導(dǎo)靴故障診斷相關(guān)技術(shù)分析概述1.1電梯的基本機構(gòu)1.1.1電梯的定義電梯是一種垂直電纜運輸機器，用于在建筑物、船舶或其他結(jié)構(gòu)的樓層、標(biāo)高或甲板之間運送人員或貨物。它們通常由驅(qū)動牽引電纜和起重機等配重系統(tǒng)的電動機提供動力。電梯是一種開放式或封閉式平臺，電動電梯有兩個顯著的優(yōu)點。首先，電力顯然已經(jīng)普及，任何可能配備電梯的建筑也將擁有電力。其次，液壓電梯的上升高度受到嚴格限制，而使用簡單電纜和滑輪系統(tǒng)的電動電梯幾乎沒有高度限制，有了電梯，移動笨重的物體變得更容易，節(jié)省了大量浪費的時間，尤其是在移動多個物品時。對于那些行動不便的人來說，電梯可以讓他們輕松地在家里走動，這反過來又為他們提供了一些急需的獨立性。1.1.2電梯的種類電梯的分類比較復(fù)雜，從不同的的方向電梯可以分成很多種不一樣的類型，即可以從不同的角度對電梯進行分分類，按電梯用途分可分為病床電梯、載貨電梯、乘客電梯、觀光電梯、雜物電梯，按速度可分為低速電梯、快速電梯、高速電梯、超高速電梯，按驅(qū)動方式可分為曳引式電梯、液壓式電梯，按信號控制可分為集選控制、并聯(lián)控制、梯群程序控制、手柄控制、按鈕控制、群控智能控制電梯。這種類型的電梯在中高層建筑中更受歡迎。與液壓升降機相比，它們具有更快的速度，這意味著它們可以使人們從低的樓層到達高的樓層的時間更短。曳引升降機由電動機驅(qū)動，該電動機使拉動自動扶梯的電纜或繩索移動。機房位于電梯的頂部，使電動機運轉(zhuǎn)，牽引電梯的概念類似于使電纜在齒輪上移動的滑輪系統(tǒng)。本文主要以曳引式電梯中用到的滑動導(dǎo)靴為研究對象展開討論，曳引驅(qū)動式電梯也能夠稱之為電梯主機，其驅(qū)動力主要來源于曳引機，當(dāng)前大部分電梯在以曳引機作為驅(qū)動的形式所采用的均為無齒輪形式，主要是將曳引鋼絲繩從曳引盤穿過，并連接于電梯轎廂頂部的輪組上，通常而言，選擇曳引鋼絲繩需要依照行業(yè)的標(biāo)準進行，并挑選滿足沖擊載荷需求和相關(guān)安全需求的鋼絲繩，圖2-1為生活中常見的曳引式電梯。圖2-1曳引式電梯1.1.3電梯的結(jié)構(gòu)電梯是機、電、電子技術(shù)一體化的產(chǎn)品，其基本組成包括機械和電氣兩大部分，其機械部分就好比人的軀體，電氣部分相當(dāng)于人的神經(jīng)，除此之外還有微機控制部分，其作用相當(dāng)于人的大腦，各部分的密切協(xié)同，才能確保電梯安全可靠的運行。從空間上來看，電梯設(shè)備并非是獨立的整體設(shè)備，而是由機電合一的相關(guān)部件和組合件安裝設(shè)置在機房、井道、轎廂及層站內(nèi)，構(gòu)成垂直運行的交通工具，曳引式電梯主要由曳引系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)轎、廂門系統(tǒng)、重量平衡系統(tǒng)、電力拖動系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、安全保護系統(tǒng)這八大系統(tǒng)構(gòu)成，表2-1為曳引式電梯八大系統(tǒng)的相關(guān)說明完。表2-1電梯八大系統(tǒng)的主要構(gòu)建與功能八大系統(tǒng)功能主要構(gòu)件與裝置曳引系統(tǒng)輸出與傳遞動力，驅(qū)動電梯運行曳引機、曳引鋼絲繩、導(dǎo)向輪、反繩輪等導(dǎo)向系統(tǒng)限制轎廂和對重的活動自由度，使轎廂和對重只能沿著導(dǎo)軌作上、下運動轎廂（對重）導(dǎo)軌、導(dǎo)靴及其導(dǎo)軌架等轎廂用以裝運并保護乘客或貨物的組件，轎廂架和轎廂體門系統(tǒng)運行時必須關(guān)閉，保護乘客和貨物的安全轎廂門、層門、開關(guān)門系統(tǒng)