陳 杰 樓國樑

上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院 上海 200062

正文：

引言

當(dāng)前，隨著電梯應(yīng)用的逐漸廣泛，其運(yùn)行速度也越來越高，而隨之，人們對電梯運(yùn)行的穩(wěn)定性也提出了更高的要求。而很多高度電梯在實(shí)際使用的時候，都存在著嚴(yán)重的振動問題，給人們乘坐電梯的舒適性帶來了極大的影響，而導(dǎo)致高速電梯振動的主要原因之一，就是曳引機(jī)旋轉(zhuǎn)失衡。

1 研究高速電梯振動的方法和意義

高速電梯振動響應(yīng)是直接影響著電梯乘坐舒適性的，所以，振動響應(yīng)是評價(jià)電梯整體舒適性的一個主要指標(biāo)。高速電梯在運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的振動主要分為兩種類型，一種為縱向振動，另一種為水平振動，不管是哪一種振動，都會給電梯的正常運(yùn)行帶來極大的影響。通過測定發(fā)現(xiàn)，電梯的振動形式為縱向振動，因此，需要對縱向振動模型進(jìn)行建立與研究，分析出振動原因，并采取相應(yīng)的解決措施。當(dāng)前，我國常用的建模方式主要有以下兩種：一種是集中參數(shù)離散建模方法，另一種是分布參數(shù)連續(xù)建模方法。

2 電梯導(dǎo)軌對各導(dǎo)靴的作用力分析

高速電梯系統(tǒng)是一種復(fù)雜性較高的多體運(yùn)動系統(tǒng)，圖1為高度電梯系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。導(dǎo)致高速電梯轎廂出現(xiàn)水平振動的原因有很多，其中主要原因就是導(dǎo)向系統(tǒng)設(shè)置不合理。

圖1 高速電梯結(jié)構(gòu)圖

高速電梯的導(dǎo)向系統(tǒng)主要由導(dǎo)靴以及導(dǎo)軌等兩個部分組成，通常情況下，導(dǎo)靴都是安裝在導(dǎo)軌支架的兩邊。據(jù)相關(guān)研究與分析發(fā)現(xiàn)，高速電梯水平振動幅度的大小一般都是由電梯運(yùn)行速度決定的，同時，高速電梯在實(shí)際運(yùn)行的時候，導(dǎo)軌出現(xiàn)激勵狀態(tài)，也是導(dǎo)致電梯轎廂出現(xiàn)水平振動的一個主要原因。

圖2 高速電梯導(dǎo)軌和導(dǎo)靴的接觸模型

在開展高速電梯水平振動問題仿真模擬時，通常都需要在電梯轎廂上添加短脈沖、三角以及階躍等激勵，這樣能夠有效保障仿真模擬的準(zhǔn)確性，不過，在實(shí)際應(yīng)用的時候，仍然存在著諸多問題。本文主要對當(dāng)前高速電梯運(yùn)行過程中常見的水平振動問題進(jìn)行仿真建模，在模型建立過程中，充分考慮電梯系統(tǒng)的導(dǎo)靴、導(dǎo)軌等各種影響因素，并充分融入導(dǎo)軌激勵，有效防止了各種激勵對電梯水平振動模型建立效果的影響，確保了電梯轎廂水平振動模型建立的完善性。由于很多高速電梯都是采用的滾動式導(dǎo)靴，所以，高速電梯在實(shí)際運(yùn)行過程中，導(dǎo)軌雨導(dǎo)靴本身在接觸時會產(chǎn)生 Herta 接觸力。通過三維接觸滾動理論可以得知，電梯導(dǎo)軌與導(dǎo)靴接觸位置的位移值是與受力方向相關(guān)的，所以，應(yīng)建立起導(dǎo)軌、導(dǎo)靴接觸模型，由圖2可以看出，高速電梯導(dǎo)靴受力方向?yàn)閦方向。

3 高速電梯水平振動主動電氣控制設(shè)計(jì)

通過對高速電梯導(dǎo)靴以及導(dǎo)軌接觸模型的建立，基于液壓作動器，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的電梯主動導(dǎo)靴，然后對其進(jìn)行模擬控制，從而以主動電氣控制方式來降低電梯的水平振動幅度，使電梯運(yùn)行的安全性得到有效提高。

4 振動仿真與分析

高速電梯提升系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)具有著很高的復(fù)雜性，所以，ADAMS的模型建立難度比較大，在模型建立過程中，為了保證模型建立效果，可以先在產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)（NX）中將所有的零部件模型建立好，然后在將建立好的零部件模型傳輸?shù)紸DAMS中進(jìn)行組裝完善。由于鋼絲繩是一種柔性體，所以，不能直接對其進(jìn)行模型建立，可以采用離散方式來對鋼絲繩進(jìn)行獨(dú)立模型建立，在ADAMS中分別輸入鋼絲繩系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)，然后形成鋼絲繩索以及滑輪模型。繩索模型主要有兩種形式，一種是簡化模型，另一種是離散模型，簡化模型在建立過程中，無法引入繩索的質(zhì)量以及摩擦力，很難準(zhǔn)確的模擬出繩索系統(tǒng)的振動情況，因此，應(yīng)采用離散模型方式來進(jìn)行仿真模擬，確保振動仿真的準(zhǔn)確性及可靠性。

考慮高速電梯提升系統(tǒng)曳引鋼絲繩變長度的時變特性，充分利用Hamilton原理來對高速電梯提升系統(tǒng)縱向振動的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，從而找出相應(yīng)的離散化數(shù)值計(jì)算方式。通過對ADAMS模型仿真結(jié)果的分析與比對可以得出以下三個結(jié)論：

（1）高速電梯在實(shí)際運(yùn)行過程中，提升越接近頂端，縱向振動的幅度也就越大。

（2）高速電梯在滿載狀態(tài)下，振動幅度較小，而在空載狀態(tài)下，振動幅度則較大。

（3）通過對比可以看出，振動微方程計(jì)算結(jié)果與ADAMS仿真模擬的結(jié)果并沒有太大的差異，這說明高速電梯振動模型的建立是具有較高的可靠性的，通過對振動模型的研究與分析，可以為減振設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)依據(jù)。

5 結(jié)語：

轎廂的振動響應(yīng)直接影響到電梯高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，本文通過對高速電梯振動模型的建立與研究分析，探索減小振動的方法，使電梯既能滿足高速運(yùn)轉(zhuǎn)，又能實(shí)現(xiàn)人們對乘坐電梯的舒適度的要求。