關(guān)于電梯驅(qū)動(dòng)主機(jī)減振隔振方法的研究

馬思華

摘 要：本文針對(duì)電梯驅(qū)動(dòng)主機(jī)容易出現(xiàn)振動(dòng)這一現(xiàn)象，分析國(guó)內(nèi)外的關(guān)于電梯驅(qū)動(dòng)主機(jī)減振隔振的研究現(xiàn)狀，歸納電梯驅(qū)動(dòng)主機(jī)振動(dòng)的基本原因，分析目前應(yīng)用最為廣泛的電梯驅(qū)動(dòng)主機(jī)減振方法優(yōu)缺點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上提出了一種新的電梯驅(qū)動(dòng)主機(jī)減振隔振方法。該方法能夠在不改變電梯參數(shù)的前提下，有效的減小驅(qū)動(dòng)主機(jī)的振動(dòng)，因此該方法具有很好的通用性，適用于市場(chǎng)大多數(shù)品牌的電梯。

關(guān)鍵詞：電梯；驅(qū)動(dòng)主機(jī)；減振；隔振；方法

0.引言

隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，城市建筑越來(lái)越高，電梯作為一種應(yīng)用廣泛的垂直交通工具，其乘坐的舒適程度影響著乘客的乘坐體驗(yàn)，因此電梯在運(yùn)行過(guò)程中的振動(dòng)程度是檢驗(yàn)電梯是否符合標(biāo)準(zhǔn)的因素之一。由于城市樓層越來(lái)越高，電梯速度越來(lái)越快，電梯的驅(qū)動(dòng)主機(jī)體積也會(huì)越來(lái)越大，因此，驅(qū)動(dòng)主機(jī)的振動(dòng)也會(huì)越來(lái)越明顯，這時(shí)對(duì)主機(jī)振動(dòng)的抑制顯的尤為重要，需要采取相應(yīng)的措施對(duì)電梯驅(qū)動(dòng)主機(jī)進(jìn)行減振隔振處理。

1.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

查閱了大量的關(guān)于電梯振動(dòng)以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)振動(dòng)減振相關(guān)的文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)目前國(guó)內(nèi)外的學(xué)者分析了電梯產(chǎn)生振動(dòng)的主要原因，但是解決驅(qū)動(dòng)電機(jī)振動(dòng)引起的電梯乘坐舒適感差的方法很少，而且有些方法不適用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的減振隔振，有些方法只針對(duì)特定品牌的電梯驅(qū)動(dòng)電機(jī)減振。李?；ǖ热颂接懥穗娞菡駝?dòng)的研究現(xiàn)狀，為電梯振動(dòng)的研究指明了新的方向；張長(zhǎng)友等提出了關(guān)于電梯系統(tǒng)動(dòng)態(tài)固有頻率的計(jì)算方法，同時(shí)提出了電梯的減振策略。此外，有些學(xué)者只考慮了電梯的減振，并沒(méi)有全面考慮電梯的隔振及其相關(guān)的應(yīng)用。林嘉祥等分析了電梯曳引機(jī)的橡膠減振墊的優(yōu)缺點(diǎn)，為電梯曳引機(jī)減振隔振系統(tǒng)的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)；陳宏意從多個(gè)方面探討了抑制電梯的垂直振動(dòng)方法。經(jīng)過(guò)分析可知，電梯驅(qū)動(dòng)主機(jī)會(huì)持續(xù)的發(fā)出低頻大能量的振動(dòng)，正是由于這種低頻的振動(dòng)，使得電梯會(huì)出現(xiàn)很大的噪聲，嚴(yán)重影響了乘客的乘坐體驗(yàn)。因此，想要提升電梯的舒適性，必須從根本上解決低頻振動(dòng)，不管是截?cái)嗾駝?dòng)傳播的路徑還是直接消除振動(dòng)都可以極大地降低電梯的噪音，營(yíng)造一個(gè)良好的乘梯環(huán)境。就目前而言，有的公司采取了一些簡(jiǎn)單的減振方法，例如在承載電梯驅(qū)動(dòng)主機(jī)的工字鋼的上面鋪上減振橡膠，以此降低電梯驅(qū)動(dòng)主機(jī)的振動(dòng)效果。但是如果使用這種方法，容易導(dǎo)致電梯驅(qū)動(dòng)主機(jī)的支撐點(diǎn)的受力不均勻，就會(huì)存在一定的安全隱患。

