电梯振动（共7篇）
电梯振动 篇1
随着经济的不断发展, 电梯在各城市中广泛运用。电梯的外观、运行舒适感、故障率等是评价电梯质量的重要指标。其中舒适感, 是用户衡量电梯厂家产品档次的一个重要方面。国家标准GB/T10058-1997规定, 乘客电梯轿厢运行时, 垂直方向和水平方向的振动加速度分别不大于25cm/s2和15cm/s2 (单峰值) , 一旦电梯起动运行, 轿厢的运行振动超过国家标准, 就会影响电梯的舒适感。
电梯公司生产的1台电梯在调试过程中, 出现振动现象。该电梯提升高度39m, 速度1.5m/s, 主要表现为电梯行至6至7层间出现高频振动, 并伴有“呜呜”的轿厢噪音, 当轿厢载荷为6、7人时, 振动最激烈。经检查, 6~7层楼段电梯导轨安装符合标准和技术要求。在调试过程中, 经轿厢轿顶加固处理, 振动现象有所减轻。在采取调频调速的措施中发现, 当曳引机速度变化时, 振动楼层区间相应出现变化 (升高或降低) 。当速度调至1.3m/s以下时, 高频振动现象在整个提升行程完全消失。根据上述现象, 可以应用振动的理论进行分析并采取有效的解决方法。
1 系统谐振 (共振)
电梯在运行过程中, 其自身结构系统会形成一个弹性系统, 具有自身的固有振动频率。而曳引机作为振源, 在电梯运行时, 会产生激振频率, 当两者的频率相等或接近时, 系统便会发生共振现象。电梯振动系统分为曳引机和承重梁系统以及轿厢和曳引绳系统, 其中任何一方的同有频率与曳引机的激振频率一致时, 都会使电梯系统发生共振现象。
1.1 曳引机和承重梁系统
承重梁承受着电梯的全部悬挂重量和曳引机重量。由力学理论可知, 承重梁会产生挠度, 因而会产生自己的固有频率ω0。
就该电梯而言, 采用2根承重梁, 其中承重梁长度L=2600mm, 1根承重梁的集中载荷:
弹性模量E=2.0×106kg/cm2, 惯性矩J=7110cm4则y=RL3/48EJ=0.0595 (cm) , 由挠度产生的系统固有频率:ω0= (g/y) 1/2=128 (rad/s) 振动频率:f0=ω0/2π=20.37 (Hz) 。
在重力的作用F, 承重梁产生静变形。承重梁相当于预应力作用下的静止弹簧, 其静挠度相当于弹簧的静伸长。此时若无外加激振力因素影响, 系统则保持静平衡。若系统受到外加激振力作用, 不论是来自系统内部, 还是外部, 当激振力的频率接近或等于系统的固有频率时, 系统会发生共振。
该电梯采用E M 2 4 0 0型曳引机, n=1465r/min, 则曳引机激振频率为:
从中可以看出两者频率不同, 也不很相近, 所以该振动系统不会造成电梯系统的共振。而且该系统振动频率与激振频率相同而造成系统系统共振的话, 则电梯在整个提升行程都会产生共振, 包括承重梁和主机系统以及整个电梯轿厢。这与该电梯的振动现象不合。
1.2 轿厢和曳引绳系统
轿厢由柔软的钢丝绳牵挂, 组成一个做上下往复运动的弹性系统。曳引绳系统可认为是弹簧, 轿厢对系统可认为是惯性元件的振动体, 见图1。
其固有频率:f0= (n ES/ML) 1/2
该电梯选用的钢丝绳的弹性模量E=56Kn/mm2, 绳径为12mm, 标准载重1t梯的轿厢重量M=1150kg, 由5条 (n=5) 钢丝绳牵引, 按以上公式计算: (2.8×104/1) 1/2 (1)
当轿厢满载时M=2150kg, 此时固有频率为:f0= (1.5×104/1) 1/2 (2)
由于该电梯振动发生在6、7楼之间, 1的值取22m~25m, 当电梯空载时:
