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1、频率分析法在自动扶梯振动的调试探讨彭大清上海三菱电梯有限公司珠海分公司 广东 珠海 519000摘 要：本文主要针对频率分析法在自动扶梯振动的调试展开了探讨，对频率分析法对自动扶梯振动进行调试的原理作了详细的阐述，通过结合具体的实例，对频率分析法的应用作了系统的分析，以期能为有关方面的需要提供参考借鉴。关键词：频率分析法；自动扶梯；振动；调试0 引言自动扶梯，亦称电动扶梯，或自动行人电梯、扶手电梯、电扶梯，是一种以运输带方式运送行人的运输工具。由于人们对自动扶梯的设计施工要求越来越高，这使得自动扶梯的振动调试得到了施工工作人员的关注。而频率分析法在自动扶梯振动调试中的应用，正好给自动扶梯的振动
2、调试工作带来了极大的帮助。基于此，本文就频率分析法在自动扶梯振动的调试进行了探讨，相信对有关方面的需要能有一定帮助。1 使用频率分析法对自动扶梯振动进行调试的原理1.1 快速傅里叶变换使用频率分析法对自动扶梯的噪音振动进行分析，首先要将自动扶梯的振动数据转为频率谱图。这就需要使用快速傅里叶变换(FFT)的工具。FFT是1965年由JW库利和TW图基提出的。它是离散傅里叶变换的快速算法，可以将一个信号从时域变换到频域。因此，使用FFT可以将振动信号的频率提取出来，并绘制成频率谱图。根据频率谱图，就有可能找出振动源。1.2 自动扶梯零部件运动频率的计算自动扶梯的振动是由自动扶梯各部件的运动导致，其
3、振动频率与相应部件的运动频率相一致。自动扶梯各部件的运动频率可以分为2类：旋转频率和多边形效应频率。自动扶梯上有很多旋转部件，如主机马达、主驱动、扶手驱动、各种滚轮等。若由于某些原因，它们没有绕其圆心旋转，或其旋转圆周上有缺陷，就会导致自动扶梯产生与其旋转频率相一致的振动。旋转部件的旋转频率可用下式计算：f/60式中，f为旋转部件的旋转频率(Hz)；为旋转部件的旋转速度(r/min)。自动扶梯上也有很多链轮，如主机链轮以及主驱动上的驱动链链轮、梯级链链轮和扶手驱动链链轮等。自动扶梯的多边形效应是指当这些链轮每转过一个齿时，相对应链条的速度都从大到小再从小到大变化一次的现象。多边形效应会导致自动
4、扶梯的运行速度时快时慢，使乘客产生前后窜动的不适感。其频率与链轮的转速以及齿数有关，可用下式计算：fn/60式中，f为自动扶梯多边形效应的频率(Hz)；为自动扶梯链轮的转速(r/min)；n为自动扶梯链轮的齿数。1.3 谐波根据法国数学家傅里叶的发现，任何周期性重复的波形都可分解为基波和一系列为基波频率倍数的谐波的正弦波分量。自动扶梯的振动大多是周期性振动，因此除了频率与其运动频率相一致的基波外，还有一系列频率为基频整数倍的谐波。其中，频率为基频2倍的谐波叫2次谐波，频率为基频3倍的谐波叫3次谐波，依此类推。基波和谐波在频率谱图上表现出一系列等距分布的频率峰。2 使用频率分析法对自动扶梯振动进
5、行调试的工程实例我们使用频率分析法对一台振动超标的自动扶梯进行了调试，收到了很好的效果。表1是调试之前这台扶梯梯级和扶手带振动测量数据，测量工具是PMT。表1 调试之前自动扶梯振动测量值单位：mili(g)可见，这台自动扶梯的梯级和右侧扶手带的振动都超出了允许值范围，需要进行调试。于是我们使用了频率分析的方法来进行这项工作。2.1 各零部件所引起的扶梯振动频率的计算我们收集了这台扶梯的一些参数(表2)作为各零部件运动频率计算的输入，这些参数可以方便地通过现场测量或查看设备铭牌得到。表2 待调试自动扶梯参数根据表2所列的扶梯参数，我们计算出各零部件的运动频率，如表3所示。表3 自动扶梯各零部件运