及門附屬零部件重量平衡系統(tǒng)平衡轎廂的重量，減少驅(qū)動功率，保證曳引力的產(chǎn)生對重裝置和重量補償裝置電力拖動系統(tǒng)提供動力，對電梯運行速度實行控制曳引電動機、供電系統(tǒng)、速度反饋裝置、電動機調(diào)速裝置等電氣控制系統(tǒng)對電梯的運行實行操縱和控制操縱箱、召喚箱、位置顯示裝置、控制柜、平層裝置、限位裝置等安全保護系統(tǒng)保證電梯安全使用，防止危及人身和設(shè)備安全的事故發(fā)生機械保護系統(tǒng)：限速器、安全鉗、緩沖器、端站保護裝置等電氣保護系統(tǒng)：超速保護裝置、供電系統(tǒng)斷相錯相保護裝置等1.2電梯振動機理分析1.1.1電梯運行基本原理曳引式電梯通過牽引鋼絲繩來升降轎廂，牽引鋼絲繩系在電梯轎廂上，繞著滑輪循環(huán)[33]。曳引式電梯利用位于井道頂部的電動機和齒輪箱提供提升動力。電機與滑輪相連。當(dāng)電機向一個方向轉(zhuǎn)動時，滑輪升起升運器；當(dāng)電機向另一個方向轉(zhuǎn)動時，滑輪降低升運器，從而達到利用轎廂運送人或者貨物的目的，圖2-2為曳引式電梯運行示意圖。在電梯運行中，為了防止對重和轎廂在上下運行時發(fā)生偏斜等運行不平穩(wěn)的現(xiàn)象，在對重架和轎廂靠導(dǎo)軌的一面上下各安裝一個可以滑動的尼龍塊即電梯導(dǎo)靴，圖2-3導(dǎo)靴與導(dǎo)軌連接的實物圖。固定在轎廂上的導(dǎo)靴可以沿著安裝在建筑物井道墻體上的固定導(dǎo)軌往復(fù)升降運動，防止轎廂在運行中偏斜或擺動,導(dǎo)軌與導(dǎo)靴之間的摩擦作用將直接影響電梯噪音，舒適感，平穩(wěn)度以及平層誤差等。圖2-2曳引式電梯運行示意圖圖2-3導(dǎo)靴與導(dǎo)軌連接的實物圖1.1.2影響電梯振動的因素電梯的振動情況是影響人們乘坐體驗的很重要的因素[34]，這也是電梯廠家在對客戶安裝和維護電梯時重點關(guān)注的問題，我國在2010年3月公布了《GB/T-10058-2009電梯技術(shù)條件》對各用途的電梯的額定的速度進行了相關(guān)的規(guī)定，規(guī)定了用于載客、病床、載貨的電梯額定速度必須低于6.0m/s，同時對各種曳引式的速度進行了限制，表2-2為相關(guān)標(biāo)準參數(shù)。表2-2《GB/T-10058-2009電梯技術(shù)條件》對電梯參數(shù)的相關(guān)規(guī)定當(dāng)電源為額定頻率和額定電壓時，載有50%額定載重量的轎廂向下運行至行程中段（除去加速和減速段）時的速度，不應(yīng)大于額定速度的105%，宜不小于額定速度的92%。乘客電梯啟動加速度和制動減速度最大值不應(yīng)大于1.5m/s1.當(dāng)乘客電梯額定速度為1.0m/s<V<1.0m/s時，加減速度不應(yīng)小于0.50m/s2；當(dāng)乘客電梯額定速度為1.0m/s<V<6.0m/s時，加減速度不應(yīng)小于0.70m/s2。乘客電梯轎廂運行在恒加速度區(qū)域內(nèi)的垂直振動的最大峰峰值不應(yīng)大于0.30m/s2；乘客電梯轎廂運行期間水平振動的最大峰峰值不應(yīng)大于0.20m/s2。目前研究人員把電梯系統(tǒng)的振動在方向分為垂直振動和水平振動[35].，在頻率上分為高頻振動和低頻振動，導(dǎo)致電梯垂直運動的有導(dǎo)向系統(tǒng)、曳引機或減速箱等部件工作時引起的振動，曳引機底座和承重梁的銜接缺乏牢固性電引鋼絲繩所受的力不協(xié)調(diào)等原因，而導(dǎo)致電梯水平方向的振動主要是由導(dǎo)軌系統(tǒng)產(chǎn)生的原因所造成的，而導(dǎo)靴在整個導(dǎo)軌系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，導(dǎo)靴的故障或者導(dǎo)軌內(nèi)部的扭曲會使得轎廂處于失衡狀態(tài)，使得電梯在水平方向發(fā)生振動，這會影響電梯的運行的安全性以及乘客乘坐的舒適性，所以對于導(dǎo)軌系統(tǒng)尤其是導(dǎo)靴故障引起的電梯異常振動顯得尤為重要。