电梯系统垂直振动分析与抑制

电梯系统垂直振动分析与抑制

沈福谈金林谈明军

浙江梅轮电梯股份有限公司浙江绍兴312000

摘要：城市化进程的不断加快，使得城市内的人口逐渐提升，在有限的空间里容纳庞大的人口数量，就会使得我国的建筑楼层越来越高，而高层建筑的出现势必要伴随着电梯的使用，而电梯运行的是否安全，直接影响着人们的生命，危及着高层居民的生命安全。因此，本文笔者对电梯的系统垂直震动进行了分析，阐述了其发生垂直震动的原因，并提出了抑制震动的对策，希望能够为高层建筑的电梯安全带来一定的参考价值。

关键词：电梯；系统垂直震动；抑制措施

电梯作为高层建筑的必备品，随着城市化的发展被广泛的应用在了社会的各个角落，成为了社会生产生活中必不可少的事物。近年来随着电梯安全事故的屡见报端，使得电梯安全备受人们瞩目，虽然科学技术的发展使得电梯也取得了一定的发展，但是，在考察电梯的舒适效果时，其垂直震动依旧是较为顽固的问题，因此，需要对电梯的系统垂直震动进行一定的分析，并提出抑制对策。

一、电梯使用的基本安全要求

对于高层建筑来说，电梯运行的是否安全，是否舒适，直接影响着居住者的体验，更影响着使用者的人身安全，而电梯的垂直震动则会让乘坐着感受到电梯运行过程中的嗡鸣声以及强烈的震动感觉。

电梯的垂直震动若是长期存在，则会影响到电梯的自身运行系统，导致运行系统的不稳定，同时，也极易引发安全事故，给乘坐者带来安全隐患。

1）电梯的使用寿命。对于电梯来说，也有一定的使用寿命，电梯上升下落所使用的钢丝绳索等一系列的零部件会因为长时间的使用而逐渐的老化，性能退化，进而导致出现系统的垂直震动，这就使得电梯的运行存在一定的不安全性。所以，高层建筑在安装电梯时，一定要铭记电梯的使用年限，并且确保电梯的使用时间不会超过规定的使用年限，以此能够最大程度减少电梯安全事故的发生。

2）平稳运行。电梯的平稳运行是对电梯的基本运行要求，不能产生太过剧烈的晃动和震动敢，否则，会导致电梯不受控而出现迅速上升和下降的现象，最终引发电梯安全事故，所以，电梯的基本使用要求，要保证在上升下降的过程足够平稳，以此来等待乘坐者的离开和乘坐[1]。

3）舒适感。乘坐电梯时，将居民带到一定的楼层是电梯自身的运输功能，与此同时，随着人们对生活质量要求的提高，电梯不仅要起到平稳运输的功能，同时也要有一定的舒适度，这里的舒适度不是指电梯的内在配备，给人带来舒适，而指的是乘坐电梯时给乘坐者带来的感觉，不能有太过强烈的压迫感和明显的震动感，只有这样才能最大程度的保证事故的低发生率。

4）位置控制。对于电梯来说，要准确的停在每一层的准确位置，确定好位置，才能防止出现电梯运行过程中停止，而乘坐者无法下梯的现象。

5）节能减耗。现代化社会的发展主题就是绿色环保，节能减排可持续，因此，电梯需要做到节能减耗，以此不仅符合了社会发展的要求，同时，对于电梯自身的运行也有一定的好处，节能减耗能够很大程度的减少电梯运行中造成的摩擦和损耗，而过度的损耗就会导致电梯系统出现垂直震动的现象，加大电梯的安全隐患。

二、电梯系统出现垂直震动的原因

1.曳引机运行的机械波动

电梯要想进行安全的运行，曳引机是必不可少的一环，但是，同样，电梯出现垂直震动的其中一个原因，也是因为曳引机运行期间产生的机械波动。

在电梯运行时间过长，或者已经超出了安全的使用年限，其曳引机在运行过程中就会出现磨损等一系列的状况，而这时就会产生一定的摩擦和机械波动，这些波动的一旦产生，就会顺着其下的钢丝绳索传递，一直传递到轿厢之中，引发其一阵阵的波动和颠簸颤抖。