6、动频率的计算单位：Hz根据表3所列这台自动扶梯各零部件的运动频率，我们可以算出它们所引起的扶梯振动的频率，如表4所示。表4 由各零部件运动所引起的扶梯振动的频率单位：Hz2.2 扶梯振动频率谱图的绘制以及主要振动源的确定在算出了各零部件运动所引起的扶梯振动频率后，我们使用EVA振动分析工具软件(版本号：87511)的FFT功能，对这台自动扶梯的梯级和右侧扶手带的振动频率谱图进行了绘制，并将其与该扶梯各零部件运动所引起的振动频率相比对，发现了与主驱动链、梯级链和扶手带驱动链多边形效应相对应的频率。这些都是扶梯运行所固有的正常频率。除此之外，还发现了一个778Hz的未知频率。经观察发现，这个未知频
7、率刚好是主驱动链多边形效应所引起的振动频率1556Hz的1/2，于是我们怀疑这个未知频率与主驱动链有关。进一步检查发现，这台扶梯的主机安装时调整不到位，导致主驱动链与主机链轮在啮合的时候有刮擦现象。由于主驱动链是内外链板交替排列的结构，当主机安装位置不正确时，主驱动链的内链板就会与主机链轮发生刮擦。主驱动链上2个相邻内链板间的距离是主驱动链节距的2倍，而其对应的频率正好就是主驱动链多边形效应频率的1/2。因此我们可以认为，这个未知频率就是由于主驱动链与主机链轮的刮擦所导致的。这是扶梯不正常运行所导致的异常频率。由此，我们确定了这台扶梯的4个主要振动源，分别是主驱动链的多边形效应、梯级链的多边形
8、效应、扶手带驱动链的多边形效应以及主驱动链与主机链轮的刮擦，如图1所示。图1 待调试扶梯右侧扶手带和梯级振动频率谱图1主驱动链多边形效应所产生振动的频率峰(正常振动)2梯级链多边形效应所产生振动的频率峰(正常振动)3扶手带驱动链多边形效应所产生振动的频率峰(正常振动)4由于主驱动链与主机链轮刮擦所产生振动的频率峰(不正常振动)从图3中各频率峰的峰高可以看出，梯级的振动受主驱动链和梯级链影响比较大，扶手带的振动受扶手带驱动链影响比较大，而主驱动链与主机链轮的刮擦对二者影响都很大。2.3 对扶梯主要振动源的调整以及效果验证从以上分析可见，这台扶梯存在的问题是主驱动链与主机链轮的刮擦，这是导致其振动
9、超标的主要原因。只有消除了这个问题，才能使扶梯的振动符合要求。因此，我们对主机的位置进行了调整，使主驱动链的张紧处于合适的状态，并且与主机链轮不存在刮擦。调整之后，我们重新测量了该扶梯的振动。在调整了主机位置后，这台扶梯的振动有了明显的降低，达到了规定要求。为了进一步验证我们的调整措施是否成功地消除了778Hz的不正常振动频率，我们绘制了调整后该扶梯右侧扶手带和梯级振动的频率谱图(图2)，发现这个频率峰果然已经消失不见。这证明我们之前对于导致这个频率的振动源的判断是正确的，并且调整措施是有效的。图2 调试后扶梯右侧扶手带和梯级振动频率谱图3 结语综上所述，自动扶梯的振动调试工作对于自动扶梯的运行有着一定程度的作用，因此，我们需要熟练掌握频率分析法，在自动扶梯的振动调试工作中发挥出有效的作用，以大大提高自动扶梯的调试效率。从而为自动扶梯的运行带来帮助。参考文献1于治会.对调整仪表用蜂鸣器振动规范的探讨J.传感器世界.2000（01）.2曹金红.基于Lanczos模态分析法的振动筛固有频率分析J.辽东学院学报（自然科学版）.2013（02）.