当电梯满载时:f0=26.1Hz~24.5Hz
曳引机激振频率f=24.41Hz, 从中可以看出电梯趋于满载时, 其系统固有频率与曳引机激振频率接近, 从而造成电梯系统共振, 这与A梯的振动现象是一致的。
2 机械振动
电梯振动除了由共振引起的高频振动以外, 还有由机械或电气引起的低频机械振动, 其机理比较复杂, 但主要可归纳为几个方面。
2.1 机械方面
(1) 曳引机。蜗轮副侧间隙过大:蜗杆刚度偏低;蜗杆轴承磨损、径向跳动增大;电动机轴与减速器联接轴同轴度精度低;电机轴承磨损;径向跳动增大;速度编码器安装不良、反馈信号抖动。曳引机电机转于不平衡;绳轮不平衡等。该项主要靠曳引机本身的性能来保证。另外, 曳引机底座螺栓松动也是一大原因。
(2) 承重装置。承重梁的规格不合适、长短不合适, 刚度偏低。机座防震橡胶硬度和个数不合理, 安装位置不恰当。承重梁安装水平误差超标, 曳引机安装位置尺寸超差。
(3) 悬挂装置。绳头弹簧刚度过大或过小;钢丝绳松紧度相差太大;轿厢重心与曳引绳中心偏差太大等。
(4) 轿厢。轿厢结构不合理, 强度刚度不够, 轿厢壁板振动频率与系统振动频率相近, 产生共振;轿厢自重太轻, 动态性能差。轿底结构不合理, 防震橡胶数量、硬度及安装位置不合适。轿架结构变形、位移, 或者结构设计不合理, 强度刚度不够。
2.2 电气方面
(1) 电动机。转子与定子同轴度偏差过大, 因偏心产生不平衡单边磁拉力, 导致振动;各相回路阻抗不平衡, 从而产生负序旋转磁路造成振动, 一般出现在绕组重绕修复时因工艺不良、匝数不一致的电动机。
(2) 拖动和控制系统。三相电源电压或调速器输出三相电压不平衡;或者三相电流不平衡;速度反馈器件线路敷设不合理而受干扰;调速器中调节器P值过大, I值过小;调速器速度调节响应滤波时间选择不合适;调速器给定信号不稳定或受干扰;调速器称重补偿锁定信号不稳定。
4 解决方法
根据上述的理论分析, 可以判断该电梯的振动应属于系统共振性质。因此, 解决方法就是要改变电梯系统的固定频率避免发生共振。
(1) 改变曳引轮直径, 这样减速比就改变, 曳引机转速就可以改变, 从而改变共振频率。 (2) 降低电梯运行速度, 运行速度仍在额定速度的92%~105%范围内, 符合国家标准值。 (3) 修改机械结构以改变电梯系统的共振频率。对于该电梯因已进行了整体安装, 承重梁、导轨、曳引绳、绳头弹簧、轿底防震胶等不方便改动, 可行的方法就是:一是加强轿壁刚性, 增加围帮的数量, 以及围帮联接紧固件的数量;在壁权后面粘贴夹层材料。二是增加轿顶加强筋的数量, 在飞边与围帮联接侧增加加强筋。
我们将符合实梯整改的措施进行了现场的检验, 电梯共振已经不存在。其次, 调节电梯的速度, 使其速度下降到1.4m/s, 而该速度在额定速度 (1.5m/s) 的92%~105%的范围内, 起到降低激振源 (曳引机) 的激振频率的作用, 证明了上述理论和措施是符合要求的。
浅谈电梯系统垂直振动分析与抑制 篇2
【关键词】电梯系统；垂直振动；分析；振动抑制
科学技术的日益发展为建筑电梯垂直运行提供了技术支撑，促进了电梯系统运行技术的进步。目前，国内几乎所有的高层建筑、超高层建筑都有安装垂直电梯，并利用该类电梯为人们的生产、生活提供便利。原则上来说，安装于高层建筑、超高层建筑内部垂直电梯的安全性理应是得到保证的，但是其在实际运行时难免会因某些因素影响而发生电梯垂直振动，影响到电梯运行的安全性。针对这一问题，笔者现结合电梯运行产生垂直振动的原因，对解决、抑制措施作详细探讨。
一、电梯系统运行时产生垂直振动的原因
