建材发展导向
高速曳引式电梯机械系统振动特性研究兰天宇黄建秋（沈阳远大智能工业集团股份有限公司，辽宁沈阳
110027）
摘要：随着城市社会的快速发展袁高层和超高层的建筑不断增加袁曳引式电梯作为高层建筑中不可缺少的运输设备也得到
了广泛的应用遥建筑的增高袁行程的增大袁电梯的运输效率也需不断提高袁其运行速度也随之增大遥电梯在给人们的生活带来便利的同时袁也因其运行速度的提升而表现出诸多复杂的动态特性袁这不仅会影响电梯运行的舒适度袁也会影响电梯的使用寿命袁增加安全隐患遥因此袁有必要对高速曳引式电梯复杂的动态特性进行分析袁主要针对诸多动态特性中高速曳引式电梯机械系统震动的研究袁以此为依据合理设计机械系统结构和运行参数遥关键词：高速曳引式电梯曰机械系统曰振动特性
1高速曳引电梯机械系统的垂直振动特性研究
曳引式电梯是目前使用最广泛的电梯之一袁具有提升高度大尧结构紧凑尧安全系数高等优点遥目前不仅曳引式电梯的使用数量不断增多袁由于高层和超高层建筑工程的需要袁其升降速度也明显提升遥在传统结构形式基础上对曳引式电梯进行研究袁其牵引比一般分为两种袁即2颐1或1颐1遥本次对高速曳引电梯的机械系统垂直振动特性的分析袁采用牵引比1颐1形式建立物理分析模型袁模型中电梯轿厢和对重分别悬挂在曳引轮两侧袁在曳引机的动力作用下袁通过曳引钢丝绳牵引轿厢进行垂直向的升降运动遥
根据物理模型建立方程袁对其振动特性进行分析遥在此过程中要注意区分补偿链和补偿绳袁在高速曳引电梯系统中袁电梯存在张紧情况袁需要对张紧系统和补偿链进行协同设计袁才能使对中和轿厢侧保持重量平衡遥电梯垂直向的振动原因主要是曳引系统运行时产生的振动袁包括曳引轮偏心振动尧导向轮不规则尧电机输出力矩的波动等引起的振动遥其本质属于多自由度振动系统遥因此袁在对其进行垂直向振动特性分析以及系统设计时袁要充分考虑垂直向模型中的各方面影响因素遥以物理模型的时变性为依据袁对轿厢运动全程进行离散袁结合曳引钢丝绳的智联给也行尧电梯振动模型尧导靴弹簧和张力系统等袁采用模态实验方法袁计算各阶段机械系统对应的频率和轿厢位置尧重量变化情况遥2高速曳引电梯机械系统的水平振动特性研究
现阶段针对高速曳引电梯机械体统的水平振动特性所进行的研究工作袁受技术条件以及经济条件制约袁往往忽视了存在于轿厢侧面和轿底的减振橡胶具有的作用袁从而将包括轿架质量在内的参数与轿厢进行直接叠加袁也就是说将轿架和轿厢视为一个整体遥在对高速曳引电梯进行实际使用的过程中袁为了在最大程度上对轿架向轿厢进行传递的水平振动进行降低袁施工人员往往会选择将大量减振橡胶安装在轿厢侧面和轿底袁正是由于这部分减振橡胶的存在袁导致轿厢质心并不与轿厢架质心处于相同位置袁因此袁在对系统水平振动所对应物理模型进行建立的过程中袁应当对质心偏移的情况加以考虑遥该物理模型在轿架上对轿厢进行了安装袁并通过在轿厢侧面和轿底对减振橡胶进行安装的方式袁在很大程度上对轿架所传递振动进行了减弱袁而将导靴安装在轿架上袁通过将其与导轨进行滚动接触的方式袁完成井道中电梯的升降运动时袁导靴弹簧和导轨在接触过程中所产生预压缩量袁具有明显的减振效果遥
虽然导靴质量较小袁在电梯运行过程中对水平振动产生的影响较易被忽略袁但是随着电梯运行速度的不断提升袁滚动导靴具有的作用应当引起重视袁导轨制造及安装过程中的误差袁导轨弯曲变形等情况的存在袁都会导致电梯轿厢受到
2020年第10期相应的激励遥因此袁本文在对水平振动特性进行研究时袁重点考虑了滚动导靴可能带来的影响袁通过对导轨及滚动导靴之间所产生相互作用加以分析的方式袁得出了相应的径向物理模型袁在对8自由度的电梯水平振动模型进行建立后袁通过模态实验的方式计算出了高速曳引电梯机械系统在不同阶段所对应频率遥
3高速曳引式电梯振动的控制策略3.1被动控制
被动控制措施主要有电梯轿厢支撑弹簧和橡胶参数的优化尧电梯导靴支撑弹簧刚度的优化尧导轮支撑弹簧刚度的优化等袁这些措施可以有效避免轿厢的振动频率和导轨的振动频率过于接近导致的共振现象遥此外袁实验表明袁通过在导轨上安装摩擦和油液阻尼器来增大整个电梯系统的阻尼系数袁可以有效抑制轿厢的振动幅度遥被动控制法可靠性较高袁维护费用较低袁但相对而言控制效果较为有限遥3.2主动控制
近年来袁高速曳引式电梯的振动主动控制技术得到了广泛关注袁与传统的振动控制方法相比袁振动主动控制技术可以根据检测到的振动信号采取积极的控制措施袁主动消除或减少振动现象袁保证电梯的安全运行遥
高速曳引式电梯的振动主动控制方式有多种袁目前常用的有主动/半主动吸振控制尧隔振控制尧阻振控制尧消振控制等遥一般而言袁振动主动控制系统主要由传感器尧被动悬置装置尧控制装置及作动器组成遥其中袁传感器主要用于将被控制信号传输到控制装置袁是整个系统的数据采集和输入源袁在整个振动主动控制系统中袁需要控制的参数包括电梯的速度尧加速度尧位移尧压力及位置等袁根据受控参数的不同袁需要安装对应的传感器;作动器旨在快速为电梯系统提供合适的动态作用力;被动悬置装置用于在制动器失效情况下支撑发动机运转;控制装置是振动主动控制系统的输出装置袁可直接控制作动器生成的力和位移的大小袁以减少振动现象遥4结语
总而言之袁本文以导靴与导轨间的相互作用和曳引钢丝绳具有的时变特性为依据袁对高速曳引电梯在水平以及垂直方向上所对应的振动物理模型进行了建立袁并通过仿真分析的方式袁在对高速曳引电梯所具有振动特性进行研究的基础上袁进一步讨论了系统振动速度尧位移等因素的变化规律遥
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