浅析超高速电梯的噪声和振动控制期刊.pdf
张继坤
摘 要：由于社会的不断进步，我国的经济和科技都得到了可持续发展，我国各专业的技术人员的整体水平也相应的提高了很多，其中包括城市规划者。而大量的高层建筑受到了越来越多的城市规划者的青睐，电梯作为高层建筑的灵魂，为高层甚至超高层带来了极大的便利。那么，今天笔者以超高速电梯的舒适感为出发点，将针对超高速的含义、超高速电梯的噪声和振动控制的意义、产生噪声的原因、振动控制的相关措施这几方面进行论述超高速电梯的噪声和振动控制。
关键词：超高速电梯 舒适感 噪声和振动 控制
中图分类号：TU85 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）10（b）-0098-02
随着我国电梯技术的不断进步，电梯的速度变得相应加快，一般分为低、中、高速电梯。被广泛的应用到各种楼层当中，包括办公楼、大型超市、卖场等。高速或者超高速电梯的产生，不但满足了高层和超高层的消防及运输要求，还为人们的日常生活带来了方便。
1 超高速电梯的含义
我国对于高速电梯的定义，一般把电梯速度超过5.00m/s叫做高速电梯，可分高、中、低速电梯，电梯技术人员可以根据楼层的需求来调节电梯速度。对于高速或者超速电梯的制造以及验收，国家并没有特别严格的标准，但是在设计和安装验收时，一定要以电梯相应的验收规范为标准。对于噪声和振动情况要充分引起重视，毕竟其直接影响着电梯的舒适感。
2 超高速电梯的噪声和振动控制的意义
面临着高层建筑和超高层建筑的不断增多，超高速电梯的产生也是社会发展一个必然产物且被广泛的使用，深受人们的喜爱。超高速电梯在井道中运行就像高速列车经过隧道比较相似，研究人员在研究超高速电梯的气动噪声，都可以借鉴高速列车比较成熟的研究理论。因为超高速电梯的速度很快，电梯在运行中就难免出现各种各样的问题，尤其是噪声和振动的发生，电梯的舒适感就会受到影响，也直接影响电梯的使用寿命。另外，由于超高速电梯速度的加快，一些老式的减震方法就受到了限制，这也是影响电梯舒适感的原因之一。电梯企业应重视噪声和振动控制的研究工作，从而增强超高速电梯正常运行的舒适感。
3 超高速电梯噪声的论述
3.1 空气阻力引发的噪声
由空气阻力引起的噪声，叫做风阻噪声，其引起的原因为：由于电梯在井道里上下来回高速运行中，空气顿时被急剧压缩，此时轿厢体和井道中间夹缝处的空气因流动面积急剧减少，相对厢体的速度会突然增加，所以由此产生的风阻很大。这种阻力之间的相互作用，就会导致风阻噪声；还有伴随着气流的不断加剧，厢体尾部的气体形成了分流与断续的漩涡，这种漩涡带来的压力产生很大的波动，从而形成涡流噪声。
3.2 机械振动产生的噪声
机械振动产生的噪声是影响高速电梯舒适感的主要因素，以振动形式产生的噪声可分为气体噪声和固体噪声，其在空气和固体介质以弹性波形式来传播的。其中，固体噪声又叫振动，笔者在下文会涉及相关的振动噪声，如吸声、隔声、消声。
3.2.1 吸声
一般没有经过处理的厢体构件和空气的对抗性相差很大，这时如果运用吸收声能的东西来吸收声能，这样就会降低噪声，以增加电梯舒适感。可以采用粘贴材料、增多吸引孔。
3.2.2 隔声
采取将噪声与厢体分开的相应措施，切断声波在空气中的传播，来降低噪声，可以采用密封轿厢、密封构件等。
3.2.3 消声
所謂消声，就是运用构件使空气动力所产生的噪声有效地降低。并使高速气流对高速电梯的影响有所改善，从而能够使高速电梯减少噪声；另外，可以采用迷宫式设计的方案，来有效降低噪声在空气的传播。
机械噪声可谓是引发超高速电梯噪声的最主要的原因，其主要表现在结构振动特性以及轿厢、对重和导轨、钢丝绳间的摩擦等方面。作为电梯技术人员，还要多了解噪声的相关知识，找到比较合理的减少噪声的方法，并有效的运用到专业技术中去。
4 超高速电梯振动控制
4.1 减少振源
可以选择新型导靴和轿厢来控制振动，日本的三菱电梯是通过这种方式降低振动传递的。也有国外研究专家运用流线型轿厢外形使超高速电梯有效的减少，在电梯的运行当中，因气体湍流导致轿厢振动。
以上研究由于价格昂贵，新型导靴和轿厢设计得不到广泛使用。
4.2 被动控制
其实，降低轿厢振动的方式不止减少振源这一种，还可以通过优化电梯轿厢支撑弹簧与橡胶等参数的方式进行减震。有效的使滚动导轮支持弹簧刚度发生改变，来优化轿厢振动的固有频率，让轿厢振动共振频率与导轨振动分离，以解决降低轿厢振动，从而使高速电梯能够正常运行。实验显示，增加阻尼器有效降低20%振动的幅度。
以上方法虽说价格较低、可靠性也比较良好，可惜不能有效地控制振动。
4.3 主动控制
由于被动控制无法达到有效减少振动的效果时，笔者建议，不如采取主动控制装置。主动控制装置是研究人员精心设计而出的，比方说：位移反馈、加速度反馈、预存轨道不平度等。有学者提出可以运用预存导轨不平度的补充方法，即：在超高速电梯正常运行之前，要记下电梯导轨不平顺度和轿厢所在位置的垂直关系。在超高速电梯的高速运行下，按照电梯轿厢的所在位置求出要对导轨进行补偿的位移值，来控制轿厢的振动。有的学者还提出了基于轿厢加速度反馈的PI控制策略，实验说明，能有效降低50%的振动幅度；另外，还有学者利用比较传统的滚动导靴来并联电磁主动滑动导靴，采用位移来反馈其之间的距离，该实验显示，在很大程度上可以有效降低振动的幅度。
以上主动控制系统降低振动的方法比较管用，由于根据某一结构参数设计而出，有可能会出现各个局部控制力之间相互冲突，以至于达不到最优化的效果。
5 结语
随着我国经济水平的不断提高以及土地资源的逐渐紧缺，超高层建筑成为我国城市化主要选择，超高速电梯作为非常关键的服务设施，因振动和噪声的出现而影响到乘坐电梯舒适感的主要指标。尽管高速电梯的使用非常方便，但是要全面关注电梯的安全和舒适感使用，一旦出现噪声和振动，要及时采取相应的措施。产生噪声的原因尽管很多，只要尽快的发现，经过测试找到原因所在，用有效的方法进行处理才行，争取达到噪声和振动的最低指标，确保高速电梯能在特定的轨道上正常运行，以履行电梯本身的职能。
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