【摘要】從機(jī)械和電氣兩個(gè)方面分析了噪聲及振動產(chǎn)生的原因，以及常規(guī)的治理方式。針對常規(guī)的被動治理方式，創(chuàng)新提出了主動治理的思想，以期為電梯設(shè)計(jì)、制造、安裝等各個(gè)環(huán)節(jié)提供參考。
　　關(guān)鍵詞：電梯；噪聲及振動；被動治理；主動治理
　　1引言
　　隨著社會的發(fā)展，中高層建筑越來越多，電梯的使用量也越來越大。電梯的使用高度迎合了當(dāng)前生活的快節(jié)奏，大大提高了生活和工作的效率。但是電梯給人們提供舒適、快捷、省時(shí)等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，也給人們帶來了噪聲和振動干擾，給建筑開發(fā)商和電梯廠家?guī)�來了不少麻煩。因此，電梯噪聲和振動的治理問題應(yīng)引起有關(guān)方面的關(guān)注。
　　目前使用的電梯絕大多數(shù)為電力拖動、鋼絲繩曳引式結(jié)構(gòu)（如圖1所示），是非常典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，其機(jī)械部分好比是人的軀體，電氣部分相當(dāng)于人的神經(jīng)，控制部分相當(dāng)于人的大腦。各個(gè)部分通過控制部分調(diào)度，密切協(xié)同，使電梯可靠運(yùn)行。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本文認(rèn)為噪聲產(chǎn)生主要有機(jī)械和電氣兩方面的原因。而對于噪聲和振動的治理，傳統(tǒng)的處理方式和方法都屬于一種被動治理，也就是發(fā)現(xiàn)問題之后采取措施改善，本文則提出主動治理的思路，以期為電梯設(shè)計(jì)、制造、安裝等各個(gè)環(huán)節(jié)提供參考。
　　
　　圖1電梯剖視圖
　　2噪聲及振動問題分析
　　2.1機(jī)械方面的問題
　　（1）承重裝置
　　如圖1所示，電梯的安裝需要有較高的強(qiáng)度和剛度的承重裝置，否則非常容易出現(xiàn)振動并產(chǎn)生噪音。而承重裝置的缺陷主要表現(xiàn)是：①承重梁的剛度不夠；②圖1所示曳引機(jī)與承重梁之間需要合適的減震裝置，而目前有許多電梯中的這些減震裝置往往出現(xiàn)橡膠材料硬度、數(shù)量的不合理或受力不均勻。
　　（2）懸掛裝置
　　如圖1所示，轎廂和平衡重都是通過懸掛方式安裝實(shí)現(xiàn)，而在實(shí)際安裝過程中經(jīng)常出現(xiàn)繩頭隔振裝置剛度太大或太小、轎廂中心和曳引繩中心偏差過大，使導(dǎo)靴受力不均勻產(chǎn)生振動。
　　各鋼絲繩張力不均勻,擺幅過大。不同的鋼絲繩張力會對曳引輪繩槽產(chǎn)生不同的壓力,使曳引輪各繩槽磨損不均勻,時(shí)間長了會導(dǎo)致各槽節(jié)圓直徑不同,繩間相對滑移加劇,引起運(yùn)行中的振動和噪聲,同時(shí)也會降低曳引輪和鋼絲繩的使用壽命。
　　繩頭組合的壓縮彈簧選型不對,彈簧彈性系數(shù)太小會使電梯起制動時(shí)轎廂振動幅度增大,彈簧彈性系數(shù)太大會使其抗沖擊負(fù)荷能力下降,同樣會使轎廂振動加大。
　　鋼絲繩的扭曲,試驗(yàn)證明鋼絲繩扭曲會引起電梯振動,必須在安裝時(shí)確保每30m鋼絲繩旋轉(zhuǎn)不超過1圈
　　（3）曳引機(jī)
　　曳引機(jī)是轎廂升降的動力來源和調(diào)速機(jī)構(gòu)，所以對于電梯的平穩(wěn)運(yùn)行非常重要。實(shí)際生產(chǎn)和安裝過程中經(jīng)常出現(xiàn)：
　　①由于制造廠家組裝調(diào)試時(shí)為無負(fù)載運(yùn)行，在電梯安裝使用后，一但進(jìn)行有負(fù)載運(yùn)行時(shí)說產(chǎn)生了振動，所以在制造廠組裝調(diào)試時(shí)應(yīng)適當(dāng)?shù)丶有┴?fù)載，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題及時(shí)解決。