安装于建筑内部的电梯系统，安全使用的基本要求是：一，在电梯的全寿命周期内，保证电梯运行稳定性，保证电梯运行五事故；二，电梯的启动和停止一定要平稳；三，电梯运行工作时不会给内部乘坐人员造成压力，要让乘坐人员感觉舒适；四，电梯停止时位置要准确，不得出现卡壳现象；五，尽量低能耗运行。在实际运行中，电梯可能会因为受到机械运作因素的影响，进而发生垂直振动问题，使其无法满足以上五点运行要求。如果电梯系统在运行时发生了垂直振动，且振动振幅较大，振动频率与人体频率相接近，就会引起人体与电梯共振，使乘坐人员产生身体不适。
电梯运行过程中之所以会产生垂直振动的原因在于，曳引机在与运作和输出功率时产生了一定的机械波动，该波动沿着与之相连的钢丝绳往电梯轿厢传递，使电梯整个轿厢都产生机械波动。如果这个时候有人乘坐电梯，就会感到电梯的剧烈振动、颠簸。简言之，电梯系统在运行时候之所以会产生垂直振动，主要就是因为波动传递。为此在克服电梯垂直振动问题时，最好的方式是从曳引机波动产生参数控制以及波动传播参数控制着手。但需要注意的是，曳引机运作中产生的波动是很难消除的，参数控制也比较难，所以只能从波动传播上入手，通过改变电梯运行的动态参数来达到减振目的。
二、电梯垂直振动抑制方法分析
根据上段内容的推测，在抑制电梯垂直振动时最好的方式是从电梯波动传播上入手，改变电梯运行动态参数，因此在实际工作中，笔者提出使用动力减振器这一建议。
1、电梯轿厢动力减振器的原理
由电梯垂直振动产生的原因可知，电梯运行时振动产生的根源在于曳引机，曳引机运作产生机械振动，后振动传递到钢丝绳，通过钢丝绳子向电梯轿厢另一侧、轿厢底部等部位传递，最后形成电梯垂直振动。针对这一原因，在减振处理时可考虑采用动力减振器装置，利用动力减振器来抑制电梯振动。结合上段内容的分析，当电梯运行，曳引机工作时，我们可通过调节电梯系统动态参数来减振，如控制电梯质量、电梯弹簧系、阻尼系统等运行参数，这样的减振方式的确可达到减振目的，但实际实施时处于安全性考虑，除特殊情况外一般不采用动态参数控制法减振，以免在改动电梯系统运行参数时引发其他问题，危害电梯运行质量。另外，由于电梯运行属于机械运作，不可能将机械运作产生的机械波动完全消除，实际减振时同样处于安全性考虑，可以适当降低电梯减振效果，适当放宽对电梯减振的要求。
动力减振器的设计原理在于，利用该减振器所具备的减振功能对振源释放的振动能量进行吸收，达到减少振动能量，阻碍振动能量往轿厢另一侧传递的目的。动力减振器在使用时可保证自身频率与振源不等，在电梯空间大小允许的前提下，应尽量采用质量较好、刚度更高的减振器设计结构，便于节约下更多的减振器安装空间，并最大化提高减振器的减振效果。
2、动力减振器的应用
动力减振器具有极好的应用推广价值，一方面它能有效控制电梯的垂直振动，发挥电梯减振作用；另一方面它能通过控制成本来获得良好的经济效益。因此在应用动力减振器时，重点工作除了要掌握好减振器使用方法之外，还要采取有效措施控制好該器具的加工成本，尽量小化减振器的规格，使其同时兼备经济性与实用性。为了能进一步拓宽动力减振器的应用范围，笔者通过有限单元法对于减振器整体结果模拟后，经过试验的验证得到以下三点应用建议：
（1）在主振动臂上而进行板厚增减以及质量变化，对于减振器的自身的频率改变影响巨大且不连续。因此可以通过改变卞振动臂上而板厚或者质量参数，来改变减振器自身的频率，从而防止由于减振器频率和振源频率相同而引起的共振，这样减振器就可以适应不同频率的振源电梯。
