施工升降機振動和擺動原因及解決初探

1、施工升降機振動和擺動原因及解決初探【摘要】:本文分析了影響施工升降機運行過程中振動和擺動的原因，并提出經(jīng)驗提出了改善運行效果措施，以提高施工升降機使用的可靠性，延長使用周期?！娟P(guān)鍵詞】:施工升降機 運行質(zhì)量 制造精度 可靠性 振動圖1這些年隨著我國建筑業(yè)的迅速發(fā)展，高層建筑越來越多，施工升降機的使用也隨之變得越來越普遍，需求量急劇上升，為了滿足市場需求，國內(nèi)涌現(xiàn)了一大批制造廠家。但是，絕大部分廠家對施工升降機并不了解、熟悉，所以生產(chǎn)出來的施工升降機也或多或少的存在技術(shù)質(zhì)量問題。因此，提高施工升降機工作可靠性，減少故障的發(fā)生，成為眾多制造廠家需要迫切解決的問題。目前國內(nèi)使用的施工升降機普遍為SC

2、系列齒輪齒條式人貨兩用電梯。吊籠在上升、下降過程中產(chǎn)生的振動及擺動，既是引起零部件損壞的主要原因，同時也使乘員覺得不舒服，并擔心其安全。所以這里就如何使吊籠運行平穩(wěn)，提高零部件使用壽命，給人以舒適和安全感，一并歸為提高施工升降機工作可靠性。導軌架的結(jié)構(gòu)設(shè)計、附著、制造精度的影響和加工工藝及安裝調(diào)試、維護保養(yǎng)等方面是影響施工升降機安全與可靠性的主要部分，本文就這些方面進行簡要分析和總結(jié)。1吊籠在運行過程中產(chǎn)生振動和搖擺的原因施工升降機主要1、防護圍欄；2、導軌架；3、附墻支撐；4、駕駛室；5、吊籠；6、驅(qū)動安全機構(gòu)；7、平衡系統(tǒng)（根據(jù)需要配置）；8安裝起重機；9、電纜系統(tǒng)；10、電控系統(tǒng)，見圖1

3、。施工升降機工作原理為安裝在吊籠上的傳動機構(gòu)帶動齒輪與固定導軌架上的齒條嚙合，從而使吊籠沿導軌架爬升或下降，導軌架既是主要的承載結(jié)構(gòu)件又是吊籠運行軌道。吊籠依靠安裝在其上的滾輪作運行導向(如圖2所示)。導軌架通過附墻架及支架將力傳遞到建筑物上，使其成多跨柔性支座連續(xù)梁受力狀態(tài)，見圖3。 圖2 圖3 吊籠在運行過程中產(chǎn)生抖動和搖擺的因素很復雜，主要有下列幾個方面：1.1開式齒輪與齒條嚙合過程中產(chǎn)生的固有振動，屬正常狀況；1.2齒輪與齒條嚙合過程中產(chǎn)生的突發(fā)性或間隙性振動，屬于非正常狀況;產(chǎn)生這種振動的因素主要有齒條制造誤差、齒條對接處留有間隙造成公法線變化、齒條對接錯位、齒條彎曲(見圖4)；1.

4、3標準節(jié)制造誤差；標準節(jié)制造誤差對施工升降機的抖動影響特別大，尤其是立筒對接處錯位影響巨大，見圖4。(a)齒輪節(jié)距誤差(b)齒條對接錯位(c)齒條彎曲(d)立柱對接錯位 (e)側(cè)導向輪與方柱間隙過大圖4標準節(jié)制造、調(diào)整誤差引起非正常振動搖擺的幾種情況簡圖1.4側(cè)導向滾輪及齒條壓輪間隙過大;間隙過大會引起齒輪齒條嚙合軌跡變化產(chǎn)生非正常振動，同時側(cè)導向滾輪一與導軌架間隙過大會導致吊籠產(chǎn)生大幅度搖擺（見圖2、圖4)；1.5由于啟動、停止、人員走動、貨物偏心、風壓等產(chǎn)生的振動和搖擺；1.6由于導軌架、附墻架剛性差產(chǎn)生變形而造成的振動和搖擺，以及兩只吊籠運行中導軌架產(chǎn)生的共振；1.7傳動板安裝前不平整傳