　　②裝配不符合要求,減速箱及其曳引輪軸座與曳引機(jī)底座間的緊固螺栓預(yù)緊力不勻,可能引起減速箱體扭力變形,造成蝸輪副嚙合不好,蝸桿與電動機(jī)連結(jié)后同軸度超標(biāo),因此在組裝時(shí),對齒輪進(jìn)行修齒加工和對蝸桿進(jìn)行研磨加工可以達(dá)到減小振動的目的。
　　③蝸桿剛度過小、電動機(jī)以及蝸桿軸承磨損,徑向跳動增大。
　　④制動輪和電動機(jī)轉(zhuǎn)子動平衡不良、電動機(jī)與減速器之間連軸器同軸度精度低。
　　⑤蝸桿軸端的推力軸承存在的缺陷。
　　⑥電磁制動器兩側(cè)間隙不均勻,造成運(yùn)行時(shí)不正常的摩擦。
　　⑧曳引輪的不平衡旋轉(zhuǎn)是曳引系統(tǒng)機(jī)械振動的主振源,一般在設(shè)計(jì)與制造加工時(shí)已對此進(jìn)行了考慮,提高曳引輪的加工精度。
　　（4）轎廂
　　①由于在組裝轎廂時(shí)沒有正確設(shè)置減振消聲橡膠墊,則在轎廂起制動時(shí)會引起很大的振動。
　　②轎廂壁板振動頻率與系統(tǒng)振動頻率相近,產(chǎn)生共振。
　　③轎廂自重太輕,動態(tài)性能差，對振動的屏蔽能力較差。
　　（5）導(dǎo)向裝置
　　導(dǎo)軌的安裝是電梯平衡運(yùn)行的關(guān)鍵因素，精確的導(dǎo)軌安裝和良好的導(dǎo)軌接頭的處理會使電梯有良好的運(yùn)行效果,特別是水平振動。因此導(dǎo)軌的垂直度,軌距偏差與接頭平整度都會影響到電梯運(yùn)行過程中的舒適感。導(dǎo)軌間距偏差過大會引起轎廂水平晃動,過小會使轎廂垂直振動。
　　另外,導(dǎo)軌支架的剛度不夠,導(dǎo)軌與支架連接、支架與預(yù)埋鋼板焊接,支架與墻體固定不牢固,也會使轎廂運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生振動。
　　2.2電氣方面的問題分析
　　（1）電動機(jī)
　　轉(zhuǎn)子與定子同軸度偏差過大,因偏心產(chǎn)生不平衡單邊磁拉力,導(dǎo)致振動;各相回路阻抗不平衡,從而產(chǎn)生負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁路造成振動,一般出現(xiàn)在繞組重復(fù)修復(fù)時(shí)因工藝不良、匝數(shù)不一致的電動機(jī)。
　　（2）拖動與控制系統(tǒng)
　　三相電源電壓或調(diào)速器輸出三相電壓,不平衡大于8%;速度反饋器件布設(shè)不合理而受干擾;調(diào)節(jié)器中調(diào)節(jié)器P值過大,I值過小;調(diào)節(jié)器速度調(diào)節(jié)響應(yīng)濾波時(shí)間選擇不合適;調(diào)速器速度給定信號不穩(wěn)定或受干擾。
　　（3）測速反饋的干擾
　　在電梯速度反饋的閉環(huán)系統(tǒng)中一般采用光碼盤作為速度反饋信號,測速反饋信號不正常是導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩和機(jī)械諧振的重要原因之一。如：①編碼器與電動機(jī)連接不良,使反饋信號異常,引起電梯抖動；②編碼器應(yīng)注意清潔,灰塵遮擋會造成其觸發(fā)脈沖不正常；③編碼器應(yīng)避免外力沖擊,盤片的扭曲、損壞都會使反饋信號不正常；④編碼器連線布線要合理,地線和屏蔽線接線應(yīng)可靠,避免外界干擾反饋信號。
　　3被動減振治理
　　3.1機(jī)械治理措施
　　針對懸掛裝置引起的振動和噪聲可采取如下措施進(jìn)行治理：
　　（1）在轎底安裝轎廂補(bǔ)償裝置,利用它改變轎廂重心,使轎廂達(dá)到平衡,減少導(dǎo)靴壓力。
　　（2）對角安裝隨行電纜。