2.電梯振動(dòng)原因

電梯可以看做為多自由度非線性振動(dòng)系統(tǒng)，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，電梯處于時(shí)刻變化的狀態(tài)，因此電梯必然會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，這會(huì)使得乘客感到不適，嚴(yán)重情況下可能會(huì)引發(fā)安全隱患。因此，需要全面分析電梯振動(dòng)的原因，采取相應(yīng)的措施對(duì)電梯的振動(dòng)進(jìn)行抑制或減輕，從而使得電梯運(yùn)行過(guò)程中更加的平穩(wěn)安全。

通過(guò)分析，引起電梯振動(dòng)的主要因素為：

（1）曳引繩。曳引繩是升降梯的重要組成部分，隨著建筑樓層的增高，電梯所用的曳引繩越來(lái)越長(zhǎng)，曳引繩的數(shù)量也會(huì)相應(yīng)增加；由于安裝或磨損等原因，各曳引繩之間可能會(huì)出現(xiàn)張緊力不一樣的現(xiàn)象，這就會(huì)導(dǎo)致曳引繩與曳引輪之間的摩擦力不同，從而產(chǎn)生振動(dòng)。

（2）驅(qū)動(dòng)主機(jī)。驅(qū)動(dòng)主機(jī)本身會(huì)有輸出波動(dòng)，即前面提到的低頻大能量的振動(dòng)，這種低頻振動(dòng)會(huì)對(duì)電梯的運(yùn)行產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致電梯發(fā)生振動(dòng)。此外，驅(qū)動(dòng)主機(jī)在制動(dòng)和啟動(dòng)的過(guò)程中，抱閘的不同安裝和參數(shù)的設(shè)定會(huì)影響電梯的運(yùn)行，使得電梯產(chǎn)生振動(dòng)。

（3）共振。前面提到電梯是一種非線性振動(dòng)系統(tǒng)，加上電梯的曳引繩是一種彈性部件，因此電梯系統(tǒng)具有多個(gè)不同的固有頻率。驅(qū)動(dòng)主機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)力來(lái)源，在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生激振頻率，當(dāng)激振頻率與電梯系統(tǒng)其中的一個(gè)固有頻率相同的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象，從而造成嚴(yán)重的電梯振動(dòng)。

（4）不可控因素。電梯減振的失效，例如驅(qū)動(dòng)主機(jī)橡膠減振墊的老化會(huì)導(dǎo)致減振效果不佳；電壓不穩(wěn)定等，會(huì)導(dǎo)致電梯驅(qū)動(dòng)主機(jī)的振動(dòng)；還有一些人為因素，如電梯乘客不正確使用電梯，在電梯內(nèi)跳動(dòng)等都會(huì)造成電梯的振動(dòng)。

3.電梯振動(dòng)控制方法

電梯的振動(dòng)很大程度上會(huì)影響到乘梯的舒適性和安全性，因此需要通過(guò)低成本且有效的措施降低電梯的振動(dòng)，需要在動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)上對(duì)電梯振動(dòng)進(jìn)行分析與抑制。

（1）抑制振源

抑制振動(dòng)最直接的方法就是找到振動(dòng)的源頭，從振源著手，抑制振源的振動(dòng)，這樣就能減輕整體的振動(dòng)。對(duì)于驅(qū)動(dòng)主機(jī)而言，電壓或電流的不穩(wěn)定，會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)主機(jī)的振動(dòng)，從而影響電梯的平穩(wěn)性。例如，如果要抑制驅(qū)動(dòng)主機(jī)由于電壓不穩(wěn)而產(chǎn)生的振動(dòng)，可以增加一個(gè)穩(wěn)壓器，將不穩(wěn)定的電壓進(jìn)行穩(wěn)定化，提供驅(qū)動(dòng)電機(jī)穩(wěn)定的電壓，減小其由于電壓不穩(wěn)而產(chǎn)生的振動(dòng)。

