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摘要：随着高层建筑数量的不断增加，作为能够提升高层建筑利用效率的技术之一，高速曳引电梯得到了广泛的应用，并为人们的日常生活带来了便利。但是随着行程以及速度的提高，电梯振动情况加剧，这给电梯乘坐的安全性与舒适性带来了无法被忽视的影响，因此，对高速曳引电梯所具有的振动特性加以研究，成为了现阶段有关人员的主要工作之一，也是本文开展研究的动机所在。
关键词：高速；曳引电梯；机械系统；振动特性
引言：高速曳引式电梯已经逐渐成为了我国高层建筑中普遍使用的梯型，在评价电梯品质的过程中其舒适性、功能性和安全性是其中最主要的指标。其中电梯振动是影响电梯性能的重要因素。特别是随着电梯速度的不断增加，电梯在运行的过程中的机械振动也会得到相应的增加，这种情况不仅影响了电梯的安全和寿命，而且也会使电梯的曳引系统产生额外的荷载。因此为了保证电梯的安全和性能，应当加强对电梯振动的控制研究。
1.高速电梯机械系统工作原理分析
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，要全面了解引起电梯振动的机械原因，进而更好地维修电梯，使其更好地运行。
2.高速曳引电梯机械系统的振动特性分析
2.1高速曳引电梯机械系统的水平振动特性分析
如果电梯额定速度相对较低，那么发生在系统水平方向上的振动可以忽略不计，但随着电梯额定速度不断提升，高速曳引电梯所具有的安全性和舒适性，受水平方向振动的影响也变得越发明显。研究结果表明，与低速电梯振动加速度所对应峰值相比，高速电梯的峰值往往会高出数倍。与垂直振动随轿厢所处位置及载荷更改而变化不同的是，水平振动发生变化的部分仅仅包括轿厢载荷。另外，由于引起水平振动的原因主要是系统时变刚度和随机偏差，因此，谐波性并不明显。
现阶段针对高速曳引电梯机械系统的水平振动特性所进行的研究工作，受技术条件以及经济条件制约，往往忽视了存在于轿厢侧面和轿底的减振橡胶具有的作用，从而将包括轿架质量在内的参数与轿厢进行直接叠加，也就是说将轿架和轿厢视为一个整体。在对高速曳引电梯进行实际使用的过程中，为了在最大程度上对轿架向轿厢进行传递的水平振动进行降低，施工人员往往会选择将大量减振橡胶安装在轿厢侧面和轿底，正是由于这部分减振橡胶的存在，导致轿厢质心并不与轿厢架质心处于相同位置，因此，在对系统水平振动所对应物理模型进行建立的过程中，应当对质心偏移的情况加以考虑。
通过研究，我们建立了物理模型，试图通过物理模型在轿架上对轿厢进行了安装，并通过在轿厢侧面和轿底安装减振橡胶的方式来验证减震效果。研究证明，通过在轿厢侧面和轿底安装减振橡胶在很大程度上对轿架所传递振动进行了减弱，而将导靴安装在轿架上，通过将其与导轨进行滚动接触的方式，完成井道中电梯的升降运动时，导靴弹簧和导轨在接触过程中所产生预压缩量，具有明显的减振效果。
2.2高速曳引式电梯垂直振动特性分析
曳引式电梯是目前使用最广泛的电梯之一，具有提升高度大、结构紧凑、安全系数高等优点。目前不仅曳引式电梯的使用数量不断增多，由于高层和超高层建筑工程的需要，其升降速度也明显提升。
在传统结构形式基础上对曳引式电梯进行研究，其牵引比一般分为两种，即2∶1或1∶1。
本次对高速曳引电梯的机械系统垂直振动特性的分析，采用牵引比1∶1形式建立物理分析模型，模型中电梯轿厢和对重分别悬挂在曳引轮两侧，在曳引机的动力作用下，通过曳引钢丝绳牵引轿厢进行垂直向的升降运动。在曳引轮另一侧悬挂的对重起到平衡电梯自重和承受荷载的作用，是电梯轿厢系统能够平稳运行。通过减轻两者的碰撞几率，可以在一定程度上延长曳引轮使用寿命。根据物理模型建立方程，对其振动特性进行分析。在此过程中要注意区分补偿链和补偿绳，在高速曳引电梯系统中，电梯存在张紧情况，需要对张紧系统和补偿链进行协同设计，才能使对中和轿厢侧保持重量平衡。
电梯垂直向的振动原因主要是曳引系统运行时产生的振动，包括曳引轮偏心振动、导向轮不规则、电机输出力矩的波动等引起的振动。其本质属于多自由度振动系统。因此，在对其进行垂直向振动特性分析以及系统设计时，要充分考虑垂直向模型中的各方面影响因素。
以物理模型的时变性为依据，对轿厢运动全程进行离散，结合曳引钢丝绳的智联给也行、电梯振动模型、导靴弹簧和张力系统等，采用模态实验方法，计算各阶段机械系统对应的频率和轿厢位置、重量变化情况。分析结果表明，无论电梯处于满载或空载情况，垂直向振动微分方程的固有频率均在3HZ以内，相比于曳引轮转动频率由明显差距，因此，在电梯运动过程中出现共振的机率较低。
3.高速曳引式电梯机械系统振动的抑制案例分析
3.1常用减振方案分析
在曳引式电梯机械系统振动的抑制中，常用的减振方案主要包括以下三个方案：
方案一：改变曳引式电梯机械系统某些弹性环节的刚度，整个系统的固有频率可由此得以个改变，共振问题可由此得到有效避免。
方案二：更换曳引式电梯机械系统的曳引机，采用具备更为优秀动态性能的曳引机。
方案三：设置动力隔振器，通过将其安装于曳引式电梯的轿厢顶部，电梯系统的振动能量即可得到有效消耗。
3.2方案选择及抑制效果
研究选择方案一作为抑制曳引式电梯机械系统竖直振动的策略，通过调整曳引机机架下的防震胶的结构和刚度，改变曳引式电梯机械系统的固有频率，以此避免曳引机激振频率与电梯机械系统固有频率相同的情况出现。
在采用方案前，k0（隔振垫刚度）为1.0MN/m时，运行到30s的曳引式电梯机械会出现共振问题，这是由于此时曳引机激振频率与电梯系统六阶固有频率相同。基于方案一并采用六阶，即可围绕防震胶刚度开展目标优化，在防震胶刚度为400kN/m时，抑制曳引式电梯机械系统的各阶固有频率出现一定下降，整个运行过程六阶固有频率则逐渐增大，最大值为21.5Hz，明显低于曳引机激振频率（22Hz），可见共振问题得到较好避免。开展动态仿真验证，对于刚度分别采用1.0MN/m和400kN/m的防震胶时的轿厢上行加速度曲线，可确定方案一可有效避免共振问题的出现，研究的实用性可见一斑。
结束语：
综上所述，我们可以知道高速电梯运行速度越快，就越容易在运行过程中受各项因素影响而出现振动问题。因此，为了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。通过建立物理分析模型，并结合电梯运行的实际情况，对其安全储备需求和机械系统振动特性进行分析，可以为电梯设计和安装施工提供依据。通过对其水平向和垂直向的振动特性进行分析，可以确保分析的全面性和结果的可靠性。
参考文献：
[1]刘铭祥.高速曳引电梯机械系统振动特性的分析[J].中国高新区，2018.
[2]张建义，康诚.高速曳引电梯机械系统振动特性研究[J].中国设备工程，2018.
[3]花纯利，秦健聪，朱真才，高明.高速电梯系统动态固有特性研究[J].机械设计与制造，2017.