　　（3）調(diào)節(jié)鋼絲繩的繩頭拉桿螺母,使每一根鋼絲繩張力與平均值相差不超過5%。對于行程在30m以上的電梯,測量時(shí)將轎廂置于中間層,在轎廂上方1.5m處用彈簧拉力計(jì)測量每根鋼絲繩的張力值。行程不大于30m的電梯測量轎廂鋼絲繩的張力時(shí),應(yīng)將轎廂置于最低層進(jìn)行,測量對重側(cè)鋼絲繩張力時(shí)應(yīng)將轎廂置于最高層,然后在對重側(cè)對鋼絲繩進(jìn)行測定和調(diào)整。

　　（4）對于在勻速運(yùn)行時(shí)曳引機(jī)產(chǎn)生的振動可采用在曳引輪上增加慣性輪的方法解決,曳引輪慣性輪能吸收引起轎廂振動的能量,在電梯處于額定速度時(shí)可以消除振動,但在加減速時(shí)是無效的。
　　（5）在保養(yǎng)時(shí)定期檢查并及時(shí)更換齒輪油也非常重要,更換齒輪油是為了防止齒輪的非正常磨損,應(yīng)每隔3~6個(gè)月檢查1次油的狀態(tài)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)齒輪油發(fā)黑,有礦物質(zhì)沉淀并冒白沫時(shí)則必須立即更換。當(dāng)齒輪磨損太嚴(yán)重,已引起振動和噪聲時(shí)應(yīng)更換齒輪。齒輪的壽命取決于其磨損程度,齒輪上的凹點(diǎn)會加快其磨損速度。
　　（6）用瀝青或阻尼材料粘在轎壁上可吸收振動能量,從而減少振幅和噪聲,也可以在轎壁之間及轎壁和裝演之間填充吸聲材料。
　　（7）實(shí)驗(yàn)證明曳引比為1∶1的電梯在振動和噪聲方面性能優(yōu)于2∶1的電梯,因此應(yīng)盡量采用曳引比為1∶1的電梯。
　　（8）轎廂導(dǎo)軌間距應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)值支架寬度的方形鐵片調(diào)整,但調(diào)整墊片的總厚度應(yīng)不超過5mm。當(dāng)調(diào)整墊片超過兩片時(shí),應(yīng)先焊為一體,然后再墊入。導(dǎo)軌連接處臺階過大也會引起轎廂振動,其值應(yīng)不大于0.02mm。若超過該值,應(yīng)對接頭處用導(dǎo)軌刨進(jìn)行修光,修光長度不少于150mm。導(dǎo)軌垂直度偏差應(yīng)為每5m長度內(nèi)不大于1.5mm。若超標(biāo)可用壓板及墊片調(diào)整。導(dǎo)靴與導(dǎo)軌間的間隙,一般應(yīng)調(diào)整為固定導(dǎo)靴靴襯底部與導(dǎo)軌端面間間隙為0.5~1mm。
　　3.2綜合避振措施
　　曳引機(jī)的振動通過鋼絲繩傳給轎廂,即曳引機(jī)是橋架的直接振源,轎架是轎廂的直接振源。因此電梯的避振是通過以下途經(jīng)實(shí)現(xiàn):曳引機(jī)與承重梁之間的減振,鋼絲繩與橋架之間的減振,轎架與轎廂之間的減振:
　　（1）曳引機(jī)與承重梁系統(tǒng)。
　　承重梁承受著電梯的全部懸掛重量和曳引機(jī)的重量。這些重量的合力作用在承重梁上,使梁產(chǎn)生彎曲變形。由力學(xué)理論可知,橫梁產(chǎn)生撓度會有自己的固有振動頻率。此時(shí)若無外加激振力因素影響,系統(tǒng)則保持平衡。若系統(tǒng)受外加激振力作用,系統(tǒng)會發(fā)生振動。在極端情況下,當(dāng)激振力的頻率接近或等于系統(tǒng)的固有頻率時(shí),系統(tǒng)會發(fā)生共振。
　　用于機(jī)組隔離的減振墊大小、尺寸和數(shù)量必須與安裝文件或土建圖一致。減振墊只允許放在機(jī)組和混凝土之間(或工字梁上);機(jī)組底座必須擱在整個(gè)減振墊上。
　　（2）轎架與驕廂之間的隔離。
　　轎廂的共振頻率取決于橋架和轎體的質(zhì)量以及它們之間的彈性連接的強(qiáng)度。在轎架和橋體的垂直運(yùn)動系統(tǒng)中,振動頻率直接來源于轎廂加入負(fù)載后被壓縮的減振墊,因此可以通過測量空轎廂時(shí)減振墊的最小壓縮量的方法來防止有害的頻率。轎廂與轎架的隔離可分為兩部分:轎底和轎架的隔離;直梁夾板和橋架的隔離。
