高速電梯機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)模型的建立與修正

徐維隆

（沈陽特種設(shè)備檢測研究院 110036）

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)速度的加快，建筑行業(yè)的發(fā)展呈現(xiàn)出飛速發(fā)展的態(tài)勢。建筑高度的增加讓人們對于電梯的依賴度越來越高，做好電梯的建設(shè)和應(yīng)用也就顯得極為重要。為了更好地促使電梯應(yīng)用效果的強(qiáng)化，需要通過其機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)模型的建立和修正達(dá)到其效能的優(yōu)化?；诖耍疚木透咚匐娞輽C(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)模型的建立與修正進(jìn)行分析研究，以供參考。

關(guān)鍵詞：高速電梯；機(jī)械系統(tǒng)；動力模型；建立與修正

前言：近些年，高層建筑甚至超高層建筑層出不窮，其帶給人們舒適的生活之余，也對于電梯的要求越來越高。尤其超高層建筑，其更加需要高速電梯的應(yīng)用，從而更好地為人們提供服務(wù)。但是，依照我國當(dāng)前的情況來看，我國高速電梯的速度為1.6m/s，其舒適度和動態(tài)性能與我國《電梯技術(shù)條件》的標(biāo)準(zhǔn)還有一段距離，為了更好地提升電梯應(yīng)用效能，為了讓其動態(tài)性能得以優(yōu)化，對其機(jī)械系統(tǒng)動力模型進(jìn)行建立并修建就顯得非常重要，這也是提升其動力性能的重要基礎(chǔ)，是讓電梯深入高層建筑和智能化建筑的重要捷徑。

一、高速電梯機(jī)械系統(tǒng)工作原理的分析

就電梯的使用情況來說，其主要可以分為兩種工作狀態(tài)，一種是電梯的升降系統(tǒng)，一種是電梯的維護(hù)系統(tǒng)，兩種系統(tǒng)的應(yīng)用構(gòu)成了電梯機(jī)械系統(tǒng)的完整體系。在電梯升降過程中，其運(yùn)轉(zhuǎn)主要是通過電動機(jī)帶動曳輪進(jìn)行工作的，電梯在曳引鋼繩的牽引下，將電梯廂和對重牽值鋼繩兩端，其電動機(jī)系統(tǒng)發(fā)生變速轉(zhuǎn)變時候就會對減速器進(jìn)行曳引，從而促使曳引輪發(fā)生轉(zhuǎn)動，達(dá)到電梯的運(yùn)行。在電梯維護(hù)過程中，就電梯升降過程中所產(chǎn)生的問題進(jìn)行檢查，并對其進(jìn)行檢測維護(hù)，保證其質(zhì)量的管控，提升其應(yīng)用的效能，避免電梯事故的發(fā)生。電梯在運(yùn)行過程中造成振動的因素較多，比如曳引機(jī)的問題，減速器密封圈的問題，鋼絲繩松緊度問題等等，都可能造成其振動，為了更好地促使電梯穩(wěn)健運(yùn)行，做好其動力學(xué)模型建立，做好相應(yīng)的修正工作也就顯得極為重要。

二、電梯機(jī)械系統(tǒng)的動力學(xué)模型

依照電梯的傳動原理，我們可以對其進(jìn)行模型建立。其中m1為平衡重質(zhì)量，m2則為曳引機(jī)與導(dǎo)向輪質(zhì)量，m3則為架橋及其附著件質(zhì)量，m4為轎廂和荷載重量，m5為張緊裝置質(zhì)量。Ki，Ci（i=1，2，3……5）為相應(yīng)的剛度和連接阻尼。通過電梯機(jī)械系統(tǒng)力學(xué)模型，我們可以將其自由度調(diào)整為7個，xi（i=1，2，3……5）則表示位移， 1， 2則表示角位移。通過矩陣表示廣義位移：

{x}=[x1 x2 x3 x4 x5 1 2]r

其系統(tǒng)的總動能為：

通過公式我們可以得知：

通過相應(yīng)的公式，我們對電梯能耗進(jìn)行分析研究，能夠?qū)λ俣扔枰钥刂?，能夠達(dá)到減速的效果，從而讓電梯進(jìn)入到平穩(wěn)運(yùn)行階段，能夠讓電梯得以靜止停靠。同時，通過剛體運(yùn)動，可以為系統(tǒng)提供強(qiáng)大的激勵動力，讓電梯的加速呈現(xiàn)出曲線模式達(dá)到更好地動力應(yīng)用。此模型的建立對于電梯系統(tǒng)的構(gòu)建起到了極為重要的推動作用，能夠了解其運(yùn)動彈力學(xué)方法的應(yīng)用原理。

三、基于實(shí)測固有頻率的動力學(xué)模型修正

以上基于第二類拉氏方程導(dǎo)出了電梯機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動微分方程，利用該方程可以計(jì)算電梯在起動、運(yùn)行和制動全過程中的動態(tài)響應(yīng)，分析電梯機(jī)械系統(tǒng)各部分參數(shù)對其動態(tài)性能的影響。但是，由于電梯力學(xué)模型中的質(zhì)量、剛度與阻尼參數(shù)均是根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙與經(jīng)驗(yàn)公式估算 ， 因此模型中在電梯機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動微分方程中，假定電梯阻尼矩陣為比例阻尼矩陣，這樣在 用模態(tài)迭加法計(jì)算電梯動態(tài)響應(yīng)時只需用到各階模 態(tài)阻尼比，而模態(tài)阻尼比可以從實(shí)測電梯振動響應(yīng)信號中識別。由于在電梯動態(tài)響應(yīng)計(jì)算中并不涉及到具體的阻尼矩陣元素，為使問題簡化，我們只對質(zhì)量和 剛度參數(shù)進(jìn)行修正。同時，考慮到電梯振型測試比較 困難，僅以實(shí)測電梯機(jī)械系統(tǒng)固有頻率為基準(zhǔn)來進(jìn)行模型修正，通過此多方面的修正達(dá)到電梯穩(wěn)定性能的提高。在對電梯動力模型進(jìn)行修正的過程中，還要結(jié)合電梯的實(shí)際應(yīng)用效果，通過不斷的調(diào)整，對模型進(jìn)行修正。

結(jié)語：

電梯的運(yùn)行與建筑物高度具有非常重要的關(guān)系，其運(yùn)行的穩(wěn)定性決定了其與建筑物之間是否能夠達(dá)成和諧的關(guān)系，決定了其是應(yīng)用是否能夠?yàn)槿藗儙戆踩院头€(wěn)定性。依托于機(jī)械系統(tǒng)動力模型能夠更好的對電梯的動力系統(tǒng)進(jìn)行研究，能夠了解其問題所在，對于解決電梯運(yùn)行中的問題具有非常大的幫助和作用。相關(guān)人員還要對模型的建立進(jìn)行深入分析，通過模型的修正達(dá)到電梯效能的提高。

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