高速電梯擺振控制器閥塊及模擬試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)論文

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p><b>　　1.1 概述1</b></p><p>　　1.2 電梯的類別2</p><p>　　1.2.1 按用途分類2</p><

2、p>　　1.2.2 按驅(qū)動(dòng)方式分類3</p><p>　　1.2.3 按速度分類3</p><p>　　1.2.4 按電梯有無(wú)司機(jī)分類3</p><p>　　1.2.5 按操縱控制方式分類3</p><p>　　1.2.6 其他分類方式4</p><p>　　1.2.7 特殊電梯4</p>

3、<p>　　1.3 電梯的特點(diǎn)及性能體現(xiàn)4</p><p>　　1.4 未來(lái)電梯的發(fā)展方向4</p><p>　　1.4.1 電梯群控系統(tǒng)將更加智能化4</p><p>　　1.4.2 超高速電梯速度越來(lái)越高5</p><p>　　1.4.3 藍(lán)牙技術(shù)在電梯上廣泛應(yīng)用5</p><p>　　1.

4、4.4 綠色電梯將普及5</p><p>　　1.4.5 電梯產(chǎn)業(yè)將網(wǎng)絡(luò)化、信息化5</p><p>　　1.4.6 乘電梯去太空5</p><p>　　1.5 高速電梯減振研究5</p><p>　　1.6 論文的主要工作6</p><p>　　第二章 電梯的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行原理7</p><

5、;p>　　2.1 電梯的結(jié)構(gòu)7</p><p>　　2.1.1 電梯名詞介紹7</p><p>　　2.1.2 曳引式電梯基本結(jié)構(gòu)7</p><p>　　2.2 電梯運(yùn)行原理9</p><p>　　第三章 電梯振動(dòng)分析及擺振控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.1 電梯的振動(dòng)特點(diǎn)11</p&

6、gt;<p>　　3.2 電梯振動(dòng)的主要原因12</p><p>　　3.2.1 機(jī)械系統(tǒng)振動(dòng)的主要原因12</p><p>　　3.2.2 電氣系統(tǒng)振動(dòng)的主要原因12</p><p>　　3.3 兩個(gè)重要部件12</p><p>　　3.3.1 導(dǎo)靴12</p><p>　　3.3.2 導(dǎo)軌

7、13</p><p>　　3.4 電梯水平振動(dòng)模型13</p><p>　　3.4.1 轎廂振動(dòng)模型13</p><p>　　3.4.2 導(dǎo)軌激勵(lì)模型15</p><p>　　3.5 高速電梯水平減振的主要措施15</p><p>　　3.5.1 使用不與導(dǎo)軌接觸的電磁導(dǎo)靴15</p><

8、p>　　3.5.2 改進(jìn)轎廂與轎廂架的直梁之間的橡膠減振墊16</p><p>　　3.5.3 應(yīng)用一些質(zhì)量和彈性元件做成動(dòng)力吸振器16</p><p>　　3.5.4 高速電梯水平振動(dòng)主動(dòng)控制16</p><p>　　3.6 研究對(duì)象與數(shù)據(jù)16</p><p>　　3.6.1 對(duì)象電梯規(guī)格16</p><

9、p>　　3.6.2 導(dǎo)軌不平的條件17</p><p>　　3.7 擺振主動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)18</p><p>　　3.7.1 設(shè)計(jì)思想18</p><p>　　3.7.2 液壓作動(dòng)器的組成和工作原理18</p><p>　　3.7.3 高速開(kāi)關(guān)閥20</p><p>　　3.7.4 集成塊的設(shè)計(jì)22&

10、lt;/p><p>　　3.7.5 其他部件24</p><p>　　第四章 擺振主動(dòng)控制模擬試驗(yàn)26</p><p><b>　　4.1 引言26</b></p><p>　　4.2 模擬試驗(yàn)臺(tái)架的組成和原理26</p><p>　　4.3 正弦激勵(lì)模擬裝置的設(shè)計(jì)26</p>

11、<p>　　4.4 擺振主動(dòng)控制模擬試驗(yàn)29</p><p>　　4.4.1 蓄能器對(duì)主動(dòng)控制系統(tǒng)性能的影響29</p><p>　　4.4.2 載波頻率和占空比對(duì)PWM控制的影響31</p><p><b>　　4.5 結(jié)論38</b></p><p><b>　　致謝39</b&

12、gt;</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)40</b></p><p>　　高速電梯擺振控制器閥塊及模擬試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　現(xiàn)如今電梯在人們的日常生活與工作中起著重要的作用，帶來(lái)了許多方便之處。隨著高層建筑的不斷出現(xiàn)，高速電梯的應(yīng)用也越來(lái)

13、越廣泛，隨之而來(lái)的振動(dòng)問(wèn)題也引起人們的極大關(guān)注：由于高速電梯運(yùn)行速度快，一些微小的激勵(lì)也會(huì)使其產(chǎn)生振動(dòng)。</p><p>　　振動(dòng)會(huì)影響到電梯的工作性能，對(duì)其曳引系統(tǒng)產(chǎn)生附加動(dòng)載荷，縮短電梯的使用壽命；強(qiáng)烈的振動(dòng)還會(huì)影響到電梯轎廂上儀器儀表的正常工作，縮短精密儀器的壽命并且嚴(yán)重影響其精度，使電梯不能平層到位，導(dǎo)致安全事故的發(fā)生；振動(dòng)以及振動(dòng)產(chǎn)生的噪音還會(huì)影響司乘人員的舒適感和健康，從而影響電梯的品牌和信譽(yù)。因此研

14、究控制高速電梯的振動(dòng)顯得尤為必要。</p><p>　　本文主要討論高速電梯水平振動(dòng)的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，集中研究控制系統(tǒng)中高速開(kāi)關(guān)閥閥塊以及模擬試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)分析。其中高速開(kāi)關(guān)閥閥塊為體現(xiàn)控制系統(tǒng)性能的重要組成部分，模擬試驗(yàn)裝置則是模擬導(dǎo)軌的不平度對(duì)高速電梯引起的激勵(lì)情況。</p><p>　　關(guān)鍵詞 高速電梯，水平振動(dòng)，高速開(kāi)關(guān)閥閥塊，模擬試驗(yàn)裝置</p>

15、;<p>　　DESIGN OF VIBRATION CONTROL UNIT</p><p>　　FOR HIGH-SPEED ELEVATOR</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Nowadays the elevator is playing an important role in p

16、eople’s daily life and work with lots of convenience. Along with the perpetual advent of high-rise buildings, high-speed elevators are more and more widely used. The resulted problem of elevator vibration has also attrac

17、ted people’s attention. As high-speed elevators run fast, tiny stimulations can also arose vibration.</p><p>　　Vibration may affect elevator’s service behavior to produce a lot of additional dynamics loads o

18、n its drag system, which will decrease elevator’s service life; Strong vibration can also affect normal work of the instruments and meters on the elevator car, shorten useful life of the precise instruments and affect th

19、eir precision, and make the elevator could not reach the designed floor smoothly, result in safety misadventures; Vibration with resulted noise will affect the comfortable sensation an</p><p>　　This paper mo

20、stly discusses the design principle of the high-speed elevator’s lateral vibration control system, and focus on designing the valve block and the simulation experiment facility of the system with relevant analysis of exp

21、eriments. The valve block is an important part of the unit of the system performing the service behavior, and the simulation experiment facility simulates the stimulations resulted by rail unevenness.</p><p>

22、;　　KEY WORDS high-speed elevator, lateral vibration, valve block, </p><p>　　simulation experiment system</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1概述</b></p

23、><p>　　電梯是垂直運(yùn)行的電梯(通常也簡(jiǎn)稱為電梯)、傾斜方向運(yùn)行的自動(dòng)扶梯、傾斜或水平方向運(yùn)行的自動(dòng)人行道的總稱。</p><p>　　自從1852年，美國(guó)人奧的斯發(fā)明了世界第1臺(tái)安全升降機(jī)-現(xiàn)代電梯的雛形以來(lái)，電梯已成為人類現(xiàn)代生活中廣泛使用的人員運(yùn)輸工具。尤其是在城市化高速發(fā)展的今天，越來(lái)越多的摩天大樓拔地而起，每天都有大量人流及物資需要輸送。辦公樓、商場(chǎng)、住宅的建造與電梯的品質(zhì)愈加密

