浅析电梯导轨对轿厢振动的影响
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中图分类号：TU857 文献标识码：B文章编号：1008-925X（2012）11-0127-01
摘 要 随着我国房地产的快速发展，城市建设的脚步不断加快，高层建筑的不断增多，电梯作为高层建筑中垂直运行的交通工具已与人们的日常生活密不可分。无论是去商场、超市、酒店、办公楼还是公寓楼都要用到电梯，电梯已经成为人们用的最多的交通工具。正因为如此，电梯导轨对轿厢振动的影响已经成为人们最关心的话题，文章就此问题进行了研究和分析。
关键词 电梯导轨；轿厢；振动
电梯是一个复杂的机电集成系统，衡量电梯质量的好坏的一个重要指标是电梯的振动大小。各种结构的不同，安装技术、参数的差异，轿厢运行在不同的高度，电梯振动的大小都是不同的。一般轿厢在层次低时运动平稳，升到层次高时容易发生振动增大；有时轿厢升至某层时振动特别显著，而在过低或过高时均较平稳。电梯的起、制动，垂直振动及水平振动的影响因素是多方面的。目前国内外学者对电梯垂直振动的研究较多，机械系统动力学模型的建立也较为充善，为电梯机械系统设计与改造提供了有效的理论依据；而对电梯轿厢水平振动（引起电梯轿厢水平振动的原因主要是导轨的不平度）模拟的研究则相对较少。针对电梯轿厢水平振动的简化模型，推导出了不同自由度下的轿厢水平振动微分方程（组），在假设导轨激励函数已知的情况下，利用MATLAB数值方法求解该微分方程（组），得到了电梯轿厢的导轨激励响应曲线，为了解电梯轿厢水平振动情况和实现电梯轿厢水平振动的控制提供了一定的理论基础。
1 轿厢振动中导轨的影响
研究电梯运行振动，除了要考虑电气系统的振动之外，还要考虑到它和电梯机械系统的振动关系。具体言之，它和曳引机引起的振动、钢丝绳系统引起的振动、导轨引起的振动、轿厢引起的振动等方面息息相关。影响电梯水平振动最主要的因素是导轨电梯表面水平度及电梯导轨的安装质量。为避免水平振动，需要精确的导轨安装和良好的导轨接头；导轨的直线度、轨距偏差与接头平整度必须符合相关标准要求；在干燥气候使建筑物收缩时，要求导轨不应变形；安装时发现导轨锈蚀、损伤、污垢、扭曲、变形、工作面有缺陷时必须更换；导轨支架、压板螺栓应确保无松动，油杯中必须加满油，但不能溢出。
1.1 电梯振动的激振力源：
电梯水平振动主要来自于导轨和导靴的激振力。我国多半使用的“T型”导轨在加工制造过程中不可避免地存在着尺寸误差、形位公差以及安装调试中的各种误差。其中对电梯水平振动有重要影响的有：导轨的直线度和扭曲度，能直接影响电梯运行的平稳性；导轨榫槽的尺寸公差和对称度能直接影响导轨接头的连续精度。在电梯轿厢和对重的上部和下部通常安装4个导靴，在导轨运行过程中，导靴必然屈服于导轨的实际轨迹而产生振动。轿厢和导靴构成质量-弹簧系统。不规则的导轨就是激振力源。电梯的水平振动包括垂直于导轨导向侧面的沿z轴方向的振动，和垂直于导轨顶面的沿y轴方向的振动。导轨两侧1个减振元件的刚度为k0，则系统刚度为K=2k0。轿厢质量为m。假设导靴在经过一根导轨中间部分时的激振力为简谐振动力。
Q1=Q0sinωt式中Q0为激振力幅值，单位为N；
ω为激振力频率，单位为rad/s。
导靴在经过两根导轨榫槽连接处时的激振力为周期脉冲力。
Q2=Q0δ（t）式中δ（t）为单位脉冲。
1.2 力学模型： 在简谐激振力作用下的受迫振动。t所对应的传递函数为
mx+kx=Q0sinωt
对应的传递函数为：
X（s）= qω p2-ω2 （ 1 s2+ω2 - 1 s2+p2 ）
阶跃响应为：
x（t）= q ω（p2+ω2） （ωsinωt-psinpt）
式中， p为系统固有频率。下式中的第2项为自由振动，由于系统中存在着阻尼，所以自由振动会逐渐衰减为零。第1项为受迫振动x1（t），可化成
Bs=Q0/KZ=ω/p
式中B为受迫振动振幅；Z为频率比。振幅比B/Bs的大小在一定程度上能描述系统水平振动情况。当频率比Z很小（ω
在周期脉冲力作用下的受迫振动。系统在周期脉冲力Q2=Q0δ（t）作用下的受迫振动为x+p2x=qδ（t）。
相应的传递函数为X（s）=q/（s2+p2）。
单位阶跃响应为正弦运动：x（t）= Q0 K sin（pt）
其固有频率为P，振幅为Q0/K，周期脉冲力Q2=O0δ（t）的周期T0和频率f分别为： T0=I0/Vc f=1/T0=v/I0
式中I0为1根导轨的长度，单位为m；U为电梯的额定速度，单位为m/s。当外界激振力频率f与系统固有频率P相等时，系统就会产生共振，电梯水平振动会显著增大，甚至会产生冲击。这是应该避免的。
2 导轨安装的质量要求
导轨安装质量将直接影响电梯轿厢运行的舒适感。轿厢导轨和设有安全钳的对重（平衡重）导轨工作面接头处不应有连续缝隙，导轨接头处台阶高度不应大于0.05mm。如超过该数值应修平，修平长度应大于150mm。如果轿厢导轨和设有安全钳的对重（平衡重）导执工作面接头处有连续缝隙，当安全钳恰在此处起作用时，可能改变安全钳的性能，引发安全隐患。另外，当导靴运动到此处时，容易产生振动，因此要求不能有连续缝隙。导轨安装过程中，两根导轨连接前，应先清理每根导轨端部，以便两根导轨接头处完全镶嵌在一起，防止出现连续缝隙。为了降低轿厢振动，减少导靴的磨损及保证安全钳使用性能，要求两根导轨接头处侧面和顶面的台阶高度不大于0.05mm。
3 结束语
电梯导轨是引起轿厢振动的主要部件之一，本文通过导轨的水平度及导轨安装质量两方面，浅析导轨对轿厢的振动的影响，从而更好的解决电梯的运行质量问题，提升电梯的舒适感。
参考文献
[1] 陈亦森.电梯振动的检测和分析[J].电梯工业，2006（3）.
[2] 杜小强，梅德庆，陈子辰.高速曳引电梯时变元模型与水平振动响应分析[J].浙江大学学报（工学版），2009（1）.