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[摘 要]载货电梯由于客户建筑物土建要求、旧梯改装等原因，常需要采用机房侧置或下置式布置。在机房侧置或下置式载货电梯特殊结构布置的基础上，通过设计加装减振装置，达到降低其噪音的目的。
[关键词]侧（下）置式 载货电梯 减振装置 减振降噪
中图分类号：TU229 文献标识码：TU 文章编号：1009―914X（2013）25―0330―02
在许多大型商场、厂房等商业或者公共建筑均需要配置载货或者客货电梯，以满足客户载货的使用要求。载货电梯由于客户建筑物土建要求、旧梯改装等原因，如因顶层高度不足不能采用普通上置式机房，常需要采用机房侧置或下置式布置。而采用这种特殊结构的布置的电梯，与传统的单绕机房上置式电梯相比，会增加多个导向轮和多根导向轮梁，这些增加的导向轮跟井道承重梁是直接刚性连接的。
对于符合国家相关噪音要求的机房侧置或下置式载货电梯产品，如果客户的土建结构不合理，电梯与住户的卧室、起居室紧邻布置，那么，导向轮梁因振动产生的噪音会通过井道壁传递到住户家中，噪音影响住户的睡眠和正常生活，引发客户投诉。针对此种情况，我们需要对此类机房侧置或下置式载货电梯设计减振装置，然后将其加装到电梯上，以求降低影响住户的噪音。
一、案例调查分析
某个楼盘的一个业主投诉开发商：室内噪音大，影响其正常生活及睡眠质量。应开发商要求，电梯公司对该楼盘进行实地调查。该地盘安装的NF-2000-2S60型货梯，采用机房侧置非标设计方案。由于建筑结构设计时，考虑到大厦本身的美观及公共面积的节约等因素，将电梯机房架机梁承重墙和业主家的承重墙作为公共墙（见下图），不符合GB50386-2005《住宅建筑规范》5.3.3“电梯不应与卧室、起居室紧邻布置。受条件限制必须紧邻布置时，必须采取有效的隔声和减振措施。”
现场电梯资料，如表一：
表一
层站 型号 主机型号 备注1
6/6/6 NF-2000-2S60 TYS 机房侧置非标设计，增加导向轮组。
图1
图2
图3
图4
图5
图6
此建筑底层1-5层是商场，6层是架空层，7层以上是商业住宅。货梯主要是商场超市用于运货。查看建筑竣工平面图，发现7F业主书房外墙与货梯井道共用一面墙（图4和图6黄色标示），机房安装的轿厢侧架机梁、对重侧架机梁、以及井道滑轮间的导向轮梁都搭入书房外墙，7F业主书房与此外墙紧挨（图4和图6黑色标示，实体墙如图4红色箭头所示）。
主机及钢丝绳运行产生的振动传导到架机梁和导轮梁，再由上述梁传导到书房外墙，引起书房外墙和书房墙面的振动产生噪音，造成书房和卧室的室内噪音过大。
因此建筑建构本身的不合理是本次电梯运行产生很大的住户室内噪音的主要原因，而常用的设计手段是利用阻尼元件，降低主机和钢丝绳的振动传导到墙体。
开展设计工作前，还需掌握现场的振动情况。下面是我们对现场振动、噪音的测量数据，如表2、表3：
表2 机房架机梁进行振动测量
位置 机房主频振幅gals
X向（架机梁轴向） Y向（平行架机梁） Z向（井道上下方向）
轿厢侧入墙架机梁1 30.67 9.18 35.15
对重侧入墙架机梁2 14.5 8.83 25.75
机房地板 3.55 3.87 5.45
表3 噪声等效声级
噪声等效声级记录表
测量位置 测量环境（dB） 差值△
（电梯运行-背景） 标准判断
背景 电梯运行