（2）减振器尺寸对于减振器自身的频率改变是微小且连续的。这样就可以通过对于尺寸的调整而使减振器自身的频率在小范围内连续变化，增强减振器自身的阻尼作用，从而提高减振效果。
（3）利用尺寸和振动臂两方面的影响，对于减振器的自身频率在较大的范围内进行精确的调整。例如：3mm板厚和3块质量块的振动臂，使减振器的固有频率在25～35之间变化，通过改变尺寸，可以使减振器的固有频率在25～35之间找到一个精确值。如果想在实际中利用这种力一法，最好之前进行实验后利用得出的数据绘制成图标，方便在施工过程中的查阅，从而提高了生产效率。
3、轿厢减振装置
除了动力减振器以外，还可在电梯系统中安装相应的轿厢减振装置。考虑到电梯在垂直振动方向的振源可能有很多个，但最主要的就是曳引机产生的多个频率的振源。这样就可以利用数目上振源相等的减振垫，利用减震垫固有频率与振源频率相互作用减小振幅。这样的设计虽然不能电梯厢体的垂直振幅减小为零，但可以做到有效抑制厢体振动，增加乘客的舒适度。此种减振方法的关键就是找到减振垫的固有频率与激振频率相同或相近，只要能够精确减振垫和振源的频率，就可以顺利的完成整体减振的工作。
三、结束语
本文针对电梯在垂直方向上振动的产生原理，提出了两种有效抑制电梯系统垂直振动的方法，即动力减振器和轿厢减振装置。两种方法各有优劣：动力减振器整体设计较为复杂，与轿厢减震装置比，其安装也更为麻烦，但其可以随时可以根据所安装电梯振源进行调整，适应性更强；而轿厢减振虽然结构简单，但其适应性较差，每个电梯系统的振动源都需要进行单独测量。
参考文献
[1]张长友，朱昌明.电梯系统动态固有频率计算方法及减振策略[J].系统仿真学报，2007（16）
[2]傅武军，廖小波，朱昌明.基于ADAMS的电梯横向振动频域分析及参数优化[J].系统仿真学报，2005（06）
高速电梯水平振动主动控制研究 篇3
伴随着我国社会经济和技术的快速发展, 大部分建筑安装了电梯给人们的生活带来很大方便。随着我国经济的不断发展城市中的高楼拔地而起, 其中高速电梯成为这些大厦不可或缺的部分。对高速电梯水平振动问题的研究对提高高速电梯的运行安全和乘客的舒适度具有重要意义。本文针对高楼中高速电梯水平振动问题进行了研究, 分析了电梯导轨对各导靴的作用力, 接着采用主动控制策略对高速电梯进行模糊电气控制, 建立了控制模型并进行了仿真分析。
2 电梯导轨对各导靴的作用力分析
高速电梯是非常复杂的多体运动系统, 其结构图如图1所示, 电梯桥厢发生水平振动的诱因有很多种, 其中电梯的导向系统对电梯的水平振动影响最大。电梯的导向系统由导靴和导轨两部分组成, 导靴一般安装在电梯导轨支架的两侧, 高速电梯的导靴一般使用滚动式导靴。
研究表明高速电梯的水平振动幅度和电梯的速度成正比例关系, 并且在高速电梯中导轨的激励状态是影响电梯振动的关键因素之一。高速电梯中导轨对电梯桥厢的激励主要受电梯导轨的弯曲程度、施工工艺误差和接头间隔距离等因素影响。在对高速电梯的水平振动问题进行仿真时, 一般会在电梯桥厢上加上短脉冲、阶跃、三角等激励, 这种仿真方式有较高的仿真效果, 但是依然存在很多问题需要改进。本文针对现阶段高速电梯水平振动仿真存在的问题同时兼顾模型的实用性, 将电梯系统中的导靴、桥架、导轨的弯曲和不平整度等因素考虑在内, 并且将导轨激励引入到电梯水平振动的模型中, 这样缩小了各种类型激励对电梯水平振动的影响, 建立起比较完善的电梯桥厢水平振动模型。因为高速电梯采用滚动导靴, 因此高速电梯的导轨和滚动导靴属于滚动接触并且两者之间会产生Herta接触力。根据Kaler博士提出的三维接触滚动理论可知, 电梯的导轨和导靴接触点的位移值和该点受到的力的方向有关, 从而可以建立导轨和导靴的接触模型, 如图2所示,
