近年来,随着我国城市化进程的加快,高层建筑数量迅速增长,电梯作为现代建筑中不可或缺的垂直交通工具,其运行安全与舒适性日益受到公众关注。其中,电梯曳引机作为电梯的核心驱动部件,其运行时产生的噪音问题长期困扰着行业技术发展。尤其是在居民住宅、医院、学校等对静音环境要求较高的场所,电梯运行噪声已成为影响生活质量的重要因素。然而,这一技术难题在2023年底迎来了重大突破——郑州大学机械与动力工程学院科研团队成功攻克了新密电梯曳引机降噪技术的关键瓶颈,为我国电梯产业的绿色升级注入了强劲动能。
该科研团队由张明远教授领衔,汇聚了多位在振动噪声控制、精密传动系统和智能材料领域具有深厚积累的专家与青年学者。项目自2020年立项以来,团队聚焦于电梯曳引机在高频运转过程中因齿轮啮合、轴承摩擦及结构共振引发的复合型噪声问题,开展了长达三年的系统性研究。通过理论建模、仿真分析与实验验证相结合的方式,团队首次构建了适用于曳引机多源噪声耦合传播路径的“全频段声学传递模型”,精准识别出主要噪声贡献源及其能量分布规律。
在关键技术攻关方面,研究团队创新性地提出了一种“梯度阻尼—主动隔振—智能调谐”三位一体的综合降噪方案。具体而言,首先在曳引机壳体内部采用新型纳米复合阻尼材料进行梯度涂覆,有效抑制中高频结构振动;其次,设计了一套基于磁流变弹性体的主动隔振支承系统,可根据实时工况动态调节刚度与阻尼特性,显著降低低频振动向建筑结构的传递;最后,引入边缘计算支持的智能调谐算法,通过嵌入式传感器网络实时监测运行状态,并自动优化电机转矩脉动与减速箱啮合相位,从源头上减少激励噪声的产生。
值得一提的是,该项目的研发工作得到了河南省重点研发计划和国家自然科学基金的支持,并与位于新密市的中原电梯制造有限公司建立了深度产学研合作机制。企业提供了真实工况下的测试平台,而高校则输出前沿理论与核心技术,实现了“实验室—中试—量产”的高效衔接。经过多轮迭代优化,搭载该降噪系统的新型曳引机样机在国家电梯质量监督检验中心的测试中表现优异:在额定负载条件下,整机A计权声压级由传统的78分贝降至62分贝以下,达到国际先进水平,且未牺牲任何动力性能或增加明显能耗。
业内专家指出,此次技术突破不仅填补了国内高端低噪曳引机领域的空白,更推动了电梯产品向“安静化、智能化、绿色化”方向转型。据测算,若该技术在全国范围内推广应用,每年可减少城市建筑环境中超过150万小时的电梯噪声暴露,显著提升居民生活品质。同时,该成果也为我国电梯出口提供了强有力的技术支撑,有助于打破欧美企业在高端电梯市场的技术垄断。
更为深远的意义在于,郑州大学团队所建立的多物理场协同降噪方法论,具备向轨道交通、风电设备、精密机床等多个领域迁移应用的潜力。目前,团队已着手将相关技术拓展至高速扶梯驱动系统和新能源汽车减速器的噪声治理中,进一步释放科研成果的辐射效应。
此次技术突破的背后,是郑州大学近年来持续加强基础研究与工程应用融合的战略布局的体现。学校通过设立“智能制造协同创新中心”、推动跨学科交叉团队建设,为青年科研人员提供了良好的成长生态。张明远教授表示:“我们始终坚持以问题为导向,把论文写在祖国大地上。这次成果的取得,是团队十年磨一剑的坚持,更是中国工程师解决实际难题能力的缩影。”
可以预见,随着这项降噪技术逐步实现规模化应用,未来人们乘坐电梯时将不再被“嗡嗡”的机械声打扰,取而代之的是近乎无声的平稳体验。这不仅是一次技术的跃升,更是科技服务民生的生动诠释。郑州大学科研团队用实际行动证明,在攀登科技高峰的道路上,中国高校正以坚实步伐走在世界前列。

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