5、動底板是焊接件，焊接后容易發(fā)生焊接變形。因此，在傳動底板在裝焊前應滾平處理，在裝焊后應先校正再機加工。向驅(qū)動架上安裝前需進行調(diào)平處理，否則可能使驅(qū)動齒輪與齒條嚙合達不到均勻的線接觸，造成齒輪單側(cè)受力，易造成吊籠運動時的振動。1.8導向輪輪在直徑超差或表面加工粗糙；滾輪表面曲線應光滑，如果滾輪直徑超差，則會使施工升降機安裝后滾輪調(diào)整困難，如果滾輪調(diào)整不合適，必然造成施工升降機吊籠運動時的振動；同時，如果滾輪表面加工粗糙或外形曲線不圓滑，施工升降機吊籠在運動時滾輪與導軌架立柱管之間的摩擦力會加大，同時也會造成吊籠的振動。1.9傳動底板安裝不垂直、不平行；會造成驅(qū)動齒輪軸線與齒條齒形所在平面不平行，

6、使驅(qū)動齒輪與齒條嚙合達不到均勻的線接觸，造成齒輪單側(cè)受力，如同錐齒輪嚙合，易造成吊籠運動時的振動。1.10導軌架安裝垂直度大部到要求，引起齒輪齒條嚙合出現(xiàn)1.9中發(fā)生的現(xiàn)象；1.11采外掛傳動形式連接方式不合理，發(fā)生過定位造成的振動；外掛傳動形式驅(qū)動部分置于吊籠頂部，與吊籠使用銷軸連接，如圖5所示。采用這樣的結(jié)構(gòu)，可以擴大吊籠內(nèi)空，吊籠高度可相對減小，提高吊籠整體剛度。1、 外掛架上側(cè)導向輪2、 外掛架上內(nèi)側(cè)導向輪3、 外掛架下側(cè)導向輪4、 外掛架下內(nèi)側(cè)導向輪5、 吊籠上側(cè)導向輪6、 吊籠上雙導向輪7、 吊籠8、 銷軸9、 外掛架圖5外掛架上導向輪的設(shè)置參照吊籠結(jié)構(gòu)設(shè)計，這種導向輪的布置方式僅

7、對外掛傳動機構(gòu)而言十分合理，但當使用銷軸如圖5連接后后會出現(xiàn)嚴重的過定位，在導軌架制作精度不高的情況下會發(fā)生振動和擺動。2解決辦法和采取的措施2.1制造精度的提高由于齒條對標準節(jié)制造誤差影響很大，所以在齒條加工中必須確定合理的精度要求，使齒條的精度符合標準節(jié)總體要求。目前國內(nèi)使用的齒條主要是由幾家專業(yè)廠家生產(chǎn)，制造精度基本上都能滿足要求。但市場上也出現(xiàn)過部分廠家將制作超差的齒條以較低價格成批處理的現(xiàn)象，所以齒條的入廠檢驗至關(guān)重要。在立柱的加工上大多數(shù)廠家采取圖6的加工工藝：以立柱兩端外圓定位、銑端面、兩端鏜孔、由定位塊保證長度尺寸，這樣理論上既保證了立柱兩端內(nèi)孔與外圓同心，同時也保證了長度公差