通过上图2可知, 高速电梯的导靴受力方向是沿着z方向的, 并且电梯导轨和导靴之间的接触面上单位长度所受到的力可通过下式 (1) 计算出来
上式 (1) 中L代表圆柱体轴线方向的长度, F代表圆柱体上受到的总负荷。
3 高速电梯水平振动主动电气控制设计
根据上文中高速电梯导靴和导轨接触的模型, 本文设计了基于液压作动器的电梯主动导靴, 然后采用模糊控制实现对电梯的主动电气控制达到降低高速电梯水平振动的目的。如下图3所示为液压主动导靴导轮的结构图, 以液压油缸为主动导靴的执行机构, 液压油缸安装在导靴支架与导轮的支撑摇臂之间, 替代被动导靴中的减振弹簧。以高速开关阀作为控制阀, 通过阀的开启和关闭来控制油缸内的油压。系统的控制机理为恒压力控制, 当电梯沿着平直的理想导轨运行时, 可以通过液压装置保证导轮与导轨的紧密接触, 同时使电梯轿厢免受导轨不平度的影响而达到减振的目的。为了吸收及消除压力脉动, 提高液压系统的性能, 每一液压油缸连接了一个蓄能器。
本文在采用液压主动导靴减缓高速电梯振动的基础上采用模糊控制算法对液压系统进行电气控制从而进一步减低电梯水平振动程度。因为液压控制系统属于非线性的控制系统, 一般的控制方法不能取得较好的效果, 而模糊算法可以实现输入和输出变量的模糊化, 并且具有良好的鲁棒性能可以实现对液压系统的有效控制。
模糊控制器的设计步骤主要分为以下几步:
(1) 选择输入变量、输出变量
输入变量是被控对象的实际输出值与给定值的偏差和偏差的变化率。它们是自然语言, 不是数值变量。所以可以将其看着“模糊”的。输入变量为偏差和偏差的变化, 输出变量为控制量, 构成二维模糊控制器。
(2) 确定输入输出变量的论域范围, 计算量化因子以及比例因子
确定偏差、偏差的变化以及控制量的基本论域, 例如如果控制量的基本论域为[-50, 50]、[-150, 150]和[-64, 64], 而它的模糊论域为{-4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4}, 那么它的量化因子和比例因子可知分别为:
(3) 语言变量值的正确选取
综合考虑各方面因素, 每个语言变量一般选4—10个值, 考虑到各个变量的正、负性, 对于偏差、偏差的变化率和控制量的变化这些语言变量, 通常采用目前比较通用的语言量, 即“NB”“NM”、“NS”、“ZO”、“PS”、“PM”、“PB”来表示。结合各个量的偏差、各个量的偏差的变化率、各个控制量的变化表示成各自的模糊集。
(4) 制定模糊控制规则
确定赋值表就定义了模糊子集, 也就是确定了模糊子集隶属度函数曲线的形状。通过离散该曲线, 获得了不同点的隶属度, 这些不同的点所对应的不同的模糊变量就构成了模糊子集。
(5) 模糊控制查询表的生成
模糊控制查询表的生成包括五个方面:计算偏差以及偏差变化对应的语言值隶属度、查找被激活的模糊控制规则、计算被激活规则的前件满足度、计算输出模糊集合、解模糊。
通过模糊控制器的设计步骤对高速电梯液压导靴的控制进行设计, 得到如图4所示结构图
在上图4中p代表液压执行器的油压, 代表执行器油压的导数, 两者作为作为模糊控制器输入量, 以高速开关阀的PWM驱动信号的占空比作为输出量。
4 控制仿真分析
