论文部分内容阅读
摘要：随着建筑行业的快速发展，以及城市中高层建筑的增多，电梯数量也在不断增加，而电梯运行噪声是电梯质量的重要评价标准，控制噪音，降低噪声危害尤为重要。基于此，本文将简要概述电梯噪声的危害，并研究电梯曳引机制动器消音机构的设计，以期为电梯曳引机制动器降噪方面的技术提供一些参考。
关键词：曳引式电梯;电梯制动器;消音机构
电梯噪声为低频噪声，对人体有着较大危害，而电梯曳引机和制动系统都是电梯稳定运行的重要组成部分，对电梯曳引机制动系统的优化设计，将为提升电梯系统的安全性提供帮助。
1电梯噪声的危害
电梯制动器是电梯的安全保障，能够有效应用于平稳停车和快速启动以及各类制动安全的情况之中，虽然其结构紧凑、安装方便、制动可靠，是一种理想的自动化控制执行元件，但在实际设计安装中，制动情况下会出现一些噪声，并带有振动感。近年来对电梯噪声的投诉逐渐增多，已经成为一个社会热点问题。电梯噪声会影响人们的睡眠质量，在工作生活中会使人头晕、心烦意乱、影响办事效率，长期受到电梯噪声的影响还会被人的听力和人体内脏造成严重伤害。并且电梯噪声在传播过程中所受到的影响因素非常复杂，与空气、地面、障碍物等因素有关，其主要是通过振动沿墙体进行传播，并且穿透性强、隐蔽性高，平常的隔音手段难以避免。因此，想要降低电梯噪声的危害，应当从噪声产生的源头进行治理，最大程度降低噪声[1]。
2电梯曳引机制动器消音机构设计
2.1形状设计
制动器的正常设计需要结合实际情况下的制动力矩，并要符合国家标准规定的制动器最低开启电压的要求，保证制动器能够使运行中的电梯在切断电源时自动把轿厢制停，符合电梯安全运行标准。制动器消音机构设计需考虑三点因素。第一点是制动器安装下部的绳轮部分，若采用的是圆形碟式制动器，应尽量避开曳引轮绳槽部分，防止制动器在安装中出现高度偏差，导致运行中受力不合理而产生振动。第二点，制动时的摩擦剪切力会承受在制动器安装导杆上，需尽可能减少受力所产生的翻转力矩，让安装导杆尽可能接近摩擦受力位置。第三点，为使消音机构制作和加工简单，制动器的电磁线圈可设计为圆形。根据上述三点，可以大致得出制动器的外形为细长腰型，而弹簧位置需结合弹簧性能进行布置。
2.2弹簧力计算
虽然紧急制动器的制动力矩较大，但噪声危害主要来源于通常情況下的电梯制动，出现紧急制动的情况，安全系数远比噪声危害优先。因此，弹簧力计算主要是指一般情况下的制动器设计，多以最小摩擦系数或临近值作为计算数值。在此基础上，为了确保制动器开关及运行时，动静盘的运动能够保持平稳，产生最小幅度的振动，弹簧布置还需满足两方面的条件。一方面是线圈产生的电磁力合力应与弹簧产生的弹簧作用点重合，并且在设计时还需考虑线圈槽的加工可能。另一方面是动静盘选择螺旋连接，应尽可能接近摩擦位置，保证弹簧力能够均匀分布，使动静盘间隙均匀一致。此外，弹簧规格将会直接影响到弹簧力的计算，进而对振动稳定性和噪声大小产生影响，需结合实际情况，科学合理的选用弹簧规格。
2.3闸片选择
制动过程中无法避免噪声的发生，应尽可能降低噪声的频率。闸片的最小摩擦系数应低于0.35，以FF级别类型最优。碟式制动器的工作间隙较小，一般处于0.5～0.7mm，闸片若太软在制动状态下所产生的工作间隙将包含两侧闸片的压缩量，而当制动器释放打开时，闸片没有作用力，厚度复原，均分到制动盘两侧的间隙就会减小，噪声也会适当减小。而且制动盘本身的零件、运行精度以及曳引挂重的挠度都会对振动幅度产生一定影响，在保证制动盘闸片和制动盘之间有安全间隙的前提下，可以选择闸片的压缩量不超过0.03mm，以此保证在制动器正常制动力的作用下，制动器产生的噪声较小。
2.4噪声控制