1.3導(dǎo)靴故障機理分析電梯產(chǎn)生異常振動的原因是多方面的，本文主要針對導(dǎo)靴產(chǎn)生故障時引起的異常振動進行研究[36]，導(dǎo)靴除了受電梯元器件的外部作用產(chǎn)生異常振動外，其受影響的原因還包括導(dǎo)靴的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、導(dǎo)靴本身出現(xiàn)的各種問題，外部原因有導(dǎo)靴安裝的不規(guī)范、與導(dǎo)軌的接觸不契合等；內(nèi)部原因主要有導(dǎo)靴彈簧放松、靴座與靴襯鏈接松動以及靴襯磨損嚴重這三種。上述故障都是由于導(dǎo)靴在長期頻繁的使用過程中產(chǎn)生的，使得電梯在運行的過程當(dāng)中產(chǎn)生電梯轎廂的異常振動，圖2-4為滑動導(dǎo)靴出現(xiàn)故障實物圖，上述問題都是日積月累所形成的。圖2-4導(dǎo)靴產(chǎn)生故障實物圖1.3.1導(dǎo)靴的分類和結(jié)構(gòu)導(dǎo)靴按照運動方式可分為滑動導(dǎo)靴和滾動導(dǎo)靴，滑動導(dǎo)靴又分為為固定式滑動導(dǎo)靴、單向浮動性彈簧式滑動導(dǎo)靴、軟膠膠彈簧式導(dǎo)靴，主要由靴座、靴襯和油杯支架組成，滾動導(dǎo)靴其主要由滾輪、底座等組成，圖2-5到圖2-8分別為固定式滑動導(dǎo)靴、單向浮動性彈簧式滑動導(dǎo)靴、橡膠彈簧式導(dǎo)靴和滾動導(dǎo)靴的實物圖?；瑒訉?dǎo)靴一般用于速度在2m/s左右的電梯，是生活中用途比較廣的一種導(dǎo)靴類型，常用于居民小區(qū)和非高層的樓宇要求不是很高的場所，滑動導(dǎo)靴的結(jié)構(gòu)簡單且制造成本相比于滾動導(dǎo)靴低很多。滾動導(dǎo)靴以滾動摩擦代替了滑動摩擦，減少電梯在運行中的摩擦損耗，提高舒適感，但由于其造價成本和安裝要求相對較高，常用于運行速度在2m/s以上的電梯當(dāng)中，是重載高速電梯的首選。但滑動導(dǎo)靴由于其價格低、結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點，一直是生活中高強度使用的電梯部件，隨著電梯的頻繁使用，導(dǎo)軌與導(dǎo)軌之間的間隙會越來越大且靴襯會嚴重的磨損，這時會出現(xiàn)電梯轎廂的明顯振動甚至?xí)霈F(xiàn)沖擊現(xiàn)象。圖2-5固定式滑動導(dǎo)靴圖2-6單向浮動性彈簧式滑動導(dǎo)靴圖2-7軟膠彈簧式滑動導(dǎo)靴圖2-8滾動導(dǎo)靴1.3.2導(dǎo)致導(dǎo)靴故障的主要因素由于電梯在運行過程中，導(dǎo)靴會沿著導(dǎo)軌長期做高負荷的上下移動，因而會導(dǎo)致電梯導(dǎo)靴產(chǎn)生各種故障，使得電梯轎廂在運行的過程中產(chǎn)生異常抖動或者沖擊，圖為磨損后的電梯導(dǎo)靴，其內(nèi)部的靴襯已經(jīng)磨損嚴重，影響導(dǎo)靴故障的原因有運行速度、表面粗糙度、接觸壓力、潤滑狀態(tài)、靴襯材料這幾種，如下為原因的具體分析：運行速度。在壓力相同的情況下，隨著速度的增加，導(dǎo)靴的磨損程度會越來越嚴重。表面粗糙度。同樣的載重量，接觸的表面越粗糙，摩擦力也越大，導(dǎo)靴的磨損也越嚴重。接觸壓力。導(dǎo)軌與靴襯的接觸壓力主要來自轎廂負載的偏置而產(chǎn)生的平衡反力，通常來講，摩擦因素會隨著壓力增加而增大。潤滑狀態(tài)。導(dǎo)靴和導(dǎo)軌之間在潤滑油的作用下會形成一層油膜，減少點運行時的摩擦力，所以通常導(dǎo)靴會添加潤滑油以減少導(dǎo)靴的磨損。