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浅析超高速电梯轿厢横向振动控制方法


浅析超高速电梯轿厢横向振动控制方法
【摘要】随着我国经济的快速增长,科技技术得到了明显的创新与改进。特别是人们平 时乘坐的电梯,经过电梯企业技术人员不断的改进,其速度更是得到了明显的提高。但随着 超高速电梯的出现, 由导轨与空气激起的电梯轿厢横向振动却越来越大。 而这一振动现象不 仅会影响乘坐超高速电梯的舒适感, 严重的还会对乘坐人员的身体造成不适。 本文通过对超 高速

电梯轿厢横向振动原因进行分析, 并采用了科学合理的方法对超高速电梯轿厢横向振动 进行控制,以便使超高速电梯设计得到优化。 【关键词】超高速电梯;轿厢横向振动;控制 近几年随着我国电梯行业得到突飞猛进的发展,不仅使技术、质量、性能上可以与国外 同步,并也逐渐了成为了全球电梯制造中心。为了合理的控制超高速电梯轿厢横向振动,本 文通过考虑主被动控制的耦合性,提出采用多目标、系统级的集成设计方法,希望使超高速 电梯的主被动控制措施得到优化。与此同时,超高速电梯的耦合被动与主动控制措施,也是 目前控制超高速电梯轿厢横向振动的主要研究方向。 因此, 电梯企业必须加大对系统集成设 计的研究, 并优化耦合的主动与被动控制策略, 这样才能确保电梯企业在竞争激烈的电梯行 业中立足。 1.超高速电梯轿厢横向振动控制的意义 随着我国城市高层建筑与超高层建筑的不断出现, 超高速电梯也随之得到了广泛的运用。 但由于超高速电梯的加快, 电梯的轿厢横向振动也是越来越明显。 而这一现象不仅影响了电 梯乘坐的舒适性,并也较大程度的缩短了超高速电梯使用的寿命。其次,由于电梯速度的加 快,传统的被动减振措施越来越有局限性,这也是影响超高速电梯运行舒适感的重要部分。 而目前的轿厢横向振动主动控制技术不仅能够很好的起到减振的效果, 使人们在乘坐超高速 电梯时更舒适,并还可有效的优化系统集成设计,增强超高速电梯使用年限。因此,电梯企 业应加大对轿厢横向振动主动控制设计方法的研究, 以便对超高速轿厢横向振动现象进行改 进与控制。 2.超高速电梯轿厢横向振动的原因 超高速电梯在运行的过程中,其速度一般都会高于 5.0m/s。而由于在设计、制造、安 装的过程中存在不足, 且电梯也是一个较为复杂的系统, 所以就导致电梯的轿厢会随着速度

的加快,出现不同程度的横向振动,电梯速度越快其横向振动现象也是越来越明显。以下对 在超高速电梯正常运行的状态下, 造成的轿厢横向振动原因进行了详细阐述, 以便电梯技术 人员能够了解振动的原因,使其采取有效的解决措施。 2.1 超高速电梯导向系统原因 超高速电梯中的导向系统是由导轨与导靴等原件组成, 其主要作用是为了限制轿厢与对 重的自由度,促使轿厢与对重只能沿导轨进行升降。但由于在安装导轨的过程中,安装人员 对导轨的对中与垂直度存在误差, 使其就容易造成后期超高速运行的过程中出现轿厢横向振 动现象。其次,由于导轨在安装的过程中,接头不平整、支架松动、规矩存在较大误差等原 因都引起电梯轿厢横向整栋。再其次,因导轨是按一定间距分布的导轨支架支撑着,所以虽 然导轨支架直接支撑的地方弯曲刚度足够强, 但导轨支架之间的部分弯曲刚度并没有那么强, 而这现象也就会造成轿厢横向振动。另外,导轨扰动存在一个主要的扰动频率,这一频率会 随着电梯运行速度的加快而加快, 所以轿厢横向振动的频率与轨道扰动频率是一致的。 因此, 超高速电梯的导向系统是造成轿厢横向振动的主要原因。 2.2 超高速电梯井道内气压原因 由于超高速电梯运行的速度越来越快, 导致电梯井道内气压的也在发生不同程度的变化, 使其导致轿厢产生波动。与此同时,根据相关工作人员实际测试表明,在超高速电梯运行的 过程中, 当规定的速度在 7m/s, 载重量在 1600 千克的状态下, 其电梯井道内的风速在 12.5m/s, 而这种压力波动也会使轿厢产生振动。 3.超高速电梯轿厢横向振动控制措施 针对于超高速电梯轿厢横向振动现象,目前主要采用减少振源、被动控制、主动控制三 种方法进行控制。 以下对这三种控制措施进行了详细的阐述, 以便电梯技术人员能够合理的 运用,使其控制超高速电梯轿厢横向振动问题。 3.1 降低超高电梯振源 在超高速电梯安装的过程中, 通过对导靴与轿厢进行改进与创新, 使其成为新型的导靴 与轿厢,继而可有效的降低振动的传递,减少电梯运行的气压波动。同时,根据相关人员实 际试验表明, 新型导靴与传统滑动导靴相比, 在超高速电梯运用的过程中可降低百分之四十 三的轿厢横向振动频率。另外,通过采用流线型的轿厢外形,使其可减少超高速电梯运行时 由气压造成的轿厢横向振动。 这两种设计方法虽然能够有效降低超高速振源, 但由于制造成 本太高,导致其应用范围还是有一定的局限性。例如在对导靴采用滚动导靴时,主要是在中 高速的电梯中采用,其设计原理是:三个导轮紧贴在 T 型导轨的三个工作面上,限制电梯

