SC型施工升降机振动原因分析与设计优化

SC型施工升降机振动原因分析与设计优化

摘要：以传统SC型施工升降机为研究对象，简要分析其在运行过程中产生振动

及噪音的原因，提出设计优化方案，用以改善整体运行效果，简化安装调试步骤，有效降低振动与噪音发生的几率及强度；同时，提升其稳定性、可靠性及舒适性，延长使用寿命。

关键词：SC型施工升降机；振动；优化

引言

SC型齿轮齿条式人货两用施工升降机在建筑施工中具有方便、高效、安全等

多方面的优点，尤其在高层建筑施工中优势尤为显著，因此，被广泛应用。但它

在使用过程中经常会产生振动及噪音，使乘员感觉不舒适，缺乏安全感；同时还

会导致零部件快速损坏，整体稳定性及可靠性大幅降低，缩短其使用寿命。当振

动量过大时，更可能酿成安全事故。这是众多制造厂家普遍存在并且难以解决的

问题。

1产生振动的原因

1.1动力驱动不平衡

SC型施工升降机一般都是两传动或三传动的外挂式驱动机构。如果几个齿轮

安装后彼此之间位置度超差或是几组电机之间转速存在差异，都会导致齿轮与齿

条之间的啮合力大小不一致，反作用给各自减速器及电机的阻力大小也不一致。

造成驱动机构动力及功率输出不平衡，引起驱动机构振动，负载大的电机还会产

生更大的噪音。

1.2齿轮与齿条啮合存在问题

升降机是依靠齿轮与齿条啮合来传递动力，因此，这个啮合也是振动产生的

最大源头。在理论上，齿轮与齿条正确啮合时，齿面之间是一种线接触形式。当

它们啮合方式存在问题时，必然会产生强烈的振动；同时，还会因为齿面的撞击

而产生高分贝的噪音。运行中表现出来的问题主要是啮合位置错误，经常会出现

3种方式，如图1所示。

（1）施工升降机使用的齿轮、齿条都是渐开线式标准齿形。因此，当它们啮合时，除了会产生竖直方向上的起升分力Fv，还会产生水平方向的支反分力FH。这个水平支反分力FH就有可能会带动齿轮远离齿条，造成如图1（a）啮合间隙

过大的问题。在设计上，我们采用压轮顶住齿条背面，通过压轮承受齿条作用的

力Fc来达到传动板在水平方向上的受力平衡，力学分析如图2所示。

在设计上，侧向滚轮和压轮都是轴心偏心的可调式结构。假如在安装时，采用了先调定

侧向滚轮后调定压轮这一种调试顺序，就很可能会导致压轮不能调整到正确的位置，从而产

生啮合间隙过大的问题。严重时，压轮轮面不能与齿条背面接触，失去设计的作用；力FH

只能依靠立柱作用给侧向滚轮的力来平衡。

无论压轮还是侧向滚轮，它们在水平支反力FH及一些冲击载荷的反复作用下，都有可能

产生轴心受迫偏转，导致齿轮与齿条啮合间隙加大。

（2）升降机在运行的时候，齿轮及轴相对于齿条实际上可以简化成一种悬臂梁的结构。

它们之间往往都如图1（b）所示，呈现啮合齿面交错的形态；啮合时齿面达不到均匀的线接触，造成齿轮在齿宽方向上单侧受力。长期运行后，导致齿面一边磨损严重，一边却完好无损。

传动板为焊接件，焊接后易存在板面弯曲变形的问题。安装在传动架上后就会导致齿轮

齿面与齿条齿面不平行，即啮合齿面交错的问题。

在设计上，正向滚轮与侧向滚轮一样都是轴心偏心的可调式结构。在升降机工作过程中，它们承受交变载荷和一些冲击载荷的反复作用，同样可能产生轴心受迫偏转，导致驱动机构

相对于导轨架整体倾斜，必然会产生啮合齿面交错的问题。

（3）齿条连接位置由于加工或是装配原因存在阶差，就会产生如图l（c）啮合不连贯的

问题。齿轮与齿条瞬间撞击，可能会造成齿面严重损坏。

（4）当齿轮公法线长度，齿面径向跳动，齿面粗糙度，齿面硬度等参数加工超差时，即使啮合位置完全正确，在运行过程中，同样也会产生一定的振动。起升速度越快，振动量也

就会越大。

2设计优化

在前面的分析中，阐述了振动及噪音产生的原因，分析了振动传递及反馈的路线，预测

了振动可能会造成的影响等方面的内容。

从振动产生的原理来看，振动不可能完全被消除。只能从振动的产生、传递、反馈3个

方面来着手，来解决升降机振动问题。

3.1减弱源头振动量

（1）驱动机构滚轮采用一组上侧向滚轮，上下各一组正向滚轮的组合方式。上侧向滚轮保持轴心偏心、轴向窜动的可调式结构，而正向滚轮则设计成轴心同心、轴向窜动的不可调

式结构；并且，压轮也设计成轴心同心的不可调式结构。这样就能保证驱动机构相对于导轨

架之间正确位置，从而间接保证齿轮与齿条之间的正确啮合位置。侧向滚轮只需要起到辅助

导向的作用，一组就足够，还可避免与导轨架立柱干涉的问题，安装更加方面，维护更加容易。

（2）吊笼与驱动机构滚轮组合方式相似，上下双导向轮及压轮都采用不可调式结构，由于吊笼在左右方向上经常存在弯矩不平衡的情况，仍然需保持两组可调式的侧向滚轮以保证

吊笼在运行中不会摇摆。

（3）改变传动板与安全板焊接方式，避震条安装板与主板之间的双面角焊缝更换成顶面圆孔塞焊缝，其他的一般角焊缝更换成开坡口角焊缝；从而减小焊接变形量。

（4）传动板与安全板在加工安装孔时采用一次性装夹定位完成，以保证安装孔的位置度及精度。

（5）外挂架焊接完成后再加工滚轮安装孔，尽可能提高滚轮安装后的轴心同心度。

（6）使用高精度、高强度的变位齿轮，以增加啮合平稳性，降低振动及噪音，同时，避免根切，提高齿轮的弯曲强度，尽可能降低最大滑动率，提高其抗胶合和耐磨损的能力。

2.2降低振动传递效率

（1）由于电机自身存在振动，在电机机身两侧顶装尼龙减震块，利用弹性形变来吸收电机振动的部分能量，达到减震目的，同时，减震块还有抑制电机振动的作用。

（2）齿轮齿条啮合产生的振动通过传动板传递到外挂架上，因此，在传动板与外挂架之间以尼龙减震条作为板架连接件，是动力有效传递，抵抗冲击载荷，降低振动传递效率的良

好选择。因此，减震条的安装也是非常重要，安装后，既要有一定压紧量，又要压紧状态均匀，才能确保传动平稳，减震有效。

3结束语

一台好的施工升降机，不但需要良好的设计，而且还要精密的制造、正确的安装和良好

的维护。按照本文提到优化方案改进施工升降机，应该可以有效降低振动及噪音产生的几率

和强度：大幅度提升升降机的稳定性、可靠性及舒适使其使用寿命延长。

参考资料

[1]SS150/150施工升降机坠落试验方法探讨[J]. 蔺晓琳,梁小虎,李华政.中国特种设备安全. 2017(02)

[2]施工升降机安装质量检验检测中常见问题图例分析[J]. 邓超志.建筑安全. 2017(02)

[3]SC施工升降机齿轮齿条磨损安全极限浅探[J]. 聂永红,林玮.建设机械技术与管理.

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