电梯在运行摩擦过程中会产生一定的噪音，但更多的噪声来源体现在制动器开关动作的情况下，是相对运动撞击所产生的振动噪音。通常制动器的动盘与静盘运动是无法避免会产生撞击振动的，在设计时需对这种撞击振动所产生的噪音进行控制。因此，噪声控制主要是针对在撞击持续时间内速度变化所产生的噪音。通常情况下金属材料在振动力的作用下会产生较强的噪声，而高分子材料能够吸收一部分振动能量，产生的噪声也比较小。因此不选用金属材料作为减震材料，而是添加橡胶缓冲材料来控制噪声。先测定制动器动静盘之间不存在橡胶缓冲材料的噪声值与振动时间的关系。之后测定制动器动静盘之间存在橡胶缓冲材料的噪声值与振动时间，可以得出在动静盘之间存在橡胶缓冲材料不仅能够降低5dB左右的噪声值，并且发生振动时间也因为添加材料的缘故而有所延后，能够达到减小噪声的目的[2]。
动静盘释放状态下产生的制动噪音是较难解决的问题，无法采用增加减震材料进行解决。现阶段有一种在制动器中增加带二极管的电阻，通过断电时产生的闭合回路，为碟簧组件平衡一部分电磁力，进而改善制动器噪音释放的方法。其原理是通过调整螺栓，控制碟簧组件的预压缩量，使其与线圈失电所产生的电磁力变化曲线接近，利用电磁力继续吸收掉动盘的动能，使动盘与制动盘碰撞的速度降低，以此来进一步降低噪声。也可以通过控制释放回路的电阻值，使得制动器线圈在断电瞬间就会产生反向电流，能通过释放回路缓慢释放，来达到减小动盘与制动盘初速度的目的，同样能够减小噪声。
结论
电梯降噪是社会关注的焦点问题之一，其设计研究包含了振动噪声、建筑学、物理学、电磁学、结构优化等多个领域的系统性知识，尤其是在曳引式电梯制动器的消音机构设计中，需要对制动器形状、弹簧力设定、闸片选择进行分析探索，以此达到降低振动控制噪声的效果，才能减少电梯制动器噪声产生的危害。
参考文献
[1]郭天水. 高速曳引式电梯振动与噪声分析[D].贵州大学，2019.
[2]殷彦斌，张宏亮.曳引式电梯运行噪声与降噪措施研究[J].机电工程技术，2019，48（11）：240-243.
作者简介：
凌伟明（1994.01——），男，汉族，籍贯：广东高州，职称暂无，学历：本科，研究方向：电气工程及其自动化。
关键词：曳引式电梯;电梯制动器;消音机构
电梯噪声为低频噪声，对人体有着较大危害，而电梯曳引机和制动系统都是电梯稳定运行的重要组成部分，对电梯曳引机制动系统的优化设计，将为提升电梯系统的安全性提供帮助。
1电梯噪声的危害
电梯制动器是电梯的安全保障，能够有效应用于平稳停车和快速启动以及各类制动安全的情况之中，虽然其结构紧凑、安装方便、制动可靠，是一种理想的自动化控制执行元件，但在实际设计安装中，制动情况下会出现一些噪声，并带有振动感。近年来对电梯噪声的投诉逐渐增多，已经成为一个社会热点问题。电梯噪声会影响人们的睡眠质量，在工作生活中会使人头晕、心烦意乱、影响办事效率，长期受到电梯噪声的影响还会被人的听力和人体内脏造成严重伤害。并且电梯噪声在传播过程中所受到的影响因素非常复杂，与空气、地面、障碍物等因素有关，其主要是通过振动沿墙体进行传播，并且穿透性强、隐蔽性高，平常的隔音手段难以避免。因此，想要降低电梯噪声的危害，应当从噪声产生的源头进行治理，最大程度降低噪声[1]。
2电梯曳引机制动器消音机构设计
2.1形状设计
制动器的正常设计需要结合实际情况下的制动力矩，并要符合国家标准规定的制动器最低开启电压的要求，保证制动器能够使运行中的电梯在切断电源时自动把轿厢制停，符合电梯安全运行标准。制动器消音机构设计需考虑三点因素。第一点是制动器安装下部的绳轮部分，若采用的是圆形碟式制动器，应尽量避开曳引轮绳槽部分，防止制动器在安装中出现高度偏差，导致运行中受力不合理而产生振动。第二点，制动时的摩擦剪切力会承受在制动器安装导杆上，需尽可能减少受力所产生的翻转力矩，让安装导杆尽可能接近摩擦受力位置。第三点，为使消音机构制作和加工简单，制动器的电磁线圈可设计为圆形。根据上述三点，可以大致得出制动器的外形为细长腰型，而弹簧位置需结合弹簧性能进行布置。