靴襯材料。導(dǎo)靴的靴襯材料一般為耐磨的尼龍等高分子材料，不同的靴襯材料具有不同的摩擦特性。1.4導(dǎo)靴振動信號采集1.4.1振動傳感器原理傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求REF_Ref32211\r\h[37]。傳感器的特點包括：微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化REF_Ref32211\r\h[38]。通常根據(jù)其基本感知功能分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類REF_Ref226\r\h[39]。振動傳感器在測試技術(shù)中是關(guān)鍵部件之一，振動傳感器是一個單自由度振動系統(tǒng)，主要由彈簧、阻尼器及慣性質(zhì)量塊構(gòu)成，其主要的作用是通過內(nèi)部的換能元件REF_Ref14623\r\h[40]，可以直接將機械振動的能量轉(zhuǎn)變?yōu)楸阌谧兓⑻幚硪约皳?jù)其實際的作用特點，通常將其稱之為換能器。振動傳感器并不是直接將原始要測的機械量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏浚菍⒃家獪y的機械量做為振動傳感器的輸入量Mi，然后由機械接收部分加以接收，形成另一個適合于變換的機械量Mt，最后由機電變換部分再將Mt變換為電量E。因此一個傳感器的工作性能是由機械接收部分和機電變換部分的工作性能共同來決定的[39]1.4.2EVA-625設(shè)備使用介紹本文通過EVA-625電梯檢測儀所帶的三位加速度傳感器對由電梯導(dǎo)靴三種工況的振動信號進行采集，其內(nèi)置的加速度分析儀可以對電梯水平和垂直方向的振動進行采集，圖2-9為EVA-625的實物圖，其主要由三維加速度傳感器、噪聲傳感器模塊、內(nèi)部數(shù)字電路、液晶顯示、四鍵鍵盤、觸發(fā)/停止開關(guān)和電池等部件構(gòu)成，圖2-10為采集振動信號所用的三維加速度傳感器。圖2-9EVA-625電梯檢測儀圖2-10三維加速度傳感器三維加速度傳感器是影響電梯乘坐舒適度最為關(guān)鍵的指標(biāo)，也是電梯綜合測試系統(tǒng)的關(guān)鍵。根據(jù)GB／T24474．2009《電梯乘運質(zhì)量測量》中的描述，系統(tǒng)按照圖1.9的示意圖對電梯的三軸加速度進行采集測試。將三個加速度傳感器對稱布置于電梯轎廂內(nèi)的三個角上，加速度傳感器的方向按照：電梯上下方向為Z軸即為垂直方向的振動信號，電梯前后方向為X軸，電梯左右方向為Y軸的形式布置，X和Y為水平方向的振動信號，確定三向加速度傳感器的位置后，先將轎廂的測試點擦拭干凈，再用熱熔膠將加速度傳感器固定。測試前使用絕對校準法對加速度進行校準，測試時，電梯綜合測試系統(tǒng)需放置在電梯轎廂地面中心半徑為100mm的圓形范圍內(nèi)，z軸垂直于地面，x軸正對轎廂門。圖2-11和圖2-12分別為數(shù)據(jù)采集工作圖和設(shè)備擺放位置示意圖。圖2-11數(shù)據(jù)采集工作圖圖2-12設(shè)備擺放位置示意圖1.4.3EVA-625振動分析軟件使用方法EVA-625振動分析軟件是為分析電扶梯振動和噪音情況而特別設(shè)計的，本實驗所采用的版本是8.75.2017。它不僅可以顯示水平方向和垂直方向的振動波型圖，還能讓您通過變換數(shù)值來擴展曲線圖的功能。電梯實際的運行時間可以很精確的被測量出來，加速度的分析包括垂直加速度、位移時間關(guān)系曲線圖、RMS振動量以及經(jīng)高低通濾波器過率后的振動值。軟件會自動檢測電梯運行中的全速部分，并測量運行中的峰峰間的振動值。使用振動分析工具前，需要選擇一個記錄進行分析。在頂部的菜單工具欄選擇文件選項。(1)選擇記錄選擇記錄進行分