电梯-轿厢在运行中的共振现象,如何才能有效抑制?
2025-11-17

电梯作为现代高层建筑中不可或缺的垂直交通工具,其运行的安全性与舒适性直接关系到乘客的体验和生命安全。在实际使用过程中,轿厢在运行中偶尔会出现异常振动甚至共振现象,这不仅影响乘坐舒适度,严重时还可能引发机械结构疲劳、部件松动,甚至威胁运行安全。因此,深入分析电梯轿厢运行中的共振成因,并探讨有效的抑制措施,具有重要的现实意义。

共振是系统在受到周期性外力激励时,当激励频率接近或等于系统固有频率时,振幅急剧增大的物理现象。在电梯系统中,轿厢、导轨、钢丝绳、曳引机以及对重等构成一个复杂的机械振动系统。当电梯在加速、减速或匀速运行过程中,若某些激励频率与系统的某一阶固有频率相匹配,就可能诱发共振,导致轿厢产生明显的晃动或抖动。

造成电梯轿厢共振的主要因素包括以下几个方面:首先,机械系统固有频率设计不合理。如果轿厢及其悬挂系统的刚度与质量匹配不当,可能导致其固有频率落在正常运行频率范围内,从而容易被激发。其次,导轨安装精度不足。导轨的直线度、平行度偏差会导致轿厢在运行中受到周期性冲击力,形成持续的外部激励源。第三,曳引系统不平衡或磨损。曳引轮偏心、钢丝绳张力不均、对重不平衡等问题会引入额外的振动激励。此外,控制系统响应特性不佳也可能是诱因之一。例如,变频器输出的加速度曲线不够平滑,或PID参数调节不当,会在启停阶段产生高频谐波,激发系统共振。

要有效抑制电梯轿厢在运行中的共振现象,需从设计、制造、安装和维护等多个环节综合施策。

第一,优化机械系统动态设计。在电梯设计阶段,应通过有限元分析和模态分析手段,准确计算轿厢系统的各阶固有频率,确保其远离正常运行工况下的激励频率范围。同时,合理配置轿厢质量分布、悬挂弹簧刚度及阻尼参数,提升系统的抗振能力。例如,采用高阻尼材料制作轿厢框架或增加减振垫,可有效吸收振动能量,降低共振风险。

第二,提高导轨安装与调整精度。导轨是轿厢运行的导向基础,其安装质量直接影响运行平稳性。施工中应严格按照国家标准进行导轨的垂直度、接头间隙和平行度控制,使用激光校准仪等高精度工具确保安装误差在允许范围内。定期检查导轨磨损情况并及时修磨或更换,避免因局部不平顺引发周期性激励。

第三,确保曳引系统动态平衡。定期检测钢丝绳张力一致性,使用张力计进行调整,保证各绳受力均匀。对曳引轮进行动平衡校正,防止因旋转不平衡产生离心激励。同时,检查对重块固定是否牢固,避免运行中发生位移导致质量分布变化。

第四,优化电气控制系统参数。现代电梯多采用变频调速技术,其加减速曲线对振动影响显著。应根据具体负载和井道条件,精细调节变频器的S型加减速时间、 jerk(加加速度)参数,使速度过渡更加平滑,减少突变力的产生。此外,可在控制系统中引入振动反馈监测模块,实时采集轿厢振动信号,并通过自适应算法动态调整运行参数,实现主动抑制。

第五,加装减振与隔振装置。在轿厢底部或悬挂系统中增设橡胶缓冲垫、液压减振器或空气弹簧等被动减振元件,可有效隔离高频振动传递。对于高速电梯,还可考虑采用主动质量阻尼器(AMD)技术,通过传感器感知振动并驱动执行机构反向施力,抵消共振响应。

第六,建立定期检测与预防性维护机制。电梯投入使用后,应制定科学的维保计划,定期进行振动测试与噪声检测,及时发现潜在共振隐患。利用振动频谱分析技术,识别主要振动频率成分,判断是否接近系统固有频率,进而采取针对性改进措施。

综上所述,电梯轿厢在运行中的共振问题是一个涉及机械、电气、控制等多学科交叉的复杂课题。只有从系统设计源头入手,结合高精度安装、科学调试与持续维护,才能从根本上抑制共振现象的发生。随着智能传感与大数据分析技术的发展,未来电梯将具备更强的自诊断与自适应能力,进一步提升运行平稳性与乘坐舒适性,为人们提供更加安全、安静、高效的垂直交通体验。

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