激振动和参激振动日常生活中振动系统的机械振动常常是上述4种振动的各种复杂组合，任何系统的振动问题，就是围绕激扰、系统特性和响应这三要素展开讨论分析，最后求得未知要素。下面以普遍存在的简谐振动和正弦激扰有阻尼振动模型为例展开讨论。
图1激扰与响应关系图
1.1简谐振动
简谐振动模型如图2所示。质量为m的物体由刚度为k的弹簧固定在D点，不受力时的原始长度为l0，底面为光滑面（阻尼忽略不计）。设弹簧轴线为坐标轴X，以弹簧原始状态下的右端O位置为原点，右方为正。质量为m的物体只限于沿坐标轴X做直线运动。物体在任意时刻的位置都可以由坐标轴X
上的数值确定。令弹簧刚度系数k为常数，则某一时刻，物体的位移为x，弹簧作用于物体的力为-kx，质量为m的物体的位移的一次导数和二次导数分别为物体的速度和加速度。
图2简谐振动模型
2电梯振动
1）导轨与导靴因素常常导致轿厢的水平和垂直振动。导轨因素如：电梯导轨的制造精度未达到要求，榫槽不对称，给安装带来困难；导轨顶面的安装距离偏差、导轨固定螺栓未紧固、导轨固定支架不牢固、导轨接头不平、有间隙以及其他会影响导轨良好导向的安装工艺；导轨表面的污物、磨损、欠润滑。导靴因素如：导靴与导轨间的间隙调整不适宜，导靴零件损坏影响与导轨的过渡导向。
2）直接或间接悬吊轿厢的部件常常影响着轿厢的水平和垂直振动。引起电梯振动存在的情况如下：电梯悬挂钢丝绳张力不均，造成钢丝绳在曳引轮上的比压差异。受力大钢丝绳加剧曳引轮槽的磨损，久而久之，钢丝绳间出现相对滑移，位移差传递到轿厢上。与钢丝绳连接的轿顶导向轮轴承损坏。曳引机上各类旋转轴与轴承中心不同轴、涡轮副的啮合产生的各种冲击、曳引机曳引轮由于磨损产生质心偏离回转轴线等都会破坏动平衡。旋转编码器移位或与电机连接不良。甚至曳引机减震垫松动，曳引机支撑面不在一个平面上。
3）轿厢作为电梯振动系统的一部分，补偿链、随行电缆悬挂位置不合适，以及随着轿厢位置的变化造成质心偏离轿厢悬挂中心，产生偏载，不平衡力引起振动。同时轿厢上的钣金件、连接件未固定良好，运行时传递振动。
4）电气调速控制系统不佳造成曳引机运行异常，产生振动。如电梯速度回馈装置受干扰，影响反馈造成控制主板信息判断错误，控制输出失真；电机控制参数设置不合理等。
5）轿厢在井道这样一个近似封闭的空间内运行，挤压井道内的空气，产生风洞效应，附着在轿厢上的空气与静止物体上的气体产生摩擦振动，从而引起振动。
3电梯振动检测及应用
1）为便于考核电梯的乘运质量，国家相应标准规范中对电梯的振动量化和测试方式方法作了具体的规定要求。行业的经验表明：峰峰值的振动评估与乘客的舒适感有特定的关联，将量化的最大振动峰峰值和A95振动峰峰值作为评价电梯乘运质量的指标。此外，标准规范还对满足测试要求的仪器作了规定，包括：组成、特性、数据处理、环境影响、校准要求等。《电梯技术条件》（GB/T10058-2009）第3.32条规定“乘客电梯起动加速度和制动减速度最大值均不应大于1.5m/s2”；第3.3.3条规定“当乘客电梯额定速度为1.0m/s<v≤2.0m/s时，按GB/T24474-2009测量，A95加、减速度不应小于0.50m/s2；当乘客电梯额定速度为2.0m/s<v≤6.0m/s时，A95加、减速度不应小于0.70m/s2”；第3.3.5条规定“乘客电梯轿厢运行在恒加速度区域内的垂直（Z轴）振动的最大峰峰值不应大于0.30m/s2，A95峰峰值不应大于0.20m/s2。乘客电梯轿厢运行期间水平（X轴和Y轴）振动的最大峰峰值不应大于0.20m/s2，A95峰峰值不应大于0.15m/s2。
2）按《电梯乘运质量测量》(GB/T24474-2009)的测试要求，目前业界广泛采用EVA-625（PMT电梯综合测试仪）应用于电梯乘运质量的检测。测量时，振动测量传感器应放置在轿厢地板中心半径100mm的圆形范围内，声音测量传感器的位置应在轿厢地板该区域的上方1.5m±0.1m处，且应沿X轴直接对着轿厢主门。测量包括：出发端站的门关闭操作过程、电梯从端站到端站的全程运行、门开启操作全过程和电梯到达端站的停靠过程以及在运行的每个端点加上0.5s。应至少测量一次上行和一次下行。
3）日常检验检测中，将EVA-625测试现场得到的数据传输至计算机中，应用仪器配套的专用软件进行分析。根据测试结果需求，设置专用软件功能菜单，显示分析画面或导出分析报告。本文应用EVA-625对某台额定速度为1.5m/s，额定载重量为800kg的曳引式乘客电梯进行检测，按照GB/T24474-2009中规定的测试方法，获得该电梯上下行振动数据电梯在运行过程中，作用力和干扰错综复杂，不仅受到导轨上摩擦、钢丝绳在轿厢上的摩擦的影响，而且受井道中空气阻力的影响，同时又受各类空间立体的激扰作用的影响，如钢丝绳传递来的数学特性激扰、导轨位置偏差激扰、轿厢自身零部件振动激扰等，这些外界作用，使原本处于自由振动状态（如简谐运动）的轿厢偏离既定运动模式，进入强迫振动模式。由数学激扰（如正弦激扰）有阻尼振动公式可知该振动的振幅受振动力幅，以及激扰频率的影响。如要获知具体的激扰源，可由最大振动峰峰值，寻得该振动的对应频率，从而进一步查找与该频率一致的激扰源，进而改善该振动。
4结束语
电梯振动分析是一门基于机械振动原理的具体应用学科，要查找激扰源，避免或消除振动，就必须进行机械振动理论分析，建立电梯机械振动的系统特性、响应模型，推导振动系统的输入，实现振源的预测。结合现代先进的检验检测仪器，分析电梯运行振动曲线，找出电梯振动的原因，针对激扰进行改善和优化处理，进而提升电梯乘运的舒适性和安全性，改善电梯乘运环境。
参考文献：
[1]陈炳炎,马幸福,贺意,等。电梯设计与研究[M]。北京:化学工业出版社,2016。
[2]国家质量监督检验检疫总局,国家标准化管理委员会。电梯试验方法:GB/T10059-2009[S]。北京:中国标准出版社,2010。
论文作者:陆小军
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/8
标签：电梯论文; 导轨论文; 峰峰论文; 乘客电梯论文; 钢丝绳论文; 系统论文; 质量论文; 《电力设备》2018年第24期论文;