本文采用matlab软件液压主动导靴及其模糊控制模型进行仿真, 在进行仿真时将电梯的速度设定为3.5m/s并且将电梯桥厢底部中心的水平振动加速度作为观测值。通过仿真对比可以发现, 采用被动导靴控制时振动平均加速度为0.277m/s2, 方均根值为0.091m/s2, 而采用主动导靴控制时振动的平均加速度为0.157m/s2, 方均根值为0.052m/s2, 与被动控制相比平均加速度降低了43.7%。
通过对比可知采用主动控制策略能够有效降低高速电梯的水平振动。
5 结语
随着我国经济的快速发展高速电梯在高层楼宇中获得了广泛使用, 本文首先分析了电梯导轨对各导靴的作用力, 然后设计了液压主动导靴并采用模糊控制器进行控制, 最后通过仿真对比发现采用液压主动控制能够有效降低电梯的水平振动幅度。
参考文献
[1]吴广明.电梯系统垂直振动分析与抑制[J].振动与冲击, 2013.
[2]李立新.高速曳引式电梯振动主动控制技术研究[J].振动与冲击.2012.
[3]周志翔.超高速电梯发展中存在的问题与研究方向.控制工程, 2011, 10.
[4]杨小锋.超高速电梯气动特性及其优化的数值模拟研究[硕士学位论文].北京:北京航空航天大学, 2011.
电梯导轨对轿厢振动的影响分析 篇4
关键词：电梯,导轨,轿厢,振动
导轨、导轨架和导靴共同组成了电梯的导向系统。导向系统是保持对重和轿厢能在井道中保持正确的运行路线, 减少振动, 在发生超速或坠落事件时能使轿厢卡死在导轨上, 避免事故发生的装置。导轨是使轿厢和平衡对重在井道内垂直升降的导向装置。
1 电梯导轨及其标准
电梯井道中一般有4根导轨, 两根为对重架导轨, 两根为轿厢导轨。导轨按截面形状可分为T形和空心两种。T形导轨具有良好的抗弯性能和可加工性。根据使用要求的不同, 每类导轨又有不同的品种规格。国标GB/T5072.1.1996对导轨的几何形状、主要参数、尺寸、加工方法等都作了详细规定。目前又出现了截面呈Q形的新型导轨。导轨通过螺栓、螺母与压道板固定在导轨架上。导轨架是固定在井道中的支撑导轨的结构, 它的固定必须保证绝对牢靠。导轨架之间的距离必须保证在3m~5m长的导轨上至少有2个以上的支撑导轨架。导轨安装在导轨架上, 必须保证两根导轨的接头间隙和高度差符合要求, 否则会引起轿厢的振动, 影响运行的平稳性。导轨接头处的两个端面一般分别加工成凹凸样槽, 以便可以进行良好的对接。导轨架是直接支撑导轨的装置, 当轿厢或对重安全装置卡死在导轨上时, 它必须能承受通过导轨传递来的强大的压力和重力作用。因此对导轨架与井道之间的固定及其自身强度有特别高的要求, GB7588-2003对此有严格规定。
2 轿厢振动中导轨的影响
研究电梯运行振动, 除了要考虑电气系统的振动之外, 还要考虑到它和电梯机械系统的振动息息相关。具体言之, 它和曳引机引起的振动、钢丝绳系统引起的振动、导轨引起的振动、轿厢引起的振动等方面息息相关。 (1) 为避免水平振动, 需要精确的导轨安装和良好的导轨接头; (2) 导轨的直线度、轨距偏差与接头平整度必须符合相关标准要求; (3) 在干燥气候使建筑物收缩时, 要求导轨不应变形; (4) 安装时发现导轨扭曲、变形、工作面有缺陷时必须更换; (5) 导轨支架、压板螺栓应确保无松动; (6) 油杯中必须加满油, 但不能溢出。
2.1 电梯振动的激振力源
