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电梯轿厢运行振动分析研究

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沈伦+陈明亮

摘要：本文从电梯运行振动的理论分析出发，结合1000台电梯制造与安装质量抽查的样本，运用EVA-875型号的电梯品质分析仪，得出电梯运行振动的实验数据，调研现场电梯安装、调试及维保人员，通过试验和实践，分析并解决电梯轿厢运行振动的问题。

关键词：电梯；运行振动；分析研究

1前言

电梯运行时，轿厢的超标振动会引起乘客的心理恐慌，严重影响电梯的舒适感，剧烈的振动更会造成电梯故障，降低安全性能。电梯运行振动也是整机性能的重要指标，GB/T10058-2009《电梯技术条件》中对轿厢振动做出相应规定：（1）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。（2）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电梯运行振动的理论分析

2.1电梯轿厢运行振动的本质及原因

电梯轿厢运行振动是一种机械振动，主要指的是轿厢在水平和垂直方向上的振动，以轿厢作为一个研究对象，轿厢的激振源主要有电动机和导轨，而振动种类主要是自由振动和受迫振动。自由振动主要是轿厢和钢丝绳的惯性力与弹性力造成的，受迫振动则是曳引机和导轨施加给轿厢的。

2.2电梯轿厢运行振动的数理分析

电梯运行过程中，一般情况下轿厢的振动可以看成一种简谐振动，而导轨引起的振动则是一种随机振动，易消除。由简谐振动的数理公式：，x为位移，A为振幅，f为频率，t为时间，而对x做时间t的求导和再求导，可得速度v和加速度a，均与频率有密切关系，所以频率是影响电梯轿厢振动的重要因素。

从系统角度考虑，电梯运行中出现的振动，应为悬挂在曳引机上的轿厢——对重系统。曳引机由于转子的不平衡或安装误差，存在一个激振频率F0，将钢丝绳和轿厢看为一个系统，会有一个系统的固有振动频率F1。由机械共振可知，当激振力产生的频率接近或等于系统的固有频率时，就会产生共振，出现较大的振动。但是实际中，运行的电梯是一个时变系统，其刚度是变化的，所以固有频率也是时变的。

3电梯振动的实验分析

3.1试验数据统计分析

2016年，深圳市政府委托深圳市特检院在全市范围内抽取1000台电梯进行制造与安装质量抽查，本人参与抽查了40余台，运用EVA-875电梯品质分析仪对需要测量的数据进行采集，振动数据是按照国际标准ISO8041的要求进行计权，以模拟人体对振动的相应。振动信号使用ISO8041定义的全身x，y，z轴计权系数和频带限制进行频率计权。随机抽取出其中的100份报告，提取其中的轿厢振动数据，进行统计分析，结果如下：

由此可见，额定速度大于等于2.0m/s的高速梯更容易发生轿厢振动超标，轿厢的垂直方向（Z轴）更容易出现振动超标。结合上文的理论分析可知，导轨系统引起的振动是水平方向的，而曳引系统引起的振动是垂直方向的，所以曳引系统和轿厢系统的问题是造成电梯振动超标的主要因素。

3.2实例分析

选取某公司一台额定速度为2.5m/s的电梯，空载下行，运用EVA875电梯品质分析仪按照国标要求进行测试和数据处理，测试结果如下

由上图可知，水平方向（X轴和Y轴）振动平稳，振幅小且较规律，近乎简谐振动。垂直方向（Z轴）的振动主要发生在启动、制动和中间楼层位置区域，恒速段在0附近上下振动，可简化为简谐振动。Z轴最大峰峰值为0.32m/s2，发生在电梯刚启动时，3s至4s的区间，超过标准值0.30m/s2。

复杂振动可以分解为许多不同频率和不同振幅的谐振，这些谐振的幅值按频率排列成图，频谱图可以诊断出故障的部位、类型、程度等问题。试验数据经过ISO过滤后，对Z轴的振动数据运用快速傅立叶变换（FFT）分析得到电梯振动的频谱图：

上图取0s至8s时间范围内的变化曲线，并对其做频谱分析，频谱图对纵坐标数据进行了对数计算，以辨别低振幅的成分，单位为db。根据测试结果，现场调试人员将电梯的运行速度调为2.3m/s，不小于额定速度的92%，符合国标规定，这样就使得曳引机激振频率下降，测试后发现电梯的Z轴振动达标。

4消除电梯轿厢运行振动的措施

由于现在的电梯都是按照国标制造，并取得了型式試验合格证，整机性能达标，其设计因素导致的轿厢振动超标的可能较小。实际过程中的轿厢水平振动多是导轨系统造成，如导轨固定不可靠，导轨的铅垂度和顶面间距超标，导靴位置偏移等，这就需要增加导轨支架，调校导轨，调整导靴位置等措施；轿厢垂直振动则多由零部件的加工误差和安装误差导致，需要降低电梯运行速度，调整钢丝绳的张力，加装钢丝绳减震器，收紧轿架固定螺栓，更换轿厢减震垫，更换曳引轮等。

5结语

总而言之，电梯轿厢运行振动作为一种机械振动，是普遍存在的，但是振