超高速电梯轿厢的减噪减振设计实例分析

1、超高速电梯轿厢的减噪减振设计实例分析刘向勇1，何展翅2(1 中山市技师学院 广东 中山 528400；2 蒂森电梯有限公司 广东 中山 528400)摘要：当电梯在井道里超高速运行时，轿厢内会产生很大的风阻噪声，这会对电梯运行的安全性和乘客乘坐的舒适性产生影响。本文针对超高速电梯轿厢的特殊要求，提出了贴隔音棉、增加迷宫式挡板、加装静平衡、加长轿厢架等四种减噪减振方法。经过具体项目实践检验，证明是切实可行的。关键词：超高速电梯；轿厢；振动；噪声一、引言随着高层建筑的大量涌现，电梯技术得到飞速发展。目前世界最高楼迪拜塔上安装有全球最快的电梯，速度高达17.5米/秒（1050米/分）。预计于2014

2、年建成的上海中心，将会安装速度达18m/s的电梯。随着电梯速度越来越快，电梯分类也有所改变，目前行业习惯上把速度超过6.0m/s的电梯称为超高速电梯。当电梯在井道里超高速上下往复运行时，气体瞬时被急剧压缩，同时轿厢体与井道之间缝隙处的气体由于流动面积的急剧减少，相对于厢体的速度便会突然增加，因此产生很大的风阻，这些阻力与轿厢作用，就产生风阻噪声。另外由于空气流速的急剧增加，气流在厢体尾部会生产很大分离和不连续的漩涡。这种非连续漩涡不断脱落和演化会使涡流场中的压力产生剧烈波动，并产生涡流噪声，对电梯运行的安全性和乘客的舒适性会产生很大影响2。超高速电梯的制造和验收没有严格的国家标准，而对设计和安

3、装验收只有以目前的GB/T10060-2011电梯安装验收规范、GB50310-2002电梯工程施工质量验收规范和GB/T10058-97电梯技术条件为标准。而最能体现电梯舒适感指标就是噪声，规定要求超高速电梯运行时轿厢内噪声不大于60dB。要想有效地控制超高速电梯的噪声，就应根据其产生的机理逐步采取措施，即:在噪声产生之前采取措施防止噪声产生；噪声产生之后在声源处降低噪声。依据技术作用原理，隔声降噪技术一般有吸声、隔声和消声三种类型2。二、超高速电梯轿厢减噪减振设计实例以下是作者在某具体项目中的设计，该电梯额定速度为6m/s，隶属超高速电梯范畴，其轿厢结构需要进行相应的减振减噪特殊设计。1、

4、 减噪：贴隔音棉图1 轿厢壁板隔音（a）普通电梯轿厢壁板布置轿厢壁板COP壁板隔条（b）高速电梯轿厢壁板布置轿厢壁板COP壁板隔条隔音棉1)轿壁贴隔音棉。图1(a)是普通轿厢壁板布置图，左侧、右侧、后侧均有四块壁板组成，每块壁板边缘均需折弯，以增加强度，各壁板之间由螺栓连接。图1(b)是高速梯的轿厢结构。高速梯需将各轿厢壁板反装，即折弯面放在内部，各轿厢壁板贴30mm左右厚的隔音棉，并用钢板封盖在轿厢内。该方法可以有效降低轿厢气动风噪。轿顶板隔音棉盖板图2 轿顶隔音2)轿顶贴隔音棉。与轿厢壁板类似，为减小高速气流的影响，轿厢顶板上面也需要覆盖一层隔音棉，并用盖板封盖，如图2所示。经现场测试表明

5、，采用了上述轿壁和轿顶隔音措施的轿厢，电梯运行时轿厢内的最大噪音为50分贝，完全满足国标的要求。2、减噪：增加迷宫式挡风板1)通风孔特殊设计。GB7588-2003规定“轿厢上部及下部通风孔的有效面积均不应小于轿厢有效面积的1”。因此，电梯轿厢壁板上均需开通风孔，图3所示为常用的电梯壁板通风结构，在左右前壁板开透气孔。但是，当电梯速度过快时，井道内的高速气流会通过此通风孔灌进轿厢内，产生巨大噪音，甚至会对乘客造成伤害。因此，对于高速梯，前壁通风孔需安装迷宫式挡风板，如图3所示。该设计既满足了通风的需求，也能降低进入轿厢内气流的速度。挡风板，普通电梯无此板门左/右壁板通风口图3 挡风板外形图电梯

6、上下运行方向挡风板侧面开口2)COP特殊设计。超高速电梯一般采用整体式COP(car operating panel轿厢操作面板)。由于COP内的电气部件需要与随行电缆相连，COP上相应的开有穿线孔。电梯高速运行时，高速气流会通过这些孔进入到COP内部，不但产生噪音，也会对电气部件产生破坏作用。因此需要进行特殊设计，一般是在COP的上下通风口增加迷宫结构。电梯上下运行方向穿线孔与轿底连接图4 COP底部减噪(1)在COP底部增加支撑弯板，与轿底相连接。即增加了COP的固定强度，也能阻止高速气流的灌入，如图4所示。(2)在轿厢门楣板上需加装盖板（防风罩），以便盖住COP顶部的穿线孔，防止运行时进