24、不可分。在一定意義上，電梯就如同在水平路面上行駛的汽車，只不過(guò)它溝通是垂直方向，雖然就連如今最快速度的電梯也遠(yuǎn)趕不上普通汽車。換言之，電梯是標(biāo)志著現(xiàn)代物質(zhì)文明的垂直運(yùn)輸工具。</p><p>　　據(jù)估計(jì)，截至2002年，全球在用電梯約635萬(wàn)臺(tái)，其中垂直電梯約610萬(wàn)臺(tái)，自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道約25萬(wàn)臺(tái)。</p><p>　　150年來(lái)，人們對(duì)電梯安全性、高效性、舒適性的不斷追求，推動(dòng)了電梯

25、技術(shù)的進(jìn)步。</p><p>　　1889年，升降機(jī)開(kāi)始采用電力驅(qū)動(dòng)，真正出現(xiàn)了電梯。</p><p>　　19世紀(jì)末，采用沃德-倫納德系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)控制的直流電梯出現(xiàn)，電梯的運(yùn)行性能明顯得到改善。</p><p>　　1983年，變壓變頻控制的電梯出現(xiàn)，由于其良好的調(diào)速性能、舒適感和節(jié)能等特點(diǎn)迅速成為電梯的主流產(chǎn)品。</p><p>　　1996

26、 年，交流永磁同步無(wú)齒輪曳引機(jī)驅(qū)動(dòng)的無(wú)機(jī)房電梯出現(xiàn)，電梯技術(shù)又一次革新。</p><p>　　隨著電梯技術(shù)的發(fā)展，電梯的運(yùn)行高度及速度也不斷的得到提高。</p><p>　　1993 年，三菱電機(jī)公司在日本橫濱地區(qū)Landmark大廈安裝了12.50m/s速度的超高速乘客電梯，是當(dāng)時(shí)世界速度最快的乘客電梯。</p><p>　　1997年，通力電梯公司在芬蘭建造了當(dāng)

27、今世界行程最大（350m）的地下電梯試驗(yàn)井道，實(shí)際最大行程330m，理論上可測(cè)試 17.00m/s速度的電梯。</p><p>　　2002年，正在建設(shè)中預(yù)計(jì)2004年竣工的臺(tái)北國(guó)際金融中心大廈，安裝了日本東芝電梯公司速度為1010m/min（16.8m/s）的超高速電梯。該電梯連接地下1層和第89層觀光層，提升高度為388m。</p><p>　　電梯服務(wù)中國(guó)已有100

28、0;多年歷史，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)在用電梯34.6多萬(wàn)臺(tái)，每年還以約5萬(wàn)～6萬(wàn)臺(tái)的速度增長(zhǎng)。2003年中國(guó)電梯安裝量已逾8萬(wàn)臺(tái)，電梯行業(yè)正處于發(fā)展高潮。</p><p>　　上海東方明珠電視塔，塔高468m，該塔配置奧的斯公司電梯、自動(dòng)扶梯20余部，其中裝有中國(guó)第1臺(tái)雙層轎廂電梯，中國(guó)第1臺(tái)圓形轎廂三導(dǎo)軌觀光電梯（額定載重量4000kg）和2臺(tái)7.00m/s的高速電梯。</p><p>　　中國(guó)最

29、高的摩天大廈，位于上海浦東的金茂大廈，樓高420m，88層。金茂大廈配置電梯61臺(tái)，自動(dòng)扶梯18臺(tái)。2臺(tái)三菱電機(jī)公司額定載重量2500kg、速度為9.00m/s的超高速電梯是目前我國(guó)額定速度最快的在用電梯。</p><p>　　世界自然遺產(chǎn)—湖南張家界武陵源風(fēng)景區(qū)，安裝了號(hào)稱世界最高的戶外電梯、世界最高的雙層觀光電梯。</p><p>　　發(fā)展至今，我國(guó)電梯行業(yè)已有上海三菱、廣州日立、天津

30、奧的斯、杭州西子奧的斯、廣州奧的斯、上海奧的斯等約10家大型知名電梯企業(yè)。</p><p>　　截止到2004年，中國(guó)國(guó)際電梯展于1996年、1997年、1998年、2000年、2002年、2004年共舉辦了6屆。展覽會(huì)交流了世界各國(guó)的電梯技術(shù)和市場(chǎng)信息，促進(jìn)了電梯行業(yè)發(fā)展。</p><p>　　在2004年在上?！暗诹鶎弥袊?guó)國(guó)際電梯設(shè)備及技術(shù)展覽會(huì)”上，有來(lái)自世界各地近三百家相關(guān)單位參展

31、，推出了眾多代表世界先進(jìn)技術(shù)發(fā)展的最新產(chǎn)品，展會(huì)盛況空前，讓人們見(jiàn)識(shí)了現(xiàn)代科技在電梯業(yè)的最新成就。</p><p>　　世界最大的電梯和自動(dòng)扶梯供應(yīng)商之一的芬蘭通力電梯公司，此次將KONE AltaTM高速電梯以及通力DCS目的選層系統(tǒng)引進(jìn)到中國(guó)。</p><p>　　新推出的高速電梯KONE AltaTM通過(guò)基因運(yùn)算法則、模擬自然進(jìn)化論的優(yōu)化法則來(lái)關(guān)注高速電梯的性能、質(zhì)量以及舒適度，給予

32、建筑設(shè)計(jì)更多的自由，從而更好地為高層樓宇服務(wù)。通力Alta是為未來(lái)高達(dá)500米的超高建筑而開(kāi)發(fā)的電梯。目前通力已研制出速度超過(guò)10米/秒，載重量超過(guò)5噸的世界最強(qiáng)的電梯馬達(dá)。由于使用了強(qiáng)大的雙轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)，它們能達(dá)到17米/秒的速度。曳引機(jī)采用了獨(dú)特的矢量控制無(wú)齒輪系統(tǒng)，運(yùn)用了專利技術(shù)：永磁軸向同步馬達(dá)。它們緊湊，效率極高，有很高的動(dòng)力/重量比。</p><p>　　通力Alta 控制系統(tǒng)運(yùn)用遺傳算法，優(yōu)化設(shè)計(jì)轎廂在

33、各種交通形態(tài)的路線，使用模糊邏輯和人工智能完成特殊的控制任務(wù)。通力特殊的靜音轎廂技術(shù)的通力雙層轎廂，使得不論是小噸位還是大噸位的電梯，都運(yùn)行平穩(wěn)安靜。靈活使用部件和輔助系統(tǒng)，通力Alta 為客戶提供高層建筑的解決方案。而且，由于采用了獨(dú)特的安裝技術(shù)，通力Alta可以在大樓建設(shè)期間，運(yùn)送現(xiàn)場(chǎng)工人和材料。</p><p>　　2004上海電梯展上展示的通力目的選層系統(tǒng)，乘客在候梯大廳里用操作面板選擇要去樓層，系統(tǒng)會(huì)自

34、動(dòng)提示應(yīng)乘坐的電梯號(hào)并一站式帶乘客到目的地，大大縮短了等電梯的時(shí)間，</p><p><b>　　提高了運(yùn)營(yíng)效能。</b></p><p>　　芬蘭通力電梯公司以高科技、高節(jié)能的獨(dú)特產(chǎn)品迅速擴(kuò)大在中國(guó)的市場(chǎng)份額。公司中國(guó)總裁紀(jì)利仕宣布，通力電梯將把歐洲最先進(jìn)的技術(shù)帶到中國(guó)。目前在中國(guó)，通力電梯已進(jìn)入了國(guó)家大劇院、首都博物、臺(tái)北金融中心等著名建筑。</p>

35、<p>　　作為最早進(jìn)入中國(guó)電梯市場(chǎng)的外資品牌，瑞士迅達(dá)公司早在1980年，就看好并進(jìn)入中國(guó)的建筑市場(chǎng)。經(jīng)過(guò)二十多年的發(fā)展，中國(guó)已經(jīng)成為迅達(dá)在全球最重要的市場(chǎng)。目前，迅達(dá)已在中國(guó)建立了兩個(gè)整梯經(jīng)營(yíng)公司、兩個(gè)部件生產(chǎn)企業(yè)、1個(gè)培訓(xùn)中心及1個(gè)研發(fā)中心。</p><p>　　瑞士迅達(dá)中國(guó)公司總裁馬克·諾布爾日前在滬宣布，中國(guó)已經(jīng)成為世界最重要的電梯市場(chǎng)，占全球四成份額。預(yù)計(jì)上海電梯市場(chǎng)今年的需求量

