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标题 曳引式电梯主机噪声成因分析与改进措施分析
范文

    王志刚 何新春 林源

    摘 要:电梯已成为人们日常生活中不可或缺的角色。运行良好的电梯给生活带来方便舒适,而状态不好的电梯除了存在安全隐患外,也会让人乘坐过程胆战心惊。电梯运行过程会产生各种噪声,其产生机理是复杂的。本文作者着重分析曳引式电梯主机噪声的产生原因,并针对其提出改进措施。

    关键词:曳引式电梯;主机噪声;成因分析

    1 曳引式电梯主机噪声的影响及相关标准

    电梯主机是曳引式电梯运行的动力源,一般由电动机、制动器、联轴器、减速箱、曳引轮、机架和导向轮及附属盘车手轮等组成。有机房电梯主机安装在机房中,电梯一旦运行,主机噪声就可能从机房传播出去。由于建筑设计及材料隔音问题,加上电梯安装过程与建筑的连接,电梯主机噪声会传入用户家中,靠近机房的住户极有可能受到噪声的影响。电梯的噪声主要以低频振动为主。科学研究表明电梯产生的频率低于200Hz的低频噪声会严重损害人们的内脏,其中对人体影响较为明显的是3~50Hz的频率范围。

    2 常见曳引式电梯主机噪声成因分析

    曳引式电梯是日常生活中最常见的梯型,其主机可分为有齿轮和无齿轮两种。有齿轮主机主要是蜗轮蜗杆主机,电动机的动力通过减速箱传递到曳引轮上,速度一般不快,多用于货梯;而无齿轮主机的动力则不通过减速箱直接传递到曳引轮上,重量轻,结构紧凑,效率高,多用于客梯。随着科技进步,电梯拖动方式已发生翻天覆地的改变,以往的技术例如PLC控制、交流双速电梯等如今已所剩不多,只有少量的老电梯仍在使用。如今曳引式电梯主机常用的拖动方式是变频调压调速(简称VVVF),已经能满足大部分日常使用场所,如办公楼、厂房等。变频电梯应用变频控制原理,由旋转编码器脉冲计算、负载检测等实现无级变速控制。这类电梯是目前市场上的主流产品,使用率较高。近些年常见的永磁电机则是新材料使用方面的突破,通过无齿轮永磁恒定力矩特性可以实现直接使电梯运行或停止。

    以这两类主机为研究对象,综合分析其产生噪声的原因。除去控制柜接触的吸合噪声,有齿轮主机的运行噪声主要来自:电机转动和电流噪声、减速箱运转齿轮撞击与啮合噪声、电梯停车抱闸吸合噪声,而永磁电机的噪声比传统的蜗轮蜗杆主机低很多。

    2.1 安装调试不当引起的噪声

    电梯主机噪声很大部分来自安装调试不到位。以制动器为例,电梯刹车都需要磁力器的频繁启动,因此磁力器的稳定性很大程度上制约着制动系统的工作状态。出厂调试好的磁力器,到了现场运行后会莫名出现卡阻、噪声大、动作不同步等现象,其中主要由于现场调试过程没有到位。

    常见的鼓式磁力器通常由两组电磁铁芯组成,通电后,铁芯在套筒内移动,克服弹簧的压缩力,抱闸打开,电梯运行。长时间的动作,如果铁芯与套筒调试不好,定位不准,就会出现上述现象,从而发出噪声。蜗轮蜗杆主机的制动系统通常还包括制动臂、制动弹簧、闸瓦、转动轴等部件,部件之间都采用活连接,故存在一定的连接间隙。制动和松闸过程都会对制动系统施加正反方向的作用力,时间一长则会使间隙变大,从而产生噪声。

    2.2 磨损、故障引起的噪声

    有齿轮主机由于通过蜗轮蜗杆传递动力,齿轮件之间存在一定间隙,如果电梯长期运行在负载较大的状态下,齿轮磨损会使间隙加大,从而引起运转噪声的加剧。

    主机噪声往往是发生故障的前兆,在所有电机故障中,轴承故障占40%以上。轴承故障包括外圈、内圈、滚珠缺陷、保持架缺陷,这些都是机器振动的主要原因。电梯运行不可避免造成轴承的磨损,轴承常受到疲劳、环境机械振动、过载、轴心错位、污染、腐蚀以及不恰当的润滑等影响,这些因素开始只是导致边缘缺陷,然后这些缺陷会在轴承内圈、外圈和滚珠组件中传递并扩散增大。一段时间过后,缺陷变得显著,便会产生机械振动从而引起噪声。

    2.3 电磁噪声

    电磁振动导致电磁噪声,电机气隙磁场与电机铁芯产生的电磁力相互作用,由此产生电磁振动,而定转子绕组磁动势和气隙磁导又共同影响电机气隙磁场。气隙磁场产生的电磁力是一个旋转力波,在径向和切向两个方向存在分量。

    3 降低主机噪声的措施

    3.1 优化机械设计参数与材料

    在有齿轮主机设计制造阶段,优化齿轮参数,如变位系数、齿高系数、压力角、中心距,使啮入冲击速度降至最小,啮出冲击速度与啮入冲击速度的比值处于某一数值范围,减小或避免啮合节圆冲击,以此降低蜗轮蜗杆主机减速箱的运行噪声。减速箱所用的润滑油或密封剂,为保障润滑效果,须选用适用类型的,也可以使用特殊类型,在部件上形成惰性材料薄膜,以减少磨损,延长齿轮使用寿命,降低运行噪声。

    无齿轮主机本身的运行噪声就比有齒轮主机小,但是两者的电磁噪声却无法消除,改进的措施是调整定转子槽配合、选择合适的绕组等。未来新材料的使用,也可能从本质上解决电磁噪声这一问题。

    3.2 采用隔音降噪材料阻隔噪声

    对于主机噪声,理论方面可采取的方法有:消除振源法和隔振减振法。消除振源法的目的是去除振动(或噪声)的根源,或是破坏产生系统共振的条件。但却存在相当的技术难度,并且施工过程需要改动的东西较多,造价往往不菲。现实中多个振源共同产生噪声,也就导致这种方法实施起来不切实际。因此现实改进措施中常常采用隔振减振法,即根据具体情况,有针对地在相应部位采取相应的措施,例如采用特殊隔振装置最大限度降低电梯主机噪声的传播,在实际中产生了较强的应用价值。

    4 结语

    如今人们越来越关注电梯的舒适性,因此主机运行噪声也越来越受到小区住户的重视。本文作者分析电梯主机噪声的成因,并就其提出相应的整改措施。这些措施在当前环境下能起到一定的效果,但仍需要依赖技术和经验的不断完善。相信今后针对主机运行噪声的整改措施将更加有效,人们居住的环境将更加良好。

    参考文献

    [1]GB/T 10058-2009.电梯技术条件[S].

    [2]GB 7588-2003.电梯制造与安装安全规范[S].

    [3]GB 50096-2011.住宅设计规范[S].

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更新时间:2025/3/21 18:23:58