7、风，产生噪音。如图5所示。门楣缺口，以作COP进线门楣缺口上面安装防风罩图5 COP顶部减噪3)轿顶风扇的特殊设计。国标规定轿顶需要安装风扇。对于高速梯而言，由于速度过快，高速气流会对风扇扇叶产生强大的冲击，影响风扇运转，同时产生较大噪音。因此，需要加装风扇罩，如图6所示。风扇风扇罩图6 轿顶减噪4)轿门特殊设计。为防止高速气流从轿门缝隙进入轿厢，轿门门板需采用迷宫式结构，如图7(a)所示。同时门板边与门框的结合处增加挡风板，轿门门头与轿顶连接处增加软挡风板，如图7(b)所示，以减少空气进入，减低噪音，保证轿厢运行平稳可靠。另外，为减小振动，轿门安装支架均采用橡胶减震连接，并且采用加强型护脚板

8、，防止护脚板在高速情况下抖动。挡风板迷宫式门板加强型护脚板，增加加强板（普通电梯无此加强板）图7 轿门减噪（a）（b）（c）轿底平衡块图8 轿底减振3、减振：加装静平衡由于轿厢自重的不平衡，高速电梯运行时，轿厢会产生横向振动，大大降低乘坐舒适性。为了减小轿厢的振动，在其静止时，可以在轿厢底四个角上加平衡块，如图8所示。静平衡的加装方法（如图9所示）：a、 将电梯停在最底层的合适高度处，松开上下滚轮导靴。b、 小心的放置平衡块在轿厢地板上来平衡轿厢，轿厢平衡要调整到轿厢自重对于平衡没有影响。c、 将各角上相应的平衡块直接安装在轿底固定位置上。d、 站在轿厢钢丝绳悬挂点的位置（即轿架上梁）来检查轿

9、厢平衡。在宽度和深度方向前后左右用力摇晃轿厢，检查轿厢平衡。e、 如有需要可移动平衡重的位置，将轿厢调整到平衡位置。f、 将轿厢从底层运行到最高层，检查运行过程中轿厢平衡情况。此过程称为动平衡检验。g、 最后将平衡重固定在轿底的固定槽上。图9 静平衡加装过程平衡块轿厢4、减振：加长轿厢架(1)高速梯对轿厢的平稳性和舒适性要求比较高。而轿架越长，即上下导靴的安装距离越长，轿架的晃动越少，轿厢的平稳性和舒适性就越好。因此，高速梯轿架的高度一般按轿厢高度+2714mm进行设计，如图10所示。(2)轿架与轿厢相连的地方均采用弹簧减震。橡胶减震垫回复力不足，会造成的称重报错的问题。且弹簧减振的数量增加到

10、4个。(3)由于高速梯的运行高度较高，随行电缆的重量较大。因此随行电缆支架需通过钢管连接到轿架下梁，增强随行电缆支架的固定强度，如图11所示。(4)高速电梯一般配有两条随行电缆，因此下梁随行电缆支架也应该安装两个。为了防止随行电缆影响轿厢的动平衡，两个支架需成对角分布。下梁钢管随行电缆固定位置图11 随行电缆固定支架弹簧减振(普通电梯此处只有一个弹簧)图10 轿架减振三、结论 高速电梯噪音主要包含三方面：机房内噪音，轿厢内噪音，建筑用户内的噪音。本文所讨论的主要是如何减小轿厢内的噪音。一般来说，影响轿厢噪音的因素有很多，井道的结构、井道内部件结构、轿厢自身结构等都会影响到。文章只是从轿厢本身结

11、构出发，讨论如何避免噪音的产生。经实际项目检验，文中所提四种方法能够有效地降低噪音，是切实可用的。当然，减噪的方法还有很多，需要电梯专家及相关技术人员的不断努力探索。目前，高速电梯在国内才刚刚起步，解决由此带来的一系列问题，是非常具有现实意义的。参考文献：1 梅尚先 浅析超高速电梯的关键技术及应用J 机电工程技术 2007，（7） ：74-77 2 付朝学 浅析超高速电梯的噪声和振动控制J 科技资讯 2010，（5）：1463 李晓冬，王凯 高速电梯气动特性研究与优化J 哈尔滨工业大学学报 2009，（6）：83-854 周志翔，刘剑 超高速电梯发展中存在的问题与研究方向J 控制工程 2003

12、，（5）：1-45 傅武军 超高速电梯轿厢横向振动控制研究D 上海交通大学 2007通信地址：中山市技师学院电气应用系 刘向勇联系电话子邮箱：yuogoatThe example analysis of super high speed elevator car noise reduction and vibration reduction designLiu-Xiangyong， He-Zhanchi(1 ZhongShan Senior Technical Institute, ZhongShan, GuangDong,528400；2 ThyssenKrupp

13、Elevator corporation, ZhongShan, GuangDong,528400)Abstract: When the elevator is running in the shaft at a high speed , great wind noise will be produced in the car. This will reduce the operation safety and passenger comfort effect. According to the special requirements of high speed elevator car, this paper puts forward four methods to reduce noise and vibration , these methods include pasted insulation cotton, increase the labyri