机房 54 78.9 24.9 电梯运行时机房噪声值符合国标
7F客户卧室 30.3 41.7 11.4 电梯运行时，卧室、书房符合
2、3、4类/A类房间/昼间 噪声标准；
7F客户书房 30.3 43.4 13.1
备注：1、测量仪器NA-27，模式：LAeq；单位：dB。
2、《GB/T 10058-2009 电梯技术条件》规定速度V≤2.5m/s乘客电梯，机房内噪声值要求≤80dB。
3、《GB22337-2008 社会生活环境噪声排放标准》4.2.1规定 0、1类/A类房间：昼间≤40，夜间≤30；2、3、4类/A类房间：昼间≤45，夜间≤35。
二、设计分析计算过程
根据上述振动的数据分析，目前入墙的梁的振动主要集中在X向（架机梁轴向）和Z向（井道上下方向）。井道上下方向的振动，可以考虑采用增加防振橡胶的方式，降低振动的传导；而架机梁轴向的振动，可以考虑通过刚结构将主机下面的4个防振橡胶连成一个框架，将主机的振动均衡传递到每个橡胶。橡胶的位置设计可以按以下几方面进行考虑：
序号 预期效果 对策 特点
1 降低主机到架机梁的振动 主机下方的防振橡胶由单层改为双层；通过钢结构将主机底座连接成框架 加装简单，成本不高，不影响楼房结构。但受机房高度影响
2 降低钢丝绳、导向轮到架机梁、导轮梁的振动 在架机梁、导轮梁与导向轮轴之间增加防振橡胶 设计复杂，受架机梁离地板高度影响
3 降低架机梁、导轮梁到承重墙的振动 在架机梁、导轮梁与承重墙之间增加防振橡胶 设计简单，但破坏楼房结构，需打掉水泥墩和墙上开孔，整改工作难度相当大，不便于施工。
综合考虑成本、工期等因素，决定采用序号1、2的方法进行整改。各整改处的设计方案见下表4：
1、轿厢侧滑轮间减振设计 2、对重侧滑轮间减振设计 3、轿厢侧架机梁减振设计
4、对重侧架机梁减振设计
5、主机与架机梁之间的减振设计
定下设计方法，进入材料的计算选型阶段。
首先根据电梯参数，计算出工作状态时的钢丝绳的拉力。
钢丝绳拉力F=轿厢侧总重量
=（轿厢自重+额定载荷+附加重量+钢丝绳重量）/吊挂比
其中：钢丝绳重量=钢丝绳单重×条数×提升高×吊挂比
轿厢侧滑轮间受力分析如图1所示：
图1 轿厢侧滑轮间受力分析
左边是滑轮组的受力分析，右边是以单个滑轮为研究对象的受力分析。我们可以看出，单个导向轮受到钢丝绳水平方向一个力，大小等于F；垂直方向一个力，大小也等于F。（F表示上面计算的钢丝绳拉力）
1）橡胶的选型需满足以下两个条件：①橡胶的许用载荷；②橡胶的弹性系统
①每个导向轮下面有2个防振橡胶，单个防振橡胶的承受的最大载荷需小于F/2。考虑橡胶的防振效果，即：振动传递率须Tr≤1/3。
②另外，架机梁处的减振装置相对滑轮间导轮梁处的减振装置是倒过来安装的（如表4中序号3和4）。此处工作状态时，受力分析跟井道滑轮间的减振装置是一致的。但是在安装过程中（钢丝绳安装完毕之前），防振橡胶要先承受导向轮自重的拉力，钢丝绳安装完毕后，转而承受钢丝绳压力F的作用。导向轮自重的要比小于防振橡胶能承受最大拉力的50%。
（抗拉强度×橡胶截面积）与（拉伸方向的粘结强度×橡胶截面积）中较小者即为防振橡胶能承受最大拉力。
③主机与架机梁之间采用双层减振，则上下两层橡胶组合后的弹性系数Ka
根据隔振原理，橡胶的弹性系数需要满足：
2）设计的“安装座”，采用的是角钢拼焊在一起而非槽钢，这样的设计目的降低对滑轮间高度的要求。用“安装座”承受钢丝绳的水平力，使防振橡胶不会受到钢丝绳的水平剪切力的作用。接下来需确定安装座需用角钢的规格。
