施工升降機(jī)振動和擺動原因及解決初探

1、施工升降機(jī)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(jī)運(yùn)行過程中振動和擺動的原因，并提出經(jīng)驗(yàn)提出了改善運(yùn)行效果措施，以提高施工升降機(jī)使用的可靠性，延長使用周期?！娟P(guān)鍵詞】:施工升降機(jī) 運(yùn)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(jī)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(jī)并不了解、熟悉，所以生產(chǎn)出來的施工升降機(jī)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(jī)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(jī)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(dān)心其安全。所以這里就如何使吊籠運(yùn)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(jī)工作可靠性。導(dǎo)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(hù)保養(yǎng)等方面是影響施工升降機(jī)安全與可靠性的主要部分，本文就這些方面進(jìn)行簡要分析和總結(jié)。1吊籠在運(yùn)行過程中產(chǎn)生振動和搖擺的原因施工升降機(jī)主要1、防護(hù)圍欄；2、導(dǎo)軌架；3、附墻支撐；4、駕駛室；5、吊籠；6、驅(qū)動安全機(jī)構(gòu)；7、平衡系統(tǒng)（根據(jù)需要配置）；8安裝起重機(jī)；9、電纜系統(tǒng)；10、電控系統(tǒng)，見圖1

3、。施工升降機(jī)工作原理為安裝在吊籠上的傳動機(jī)構(gòu)帶動齒輪與固定導(dǎo)軌架上的齒條嚙合，從而使吊籠沿導(dǎo)軌架爬升或下降，導(dǎo)軌架既是主要的承載結(jié)構(gòu)件又是吊籠運(yùn)行軌道。吊籠依靠安裝在其上的滾輪作運(yùn)行導(dǎo)向(如圖2所示)。導(dǎo)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(yùn)行過程中產(chǎn)生抖動和搖擺的因素很復(fù)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(biāo)準(zhǔn)節(jié)制造誤差；標(biāo)準(zhǔn)節(jié)制造誤差對施工升降機(jī)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(dǎo)向輪與方柱間隙過大圖4標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)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(dǎo)向滾輪一與導(dǎo)軌架間隙過大會導(dǎo)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(fēng)壓等產(chǎn)生的振動和搖擺；1.6由于導(dǎo)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(yùn)行中導(dǎo)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(yīng)滾平處理，在裝焊后應(yīng)先校正再機(jī)加工。向驅(qū)動架上安裝前需進(jìn)行調(diào)平處理，否則可能使驅(qū)動齒輪與齒條嚙合達(dá)不到均勻的線接觸，造成齒輪單側(cè)受力，易造成吊籠運(yùn)動時的振動。1.8導(dǎo)向輪輪在直徑超差或表面加工粗糙；滾輪表面曲線應(yīng)光滑，如果滾輪直徑超差，則會使施工升降機(jī)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(jī)吊籠運(yùn)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(jī)吊籠在運(yùn)動時滾輪與導(dǎo)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(dá)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(yùn)動時的振動。1.10導(dǎo)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(kuò)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(dǎo)向輪2、 外掛架上內(nèi)側(cè)導(dǎo)向輪3、 外掛架下側(cè)導(dǎo)向輪4、 外掛架下內(nèi)側(cè)導(dǎo)向輪5、 吊籠上側(cè)導(dǎo)向輪6、 吊籠上雙導(dǎo)向輪7、 吊籠8、 銷軸9、 外掛架圖5外掛架上導(dǎo)向輪的設(shè)置參照吊籠結(jié)構(gòu)設(shè)計，這種導(dǎo)向輪的布置方式僅