电梯水平振动主要来自于导轨和导靴的激振力。我国多半使用的“T型”导轨在加工制造过程中不可避免地存在着尺寸误差、形位公差以及安装调试中的各种误差。其中对电梯水平振动有重要影响的有: (1) 导轨的直线度和扭曲度, 能直接影响电梯运行的平稳性; (2) 导轨榫槽的尺寸公差和对称度能直接影响导轨接头的连续精度。在电梯轿厢和对重的上部和下部通常安装4个导靴, 在导轨运行过程中, 导靴必然屈服于导轨的实际轨迹而产生振动。轿厢和导靴构成质量一弹簧系统。不规则的导轨就是激振力源。电梯的水平振动包括垂直于导轨导向侧面的沿z轴方向的振动, 和垂直于导轨顶面的沿y轴方向的振动。导轨两侧1个减振元件的刚度为k0, 则系统刚度为K=2k0。轿厢质量为m。假设导靴在经过一根导轨中间部分时的激振力为简谐振动力。
Q1=Q0 sinωt式中Q0为激振力幅值, 单位为N;ω为激振力频率, 单位为rad/s。
导靴在经过两根导轨榫槽连接处时的激振力为周期脉冲力。
Q2=Q0δ (t) 式中δ (t) 为单位脉冲。
2.2 力学模型
(1) 在简谐激振力作用下的受迫振动。描述系统的位移方程式为茄+Kx—Qosi蚴t对应的传递函数为mx+Kx=Q0 sinωt
对应的传递函数为:
阶跃响应为:
式中q=Q0/m, p=K/m, p为系统固有频率。下式中的第2项为自由振动, 由于系统中存在着阻尼, 所以自由振动会逐渐衰减为零。第1项为受迫振动x1 (t) , 可化成
式中B为受迫振动振幅;Z为频率比。振幅比B/Bs的大小在一定程度上能描述系统水平振动情况。当频率比Z很小 (ω<
(2) 在周期脉冲力作用下的受迫振动。系统在周期脉冲力Q2=Q0δ (t) 作用下的受迫振动为x+p2x=qδ (t) 。
相应的传递函数为X (s) =q/ (s2+p2) 。
单位阶跃响应为正弦运动:
其固有频率为P, 振幅为Q0/K, 周期脉冲力Q2=O0δ (t) 的周期T0和频率f分别为:
T0=I0/eVf=1/T0=v/I0
式中I0为1根导轨的长度, 单位为m;U为电梯的额定速度, 单位为m/s。当外界激振力频率f与系统固有频率P相等时, 系统就会产生共振, 电梯水平振动会显著增大, 甚至会产生冲击。这是应该避免的。
3 导轨安装的质量要求
导轨安装位置必须符合土建布置图要求。电梯轿厢导轨、对重 (平衡重) 导轨在井道中的位置, 因产品设计不同而不同。导轨安装位置主要指以下两个方面: (1) 井道宽度和深度两个方向上导轨位置尺寸, 主要是轿厢导轨与层门相对位置尺寸, 轿厢导轨与对重导轨相对位置尺寸及导轨间距。 (2) 井道顶部最后一根导轨的上端部与电梯井道顶之间距离, 实际上此距离是对导轨长度的要求。为了方便安装和检查, 通常生产厂家根据具体电梯安装工程对导轨长度计算确认后, 对导轨长度的要求, 转换成井道顶部最后一根导轨的上端部与电梯井道顶之间距离的要求。如果井道顶层高度较大, 最上部一根导轨不到达井道顶部时, 则一般直接要求导轨长度不小于规定值, 但此时设计上应注意采取措施防止电梯出现故障时, 轿厢、对重失控超速上行, 冲出导轨。
轿厢导轨和设有安全钳的对重 (平衡重) 导轨工作面接头处不应有连续缝隙, 导轨接头处台阶高度不应大于0.05mm。如超过该数值应修平, 修平长度应大于150mm。如果轿厢导轨和设有安全钳的对重 (平衡重) 导执工作面接头处有连续缝隙, 当安全钳恰在此处起作用时, 可能改变安全钳的性能, 引发安全隐患。另外, 当导靴运动到此处时, 容易产生振动, 因此要求不能有连续缝隙。导轨安装过程中, 两根导轨连接前, 应先清理每根导轨端部, 以便两根导轨接头处完全镶嵌在一起, 防止出现连续缝隙。为了降低轿厢振动, 减少导靴的磨损及保证安全钳使用性能, 要求两根导轨接头处侧面和顶面的台阶高度不大于0.05mm。
参考文献
[1]陈亦森.电梯振动的检测和分析[J].电梯工业, 2006 (3) .