36、將超過(guò)7000臺(tái)，其中住宅電梯占七成左右。</p><p><b>　　1.2電梯的類別</b></p><p>　　電梯的定義為：用電力拖動(dòng)的轎廂運(yùn)行于鉛垂的或傾斜不大于15°的兩列剛性導(dǎo)軌之間運(yùn)送乘客或貨物的固定設(shè)備。習(xí)慣上不論其驅(qū)動(dòng)方式如何，將電梯作為建筑物內(nèi)垂直交通運(yùn)輸工具的總稱。</p><p>　　根據(jù)建筑的高度、用途及客

37、流量（或物流量）的不同，而設(shè)置不同類型的電梯。目前電梯的基本分類方法大致如下： </p><p>　　1.2.1按用途分類</p><p>　?、?乘客電梯, 為運(yùn)送乘客設(shè)計(jì)的電梯，要求有完善的安全設(shè)施以及一定的轎內(nèi)裝飾。</p><p>　　⑵ 載貨電梯, 主要為運(yùn)送貨物而設(shè)計(jì), 通常有人伴隨的電梯。</p><p>　?、?醫(yī)用電梯, 為

38、運(yùn)送病床、擔(dān)架、醫(yī)用車而設(shè)計(jì)的電梯，轎廂具有長(zhǎng)而窄的特點(diǎn)。</p><p>　?、?雜物電梯, 供圖書館、辦公樓、飯店運(yùn)送圖書、文件、食品等設(shè)計(jì)的電梯。</p><p>　?、?觀光電梯, 轎廂壁透明，供乘客觀光用的電梯。</p><p>　?、?車輛電梯, 用作裝運(yùn)車輛的電梯。</p><p>　?、?船舶電梯, 船舶上使用的電梯。<

39、/p><p>　?、?建筑施工電梯, 建筑施工與維修用的電梯。</p><p>　?、?其它類型的電梯，除上述常用電梯外，還有些特殊用途的電梯，如冷庫(kù)電梯、防爆電</p><p>　　梯、礦井電梯、電站電梯、消防員用電梯等。</p><p>　　1.2.2按驅(qū)動(dòng)方式分類</p><p>　?、?交流電梯，用交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)作

40、為驅(qū)動(dòng)力的電梯。根據(jù)拖動(dòng)方式又可分為交流單速、</p><p>　　交流雙速、交流調(diào)壓調(diào)速、交流變壓變頻調(diào)速等。</p><p>　?、?直流電梯，用直流電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)力的電梯。這類電梯的額定速度一般在2.00m/s</p><p><b>　　以上。</b></p><p>　　⑶ 液壓電梯，一般利用電動(dòng)泵驅(qū)動(dòng)液體流動(dòng)

41、，由柱塞使轎廂升降的電梯。</p><p>　?、?齒輪齒條電梯, 將導(dǎo)軌加工成齒條，轎廂裝上與齒條嚙合的齒輪，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)齒輪旋</p><p>　　轉(zhuǎn)使轎廂升降的電梯。</p><p>　　⑸ 螺桿式電梯，將直頂式電梯的柱塞加工成矩形螺紋，再將帶有推力軸承的大螺母安裝</p><p>　　于油缸頂，然后通過(guò)電機(jī)經(jīng)減速機(jī)（或皮帶）帶動(dòng)螺母旋轉(zhuǎn)

42、，從而使螺</p><p>　　桿頂升轎廂上升或下降的電梯。</p><p>　?、?直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電梯，其動(dòng)力源是直線電機(jī)。電梯問(wèn)世初期，曾用蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)作</p><p>　　為動(dòng)力直接驅(qū)動(dòng)電梯，現(xiàn)已基本絕跡。</p><p>　　1.2.3按速度分類</p><p>　　電梯無(wú)嚴(yán)格的速度分類，我國(guó)習(xí)慣上按下述方

43、法分類。</p><p>　?、?低速梯，常指低于1.00m/s速度的電梯。</p><p>　?、?中速梯，常指速度在1.00～2.00m/s的電梯。</p><p>　　⑶ 高速梯，常指速度大于2.00m/s的電梯。</p><p>　?、?超高速，速度超過(guò)5.00m/s的電梯。</p><p>　　隨著電梯技術(shù)的

44、不斷發(fā)展，電梯速度越來(lái)越高，區(qū)別高、中、低速電梯的速度限值也在相應(yīng)地提高。</p><p>　　1.2.4按電梯有無(wú)司機(jī)分類</p><p>　?、?有司機(jī)電梯，電梯的運(yùn)行方式由專職司機(jī)操縱來(lái)完成。</p><p>　　⑵ 無(wú)司機(jī)電梯，乘客進(jìn)入電梯轎廂，按下操縱盤上所需要去的層樓按鈕，電梯自動(dòng)運(yùn)行</p><p>　　到達(dá)目的層樓，這類電梯一

45、般具有集選功能。</p><p>　　⑶ 有/無(wú)司機(jī)電梯，這類電梯可變換控制電路，平時(shí)由乘客操縱，如遇客流量大或必要</p><p><b>　　時(shí)改由司機(jī)操縱。</b></p><p>　　1.2.5按操縱控制方式分類</p><p>　?、?手柄開(kāi)關(guān)操縱，電梯司機(jī)在轎廂內(nèi)控制操縱盤手柄開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)電梯的起動(dòng)、上升、下&

46、lt;/p><p>　　降、平層、停止的運(yùn)行狀態(tài)。</p><p>　?、?按鈕控制電梯，是一種簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制電梯，具有自動(dòng)平層功能，常見(jiàn)有轎外按鈕控</p><p>　　制、轎內(nèi)按鈕控制兩種控制方式。</p><p>　　⑶ 信號(hào)控制電梯，這是一種自動(dòng)控制程度較高的有司機(jī)電梯。除具有自動(dòng)平層，自動(dòng)開(kāi)</p><p>　　

47、門功能外，尚具有轎廂命令登記，層站召喚登記，自動(dòng)停層，順向截</p><p>　　停和自動(dòng)換向等功能。</p><p>　?、?集選控制電梯，是一種在信號(hào)控制基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的全自動(dòng)控制的電梯，與信號(hào)控制</p><p>　　的主要區(qū)別在于能實(shí)現(xiàn)無(wú)司機(jī)操縱。</p><p>　　⑸ 并聯(lián)控制電梯，2～3臺(tái)電梯的控制線路并聯(lián)起來(lái)進(jìn)行邏輯控制，共用

48、層站外召喚按</p><p>　　鈕，電梯本身都具有集選功能。</p><p>　?、?群控電梯，是用微機(jī)控制和統(tǒng)一調(diào)度多臺(tái)集中并列的電梯。群控有梯群的程序控制、</p><p>　　梯群智能控制等形式。</p><p>　　1.2.6其它分類方式</p><p>　　⑴ 按機(jī)房位置分類，則有機(jī)房在井道頂部的（上機(jī)房)

49、電梯、機(jī)房在井道底部旁側(cè)的（下</p><p>　　機(jī)房）電梯，以及有機(jī)房在井道內(nèi)部的（無(wú)機(jī)房）電梯。</p><p>　?、?按轎廂尺寸分類，則經(jīng)常使用“小型”、“超大型”等抽象詞匯表示。此外，還有雙層</p><p><b>　　轎廂電梯等。</b></p><p><b>　　1.2.7特殊電梯</

50、b></p><p>　?、?斜行電梯，轎廂在傾斜的井道中沿著傾斜的導(dǎo)軌運(yùn)行，是集觀光和運(yùn)輸于一體的輸送</p><p>　　設(shè)備。特別是由于土地緊張而將住宅移至山區(qū)后，斜行電梯發(fā)展迅速。</p><p>　?、?立體停車場(chǎng)用電梯，根據(jù)不同的停車場(chǎng)可選配不同類型的電梯。</p><p>　?、?建筑施工電梯，是一種采用齒輪齒條嚙合方式（

51、包括銷齒傳動(dòng)與鏈傳動(dòng)，或采用鋼絲</p><p>　　繩提升），使吊籠作垂直或傾斜運(yùn)動(dòng)的機(jī)械，用以輸送人員或物料，</p><p>　　主要應(yīng)用于建筑施工與維修。它還可以作為倉(cāng)庫(kù)、碼頭、船塢、高塔、</p><p>　　高煙囪的長(zhǎng)期使用的垂直運(yùn)輸機(jī)械。</p><p>　　1.3電梯的特點(diǎn)及性能體現(xiàn)</p><p>　