由于“安装座”属细长杆件，需进行失稳计算：
“安装座”能承受的临界压力为
上式中：E为弹性模量；I为截面惯性距；l为长度。
临界压力与实际最大压力之比，为“安装座”的安全系数，即
规定的稳定安全系数为 =3～5。即计算出来的安全系数n要大于3。
现场按上述设计的要求进行整改后，再次对机房、客户卧室和客户书房进行噪音测试。测试结果如表5所示：
表5 噪声等效声级
噪声等效声级记录表
测量位置 整改前 整改后
背景噪音 电梯运行时噪音 背景噪音 电梯运行时噪音
机房 54 78.9 55 76.7
7F客户卧室 30.3 41.7 30.8 37.5
7F客户书房 30.3 43.4 30.8 38.4
备注：测量仪器NA-27，模式：LAeq；单位：dB。
在客户室内，电梯启动、停止时可听到轻微噪音，而运行时声音微小，基本不影响客户的正常生活和休息。客户对整改的效果十分满意，减振降噪达到了预期目标。
此次设计的方案，用较低的成本、较短的整改周期成功解决客户的难题，达到了减振降噪的目的，更重要的是本次的设计方案为日后解决类似问题提供了更多参考。
参考文献
[1] 刘鸿文.《材料力学》.高等教育出版社.第5版
[2] GB7588-2003. 《电梯制造与安装安全规范》
[3] GB/T 10058-2009. 《电梯技术条件》
[4] GB22337-2008. 《 社会生活环境噪声排放标准》
[5] GB50386-2005. 《 住宅建筑规范》
[6]《 机械设计手册》机械工业出版社[M]2005
作者简介
朱振华，男，1985年11月09日生，籍贯广东省兴宁市，本科学历，2008年获广东工业大学学士学位，2009获助理工程师职称，目前在日立电梯（中国）有限公司机械设计科工作，主要研究方向为电梯产品非标设计方面的工作。
[关键词]侧（下）置式 载货电梯 减振装置 减振降噪
中图分类号：TU229 文献标识码：TU 文章编号：1009―914X（2013）25―0330―02
在许多大型商场、厂房等商业或者公共建筑均需要配置载货或者客货电梯，以满足客户载货的使用要求。载货电梯由于客户建筑物土建要求、旧梯改装等原因，如因顶层高度不足不能采用普通上置式机房，常需要采用机房侧置或下置式布置。而采用这种特殊结构的布置的电梯，与传统的单绕机房上置式电梯相比，会增加多个导向轮和多根导向轮梁，这些增加的导向轮跟井道承重梁是直接刚性连接的。
对于符合国家相关噪音要求的机房侧置或下置式载货电梯产品，如果客户的土建结构不合理，电梯与住户的卧室、起居室紧邻布置，那么，导向轮梁因振动产生的噪音会通过井道壁传递到住户家中，噪音影响住户的睡眠和正常生活，引发客户投诉。针对此种情况，我们需要对此类机房侧置或下置式载货电梯设计减振装置，然后将其加装到电梯上，以求降低影响住户的噪音。
一、案例调查分析
某个楼盘的一个业主投诉开发商：室内噪音大，影响其正常生活及睡眠质量。应开发商要求，电梯公司对该楼盘进行实地调查。该地盘安装的NF-2000-2S60型货梯，采用机房侧置非标设计方案。由于建筑结构设计时，考虑到大厦本身的美观及公共面积的节约等因素，将电梯机房架机梁承重墙和业主家的承重墙作为公共墙（见下图），不符合GB50386-2005《住宅建筑规范》5.3.3“电梯不应与卧室、起居室紧邻布置。受条件限制必须紧邻布置时，必须采取有效的隔声和减振措施。”
