关于电梯导轨对轿厢振动影响的研究
发布时间：2016-03-16孙辉
（云南省特种设备安全检测研究院，云南昆明 650000）
摘 要：首先用在线测量仪对电梯导轨进行角度测量，得出电梯导轨的直线角度的基本数据，然后根据所测结果建立模拟仿真电梯模型，再通过对导轨的直线解角度进行调整，来观察轿厢震动的幅度。实验结果显示，通过调整导轨，在线测量仪测量结果与模拟仿真模型测量的结果基本一致。实验结果证明，导轨的直线角度是可以控制轿厢振动幅度的，电梯在提速的过程中，震动的强度会加剧，而且会出现一个比中心频率还要高的振动幅度。
关键词：电梯导轨；直线度；仿真模型；轿厢震动
电梯集机械系统与电子原理于一体，其结构比较复杂，其中影响电梯质量的核心标准就是电梯震动的幅度，当然这其中原因很多，但Z主要的是导轨质量及安装导轨的直线角度，到现在为止，上已具有相关的仪器及方法来测量导轨质量及安装质量的技术及设备[1]。但是目前我国已经掌握了一套在软体和硬体各方面都较先进的在线测试电梯导轨直线角度的测试系统。我们运用此系统测量的直线角角度，对其进行电脑模拟，作为仿真模型轿厢水平震动的依据。Z后用仿真模型所测得的数据与在线测试所得数据进行比较分析，得出我们所要的数据。
一、测量原理
本系统共由四个模块组成，一是PSD检测器，数据采集箱，激光校准仪，数据采集设备以及系统软体部分，这几个模块，而其中的激光准直仪设电梯井道的坑底中，每当电梯上行或者下行的时候，由于电梯导轨在弹簧力和磁力的作用下，PSD组件就会由于与电梯导轨互相摩擦上行，而下行时，则是由重力作用而完成向下的动作。通过PSD组件上的位置探测器和光电编码器输出数据，以确定仪器的位置以及采集数据的间隔时间，由此还可以测量导轨相应的位置以及导轨托架的位置。Z后将数据进行处理，就能得到导轨的直线演变数据，以及安装导轨的质量数据[2]。
二、电梯导轨及其标准
电梯井道中的导轨一般有4根，两根为轿厢导轨，两根为对重架导轨。导轨由于使用的要求不同又分为很多不同的品种和规格。它的截面形状一般有T形和空心两种，一般T形导轨的抗弯性较好一些。导轨的尺寸、几何形状、主要参数、加工方法等在上都有一个通用的标准。目前市面上又出现了一种新型的Q形导轨。导轨一般固定在导轨架上，所以导轨架的固定尤其要稳定坚固。导轨在安装的时候，必须保证两根导轨的接头间隙和高度差符合要求，不然就会影响电梯运行的平稳性，使轿厢振动。导轨的接头处要很好的对接。导轨架必须有较强的承重能力。所以导轨架与井道之间的固定都必须严格按照规定操作[3]。
三、模拟电梯
3.1导靴
一般而言，高速电梯都须安装滚动导靴，这样做有两个作用：1是减少摩擦力；2它的弹性支撑也补偿了导轨的缺陷；当然这一原理不能单一用质量、弹簧、阻力去简单地描述安装的导靴系统。它的横向受力与移位是非线性的关系，当这种关系符合一定的条件时，导轨、滚轮的位置移动很小，才能使位置移动与受力成为线性关系。电梯安装之后经过验收合格之导轨，其导靴系统的横向移位与横向受力是呈线性关系的，基本上就是弹簧阻力系统。
3.2模拟轿厢的水平震动
导靴在电梯轿厢的底部和上梁部位各安装一个，在电梯里起到了固定轿厢的作用，导轨作为轿厢的运行轨道，所以轿厢的震动与导轨有着密切的关系。
3.3导轨激励模型
影响导轨水平震动的因素有很多，比如直线角度、导轨表面的光滑度及导轨安装偏差度等，所以导轨的安装跟直线角度及导轨表面的光滑度有着很大的关联，但导轨直线角度对轿厢的水平震动影响Z大。
3.4仿真结果
通过调整导轨，在线测量仪测量结果与仿真模型测量的结果基本一致。
四、结果分析