（2）主動(dòng)減振

對(duì)于電梯的主動(dòng)減振，目前最常采用的方法是增加主動(dòng)控制的制動(dòng)器。對(duì)于驅(qū)動(dòng)主機(jī)而言，主要是通過(guò)傳感器的配合使用，將信號(hào)反饋給控制系統(tǒng)，從而控制驅(qū)動(dòng)主機(jī)，以此達(dá)到降低振動(dòng)的目的。

（3）被動(dòng)減振

被動(dòng)減振主要包括兩種，一種是調(diào)整電梯系統(tǒng)的阻尼，增大電梯系統(tǒng)對(duì)振動(dòng)能量的消耗，另一種是調(diào)整電梯系統(tǒng)的剛度，改變電梯系統(tǒng)的固有頻率。對(duì)于電梯驅(qū)動(dòng)主機(jī)而言，主要采用第二種方法，即改變驅(qū)動(dòng)主機(jī)的固有頻率，避免發(fā)生共振。此外，振動(dòng)除了振源之外，還需要傳播路徑，對(duì)于電梯系統(tǒng)而言，振動(dòng)的傳播路徑主要是電梯系統(tǒng)中的各種彈性部件、阻尼部件和質(zhì)量體。阻斷振動(dòng)的傳播路徑也會(huì)減低電梯的振感，因此可以對(duì)驅(qū)動(dòng)主機(jī)振動(dòng)傳播路徑進(jìn)行阻斷，減少振動(dòng)。

4.解決方案

對(duì)于驅(qū)動(dòng)主機(jī)而言，可以采用彈性隔振與減振的措施。主要是采用彈性隔振阻尼和動(dòng)力吸振器來(lái)降低驅(qū)動(dòng)主機(jī)的振動(dòng)。彈性隔振似于低通濾波，可以將振動(dòng)能量隔離，從而阻斷振動(dòng)的傳遞，但如果采用彈性隔振，會(huì)降低電梯系統(tǒng)的剛度，易引起驅(qū)動(dòng)主機(jī)的搖晃，這時(shí)，可以增大驅(qū)動(dòng)主機(jī)的橫向剛度，降低驅(qū)動(dòng)主機(jī)的振動(dòng)。

給驅(qū)動(dòng)主機(jī)安裝吸振器總的來(lái)說(shuō)可以將整個(gè)驅(qū)動(dòng)主機(jī)支撐起來(lái)，然后增加橫向阻尼，從而減小電梯的振動(dòng)。其安裝步驟如下：首先，需要測(cè)量并計(jì)算出驅(qū)動(dòng)主機(jī)的重心；接著，將驅(qū)動(dòng)主機(jī)下面原有的橡膠減振墊片拆除；然后在驅(qū)動(dòng)主機(jī)下面下面安裝新的隔振減振組件；最后將驅(qū)動(dòng)主機(jī)與橫向阻尼部件固定在一起。

5.總結(jié)

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，高層建筑越來(lái)越多，電梯的普及率也隨之越來(lái)越高，乘客乘坐電梯時(shí)對(duì)電梯環(huán)境舒適性的要求也越來(lái)越高，因此電梯驅(qū)動(dòng)主機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲等需要采取相應(yīng)的措施進(jìn)行減小。目前主流方法是改變電梯驅(qū)動(dòng)主機(jī)的安裝方式，但是這樣做存在一定的安全隱患。本文在深刻分析電梯振動(dòng)原因的前提下，提出了一些關(guān)于電梯驅(qū)動(dòng)主機(jī)減振隔振的方法，改變驅(qū)動(dòng)主機(jī)的固有頻率、對(duì)振動(dòng)傳遞路徑進(jìn)行阻斷、增加減振隔振裝置等，既能降低電梯的振動(dòng)，又能有效的控制驅(qū)動(dòng)主機(jī)的橫向位移，最主要的是，這種方法對(duì)大多數(shù)品牌的電梯都適用，方法的通用性較強(qiáng)，而且該方法的安全性也很高。

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