52、　電梯是建筑物中垂直交通的主要工具，造價(jià)較高，對(duì)工程影響較大，一般占工程投資的5%-10%，電梯的平面設(shè)置對(duì)建筑物平面、立面及結(jié)構(gòu)影響較大，建筑物施工后很難變動(dòng)，同時(shí)電梯屬永久及耐用設(shè)備，一旦設(shè)置后，其控制系統(tǒng)、速度、載重量是不可輕易變動(dòng)的。</p><p>　　電梯又是機(jī)電一體化的大型復(fù)雜產(chǎn)品，從其結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，主機(jī)、門機(jī)、控制柜、安保等各子系統(tǒng)內(nèi)部及其之間的有機(jī)配合是電梯能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵，配合的一體化水平越高，

53、電梯的工作可靠性和技術(shù)性能就越優(yōu)；從其使用來(lái)講，電梯的使用壽命一般在20年以上，大修周期不少于10年，在長(zhǎng)年的使用中要求電梯既能安全工作，又能保持良好的性能，尤其在大修周期內(nèi)，主要部件應(yīng)能正常工作，經(jīng)大修后應(yīng)基本恢復(fù)原有的性能，電梯的使用特點(diǎn)要求各子系統(tǒng)之間長(zhǎng)期保持良好的匹配性。</p><p>　　電梯的性能指標(biāo)中控制精度與乘坐舒適性是電梯性能的主要體現(xiàn)。</p><p>　　在長(zhǎng)距離電

54、梯運(yùn)行時(shí)，基本規(guī)模中必須考慮到乘客在轎內(nèi)的感受，還需考慮以下因素：①電梯乘坐時(shí)間60s或更少；②適當(dāng)?shù)谋戎?，加速運(yùn)行時(shí)間／勻速運(yùn)行時(shí)間／減速運(yùn)行時(shí)間。勻速運(yùn)行時(shí)間與加速運(yùn)行時(shí)間的比率限定了提升高度。</p><p>　　1.4未來(lái)電梯的發(fā)展方向</p><p>　　1.4.1電梯群控系統(tǒng)將更加智能化</p><p>　　電梯智能群控系統(tǒng)將基于強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)軟硬件資源，

55、如基于專家系統(tǒng)的群控、基于模糊邏輯的群控、基于計(jì)算機(jī)圖像監(jiān)控的群控、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的群控、基于遺傳基因法則的群控等。這些群控系統(tǒng)能適應(yīng)電梯交通的不確定性、控制目標(biāo)的多樣化、非線性表現(xiàn)等動(dòng)態(tài)特性。隨著智能建筑的發(fā)展，電梯的智能群控系統(tǒng)能與大樓所有的自動(dòng)化服務(wù)設(shè)備結(jié)合成整體智能系統(tǒng)。</p><p>　　1.4.2超高速電梯速度越來(lái)越高 </p><p>　　21世紀(jì)將會(huì)發(fā)展多用途

56、、全功能的塔式建筑，超高速電梯繼續(xù)成為研究方向。曳引式超高速電梯的研究繼續(xù)在采用超大容量電動(dòng)機(jī)、高性能的微處理器、減振技術(shù)、新式滾輪導(dǎo)靴和安全鉗、永磁同步電動(dòng)機(jī)、轎廂氣壓緩解和噪聲抑制系統(tǒng)等方面推進(jìn)。采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電梯也有較大研究空間。未來(lái)超高速電梯舒適感會(huì)有明顯提高。</p><p>　　1.4.3藍(lán)牙技術(shù)在電梯上廣泛應(yīng)用</p><p>　　藍(lán)牙（Bluetooth）技術(shù)是一種全球

57、開(kāi)放的、短距無(wú)線通訊技術(shù)規(guī)范，它可通過(guò)短距離無(wú)線通訊，把電梯各種電子設(shè)備連接起來(lái)，無(wú)需縱橫交錯(cuò)的電纜線，可實(shí)現(xiàn)無(wú)線組網(wǎng)。這種技術(shù)將減少電梯的安裝周期和費(fèi)用，提高電梯的可靠性和控制精度，更好地解決電氣設(shè)備的兼容性，有利于把電梯歸納到大樓管理系統(tǒng)或智能化管理小區(qū)系統(tǒng)中。 </p><p>　　1.4.4綠色電梯將普及</p><p>　　要求電梯節(jié)能、減少油污染、電磁兼容性強(qiáng)、噪聲低、長(zhǎng)壽命、

58、采用綠色裝潢材料、與</p><p>　　建筑物協(xié)調(diào)等。甚至有人設(shè)想在大樓頂部的機(jī)房利用太陽(yáng)能作為電梯補(bǔ)充能源。</p><p>　　1.4.5電梯產(chǎn)業(yè)將網(wǎng)絡(luò)化、信息化</p><p>　　電梯控制系統(tǒng)將與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，用網(wǎng)絡(luò)把各地的電梯監(jiān)管起來(lái)進(jìn)行維保；通過(guò)電梯網(wǎng)站進(jìn)行網(wǎng)上交易，包括電梯配置、招投標(biāo)等，也可以在網(wǎng)上申請(qǐng)電梯定期檢驗(yàn)。</p><

59、;p>　　1.4.6乘電梯去太空 </p><p>　　坐電梯進(jìn)入太空，這一設(shè)想是前蘇聯(lián)科學(xué)家在1895年提出來(lái)的，后來(lái)一些科學(xué)家相繼提出了各種解決方案。2000年，美國(guó)國(guó)家宇航局（NASA）描述了建造太空電梯的概念，這需要極細(xì)的碳纖維制成的纜繩并能延伸到地球赤道上方3.5萬(wàn)km。為使這條纜繩突破地心引力的影響，太空中的另一端必須與一個(gè)質(zhì)量巨大的天體相連。這一天體向外太空旋轉(zhuǎn)的力量與地心引力抗衡，

60、將使纜繩緊繃，允許電磁轎廂在纜繩中心的隧道穿行。普通人登上太空這個(gè)夢(mèng)未來(lái)將實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　1.5高速電梯減振研究 </p><p>　　電梯作為運(yùn)載工具，在現(xiàn)代社會(huì)和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中發(fā)揮著重要作用。在電梯的使用過(guò)程中，其外觀、舒適性、故障率等是評(píng)價(jià)電梯的重要指標(biāo)。其中舒適性，即人乘坐電梯的感覺(jué)是用戶衡量電梯廠家產(chǎn)品檔次的一個(gè)重要尺度。</p><p>　　由

61、于高層建筑不斷增高,為適應(yīng)高效運(yùn)輸?shù)囊?電梯的速度也在不斷提高,目前電梯的最高運(yùn)行速度已超過(guò)10ｍ/ｓ,而且還在繼續(xù)上升。速度的提高需克服許多技術(shù)上的困難,其中反映電梯舒適性的振動(dòng)及噪聲問(wèn)題在高速電梯中比較突出,這個(gè)問(wèn)題在高速電梯的設(shè)計(jì)過(guò)程中已得到重視。</p><p>　　電梯在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中的過(guò)大的機(jī)械振動(dòng)和沖擊使乘客感到很不舒服(舒適感差)，在上、下行，起、制動(dòng)階段更是如此。</p><

62、;p>　　早在1962年，世界上最大的電梯公司，美國(guó)OTIS電梯公司就制作了8m／s的高速電梯。到目前為止，OTIS公司、日本三菱等電梯公司都已生產(chǎn)出10～12m／s的超高速電梯。</p><p>　　而在國(guó)內(nèi)，我們?nèi)灾荒苌a(chǎn)低于2m/s的中低速電梯。而且在動(dòng)態(tài)性能，舒適感等方面無(wú)法與進(jìn)口電梯相比。事實(shí)上，國(guó)內(nèi)對(duì)于中高檔電梯的需求．多是依賴進(jìn)口。因此，在我國(guó)，如何控制和減小高速電梯在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中的機(jī)械振動(dòng)

63、，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量，成為一個(gè)急需解決的具有深刻實(shí)際意義的熱點(diǎn)問(wèn)題。</p><p>　　日立公司研制成的，每分鐘可達(dá)810ｍ的高速電梯，比我國(guó)目前通常使用的客梯快５～６倍，且具有噪音小、安全度高的優(yōu)點(diǎn)。目前世界上使用的高速電梯多因?qū)к壊黄蕉l(fā)生振動(dòng)和噪聲，為了解決這個(gè)問(wèn)題，日立公司發(fā)明了一種能減少電梯升降時(shí)振動(dòng)和噪聲的“活動(dòng)性磁力型導(dǎo)軌”，這種導(dǎo)軌安裝電梯，可大大減輕乘客的不舒適感。</p>&l