轿厢在水平方向的移动,使轿厢只能沿着导轨上下移动,并以滚动摩擦代替滑动摩擦,减小 电梯运行中的振动和噪音, 提高乘坐电梯的舒适感。 电梯滚动导靴是通过导靴导轮与电梯导 轨的抱持,来实现让电梯轿厢紧急制动的功能。该滚动导靴装置具有滚动导轮机构、液压执 行机构以及导轮停转机构。 当电梯轿厢过失速时, 液压执行机构中的驱动液压缸提供一个驱 动力,使支撑摆杆摆动;支撑摆杆带动滚动导轮机构中的导轮压向导轨,给导轨一个正压, 使导轮抱持导轨,同时,停转机构中的液压缸向两个方向输出同样大小的驱动力,并撑开制 动闸片,制动闸片与制动鼓发生摩擦,使导轮停止转动。这样,电梯轿厢在 4 组导靴共 12 个导轮与导轨的摩擦作用下,实现紧急制动。在电梯正常工作时,液压缸不输出力,导靴滚 轮仅在弹簧的作用下紧贴导轨,实现减振和导向的作用。 3.2 被动控制方法 电梯企业通过优化电梯轿厢支撑弹簧、 橡胶等参数, 也可有效的降低超高速电梯轿厢横 向振动。同时,相关专业人员通过运用模态分析法,对电梯滚动导靴支撑弹簧的刚度进行优 化,并改变滚动导论支撑弹簧刚度,这样可有效的对轿厢横向振动频率进行优化,促使轿厢 横向振动频率能够与导轨振动主频分开, 进而起到抑制与降低轿厢横向振动的作用。 这种方 法虽然具备费用成本低、可靠性好的特点,但由于无法起到明显的振动控制效果,所以也无 法得到广泛的推广。 3.3 主动控制方法 通过在超高速电梯中采用主动控制装置,可有效的降低一半左右的轿厢横向振动幅度。 针对于超高速电梯轿厢横向主动控制方法, 通过在电梯运行之前, 对电梯导轨不平顺度与轿 厢垂直位置之间的关系进行记录, 进而采用预存导轨平度的补偿方法, 使其可起到主动控制 轿厢横向振动频率。其次,在超高速电梯运行的过程中,相关工作人员结合电梯轿厢位置得 出导轨补偿位移值, 进而合理的调整滚动到伦敦位置, 这样可有效的降低轿厢横向振动频率。 另外,电梯技术人员结合轿厢加速度反馈的 PI 控制策略,对安装在轿厢底部的横向振动主 动控制系统进行设计,使其可有效的减少 50%左右振动幅度。与此同时,部分技术人员通过 在传统滚动导靴上并联电磁主动滑动导靴装置, 并结合位移反馈对电磁主动导靴与导轨的间 距进行控制,这样也可较大程度的减少超高速电梯轿厢横向振动。这些主动控制方法,虽然 有显著的振动控制效果, 但由于结构参数有一定的局限性, 所以容易导致局部控制之间发生 冲突,进而无法得到明显的优化效果。 3.4 超高速电梯被、主动控制方法的研究 针对于在超高速电梯轿厢横向振动控制中, 被动控制方法与主动控制方法, 两者之间往

往存在着耦合关系,并同时存在一个系统中。因此,通过采用集成设计方法对被主动控制措 施进行优化设计,是未来控制轿厢横向振动研究主要方向。另外,相关技术人员通过对弹簧 质量系统模型不确定性的研究,得出弹簧质量系统模型不确定性越大,或者系统性能越高, 那么主被动控制间的耦合程度也就越大。 因此, 在未来超高速电梯轿厢横向振动控制的过程 中,将二者同时进行集成设计,这样不仅能够使超高速电梯的运行更舒适,并还可降低超高 速轿厢横向振动频率,延长超高速电梯使用寿命,为电梯企业赢得可持续发展。 4.结语 综上所述,在超高速电梯轿厢横向振动控制中,采用多目标、系统级的集成设计方法, 很可能是未来电梯轿厢横向振动现象研究的主要方向。 因此, 我国电梯企业要想在激烈高端 的电梯市场立足, 那么就必须加大对控制高速电梯横向振动问题的研究, 促使超高速电梯运 行效率的提高,继而推进电梯行业的发展。 【参考文献】 [1]傅武军. 超高速电梯轿厢横向振动控制研究[D].上海交通大学,2007. [2]谢腾飞,刘志云,陈炜,刘忠玮,汪有韬. 超高速电梯轿厢横向振动控制方法 [J]. 起 重运输机械,2010,10:77-79. [3]崔辉. 试论电梯轿厢横向振动的控制[J]. 科技致富向导,2013,23:319.


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