摘要：高层建筑工程不断增多，电梯已经成为内部垂直运输主要方式，为满足实际应用需求，高速电梯应用越发广泛，与普通电梯相比，速度与行程具有更明显的优势。但是相应的也导致电梯振动问题加剧，降低了乘坐舒适性与安全性，因此需要从实际情况出发，针对高速电梯运行原理与特点，对其曳引系统振动问题进行研究，并采取措施做好优化，在保证电梯运行速度的前提下，提高其使用安全性与舒适性，本文根据笔者多年的研究经验，结合实际情况，对此进行了简要分析。希望能够对相关工作人员的工作起到一定的帮助作用，并供广大读者阅读参考。
关键词：高速电梯；曳引系统；振动
一、前言
随着我国社会经济和科学技术的快速发展，电梯也成为了高层建筑中的重要交通工具。按照驱动方式的不同，可以将电梯分为曳引式电梯、液压电梯两种类型。按照电梯的速度又可以将其分为低速电梯、中速电梯、高速电梯以及超高速电梯四大类。其中，高速曳引式的电梯具有舒适和安全的特点，并成为了当前国内外高层建筑物中使用最多的一种电梯类型。为了满足当前人们对电梯快速的要求，很多高层建筑都安装的快速电梯，但随着电梯运行速度的增加，也带来一系列的问题，给电梯系统中的某些安全部件带来了冲击，除此以外，电梯速度的加快，电梯振动时产生的噪音也影响到了乘客的舒适感。因此，加强对高速电梯机械系统振动的分析与计算具有重要意义。
二、对高速电梯机械系统工作原理的分析
就目前来说，按照电梯的使用情况可以将电梯的工作状态分为两种，即电梯升降系统和电梯的维护系统。在电梯的升降系统中，电梯的运转主要是靠电动机带动曳引轮进行工作的，然后在曳引钢丝绳的牵引下电梯轿厢和对重分别连接到曳引钢丝绳的两端，在电动机系统运转变速的过程中，就有电梯的减速器进行减速，从而带动曳引轮的转动。电梯轿厢的升降运动和对重都是由曳引钢丝绳和曳引轮之间相互摩擦产生的牵引力，最终实现电梯的升降。在电梯的维护系统中，主要针对的就是电梯在升降过程中出现的问题，或者是对电梯系统进行定期检测和维护，该系统主要的作用就是控制好电梯，使电梯在良好的状态下工作，避免维护不当在电力工作中发生安全事故。
引起电梯系统振动的因素有很多，主要包括曳引机的因素、减速器的密封圈因素、导轨和导靴的因素、钢丝绳松紧均匀度的因素、轿厢架和轿壁的紧固因素、电梯轿厢的平衡系数以及制动器调节。维修人员在继续电梯维护的过程中，要全面的了解引起电梯振动的机械原因，进而能够促进电梯更好地运行。
三、高速电梯曳引系统分析
（一）曳引钢丝绳。
曳引钢丝绳两端分别与轿厢和对重连接，主要负责保障电梯的安全，一般会选择用专用曳引钢丝绳，由钢丝绳芯、绳股钢丝、绳股组成，具有很强的强度、抗冲击荷载性、耐磨性以及径向韧性。在实际施工中，需要根据具体要求来选择合适的钢丝绳材料，但是均要满足专业标准，规定电梯用曳引钢丝绳直径应在8mm以上。
（二）曳引力。
曳引力是保证电梯可靠运行的前提，为电梯设计的技术要点。曳引钢丝绳在曳引轮上处于临界平衡状态，要求连接轿厢钢丝绳拉力T1与连接对重侧钢丝绳拉力T2满足欧拉公式：T1/T2=efa，其中f表示曳引钢丝绳与曳引轮槽间当量摩擦系数，a表示曳引钢丝绳与曳引轮接触弧对应中心角/rad，e表示自然对数，e=2.718[2]。其中，曳引系数决定了电梯曳引力，曳引系数越大则电梯负载能力越大。曳引式电梯曳引力计算公式需要根据不同工况分析：
（1）轿厢装载工况。
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电梯轿厢处于最底层且轿厢载有1.25倍额定荷载时，轿厢想要保证处于临界平衡状态，要求连接轿厢侧的曳引钢丝绳拉力为：T1=P+1.25Q/Rv+WsrTR，连接对重侧曳引钢丝绳拉力：T2=P+FbQ+WerNcrTR/Rv，验证是否满足T1/T2≤efa，其中P表示电梯轿厢自重，单位kg；Q表示电梯额定荷载，单位kg；Wsr表示每米钢丝绳重量或线密度，单位kg/m；Nsr表示钢丝横数量，单位根；Wcr表示每米补偿绳重量与线密度，单位kg/m；Ncr表示补偿链数量，单位根。