7、對外掛傳動機(jī)構(gòu)而言十分合理，但當(dāng)使用銷軸如圖5連接后后會出現(xiàn)嚴(yán)重的過定位，在導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(yàn)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(biāo)準(zhǔn)節(jié)制造誤差。為了避免立筒鋼管彎曲超差對標(biāo)準(zhǔn)節(jié)質(zhì)量的影響，建議立筒鋼管在加工前上平臺驗(yàn)直，如果彎曲超出許可范圍應(yīng)淘汰用做他用。部分廠家為了節(jié)約成本，將標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)節(jié)的精度和互換性要求。吊籠上導(dǎo)向滾，尤其是側(cè)導(dǎo)向輪與導(dǎo)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(yàn)得出其間隙控制在0.51.5mm之間較為合理。同時由于導(dǎo)向滾輪位置偏差，會加大吊籠運(yùn)行阻力。因此，導(dǎo)向滾輪安裝孔的定位也尤為關(guān)鍵。為保證精度，我認(rèn)為立柱裝焊校正后機(jī)加側(cè)面導(dǎo)向輪安裝基面，然后上鉆模鉆孔，最后工裝定位，保證導(dǎo)向滾輪安裝孔的相對位置。制作滾輪過程中，應(yīng)加強(qiáng)檢驗(yàn)，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(yīng)能夠竄動5mm左右，以

10、彌補(bǔ)導(dǎo)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(dǎo)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(biāo)要求，導(dǎo)向輪相對位置準(zhǔn)確，與導(dǎo)軌配合間隙合理想，從而有效地降低吊籠運(yùn)行時的抖動，提高了吊籠運(yùn)行平穩(wěn)性。2.2導(dǎo)軌架及附墻支承架的改變 國產(chǎn)施工升降機(jī)標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)力值過小，不經(jīng)濟(jì)。而后者應(yīng)力值為強(qiáng)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(dǎo)軌架，吊籠運(yùn)行中擺動較大，尤其是在導(dǎo)軌安裝高度較高，兩個吊籠運(yùn)行到同一處時。標(biāo)準(zhǔn)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(fēng)力、人員走動、側(cè)導(dǎo)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(dǎo)軌架的剛性。通過計算，在綜合考慮強(qiáng)度和經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，我們將導(dǎo)軌架的標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)力值也相應(yīng)降低。而且對于整機(jī)僅需要修改防護(hù)圍欄和基礎(chǔ)部分。 如圖3所示，導(dǎo)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(dǎo)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(jī)的穩(wěn)定性的影響。在吊籠和外掛架插入導(dǎo)軌架后調(diào)整導(dǎo)向輪時單個調(diào)整，而不進(jìn)行整體調(diào)整，這樣造成的后果可能是在運(yùn)行過程中部分導(dǎo)向輪無法與導(dǎo)軌架立筒接觸，部分導(dǎo)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(jī)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?yàn)槭┕ど禉C(jī)驅(qū)動小齒輪在設(shè)計的時候都沒有變?yōu)橄禂?shù)，當(dāng)導(dǎo)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(dǎo)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(dāng)垂直度超差，調(diào)整過程中因?yàn)槿鄙倭c(diǎn)，在調(diào)整左右垂直度時只能斜拉導(dǎo)軌架，這樣造成導(dǎo)軌架扭曲。導(dǎo)軌架不垂直、彎曲、扭曲都可能導(dǎo)致齒輪齒條的內(nèi)核如同錐齒輪嚙合，造成升降機(jī)的抖動，加速磨損。施工升降機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)聯(lián)接螺栓松動或附著架螺栓松動，會使導(dǎo)軌架聯(lián)接后的整體剛度降低，導(dǎo)軌架整體雖并不會傾倒，但是施工升降機(jī)在上下運(yùn)

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(jī)運(yùn)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(jī)構(gòu)拖動運(yùn)行的。1、 吊籠2、 導(dǎo)向輪3、 壓輪4、 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)齒條5、 驅(qū)動小齒輪6、 被動齒輪圖7傳動機(jī)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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(yùn)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(jī)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(dǎo)向輪或外掛架下內(nèi)側(cè)導(dǎo)向輪部分導(dǎo)向輪，兩者之間建議取消前者。如取消的是下內(nèi)側(cè)導(dǎo)向輪，吊籠在運(yùn)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(dǎo)向輪，既能保證齒輪齒條的嚙合，因取消側(cè)導(dǎo)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(dǎo)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(yùn)動穩(wěn)定性的影響