2.2弹簧力计算
虽然紧急制动器的制动力矩较大，但噪声危害主要来源于通常情況下的电梯制动，出现紧急制动的情况，安全系数远比噪声危害优先。因此，弹簧力计算主要是指一般情况下的制动器设计，多以最小摩擦系数或临近值作为计算数值。在此基础上，为了确保制动器开关及运行时，动静盘的运动能够保持平稳，产生最小幅度的振动，弹簧布置还需满足两方面的条件。一方面是线圈产生的电磁力合力应与弹簧产生的弹簧作用点重合，并且在设计时还需考虑线圈槽的加工可能。另一方面是动静盘选择螺旋连接，应尽可能接近摩擦位置，保证弹簧力能够均匀分布，使动静盘间隙均匀一致。此外，弹簧规格将会直接影响到弹簧力的计算，进而对振动稳定性和噪声大小产生影响，需结合实际情况，科学合理的选用弹簧规格。
2.3闸片选择
制动过程中无法避免噪声的发生，应尽可能降低噪声的频率。闸片的最小摩擦系数应低于0.35，以FF级别类型最优。碟式制动器的工作间隙较小，一般处于0.5～0.7mm，闸片若太软在制动状态下所产生的工作间隙将包含两侧闸片的压缩量，而当制动器释放打开时，闸片没有作用力，厚度复原，均分到制动盘两侧的间隙就会减小，噪声也会适当减小。而且制动盘本身的零件、运行精度以及曳引挂重的挠度都会对振动幅度产生一定影响，在保证制动盘闸片和制动盘之间有安全间隙的前提下，可以选择闸片的压缩量不超过0.03mm，以此保证在制动器正常制动力的作用下，制动器产生的噪声较小。
2.4噪声控制
电梯在运行摩擦过程中会产生一定的噪音，但更多的噪声来源体现在制动器开关动作的情况下，是相对运动撞击所产生的振动噪音。通常制动器的动盘与静盘运动是无法避免会产生撞击振动的，在设计时需对这种撞击振动所产生的噪音进行控制。因此，噪声控制主要是针对在撞击持续时间内速度变化所产生的噪音。通常情况下金属材料在振动力的作用下会产生较强的噪声，而高分子材料能够吸收一部分振动能量，产生的噪声也比较小。因此不选用金属材料作为减震材料，而是添加橡胶缓冲材料来控制噪声。先测定制动器动静盘之间不存在橡胶缓冲材料的噪声值与振动时间的关系。之后测定制动器动静盘之间存在橡胶缓冲材料的噪声值与振动时间，可以得出在动静盘之间存在橡胶缓冲材料不仅能够降低5dB左右的噪声值，并且发生振动时间也因为添加材料的缘故而有所延后，能够达到减小噪声的目的[2]。
动静盘释放状态下产生的制动噪音是较难解决的问题，无法采用增加减震材料进行解决。现阶段有一种在制动器中增加带二极管的电阻，通过断电时产生的闭合回路，为碟簧组件平衡一部分电磁力，进而改善制动器噪音释放的方法。其原理是通过调整螺栓，控制碟簧组件的预压缩量，使其与线圈失电所产生的电磁力变化曲线接近，利用电磁力继续吸收掉动盘的动能，使动盘与制动盘碰撞的速度降低，以此来进一步降低噪声。也可以通过控制释放回路的电阻值，使得制动器线圈在断电瞬间就会产生反向电流，能通过释放回路缓慢释放，来达到减小动盘与制动盘初速度的目的，同样能够减小噪声。
结论
电梯降噪是社会关注的焦点问题之一，其设计研究包含了振动噪声、建筑学、物理学、电磁学、结构优化等多个领域的系统性知识，尤其是在曳引式电梯制动器的消音机构设计中，需要对制动器形状、弹簧力设定、闸片选择进行分析探索，以此达到降低振动控制噪声的效果，才能减少电梯制动器噪声产生的危害。
参考文献
[1]郭天水. 高速曳引式电梯振动与噪声分析[D].贵州大学，2019.
[2]殷彦斌，张宏亮.曳引式电梯运行噪声与降噪措施研究[J].机电工程技术，2019，48（11）：240-243.
作者简介：
凌伟明（1994.01——），男，汉族，籍贯：广东高州，职称暂无，学历：本科，研究方向：电气工程及其自动化。