64、t;p>　　國(guó)外高速電梯的舒適性已達(dá)到較高水平,而國(guó)產(chǎn)高速電梯的舒適性相比之下仍存在較大差距。除了工業(yè)基礎(chǔ)的原因外,系統(tǒng)的振動(dòng)及噪聲控制設(shè)計(jì)方法還不完善。電梯轎廂的振動(dòng)譜在低頻段與人體的敏感頻段一致,明顯的低頻振動(dòng)會(huì)引起乘客的不良情緒反應(yīng),因此對(duì)高速電梯的減振設(shè)計(jì)是不可缺少的。</p><p>　　國(guó)外電梯振動(dòng)的最新發(fā)展是將主動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用到高速電梯的振動(dòng)控制中,其中以水平振動(dòng)控制的研究較多,具有良好舒適感

65、的電梯其垂直或水平穩(wěn)態(tài)振動(dòng)水平按ISO標(biāo)準(zhǔn)小于6～8mG(1mG=0.0098m/s)。電梯系統(tǒng)是一種懸掛結(jié)構(gòu)系統(tǒng),有較多的彈性環(huán)節(jié),而電梯轎廂本身又是框架結(jié)構(gòu),因而系統(tǒng)的阻尼較小,特征頻譜豐富。</p><p>　　電梯在運(yùn)行過(guò)程中系統(tǒng)所受激勵(lì)主要來(lái)自曳引機(jī)的高頻激勵(lì)以及導(dǎo)軌對(duì)轎廂的沖擊作用,而轎廂中的響應(yīng)信號(hào)頻譜主要集中在系統(tǒng)的低頻特征頻率及曳引機(jī)的高頻激勵(lì)頻率附近,因此電梯系統(tǒng)的隔振主要是控制曳引機(jī)激勵(lì)的傳

66、遞率、減小電梯系統(tǒng)外的沖擊作用以及合理調(diào)整系統(tǒng)的特征頻率,特別是電梯轎廂結(jié)構(gòu)的特征頻率。</p><p>　　1.6論文的主要工作</p><p>　　本論文以上海交通大學(xué)車輛研究所和日本FUJITEC（富士達(dá)）公司的合作項(xiàng)目為研究對(duì)象，由車輛研究所提供原始資料及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，主要針對(duì)導(dǎo)軌不平對(duì)轎廂引起的振動(dòng)，探討高速電梯水平振動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，研究系統(tǒng)參數(shù)的影響規(guī)律及相應(yīng)的參數(shù)調(diào)整方法，

67、通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段確定擺振系統(tǒng)中高速開(kāi)關(guān)閥的選用及模擬實(shí)驗(yàn)裝置的參數(shù)。</p><p>　　第二章 電梯的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行原理</p><p><b>　　2.1電梯的結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　2.1.1電梯名詞介紹</p><p>　　⑴ 電梯：是用于高層建筑物中的固定式升降運(yùn)輸設(shè)備，它有一個(gè)裝載乘客的轎廂，沿</p

68、><p>　　著垂直或傾斜角度小于15°的導(dǎo)軌在各樓層間運(yùn)行。</p><p>　?、?轎廂：是直接運(yùn)載乘客的類似于車廂的部分,一般在門關(guān)閉后是一個(gè)封閉的箱體。</p><p>　?、?轎門：轎廂的門，乘客從轎內(nèi)看到的自動(dòng)開(kāi)、閉的門。它跟隨轎廂一起上下運(yùn)行。</p><p>　?、?層門（或稱廳門）：設(shè)置在各樓層電梯入口處的門，它不隨電

69、梯上下運(yùn)行，但隨轎門一起開(kāi)啟或關(guān)閉。</p><p>　?、?呼梯盒（或稱召喚盒）：設(shè)置在各樓層電梯入口層門的旁邊，一般有上下兩個(gè)帶箭頭的按鈕，供乘客召喚轎廂來(lái)本層站時(shí)使用。</p><p>　　⑹ 轎內(nèi)操縱盤：安裝于轎廂內(nèi)壁上，有代表各樓層的數(shù)字按鈕，還有開(kāi)關(guān)門按鈕以及緊急呼叫按鈕，主要供進(jìn)入電梯后乘客選擇目的樓層使用。</p><p>　　2.1.2曳引式電梯基

70、本結(jié)構(gòu)</p><p>　　曳引式電梯是垂直交通運(yùn)輸工具中使用最普遍的一種電梯，其基本結(jié)構(gòu)介紹如下：</p><p><b>　　⑴ 曳引系統(tǒng)</b></p><p>　　曳引系統(tǒng)由曳引機(jī)、曳引鋼絲繩、導(dǎo)向輪及反繩輪等組成。</p><p>　　曳引機(jī)由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速箱、機(jī)座、曳引輪等組成，它是電梯的動(dòng)力源

71、。</p><p>　　曳引鋼絲繩的兩端分別連接轎廂和對(duì)重（或者兩端固定在機(jī)房上），依靠鋼絲繩與曳引</p><p>　　輪繩槽之間的摩擦力來(lái)驅(qū)動(dòng)轎廂升降。</p><p>　　導(dǎo)向輪的作用是分開(kāi)轎廂和對(duì)重的間距，采用復(fù)繞型時(shí)還可增加曳引能力。導(dǎo)向輪安裝</p><p>　　在曳引機(jī)架上或承重梁上。</p><p>　

72、　當(dāng)鋼絲繩的繞繩比大于1時(shí)，在轎廂頂和對(duì)重架上應(yīng)增設(shè)反繩輪。反繩輪的個(gè)數(shù)可以是</p><p>　　1個(gè)、2個(gè)甚至3個(gè)，這與曳引比有關(guān)。</p><p><b>　?、?導(dǎo)向系統(tǒng)</b></p><p>　　導(dǎo)向系統(tǒng)由導(dǎo)軌、導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架等組成。它的作用是限制轎廂和對(duì)重的活動(dòng)自由度，使轎廂和對(duì)重只能沿著導(dǎo)軌作升降運(yùn)動(dòng)。</p>&l

73、t;p>　　導(dǎo)軌固定在導(dǎo)軌架上，導(dǎo)軌架是承重導(dǎo)軌的組件，與井道壁聯(lián)接。</p><p>　　導(dǎo)靴裝在轎廂和對(duì)重架上，與導(dǎo)軌配合，強(qiáng)制轎廂和對(duì)重的運(yùn)動(dòng)服從于導(dǎo)軌的直立方向。</p><p><b>　?、?門系統(tǒng)</b></p><p>　　門系統(tǒng)由轎廂門、層門、開(kāi)門機(jī)、聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)、門鎖等組成。</p><p>　　轎

74、廂門設(shè)在轎廂入口，由門扇、門導(dǎo)軌架、門靴和門刀等組成。</p><p>　　層門設(shè)在層站入口，由門扇、門導(dǎo)軌架、門靴、門鎖裝置及應(yīng)急開(kāi)鎖裝置組成。</p><p>　　開(kāi)門機(jī)設(shè)在轎廂上，是轎廂門和層門啟閉的動(dòng)力源。</p><p><b>　?、?轎廂</b></p><p>　　轎廂用以運(yùn)送乘客或貨物的電梯組件。它是由

75、轎廂架和轎廂體組成。轎廂架是轎廂體的承重構(gòu)架，由橫梁、立柱、底梁和斜拉桿等組成。轎廂體由轎廂底、轎廂壁、轎廂頂及照明、通風(fēng)裝置、轎廂裝飾件和轎內(nèi)操縱按鈕板等組成。轎廂體空間的大小由額定載重量或額定載客人數(shù)決定。</p><p><b>　　⑸ 重量平衡系統(tǒng)</b></p><p>　　重量平衡系統(tǒng)由對(duì)重和重量補(bǔ)償裝置組成。對(duì)重由對(duì)重架和對(duì)重塊組成。對(duì)重將平衡轎廂自重和

76、部分的額定載重。重量補(bǔ)償裝置是補(bǔ)償高層電梯中轎廂與對(duì)重側(cè)曳引鋼絲繩長(zhǎng)度變化對(duì)電梯平衡設(shè)計(jì)影響的裝置。</p><p><b>　?、?電力拖動(dòng)系統(tǒng)</b></p><p>　　電力拖動(dòng)系統(tǒng)由曳引電機(jī)、供電系統(tǒng)、速度反饋裝置、調(diào)速裝置等組成，對(duì)電梯實(shí)行速度控制。</p><p>　　曳引電機(jī)是電梯的動(dòng)力源，根據(jù)電梯配置可采用交流電機(jī)或直流電機(jī)。&

77、lt;/p><p>　　供電系統(tǒng)是為電機(jī)提供電源的裝置。</p><p>　　速度反饋裝置是為調(diào)速系統(tǒng)提供電梯運(yùn)行速度信號(hào)。一般采用測(cè)速發(fā)電機(jī)或速度脈沖發(fā)生器，與電機(jī)相聯(lián)。</p><p>　　調(diào)速裝置對(duì)曳引電機(jī)實(shí)行調(diào)速控制。</p><p><b>　?、?電氣控制系統(tǒng)</b></p><p>　　