（2）轿厢滞留工况。
电梯轿厢以空载状态向上运行到达最顶层，对重会压到缓冲器上，曳引钢丝绳则会出现打滑现象。此种状态时，连接轿厢侧的曳引钢丝绳拉力为：T1=P+0.5WtrNtrTR+WcrNcrTR/Rr，连接对重侧曳引钢丝绳拉力T2=WsrNsrTR，验证是否满足T1/T2≥efa。其中，Wtr表示随性电缆每米重量或线密度，单位kg/m；Ntr表示随行电缆数量，单位根。
四、高速电梯曳引系统振动特性分析
（一）电梯垂直振动分析。
电梯上下运行过程中，在乘坐不同人数以及运行高度不同时，均会对电梯状态产生影响，确定电梯为一个时变模型，但是也可以对其进行时域离散化处理。假设电梯每个时间段内电梯参数相同，且对其他零部件进行等效简化，并分析钢丝绳重量因素影响，确定电梯垂直方向19自由度动力学模型。其中，m1、I1、r1表示电梯曳引系统等效质量、等效转动惯量以及等效半径；m2表示电梯轿厢架及附属零部件质量，m3表示电梯轿厢及荷载质量，m4表示对重质量，m5表示电梯涨紧装置等效计算质量，I5表示涨紧轮等效转动惯量，r5表示张涨紧轮等效半径；kt、ct表示曳引机抗扭刚度与阻尼；k1、c1表示曳引机底座减震橡胶等效刚度与等效阻尼；k3、c3表示轿厢底部减震橡胶等效刚度与等效阻尼；ks、cs表示绳头弹簧等效刚度与等效阻尼；k5、c5表示张紧装置下面阻尼器等效刚度与等效阻尼；mr1、kr1、cr1、mr3、kr3、cr3、mr5、kr5、cr5、k*r1、c*r1表示曳引轮与轿厢架间个分段钢丝绳等效质量、刚度、阻尼，有星号的则表示绳头弹簧刚度与等效值；mr2、kr2、cr2、mr4、kr4、cr4、mr6、kr6、cr6、k*r2、c*r2表示曳引轮与对重间各分段钢丝绳等效质量、等效刚度与等效阻尼。
（二）电梯水平振动分析。
电梯额定速度比较低时，电梯系统水平方向产生的振动一般很难被察觉，但是随着电梯运行速度的不断增加，曳引式电梯轿厢水平方向振动也会不断加大，会对轿厢舒适度、安全性等方面产生一定程度的影响。
五、结束语
高速电梯运行速度更快，但是在运行过程中很容易受各项因素影响而出现振动问题，为保证不会因为振动对电梯安全性与舒适性等方面产生影响，必须要做好曳引系统的分析。从技术角度出发，做好电梯曳引系统垂直与水平方向振动分析，为降低振动提供依据。主动振动控制作为振动控制中的重要技术，具有良好的发展前景，特别是随着新材料和计算机技术的发展，传感器和接触器都将得到快速的进步。再加上控制策略由传统的线性控制模型逐渐的向神经网络控制以及模糊控制的发展，最终实现对电梯振动的智能化控制，对于提高电梯的振动效果具有重要的意义。
参考文献：
[1]于艳杰.高速曳引电梯机械系统振动特性研究[D].山东建筑大学，2016.（22）：167-169.
[2]尹纪财.高速电梯曳引系统振动问题的研究[D].苏州大学，2015.（35）：123-125.
[3]包继虎.高速电梯提升系统动力学建模及振动控制方法研究[D].上海交通大学，2015.（92）：191-192.
[4]吴慧.高速曳引电梯的动态特性研究[D].南京航空航天大学，2016.（56）：146-147.
[5]杨丹，崔廷浩.浅议高速电梯水平振动的主动控制[J].中国科技财富，2015.（17）：142-143.
论文作者:陈新川
论文发表刊物:《电力设备》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/23
标签：电梯论文; 钢丝绳论文; 曳引论文; 系统论文; 刚度论文; 阻尼论文; 因素论文; 《电力设备》2017年第21期论文;