现场电梯资料，如表一：
表一
层站 型号 主机型号 备注1
6/6/6 NF-2000-2S60 TYS 机房侧置非标设计，增加导向轮组。
图1
图2
图3
图4
图5
图6
此建筑底层1-5层是商场，6层是架空层，7层以上是商业住宅。货梯主要是商场超市用于运货。查看建筑竣工平面图，发现7F业主书房外墙与货梯井道共用一面墙（图4和图6黄色标示），机房安装的轿厢侧架机梁、对重侧架机梁、以及井道滑轮间的导向轮梁都搭入书房外墙，7F业主书房与此外墙紧挨（图4和图6黑色标示，实体墙如图4红色箭头所示）。
主机及钢丝绳运行产生的振动传导到架机梁和导轮梁，再由上述梁传导到书房外墙，引起书房外墙和书房墙面的振动产生噪音，造成书房和卧室的室内噪音过大。
因此建筑建构本身的不合理是本次电梯运行产生很大的住户室内噪音的主要原因，而常用的设计手段是利用阻尼元件，降低主机和钢丝绳的振动传导到墙体。
开展设计工作前，还需掌握现场的振动情况。下面是我们对现场振动、噪音的测量数据，如表2、表3：
表2 机房架机梁进行振动测量
位置 机房主频振幅gals
X向（架机梁轴向） Y向（平行架机梁） Z向（井道上下方向）
轿厢侧入墙架机梁1 30.67 9.18 35.15
对重侧入墙架机梁2 14.5 8.83 25.75
机房地板 3.55 3.87 5.45
表3 噪声等效声级
噪声等效声级记录表
测量位置 测量环境（dB） 差值△
（电梯运行-背景） 标准判断
背景 电梯运行
机房 54 78.9 24.9 电梯运行时机房噪声值符合国标
7F客户卧室 30.3 41.7 11.4 电梯运行时，卧室、书房符合
2、3、4类/A类房间/昼间 噪声标准；
7F客户书房 30.3 43.4 13.1
备注：1、测量仪器NA-27，模式：LAeq；单位：dB。
2、《GB/T 10058-2009 电梯技术条件》规定速度V≤2.5m/s乘客电梯，机房内噪声值要求≤80dB。
3、《GB22337-2008 社会生活环境噪声排放标准》4.2.1规定 0、1类/A类房间：昼间≤40，夜间≤30；2、3、4类/A类房间：昼间≤45，夜间≤35。
二、设计分析计算过程
根据上述振动的数据分析，目前入墙的梁的振动主要集中在X向（架机梁轴向）和Z向（井道上下方向）。井道上下方向的振动，可以考虑采用增加防振橡胶的方式，降低振动的传导；而架机梁轴向的振动，可以考虑通过刚结构将主机下面的4个防振橡胶连成一个框架，将主机的振动均衡传递到每个橡胶。橡胶的位置设计可以按以下几方面进行考虑：
序号 预期效果 对策 特点
1 降低主机到架机梁的振动 主机下方的防振橡胶由单层改为双层；通过钢结构将主机底座连接成框架 加装简单，成本不高，不影响楼房结构。但受机房高度影响
2 降低钢丝绳、导向轮到架机梁、导轮梁的振动 在架机梁、导轮梁与导向轮轴之间增加防振橡胶 设计复杂，受架机梁离地板高度影响
3 降低架机梁、导轮梁到承重墙的振动 在架机梁、导轮梁与承重墙之间增加防振橡胶 设计简单，但破坏楼房结构，需打掉水泥墩和墙上开孔，整改工作难度相当大，不便于施工。
综合考虑成本、工期等因素，决定采用序号1、2的方法进行整改。各整改处的设计方案见下表4：
1、轿厢侧滑轮间减振设计 2、对重侧滑轮间减振设计 3、轿厢侧架机梁减振设计
4、对重侧架机梁减振设计
5、主机与架机梁之间的减振设计
定下设计方法，进入材料的计算选型阶段。