78、電氣控制系統(tǒng)由操縱裝置、位置顯示裝置、控制屏、平層裝置、選層器等組成,它的作用是對(duì)電梯的運(yùn)行實(shí)行操縱和控制。</p><p>　　操縱裝置包括轎廂內(nèi)的按鈕操作箱或手柄開(kāi)關(guān)箱、層站召喚按鈕、轎頂和機(jī)房中的檢修或應(yīng)急操縱箱。</p><p>　　控制屏安裝在機(jī)房中，由各類電氣控制元件組成，是電梯實(shí)行電氣控制的集中組件。</p><p>　　位置顯示是指轎內(nèi)和層站的指層燈

79、。層站上一般能顯示電梯運(yùn)行方向或轎廂所在的層站。</p><p>　　選層器能起到指示和反饋轎廂位置、決定運(yùn)行方向、發(fā)出加減速信號(hào)等作用。</p><p><b>　?、?安全保護(hù)系統(tǒng)</b></p><p>　　安全保護(hù)系統(tǒng)包括機(jī)械和電氣的各類保護(hù)系統(tǒng)，可保護(hù)電梯安全使用。</p><p>　　機(jī)械方面的有：限速器和安

80、全鉗起超速保護(hù)作用；緩沖器起沖頂和撞底保護(hù)作用；還有切斷總電源的極限保護(hù)等。</p><p>　　電氣方面的安全保護(hù)在電梯的各個(gè)運(yùn)行環(huán)節(jié)都有。</p><p>　　電梯的基本結(jié)構(gòu)如圖2.1所示：</p><p>　　1-減速箱；　　　　　2-曳引輪；</p><p>　　3-曳引機(jī)底座；　　　4-導(dǎo)向輪；</p><p&g

81、t;　　5-限速器；　　　　　6-機(jī)座；</p><p>　　7-導(dǎo)軌支架；　　　　8-曳引鋼絲繩；</p><p>　　9-開(kāi)關(guān)碰鐵；　　　 10-緊急終端開(kāi)關(guān)；</p><p>　　11-導(dǎo)靴；　　　　　 12-轎架；</p><p>　　13-轎門；　　　　　 14-安全鉗；</p><p>　　15-導(dǎo)軌； 　

82、　　　　16-繩頭組合；</p><p>　　17-對(duì)重，　　　　　 18-補(bǔ)償鏈；</p><p>　　19-補(bǔ)償鏈導(dǎo)輪； 　　20-張緊裝置；</p><p>　　21-緩沖器；　 　　　22-底坑；</p><p>　　23-層門；　　　　　 24-呼梯盒；</p><p>　　25-層樓指示燈； 　　26-隨行

83、電纜；</p><p>　　27-轎壁；　　　　　 28-轎內(nèi)操縱箱；</p><p>　　29-開(kāi)門機(jī)； 　　　　30-井道傳感器；</p><p>　　31-電源開(kāi)關(guān)；　 　　32-控制柜；</p><p>　　33-曳引電機(jī)；　　　 34-制動(dòng)器</p><p>　　圖2.1 電梯的基本結(jié)構(gòu)剖視圖</p&g

84、t;<p><b>　　2.2電梯運(yùn)行原理</b></p><p>　　如圖2.2，曳引式電梯的曳引傳動(dòng)關(guān)系為安裝在機(jī)房的電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速箱、制動(dòng)器等組成的曳引機(jī)，使曳引鋼絲繩通過(guò)曳引輪，一端連接轎廂，一端連接對(duì)重裝置，轎廂與對(duì)重裝置的重力使曳引鋼絲繩壓緊在曳引輪繩槽內(nèi)產(chǎn)生摩擦力，這樣電動(dòng)機(jī)一轉(zhuǎn)動(dòng)就帶動(dòng)曳引輪轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)鋼絲繩，拖動(dòng)轎廂和對(duì)重作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。即轎廂上升，對(duì)重下降，轎廂下

85、降，對(duì)重上升。于是，轎廂就在井道中沿導(dǎo)軌上、下往復(fù)運(yùn)行，電梯就能執(zhí)行它豎直升降的任務(wù)。</p><p>　　轎廂與對(duì)重能作相對(duì)運(yùn)動(dòng)是靠曳引繩和曳引輪間的摩擦力來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這種力就稱為曳引力。要使電梯運(yùn)行，曳引力T必須大于或等于曳引繩中較大載荷力P1與較小載荷力P2之差。即T≥P1-P2（圖2.3）。電梯曳引系統(tǒng)上的曳引力就是曳引繩與曳引輪間的摩擦力，也叫做驅(qū)動(dòng)力，它是通過(guò)曳引繩使轎廂運(yùn)行的力（圖2.4）。<

86、/p><p>　　1-電動(dòng)機(jī) 2-制動(dòng)器 3-減速器</p><p>　　4-曳引繩 5-導(dǎo)向輪 6-繩頭組合</p><p>　　7-轎 廂 8-對(duì) 重</p><p>　　圖2.2 曳引式電梯曳引傳動(dòng)關(guān)系</p><p>　　圖2.3 曳引力和載荷關(guān)系 圖2.4 曳引系統(tǒng)受力分析<

87、/p><p>　　第三章 電梯振動(dòng)分析及擺振控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1電梯的振動(dòng)特點(diǎn)</p><p>　　任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)都會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，電梯也不例外。</p><p>　　電梯的振動(dòng)是電梯乘坐舒適性評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)。在正常的情況下，電梯振動(dòng)不至于達(dá)到影響乘客的健康和安全的程度。但振動(dòng)達(dá)到一定的量值，且振動(dòng)頻率在人的敏感頻帶時(shí)，或

88、者電梯的起制動(dòng)特性比較差時(shí)，都會(huì)使乘客有明顯的不舒適感。</p><p>　　研究表明，人對(duì)不同頻率的振動(dòng)是有不同感覺(jué)的。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)證明，在振動(dòng)強(qiáng)度不大的振源下，改變頻率作試驗(yàn)，在0～1Hz的振動(dòng)主要影響頭部，如持續(xù)幾分鐘后往往有不舒服的感覺(jué)；1～2Hz時(shí)易使人打瞌睡；3～4Hz時(shí)腰胸局部有較大振動(dòng)；5～8Hz時(shí)不舒服感覺(jué)大；9～30Hz時(shí)臉、頸部振動(dòng)大、視線受到干擾，30

89、Hz時(shí)振感最明顯；30～80Hz時(shí)振感逐漸減小，到高頻區(qū)時(shí)腳部有發(fā)麻感覺(jué)。除了頻率對(duì)人員各部位有影響外，振動(dòng)強(qiáng)度對(duì)人體亦有較大影響，一般來(lái)說(shuō)如20Hz以下的振動(dòng)，振動(dòng)加速到10cm/s時(shí)讓人引起感覺(jué)，隨著振動(dòng)加速度的增加感覺(jué)更加明顯，如超過(guò)50cm/s，即會(huì)造成人體器官平衡失調(diào)，導(dǎo)致神經(jīng)與心血管障礙。</p><p>　　此外人站在轎廂內(nèi)的感覺(jué)，水平方向的振動(dòng)比運(yùn)行方向振動(dòng)更讓人有不舒服的感覺(jué)。</p>

90、;<p>　　歷年來(lái)經(jīng)過(guò)大量檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電梯技術(shù)條件》（GB10058－88），均證明實(shí)現(xiàn)規(guī)定正常運(yùn)行轎廂內(nèi)振動(dòng)范圍為水平振動(dòng)不大于15cm/s，運(yùn)行方向振動(dòng)不大于25cm/s是合適的。</p><p>　　如果機(jī)械振動(dòng)超過(guò)這個(gè)范圍，即被認(rèn)為異常與故障。為了減小振動(dòng)或排除異常與故障，必須對(duì)振動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，并還需對(duì)振動(dòng)進(jìn)行分析，找出振源或采取措施改變振動(dòng)或頻率，尤其是減小人體敏感的振動(dòng)。