8、。部分廠家也采用簡易車床加工立筒，既可以保證內(nèi)孔與外圓的同心，同時也可以避免原材料外徑超差的現(xiàn)象。圖6立筒兩端鏜孔圖目前國內(nèi)部分廠家的立柱鋼管原材料就有彎曲現(xiàn)象，廠家為了節(jié)約成本，省去了鋼管矯直工序，而立筒鋼管是否彎曲將直接影響到標準節(jié)制造誤差。為了避免立筒鋼管彎曲超差對標準節(jié)質(zhì)量的影響，建議立筒鋼管在加工前上平臺驗直，如果彎曲超出許可范圍應淘汰用做他用。部分廠家為了節(jié)約成本，將標準節(jié)上、中、下三方框與立柱連接圓弧采用氣割成型的加工方式，這樣會造成圓弧與立筒間隙過大，焊接變形大的問題。為 控制標準節(jié)焊接變形，圓弧采用沖切加工或者銑加工等方式，保證使其與立筒拼裝間隙保留在0.5mm左右，同時方框

9、先在工裝上拼裝焊接成形。對于標準節(jié)最好采用立筒、方框等在工裝上一次裝配焊接成形，斜腹桿在工裝上裝配，出胎后焊接的加工工藝，從而確保標準節(jié)的精度和互換性要求。吊籠上導向滾，尤其是側(cè)導向輪與導軌架的間隙是引起吊籠振動和擺動的重要因素，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)試經(jīng)驗得出其間隙控制在0.51.5mm之間較為合理。同時由于導向滾輪位置偏差，會加大吊籠運行阻力。因此，導向滾輪安裝孔的定位也尤為關(guān)鍵。為保證精度，我認為立柱裝焊校正后機加側(cè)面導向輪安裝基面，然后上鉆模鉆孔，最后工裝定位，保證導向滾輪安裝孔的相對位置。制作滾輪過程中，應加強檢驗，保證滾輪的外徑符合圖紙上的尺寸及公差要求，而且滾輪沿軸向應能夠竄動5mm左右，以

10、彌補導軌架制作上的誤差，如滾輪不能軸向竄動，容易引起滾輪內(nèi)的軸承損壞，同時，要保證滾輪的外圓弧面粗糙度要求。通過以上方法加工，造的導軌架，其齒條錯位、立柱錯位明顯減少，即使出現(xiàn)局部有錯位現(xiàn)象也控制在很小的范圍內(nèi)，低于國標要求，導向輪相對位置準確，與導軌配合間隙合理想，從而有效地降低吊籠運行時的抖動，提高了吊籠運行平穩(wěn)性。2.2導軌架及附墻支承架的改變 國產(chǎn)施工升降機標準節(jié)截面主要有850mm×850mm，650mm×650mm兩種，其主立筒分別是89×6，76×4.5的無縫鋼管。附墻間距為9m。根據(jù)計算，前者主立柱應力值過小，不經(jīng)濟。而后者應力值為強度和

11、穩(wěn)定性均滿足要求，但結(jié)構(gòu)截面小，剛度差。采用650rnm×650cnm截面導軌架，吊籠運行中擺動較大，尤其是在導軌安裝高度較高，兩個吊籠運行到同一處時。標準節(jié)在原設(shè)計計算中，考慮了垂直方向沖擊載荷，但對來自水平方向的沖擊載荷振動、風力、人員走動、側(cè)導向輪與立柱間隙過大等產(chǎn)生搖擺，偏心受力，附著架銷軸間隙等考慮不足。而為抗擊水平方向的沖擊載荷，恰恰需要提高導軌架的剛性。通過計算，在綜合考慮強度和經(jīng)濟性的基礎(chǔ)上，我們將導軌架的標準節(jié)截面設(shè)計為650mm×900mm，主立筒仍采用76×4.5的無縫鋼管。這樣與650mm ×650mm截面比較在制造成本略微提高的