首先根据电梯参数，计算出工作状态时的钢丝绳的拉力。
钢丝绳拉力F=轿厢侧总重量
=（轿厢自重+额定载荷+附加重量+钢丝绳重量）/吊挂比
其中：钢丝绳重量=钢丝绳单重×条数×提升高×吊挂比
轿厢侧滑轮间受力分析如图1所示：
图1 轿厢侧滑轮间受力分析
左边是滑轮组的受力分析，右边是以单个滑轮为研究对象的受力分析。我们可以看出，单个导向轮受到钢丝绳水平方向一个力，大小等于F；垂直方向一个力，大小也等于F。（F表示上面计算的钢丝绳拉力）
1）橡胶的选型需满足以下两个条件：①橡胶的许用载荷；②橡胶的弹性系统
①每个导向轮下面有2个防振橡胶，单个防振橡胶的承受的最大载荷需小于F/2。考虑橡胶的防振效果，即：振动传递率须Tr≤1/3。
②另外，架机梁处的减振装置相对滑轮间导轮梁处的减振装置是倒过来安装的（如表4中序号3和4）。此处工作状态时，受力分析跟井道滑轮间的减振装置是一致的。但是在安装过程中（钢丝绳安装完毕之前），防振橡胶要先承受导向轮自重的拉力，钢丝绳安装完毕后，转而承受钢丝绳压力F的作用。导向轮自重的要比小于防振橡胶能承受最大拉力的50%。
（抗拉强度×橡胶截面积）与（拉伸方向的粘结强度×橡胶截面积）中较小者即为防振橡胶能承受最大拉力。
③主机与架机梁之间采用双层减振，则上下两层橡胶组合后的弹性系数Ka
根据隔振原理，橡胶的弹性系数需要满足：
2）设计的“安装座”，采用的是角钢拼焊在一起而非槽钢，这样的设计目的降低对滑轮间高度的要求。用“安装座”承受钢丝绳的水平力，使防振橡胶不会受到钢丝绳的水平剪切力的作用。接下来需确定安装座需用角钢的规格。
由于“安装座”属细长杆件，需进行失稳计算：
“安装座”能承受的临界压力为
上式中：E为弹性模量；I为截面惯性距；l为长度。
临界压力与实际最大压力之比，为“安装座”的安全系数，即
规定的稳定安全系数为 =3～5。即计算出来的安全系数n要大于3。
现场按上述设计的要求进行整改后，再次对机房、客户卧室和客户书房进行噪音测试。测试结果如表5所示：
表5 噪声等效声级
噪声等效声级记录表
测量位置 整改前 整改后
背景噪音 电梯运行时噪音 背景噪音 电梯运行时噪音
机房 54 78.9 55 76.7
7F客户卧室 30.3 41.7 30.8 37.5
7F客户书房 30.3 43.4 30.8 38.4
备注：测量仪器NA-27，模式：LAeq；单位：dB。
在客户室内，电梯启动、停止时可听到轻微噪音，而运行时声音微小，基本不影响客户的正常生活和休息。客户对整改的效果十分满意，减振降噪达到了预期目标。
此次设计的方案，用较低的成本、较短的整改周期成功解决客户的难题，达到了减振降噪的目的，更重要的是本次的设计方案为日后解决类似问题提供了更多参考。
参考文献
[1] 刘鸿文.《材料力学》.高等教育出版社.第5版
[2] GB7588-2003. 《电梯制造与安装安全规范》
[3] GB/T 10058-2009. 《电梯技术条件》
[4] GB22337-2008. 《 社会生活环境噪声排放标准》
[5] GB50386-2005. 《 住宅建筑规范》
[6]《 机械设计手册》机械工业出版社[M]2005
作者简介
朱振华，男，1985年11月09日生，籍贯广东省兴宁市，本科学历，2008年获广东工业大学学士学位，2009获助理工程师职称，目前在日立电梯（中国）有限公司机械设计科工作，主要研究方向为电梯产品非标设计方面的工作。