91、</p><p>　　電梯平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)，轎廂一般經(jīng)歷的是窄帶的隨機(jī)振動(dòng)。對(duì)于水平振動(dòng)，從轎廂乘坐的舒適感而言，通常在0.5Hz以下不會(huì)引起乘客的注意，而大于30Hz的振動(dòng)一般主要由轎廂各部件組成的物理系統(tǒng)來(lái)衰減（轎廂各部件的質(zhì)量、剛度、阻尼所組成的系統(tǒng)，在振動(dòng)傳遞中起了低通濾波的作用），一般也不會(huì)造成乘客的心理反應(yīng)（振動(dòng)造成噪音的例外）。而在0.5～30Hz范圍內(nèi)，往往也是轎廂振動(dòng)能量較為集中的頻帶，且這個(gè)頻帶范圍

92、內(nèi)的振動(dòng)對(duì)人體也比較敏感（如人的最敏感頻帶水平向是1～2Hz）。</p><p>　　平直運(yùn)行中的垂直振動(dòng)主要來(lái)自于曳引機(jī)嚙合振動(dòng)，曳引機(jī)在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的脈動(dòng)（即曳引輪旋轉(zhuǎn)速度的不均勻量又稱扭振）是轎廂振動(dòng)的激勵(lì)源。</p><p>　　轎廂水平振動(dòng)主要與這些因素有關(guān)：導(dǎo)軌安裝的垂直度，轎廂的靜平衡狀態(tài)，滾動(dòng)導(dǎo)靴的外形，井道外形及氣流，轎廂速度的高低等。轎廂導(dǎo)軌的垂直度及導(dǎo)軌接頭的間隙與臺(tái)階

93、將是水平振動(dòng)的重要原因。</p><p>　　轎廂的懸掛中心偏離或補(bǔ)償電纜的懸掛，轎廂的偏載，都會(huì)是轎廂產(chǎn)生一個(gè)不平衡力，這樣容易使導(dǎo)軌出現(xiàn)變形。</p><p>　　3.2電梯振動(dòng)的主要原因</p><p>　　3.2.1機(jī)械系統(tǒng)振動(dòng)的原因</p><p>　?、?曳 引 機(jī) 蝸輪副側(cè)隙過(guò)大；蝸桿剛度偏低；蝸桿軸承磨損、徑向跳動(dòng)增大；制動(dòng)

94、輪和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡不良；電動(dòng)機(jī)與減速器聯(lián)軸器同軸度精度低；電動(dòng)機(jī)軸承磨損，徑向跳動(dòng)增大；速度反饋器件安裝不良，使反饋信號(hào)抖動(dòng)。 </p><p>　?、?承重裝置 承重梁的剛度偏低；機(jī)座隔振橡膠邵爾硬度和個(gè)數(shù)選擇不合理。 </p><p>　?、?懸掛裝置 繩頭隔振裝置剛度過(guò)大或過(guò)小；各根鋼絲繩松緊度相差太大，擺幅過(guò)大，激發(fā)線振動(dòng)；安裝時(shí)轎廂重心與曳引繩中心偏差太大；抗繩

95、輪與輪軸同軸度偏差大。</p><p>　?、?轎 廂 轎廂壁板振動(dòng)頻率與系統(tǒng)振動(dòng)頻率相近，產(chǎn)生共振、轎廂自重太輕，動(dòng)態(tài)性能差；杠桿或稱重裝置鉸接點(diǎn)配合過(guò)于松動(dòng)，速度變化時(shí)沿導(dǎo)軌垂直方向振動(dòng)。</p><p>　　3.2.2電氣系統(tǒng)振動(dòng)的原因</p><p>　?、?電 動(dòng) 機(jī) 轉(zhuǎn)子與定子間軸度偏差過(guò)大，因偏心產(chǎn)生不平衡單邊磁拉力，導(dǎo)致振動(dòng)；諧波磁場(chǎng)造成徑

96、向力，引起振動(dòng)(在ACVV系統(tǒng)中低電壓時(shí)出現(xiàn))；各相回路阻抗不平衡，從而產(chǎn)生負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁路，造成振動(dòng)，一般出現(xiàn)在繞組重繞修復(fù)時(shí)因工藝不良、匝數(shù)不—致的電動(dòng)機(jī)。</p><p>　?、?拖動(dòng)和控制系統(tǒng) 三相電源電壓或調(diào)速器輸出三相電壓，不平衡大于8%；速度反饋器件饋線布設(shè)不合理而受干擾；調(diào)速器中調(diào)節(jié)器值過(guò)大，值過(guò)小；調(diào)速器速度調(diào)節(jié)響應(yīng)濾波時(shí)間選擇不合適；調(diào)速器速度給定信號(hào)不穩(wěn)定或受干擾；調(diào)速器稱重補(bǔ)償鎖定信號(hào)不穩(wěn)

97、定。</p><p>　　總的來(lái)說(shuō)，電梯轎廂的振動(dòng)主要來(lái)源于曳引機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的振動(dòng)，曳引輪繩槽的誤差，導(dǎo)向輪的偏差，鋼絲繩直徑偏差與各曳引繩張力不均勻，導(dǎo)軌質(zhì)量及其安裝誤差，導(dǎo)靴形狀與安裝偏差，空轎廂自身不平衡，或與轎廂固有頻率引起共振等。</p><p><b>　　3.3兩個(gè)重要部件</b></p><p><b>　　3.3.1導(dǎo)

98、靴</b></p><p>　　轎廂導(dǎo)靴安裝在轎廂上梁和轎底安全鉗座上面，對(duì)重導(dǎo)靴安裝在對(duì)對(duì)重架上部和底部，一般每組四個(gè)。</p><p>　　導(dǎo)靴的主要類型有滑動(dòng)導(dǎo)靴和滾動(dòng)導(dǎo)靴兩種。</p><p>　　滑動(dòng)導(dǎo)靴常用于2m/s以下的電梯。</p><p>　　滾動(dòng)導(dǎo)靴主要用于高速電梯，也可應(yīng)用于中等速度的電梯。</p>

99、;<p>　　滾動(dòng)導(dǎo)靴以三個(gè)滾輪代替了滑動(dòng)導(dǎo)靴的三個(gè)工作面，三個(gè)滾輪在彈簧里的壓緊下始終緊貼在導(dǎo)軌的三個(gè)工作面上，這樣的彈性支承使轎廂具有良好的緩沖吸震作用，大大改善了乘坐舒適感，并能在三個(gè)方向上自動(dòng)補(bǔ)償導(dǎo)軌的各種幾何形狀誤差以及安裝偏差。滾動(dòng)導(dǎo)軌外緣包以橡膠或聚氨酯材料，由于導(dǎo)靴運(yùn)動(dòng)以滾動(dòng)代替了滑動(dòng)，大大減少了運(yùn)行阻力，節(jié)約了能量。</p><p>　　為了降低運(yùn)行噪聲，減少運(yùn)行中的摩擦阻力，采用

100、盡量大的滾輪直徑。一般，當(dāng)額定速度為5m/s時(shí)，轎廂的導(dǎo)靴滾輪直徑至少為250mm，對(duì)重導(dǎo)靴滾輪至少為150mm；當(dāng)額定速度為2.5m/s時(shí)，轎廂和對(duì)重邊的導(dǎo)靴滾輪直徑至少為150mm或75mm。</p><p>　　若轎廂采用滾動(dòng)導(dǎo)靴，當(dāng)外輪緣有不平的干擾點(diǎn)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生水平振動(dòng)。水平振動(dòng)的頻率取決于轎廂的速度和滾輪的外圓尺寸。如轎廂速度為2.5m/s，滾輪直徑為200mm，其干擾點(diǎn)的頻率約為4Hz左右。<

101、/p><p><b>　　3.3.2 導(dǎo)軌</b></p><p>　　一般來(lái)說(shuō),導(dǎo)致水平振動(dòng)的因素有導(dǎo)軌交接處的突起、導(dǎo)軌表面的高低不平、導(dǎo)軌的彎曲以及導(dǎo)輪自身的缺陷等因素。因此制造平直的導(dǎo)軌以及安裝導(dǎo)軌時(shí)盡量使兩根導(dǎo)軌對(duì)直,這將大大減少電梯的水平振動(dòng)。不過(guò),這會(huì)大大提高安裝和制造成本。</p><p>　　3.4電梯水平振動(dòng)模型</p&g

102、t;<p>　　電梯系統(tǒng)振動(dòng)的力學(xué)模型如圖3.1所示，具有兩個(gè)方向的振動(dòng)，主要振源有兩個(gè)，其一是曳引機(jī)，其二是電梯導(dǎo)軌。導(dǎo)軌對(duì)電梯系統(tǒng)振動(dòng)的影響主要由于其接頭不牢及垂直度誤差造成的，所以必須提高電梯導(dǎo)軌的制造和安裝精度，同時(shí)適當(dāng)增加導(dǎo)軌的剛度以減小電梯水平方向振動(dòng)。</p><p>　　圖3.1 電梯系統(tǒng)振動(dòng)的力學(xué)模型</p><p>　　3.4.1 轎廂振動(dòng)模型</