　　直梁夾板和轎架的隔離有3條要求:在轎架和轎頂之間只允許有減振墊連接;當(dāng)減振墊與直梁間隙超過0.5mm時(shí),減振墊應(yīng)該更換。
　　（3）鋼絲繩頭與轎架間的隔離。
　　在鋼絲繩和橋架之間使用減振墊可以減少垂直振動,根據(jù)不同類型的鋼絲繩繩頭使用不同的減振墊。減振墊的選用根據(jù)額定載重量與轎廂轎架重量之和來決定,并且在空轎廂時(shí)減振墊的壓縮量應(yīng)在10~15mm;如果減振墊沒有適當(dāng)?shù)男Ч?可以在鋼絲繩和減振墊之間增加重量(約為驕廂重量10%)。
　　（4）車廂升降用吊索有六根,用扭力板手校正,使每個(gè)繩索的緊圍十分接近,檢測繩索縱向振動基本相同,這樣車廂扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象減少后與導(dǎo)軌接觸均勻了,在導(dǎo)軌上加裝壓力油潤滑,減少干摩擦力的幅度,這樣,振動和噪聲也有所降低了。
　　4主動隔振治理
　　電梯的加減速特性和振動是影響乘客舒適性的主要因素，如何通過經(jīng)濟(jì)的技術(shù)手段降低電梯的振動水平，提高電梯品質(zhì)，已成為當(dāng)今各大電梯公司競相追逐的目標(biāo)。電梯的振動控制必須重點(diǎn)關(guān)注電梯在人體敏感頻率段內(nèi)的振動，以提高舒適性為目的電梯的振動控制必須建立在深入研究其激勵源，定量分析各因素、各參數(shù)對電梯振動的影響方式及敏感度的基礎(chǔ)上，從振動的振源、傳遞路徑、被控對象三個(gè)角度加以考慮。電梯振動控制可分為被動控制和主動控制，目前振動控制絕大部分采用被動控制。
　　電梯振動控制主要是下面幾種方法：①采用動態(tài)性能良好的曳引電機(jī)替換當(dāng)前使用的電機(jī)；②改變電梯系統(tǒng)某些彈性環(huán)節(jié)的剛度系數(shù)以改變系統(tǒng)的固有頻率，使之遠(yuǎn)離曳引電機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率；③在電梯轎頂輪兩側(cè)安裝動力吸振器以消耗系統(tǒng)的振動能量，從而達(dá)到減振之目的；④使用隔振材料。
　　原則上，以上四種方案均可施行。然而，作為一個(gè)正在服役的、笨重的電梯系統(tǒng)，替換電機(jī)或彈性元件相當(dāng)麻煩，因而，推薦采用方案③，即在轎頂輪兩側(cè)加裝動力吸振器以抑制電梯的振動。電梯系統(tǒng)加裝動力吸振器之后，電梯橋廂的垂直振動被大大削弱了，反映了動力吸振器良好的減振效果。
　　通過合理地抑制振源、被動隔振，可以有效降低轎廂內(nèi)的振動水平，對于一般的中低速（≤2m/s）電梯可以達(dá)到相應(yīng)的舒適性要求。但對于高速電梯、超高速電梯，還必須采用主動隔振技術(shù)才能達(dá)到舒適性的要求。主動隔振的思想是根據(jù)被控對象的振動規(guī)律，實(shí)時(shí)地施加一作動力來抵消系統(tǒng)激振力對被控對象的影響，減小甚至消除被控對象的振動。主動隔振系統(tǒng)包括三個(gè)關(guān)鍵部分振動信號測量、實(shí)時(shí)控制器、作動器致動器。主動隔振的效果比較好，但成本也比較高。半主動隔振則是根據(jù)電梯的振動狀態(tài)實(shí)時(shí)地調(diào)整系統(tǒng)的控制參數(shù)、剛度阻尼參數(shù)。
　　5結(jié)束語
　　隨著社會的發(fā)展，人們的環(huán)保意識逐漸增強(qiáng)，這就要求電梯設(shè)計(jì)和施工時(shí)必須考慮到對振動和噪聲的控制。電梯運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生噪聲的原因是多方面的。通過全面的測試、分析噪聲產(chǎn)生的原因并采取相對應(yīng)的措施是治理噪聲的有力保障。有關(guān)研究表明，只有主動隔振治理才能有效治理電梯噪聲對其周圍環(huán)境的影響。
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