而这时，如果有人进入到电梯内，就会感受到极为明显的轿厢波动，一旦运行期间的波动逐渐明显，甚至逐渐剧烈，那么就会导致轿厢的激烈晃动，一旦钢丝绳索因此出现问题，就会导致轿厢的直接下落，而轿厢内的乘坐者则会有一定的生命危险。

要想解决曳引机运行出现的机械波动，可以选择重新更换曳引机，但是，此方法需要耗费大量的人力以及资本，而电梯在维修的过程中也会影响高层居民的正常生活，因此，如果不是非换不可，就需要控制波动的参数和频率，以此来逐渐的减少轿厢的垂直震动幅度。

但是，需要注意的一点是，曳引机的机械波动是不可能完全被消除的，只能在电梯运行的过程中，逐渐的去调整相关的参数，减少轿厢的整体颠簸，以保证电梯的安全运行。

2.减震橡胶的形变和性能的退化

一般情况来说，电梯想要平稳运行，防止出现系统垂直震动，则一般都会在电梯的地步安装四块具有减震功能的橡胶，以此来吸收曳引机发出的机械波动，减少轿厢的颠簸幅度。

但是，在电梯的长期运行之下，因为电梯本身的承重以及材料的分布是不尽相同的，所以，在运行的过程中，受到乘坐者站位的分布，负载力的作用，就会导致电梯地步的减震橡胶发生移位，最后粘结在一起，或者是在同一平面去承担整体轿厢的力道，而曳引机的机械波动再次传来时，则无法很好的起到减震的作用，而发生轿厢系统垂直震动和摇晃的现象。

而橡胶在同一平面，或者发生粘粘现象，都有可能导致橡胶的形变，而减震的效果变弱，甚至消失，这都是电梯发生系统垂直震动的原因之一。

3.相应机械装置的问题

电梯的运行离不开承重装置，悬挂装置，然而，在这两个装置自身运行出现问题的时候，就会引发电梯的系统垂直震动。

对于承重装置来说，如果承重梁的承重力度下降，刚度减小，那么就就会导致电梯运行中出现颠簸颤抖的现象，同时，如果机座中的橡胶个数出现偏差，或者是橡胶的硬度不足，也同样会引起电梯的垂直震动。

而悬挂装置，如果绳索顶端的放置的减震装置减震幅度过大，或者数值过小，都会影响悬挂的效果，如果连接轿厢的钢丝绳索出现绳索断裂，连接位置过于松散，就会造成轿厢的快速下坠，或者是在运行的过程中出现左右摇摆，上下颤抖的现象。同时，在电梯进行安装的过程中，如果曳引机的绳索和轿厢的连接位置相差太大，轮轴和抗绳轮的同轴度数据相差太大，同样也会造成电梯的系统垂直震动[2]。

4.电梯的控制和拖动系统的问题

电梯的上行下降是需要电子系统进行控制和拖动的，但是，如果在操作时发生失误，同样也会造成电梯的震动想象。

其中如果电梯的调速器，或者是电源打压在输出时数值的失衡数值达到8%，那么就会引发电梯的颠簸；对于电梯的运行速度，过快或者过慢都会影响到乘坐者的舒适感，而因此引发的电梯系统震动是因为电梯运行速度的数值显示器没有进行合理的布置，而导致速度的操控出现问题，电梯产生晃动。

5.零件运行摩擦力较大

在电梯运行的过程中，所需要的零件和元件数量极为丰富和多样，它们在正常的运行下则不会引发电梯的垂直波动和颤抖，但是，如果零部件在运行的过程中，超负荷运转导致涡轮，蜗杆的工作面温度过高而得不到及时的冷却，就会使得在运行中出现摩擦。

同时，零部件之间的润滑油缺失也会使得运行过程能耗的损失加大，在电梯上行下降的过程中速度无法保持匀速，过慢或者过快，都会引发零部件的运行消耗过大，长期下去便会导致零部件的损坏，在运行过程中也会因为速度的不稳定而导致轿厢的颤抖。