由于人体只能感受到低频率的震动，为适应人体的这一特点，电梯从开始运行一直到达到设计的速度，测试从直流分量作为起始点。所以，选择传感器应符合以下特点：较高的灵敏度、低频、零频响应。
具有低频及零频响应特性的加速传感器有：电容式、电阻式等加速传感器，但是它们的频带只在100Hz上下，而电压式加速传感器的频带较宽，较为适合频谱分析，电压式加速传感器的缺点是不能实际达到零频，这是电梯测试中不许可的，而将电阻式加速传感器与电容式加速传感器联合成来使用，就避免了它们各自的缺点，即能获得较宽频带又能达到零频响应[4]。
我们在测试中运用了三个电容式的触摸PCB板传感器和一个感应速度变化的传感器，其中一个电容式的触摸PCB板传感器和一个感应速度变化的传感器可以感受到轿厢向下90度的震动，其它两个电容式的触摸PCB板传感器分别感受轿厢水平方向的震动，因为安装了特定的传感器底座，能确保传感器的灵敏度轴向正确方向指向。我们本次采用了两种速度，对电梯震动进行了测试：（1）电梯进行维修时用0.45m/s的速度进行测试；（2）电梯正常启动速度为2.7m/s，对此速度进行测试。实验结果显示，电梯运行速度为0.45m/s时，震动的频率为1.14Hz，而实验测试频率为1.2Hz。仿真测试中频率为0-1Hz，震动的幅度比实际测试要小；当电梯正常运行时，即速度为2.7m/s时，轿厢内所产生的震动加大，除频率为1.19Hz外（实验所得为1.2Hz），还有另一个频率为1.45Hz（实验所得为1.6HZ），那么模拟电梯震动的频率比我们实际测得的要大[5]。
五、结论
轿厢之所以会产生震动，其中Z主要的原因是电梯导轨所造成的。越是高速的电梯，那么安装的导轨所产生的震动也越是剧烈。只要是电梯在提速的过程中，这个震动也就非常显著，同时所产生震动的频率也会加大。
综上所述，对于高速电梯，在设计的时候须以电梯导轨的设计为重要参数，防止出现轿厢振动。
参考文献
[1]李醒飞，张晨阳，李立京，张国雄，郭丽峰.电梯导轨对轿厢振动的影响[J].中国机械工程，2005，02：23-26+30.
[2]何园园.电梯导轨对轿厢振动的影响分析[J].科技资讯，2011，23：79.
[3]王頔.电梯导轨多参数嵌入式在线测量系统的研究[D].天津大学，2003.
[4]曹智超.高层高速电梯振动特性研究与实验[D].中南大学，2012.
[5]李立京.电梯综合测试系统与故障诊断技术的研究[D].天津大学，2002.
一、测量原理
本系统共由四个模块组成，一是PSD检测器，数据采集箱，激光校准仪，数据采集设备以及系统软体部分，这几个模块，而其中的激光准直仪设电梯井道的坑底中，每当电梯上行或者下行的时候，由于电梯导轨在弹簧力和磁力的作用下，PSD组件就会由于与电梯导轨互相摩擦上行，而下行时，则是由重力作用而完成向下的动作。通过PSD组件上的位置探测器和光电编码器输出数据，以确定仪器的位置以及采集数据的间隔时间，由此还可以测量导轨相应的位置以及导轨托架的位置。Z后将数据进行处理，就能得到导轨的直线演变数据，以及安装导轨的质量数据[2]。
二、电梯导轨及其标准
电梯井道中的导轨一般有4根，两根为轿厢导轨，两根为对重架导轨。导轨由于使用的要求不同又分为很多不同的品种和规格。它的截面形状一般有T形和空心两种，一般T形导轨的抗弯性较好一些。导轨的尺寸、几何形状、主要参数、加工方法等在上都有一个通用的标准。目前市面上又出现了一种新型的Q形导轨。导轨一般固定在导轨架上，所以导轨架的固定尤其要稳定坚固。导轨在安装的时候，必须保证两根导轨的接头间隙和高度差符合要求，不然就会影响电梯运行的平稳性，使轿厢振动。导轨的接头处要很好的对接。导轨架必须有较强的承重能力。所以导轨架与井道之间的固定都必须严格按照规定操作[3]。