103、p><p>　　出于乘坐舒適性的考慮，運(yùn)行速度超過(guò)2.0m/s的高速電梯往往采用滾動(dòng)導(dǎo)靴。滾動(dòng)導(dǎo)靴不但可以減少導(dǎo)靴與導(dǎo)軌之間的摩擦力，導(dǎo)靴的彈性支撐對(duì)導(dǎo)軌的缺陷還具有一定的補(bǔ)償作用。雖然滾動(dòng)導(dǎo)靴由滾輪、彈性支撐、靴座等組成，但在很多情況下井不能簡(jiǎn)單地用質(zhì)量一彈簧一阻尼系統(tǒng)準(zhǔn)確地描述導(dǎo)靴系統(tǒng)。研究表明，導(dǎo)靴系統(tǒng)的橫向受力與橫向位移是一種非線性關(guān)系，只有滿足一定的條件，即滾輪對(duì)導(dǎo)軌具有一定的預(yù)壓力，滾輪與導(dǎo)軌之間的位移較

104、小，才能將導(dǎo)靴橫向位移與橫向受力看成線性關(guān)系。</p><p>　　根據(jù)電梯導(dǎo)軌技術(shù)條件與安裝要求，可以認(rèn)為對(duì)于安裝后驗(yàn)收合格的導(dǎo)軌，導(dǎo)靴橫向受力與橫向位移的線性關(guān)系是近似成立的，可將導(dǎo)靴系統(tǒng)簡(jiǎn)化為彈簧一阻尼系統(tǒng)。</p><p>　　電梯轎廂上梁和底部均安裝導(dǎo)靴，在水平方向上起到固定轎廂的作用。轎廂沿導(dǎo)軌運(yùn)行時(shí)，只考慮轎廂的水平移動(dòng)(平行轎廂門)與擺動(dòng)。</p><p

105、>　　如圖3.2所示，設(shè)為轎廂質(zhì)量；為轎廂擺動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；為導(dǎo)靴系統(tǒng)的剛度；為導(dǎo)靴系統(tǒng)阻尼；為轎廂的水平位移，、、、分別為導(dǎo)靴l、2、3、4的水平位移；為轎廂擺動(dòng)的角位移；、分別為滾輪l與滾輪3及滾輪2與滾輪4到質(zhì)心的垂直距離；為轎廂上行運(yùn)行速度?？山⑥I廂水平振動(dòng)的2自由度模型。</p><p>　　圖3.2 轎廂水平運(yùn)動(dòng)模型</p><p><b>　　其振動(dòng)微分為：&

106、lt;/b></p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　　（3-2）</b></p><p>　　若只研究圖3.1中轎廂右側(cè)導(dǎo)軌對(duì)轎廂水平振動(dòng)的影響，可假設(shè)圖3.2中轎廂左側(cè)導(dǎo)軌是理想導(dǎo)軌，即。并且假設(shè)（為轎廂上下導(dǎo)靴的距離），則振動(dòng)微分方程可簡(jiǎn)化為</p><p&

107、gt;<b>　?。?-3）</b></p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　求得系統(tǒng)的2個(gè)固有頻率</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p><b>　?。?-6）</b></p><

108、p>　　式(3-3)描述了轎廂質(zhì)心對(duì)導(dǎo)軌激勵(lì)的響應(yīng)，式(3-4)微分方程描述了轎廂在導(dǎo)軌的激勵(lì)下繞質(zhì)心的擺動(dòng)，求解式(3-3)、式(3-4)得到位于轎廂底部位置的水平振動(dòng)加速度</p><p><b>　?。?-7）</b></p><p>　　若電梯以速度勻速上行，則有</p><p><b>　?。?-8）</b>

109、;</p><p><b>　?。?-9）</b></p><p>　　3.4.2導(dǎo)軌激勵(lì)模型</p><p>　　電梯運(yùn)行時(shí)影響轎廂水平振動(dòng)的因素主要有導(dǎo)軌工作面的表面粗糙度與直線度、導(dǎo)軌安裝后的偏差等。導(dǎo)軌工作面的表面粗糙度反映的是工作面的微觀不平，對(duì)轎廂水平振動(dòng)影響較??；導(dǎo)軌直線度反映的是工作面的宏觀不平，對(duì)電梯的運(yùn)行平穩(wěn)性影響較大。導(dǎo)軌

110、安裝后對(duì)工作面垂直度與工作曲之間距離均有特殊要求，若有較大偏差，則對(duì)轎廂水平振動(dòng)影響更大。</p><p>　　對(duì)導(dǎo)軌系統(tǒng)進(jìn)行橫向受力與橫向位移關(guān)系分析。在動(dòng)態(tài)試驗(yàn)中，導(dǎo)軌對(duì)導(dǎo)靴進(jìn)行周期激勵(lì)，可用簡(jiǎn)單的正弦函數(shù)表示</p><p><b>　　（3-10）</b></p><p>　　但導(dǎo)軌工作向的起伏變化往往不能簡(jiǎn)單地用正弦函數(shù)來(lái)描述。考慮導(dǎo)

111、軌安裝后的變形與導(dǎo)軌接頭處的偏差，將安裝好的導(dǎo)軌系統(tǒng)看作是一些圓弧的連接。圖2表示豎直安裝的單節(jié)導(dǎo)軌均勻彎曲。</p><p>　　圖3.3 彎曲導(dǎo)軌示意圖</p><p>　　設(shè)導(dǎo)軌長(zhǎng)為，導(dǎo)軌中心產(chǎn)生的最大偏移為，彎曲導(dǎo)軌的曲率半徑為，則導(dǎo)軌在高度處軸上的偏移為</p><p><b>　?。?-11）</b></p><

112、p>　　3.5高速電梯水平減振的主要措施</p><p>　　前文已述，導(dǎo)致高速電梯水平振動(dòng)的因素有導(dǎo)軌交接處的突起、導(dǎo)軌表面的高低不平、導(dǎo)軌的彎曲以及導(dǎo)輪自身的缺陷等。</p><p>　　針對(duì)這些因素可制定水平減振的措施：</p><p>　　3.5.1使用不與導(dǎo)軌接觸的電磁導(dǎo)靴</p><p>　　通過(guò)電磁導(dǎo)靴產(chǎn)生吸引力使轎廂保持

113、與導(dǎo)軌的適當(dāng)距離，每個(gè)電磁導(dǎo)靴有獨(dú)立的傳感器和控制器。這種控制需要三個(gè)傳感器：</p><p>　　一個(gè)加速度傳感器測(cè)量導(dǎo)靴水平加速度，一個(gè)不接觸的位移傳感器測(cè)量導(dǎo)靴與導(dǎo)軌之間的空氣間隙的大小，和一個(gè)位于導(dǎo)靴上的測(cè)量空氣間隙件的磁通量的線圈。</p><p>　　內(nèi)部控制回路的輸入會(huì)使電磁導(dǎo)靴上電，產(chǎn)生作用力。空氣間隙控制回路使導(dǎo)靴與導(dǎo)軌間的間隙保持在一個(gè)定值。隨機(jī)的擾動(dòng)通過(guò)絕對(duì)位置反饋回

114、路去掉。隨機(jī)的擾動(dòng)產(chǎn)生于導(dǎo)軌界都或不平整，由此產(chǎn)生的微小作用力會(huì)被加速度傳感器探測(cè)到，并表現(xiàn)為導(dǎo)靴絕對(duì)位置的偏移，從而使輸出控制回路控制電磁導(dǎo)靴產(chǎn)生對(duì)抗這個(gè)擾動(dòng)的力。外部作用力會(huì)被加速度傳感器探測(cè)到，輸出控制回路會(huì)改變空氣間隙之間的磁通量的大小以平衡外部的作用力。</p><p>　　3.5.2改進(jìn)轎廂與轎廂架的直梁之間的橡膠減振墊</p><p>　　3.5.3應(yīng)用一些質(zhì)量和彈性元件做成

115、動(dòng)力吸振器</p><p>　　3.5.4高速電梯水平振動(dòng)主動(dòng)控制</p><p>　　這是本論文的主要任務(wù)，將主動(dòng)控制應(yīng)用到高速電梯水平振動(dòng)的研究上，具體見(jiàn)3.7節(jié)。</p><p>　　3.6研究對(duì)象與數(shù)據(jù)</p><p>　　3.6.1對(duì)象電梯規(guī)格</p><p>　　spec　No