6.连接部位的橡胶圈功能减弱

电梯在上升态势转到下降趋势的过程，需要的是曳引机和电力发动机之间的连轴器起作用，而在连轴器上则有橡胶圈，如果橡胶圈在长期的使用中发生氧化和破损，那么连轴器也会因此而受到严重的影响，电梯一旦运行的方向发生改变，那么电梯轿厢就会发生剧烈的颤抖[3]。

三、抑制电梯系统垂直震动的措施

1.采用动力减震器

对于曳引机在运行中发出的机械波动，需要采用动力减震器来帮助轿厢减震，减小轿厢的波动幅度，以保证电梯的平稳，安全运行。

动力减震器能减小轿厢震动的同时，也能起到一定的经济效益，不需要更换曳引机便能够减少机械设备传递出的波动，也有利于相关部门减少不必要的资金成本。

但是，在使用减震器的过程中，要学会采取与时俱进的现代化机械和减震方式。对于动力减震器的选择，要选择规模适中，功率较大的减震器，以此不仅能够减少资金成本，同时还能达到节能减耗的目的，符合当今社会的发展主题。

与此同时，对于减震器的使用需要对相关的施工人员和操作人员进行培训，以最大可能的发挥减震器的作用，防止出现能源消耗过大的现象。

如果高层建筑中的电梯空间足够，那么相关的企业要购买强度和刚度，质量和信誉有保证的减震器，以此才能将减震器的作用发挥到最大，保证电梯的平稳运行，保证乘坐者的人身安全。

2.更换全新的减震底座橡胶

电梯底座的四块减震橡胶能够有效的减少曳引机带来的轿厢颠簸和垂直震动，因此，对于已经发生形变，功能减退的橡胶要进行更换，并进行位置的固定，防止橡胶因为电梯的运行而发生位移，在同一水平面去承载主机和全部的力量。

只有保证橡胶的减震功能，才能确保橡胶切实的发挥自身的作用，起到吸收曳引机机械波动的作用，保证电梯的平稳运行。

3.调整相关电梯机械装置

和上述的内容相对应，电梯运行使用的承重装置一旦发生承重梁刚度大小不适宜的问题，那就需要对承重梁进行重新的更换。同时，对于电梯机座底部的防震橡胶，需要根据电梯的运行实际情况，来选择合适的防震橡胶个数，橡胶的硬度也需要根据实际的运行情况进行更换，以保证承重装置能够承载住电梯的重量，不会发生电梯忽然下坠的现象，也不会出现人员伤亡的现象，保证电梯的正常运行。

而对于悬挂装置来说，要想保证电梯不会忽然下坠，而对乘坐人造成生命的威胁，就需要对悬挂装置进行一定的调整[4]。

绳索顶部的减震装置对其刚度的要求，要符合高层建筑对于电梯安装的要求，而对于与轿厢相连接的钢丝绳索，要进行经常性的检查和维护，一旦发现钢丝绳索有断裂和破损的现象，就需要及时的叫停电梯，对钢丝绳索进行更换，如果钢丝绳索与轿厢的连接部位太过松散，则需要进行松紧度的调整。

对于电梯的运行来说，一根钢丝绳索拉拽着电梯轿厢的上行下降，如果钢丝绳索出现问题，进而带来轿厢的剧烈晃动，以及轿厢的下沉，那么对于乘坐者来说就会带来极大的安全隐患。

同时，在高层电梯进行安装的过程中，要完全的符合相关的法律法规和安装的行为规范，确保曳引机的绳索和轿厢位置的中心是相同的，即便有所偏差也需要控制在一定的范围内，以此来保证电梯运行时的固定，避免出现电梯系统垂直震动的现象。

施工人员和安装人员也要注意，对于电梯运行的轮轴和抗绳轮的同轴度，要保证相同，数值偏差过大也会影响电梯的平稳度。

对于电梯内的机械装置安装和调整，是电梯平稳健康运行，不会出现系统垂直震动的重要因素，因为其操作的专业性较高，技术较为复杂，所以，对施工人员和相关的工作人员要求也较高，只有专业的人员才能及时的发现问题的所在，并进行解决，保证电梯的运行安全。