三、模拟电梯
3.1导靴
一般而言，高速电梯都须安装滚动导靴，这样做有两个作用：1是减少摩擦力；2它的弹性支撑也补偿了导轨的缺陷；当然这一原理不能单一用质量、弹簧、阻力去简单地描述安装的导靴系统。它的横向受力与移位是非线性的关系，当这种关系符合一定的条件时，导轨、滚轮的位置移动很小，才能使位置移动与受力成为线性关系。电梯安装之后经过验收合格之导轨，其导靴系统的横向移位与横向受力是呈线性关系的，基本上就是弹簧阻力系统。
3.2模拟轿厢的水平震动
导靴在电梯轿厢的底部和上梁部位各安装一个，在电梯里起到了固定轿厢的作用，导轨作为轿厢的运行轨道，所以轿厢的震动与导轨有着密切的关系。
3.3导轨激励模型
影响导轨水平震动的因素有很多，比如直线角度、导轨表面的光滑度及导轨安装偏差度等，所以导轨的安装跟直线角度及导轨表面的光滑度有着很大的关联，但导轨直线角度对轿厢的水平震动影响Z大。
3.4仿真结果
通过调整导轨，在线测量仪测量结果与仿真模型测量的结果基本一致。
四、结果分析
由于人体只能感受到低频率的震动，为适应人体的这一特点，电梯从开始运行一直到达到设计的速度，测试从直流分量作为起始点。所以，选择传感器应符合以下特点：较高的灵敏度、低频、零频响应。
具有低频及零频响应特性的加速传感器有：电容式、电阻式等加速传感器，但是它们的频带只在100Hz上下，而电压式加速传感器的频带较宽，较为适合频谱分析，电压式加速传感器的缺点是不能实际达到零频，这是电梯测试中不许可的，而将电阻式加速传感器与电容式加速传感器联合成来使用，就避免了它们各自的缺点，即能获得较宽频带又能达到零频响应[4]。
我们在测试中运用了三个电容式的触摸PCB板传感器和一个感应速度变化的传感器，其中一个电容式的触摸PCB板传感器和一个感应速度变化的传感器可以感受到轿厢向下90度的震动，其它两个电容式的触摸PCB板传感器分别感受轿厢水平方向的震动，因为安装了特定的传感器底座，能确保传感器的灵敏度轴向正确方向指向。我们本次采用了两种速度，对电梯震动进行了测试：（1）电梯进行维修时用0.45m/s的速度进行测试；（2）电梯正常启动速度为2.7m/s，对此速度进行测试。实验结果显示，电梯运行速度为0.45m/s时，震动的频率为1.14Hz，而实验测试频率为1.2Hz。仿真测试中频率为0-1Hz，震动的幅度比实际测试要小；当电梯正常运行时，即速度为2.7m/s时，轿厢内所产生的震动加大，除频率为1.19Hz外（实验所得为1.2Hz），还有另一个频率为1.45Hz（实验所得为1.6HZ），那么模拟电梯震动的频率比我们实际测得的要大[5]。
五、结论
轿厢之所以会产生震动，其中Z主要的原因是电梯导轨所造成的。越是高速的电梯，那么安装的导轨所产生的震动也越是剧烈。只要是电梯在提速的过程中，这个震动也就非常显著，同时所产生震动的频率也会加大。
综上所述，对于高速电梯，在设计的时候须以电梯导轨的设计为重要参数，防止出现轿厢振动。
参考文献
[1]李醒飞，张晨阳，李立京，张国雄，郭丽峰.电梯导轨对轿厢振动的影响[J].中国机械工程，2005，02：23-26+30.
[2]何园园.电梯导轨对轿厢振动的影响分析[J].科技资讯，2011，23：79.
[3]王頔.电梯导轨多参数嵌入式在线测量系统的研究[D].天津大学，2003.
[4]曹智超.高层高速电梯振动特性研究与实验[D].中南大学，2012.
[5]李立京.电梯综合测试系统与故障诊断技术的研究[D].天津大学，2002.
来源：《中国科技博览》2014年第25期