12、情況下，剛性提高了30%，主立柱應力值也相應降低。而且對于整機僅需要修改防護圍欄和基礎(chǔ)部分。 如圖3所示，導軌架是通附墻支撐將力傳遞到建筑物上?，F(xiàn)在國內(nèi)多使用一次附墻，但也有少部分還在繼續(xù)使用二次附墻。一次附墻相對于二次附墻提高導軌架抗扭性能，從而可減少吊籠擺動，同時成本也相對降低。2.3提高安裝與調(diào)試質(zhì)量很多廠家和使用者都忽略了安裝調(diào)試對施工升降機的穩(wěn)定性的影響。在吊籠和外掛架插入導軌架后調(diào)整導向輪時單個調(diào)整，而不進行整體調(diào)整，這樣造成的后果可能是在運行過程中部分導向輪無法與導軌架立筒接觸，部分導向輪出現(xiàn)啃立筒現(xiàn)象。也可能造成齒輪和齒條嚙合出現(xiàn)問題，如同錐齒輪嚙合，這些會造成升降機的劇烈抖動

13、。這種情況下部分安裝調(diào)試人員為了減小抖動，便將壓輪與齒條的間隙調(diào)為零，甚至使壓輪受力。這樣做生日能一時解決抖動問題，但是因為施工升降機驅(qū)動小齒輪在設(shè)計的時候都沒有變?yōu)橄禂?shù)，當導向輪調(diào)整不合適，壓輪也調(diào)整出問題的時候會發(fā)生啃齒現(xiàn)象。很多安裝人員在導軌架垂直度的調(diào)整時使用鉛垂吊線調(diào)整垂直度，但是當垂直度超差，調(diào)整過程中因為缺少力點，在調(diào)整左右垂直度時只能斜拉導軌架，這樣造成導軌架扭曲。導軌架不垂直、彎曲、扭曲都可能導致齒輪齒條的內(nèi)核如同錐齒輪嚙合，造成升降機的抖動，加速磨損。施工升降機標準節(jié)聯(lián)接螺栓松動或附著架螺栓松動，會使導軌架聯(lián)接后的整體剛度降低，導軌架整體雖并不會傾倒，但是施工升降機在上下運

14、動時必然會引起振動。2.4緩解振動和沖擊的措施前面我們提到了升降機運行過程中齒輪嚙合正常與非正常振動，盡管從制造精度和安裝調(diào)試方面采取減振的措施，降低了非正常振動可能，但有些振動仍為不可避免的。所以，必須采取有效的減少沖擊，緩解振動的措施。如圖7所示，吊籠是通過安裝在其上的傳動機構(gòu)拖動運行的。1、 吊籠2、 導向輪3、 壓輪4、 標準節(jié)齒條5、 驅(qū)動小齒輪6、 被動齒輪圖7傳動機構(gòu)與標準節(jié)齒條位置示意圖齒輪嚙合的振動和沖擊通過傳動板傳遞到吊籠上。因此，應在傳動板與吊籠頂部聯(lián)接處增加減振墊，同時在傳動板與吊籠聯(lián)接螺栓處增加尼龍?zhí)?，使得傳動板在運行過程中沿水平方向有適量位移，克服因齒條彎曲、錯位等

15、引起的齒輪、齒條嚙合過緊的現(xiàn)象，同時也緩減振動(見圖8)。1、吊籠 2、避震條3、傳動底板 4、螺栓5、壓板 6、尼龍防震墊7、隔套 8、防震墊圖8傳動機構(gòu)與吊籠減震構(gòu)件簡圖2.4避免過定位的措施為消除圖5中過定位，可以考慮取消外掛加下側(cè)導向輪或外掛架下內(nèi)側(cè)導向輪部分導向輪，兩者之間建議取消前者。如取消的是下內(nèi)側(cè)導向輪，吊籠在運行一段時間后其齒輪與齒條的嚙合將出現(xiàn)誤差；如取消的是下側(cè)導向輪，既能保證齒輪齒條的嚙合，因取消側(cè)導向輪而可能引起的外掛架下端左右可以靠吊籠上的連接耳板消除。在取消側(cè)導向輪的同時建議對吊籠連接耳板孔比銷軸大1毫米（如圖9所示），可以起到揉動作用，減少因?qū)к壖苷`差對運動穩(wěn)定性的影響