4.提高电梯控制和拖动人员的能力水平

电梯的正常运行是需要一定的电子设备进行统一的控制和总体运行的，而其操作人员的能力对于电梯的正常运行，减少系统垂直震动有着非常重要的影响因素。

对于电压电源和调速器的输出值不平衡的问题，需要相关工作人员对电压电源以及相关的设备进行细致的检查，以用自身的专业知识和能力去发现问题，并解决问题，必要的时候更换电源电压或者是调速器，以保证其输出的数值相平衡，保证电梯的正常平稳运行。

而对于电梯运行速度的数值反馈仪器，需要相关的工作人员选择出电梯运行的合理位置进行安装，以能正确的显示出电梯的运行速度，以此有助于相关工作人员对电梯进行科学、合理的控制和拖动。

同时，要想保证电源电压，调速器的正常运行，就必须要保证设备的运行环境足够安全，周围没有其余的信号干扰，以此才能保证调速器的平稳运行，对电梯的正常运行进行实时的监控，对于出现的系统垂直震动进行合理的调节。

5.定期为电梯运行零部件进行润滑处理

电梯发生系统的垂直震动，有一大部分的原因就是因为零件之间摩擦过大，不仅带来的电梯运行速度的不稳，产生的垂直波动，也会对电梯自身的使用寿命有所影响，摩擦过大产生的能源消耗和零部件的磨损破坏，会使得电梯存在潜在的运行危险，对乘坐者带来生命财产的威胁。

对此，施工维护人员需要对电梯进行定期的维护，对于电梯中的零部件，涡轮，蜗杆的运行轴承，以及工作面要定期的添加润滑油，让零部件进行正常的运转[5]。

同时，因为高层建筑的性质不同，对于居民楼和商用住宅楼，需要使用不同类型的电梯，尤其对于商用的高层建筑来说，上班族的人数众多，会造成电梯的超负荷运转和多频率的运行，这就导致电梯运行的相关元件和零部件会因为过度的使用而发生高温现象，如果不加以控制，高温情况继续运转，也只会加快零部件的磨损，为电梯的系统垂直震动营造良好的条件。

所以，对于商用的高层建筑，其电梯的运转零件需要使用现代化的科学技术，防止出现高温现象的零件，或者，将高负荷运转的电梯进行冷却，以此来保证电梯的运行安全。

6.更换机械设备连接处的橡胶圈

电梯的运行免不了从上升到下降，但是，要想保证电梯转换方向时不会出现系统的垂直震动，就保定期的检查维护曳引机和电机之间连轴器上的弹性橡胶圈。

橡皮圈的质量和磨损程度，以及橡皮圈的螺栓松紧程度，都会直接影响电梯转变方向时的运行平稳度，如果橡皮圈磨损太过严重就会导致电梯转向时发生剧烈的颠簸，同样，如果螺栓出现松动，橡皮圈也无法起到相应的作用，而给电梯的运行带来一定的潜在隐患。

而这时对于刚进入电梯，或者要走出电梯的乘坐者来说，都会带来一定的安全威胁。

所以，对于电梯的维护人员来说，在对电梯进行管理和维护的时候，不仅需要对上诉的问题进行定期的维护和检查，同时也要给予连轴器上的橡皮圈一定的重视，只有保证橡皮圈的质量，拧紧螺栓，并定期的进行破损维护和检查，才能最大程度的保证电梯的运行安全和平稳，不会出现颠簸和冲击的现象，进而影响到电梯乘坐者的人身安全。

四、结束语

电梯的运行安全一直以来都是人们关注的重点内容，只有将电梯运行出现的系统垂直震动的原因分析透彻，才能对症下药的去解决电梯的运行问题，建筑的越建越高，就注定了电梯的运行安全备受关注，因此，想要保证电梯运行的安全，防止系统垂直震动，就需要给电梯的运行一定的重视。

参考文献：

[1]刚宪约.曳引电梯系统动态理论及动力学参数优化方法研究[D].浙江大学，2005.

[2]常娜.电梯提升系统固有特性与动力学响应分析[D].昆明理工大学，2017.

[3]胡东明.液压电梯变转速闭式电液系统速度控制特性研究[D].浙江大学，2009.

[4]李雪枫.高速曳引电梯动态性能与虚拟仿真平台的研究[D].沈阳航空工业学院，2007.

[5]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.