浅析超高速电梯的噪声和振动控制 篇5
1 超高速电梯的概念
目前我国习惯上把电梯速度超过50m/s的电梯称为超高速电梯。
随着电梯技术的不断发展, 电梯速度越来越高, 区别高、中、低速电梯的速度限值也在相应地提高。
2 超高速电梯噪声和振动原因分析和控制
现在, 超高速电梯的制造和验收没有严格的国家标准, 而对设计和安装验收只有以目前的GB10060-93《电梯安装验收规范》、GB50310-2002《电梯工程施工质量验收规范》和GB/T10058—97《电梯技术条件》为标准, 而最能体现电梯舒适感指标就是噪声和振动加速度, 超高速电梯运行时轿厢内噪声不大于60DB (A) , 垂直方向和水平方向振动加速度分别不大于25cm/s2和15cm/s2。
2.1 超高速电梯的噪声来源分析和控制
(1) 超高速电梯噪声主要由空气阻力和机械振动引发。
(1) 空气阻力引发的噪声, 称为风阻噪声, 其引发主要原因如下。
当电梯在井道里超高速上下往复运行时, 气体瞬时被急剧压缩, 同时轿厢体与井道之间缝隙处的气体由于流动面积的急剧减少, 相对于厢体的速度便会突然增加, 因此产生很大的风阻, 这些阻力与轿厢作用就产生风阻噪声。另外由于空气流速的急剧增加, 气流在厢体尾部会生产很大分离和不连续的漩涡。这种非连续漩涡不断脱落和演化会使涡流场中的压力产生剧烈波动, 并产生涡流噪声。
(2) 机械振动噪声。
电梯的许多噪声是由振动引起的, 这种振动以弹性波的形式在空气、固体介质中进行传播, 分别称为气体噪声和固体噪声, 通常固体噪声又称振动。在随后介绍的振动项目中都或多或少产生振动噪声。
(2) 如何有效的控制高速梯的噪声, 应根据其产生机理逐步采用措施, 即:在噪声产生之前采取措施防止噪声产生;噪声产生之后在声源处降低噪声。依据技术作用原理, 隔声降噪技术有:吸声、隔声和消声三种类型。
2.2 超高速电梯的振动分析与控制
超高速电梯的振动, 主要有两方面:一方面是轿厢水平方向的振动, 另一方面是轿厢垂直方向的振动。
2.2.1 轿厢X、Y方向的机械振动主要原因。
(1) 导轨:导轨的选型和导轨表面质量;导。
(2) 轨安装垂直度;导轨之间连接头处理。
(3) 导靴松紧程度。
电梯的上下运行主要靠轿厢上安装的导靴和导轨相接触, 导靴太紧起动易有台阶感, 停车易有制动感;导靴太松运行时轿厢中易有晃动感。
(4) 轿厢安装紧固、密封。
电梯高速运行时, 整个轿厢要受到很大的作用力。如果轿厢支架或轿厢壁等处某个部位没有紧固好, 则电梯高速运行时, 该部位处很容易有相对错动, 使轿厢产生振动。高速运行中, 轿厢有时会出现风鸣共振声, 多与轿厢安装紧固度、轿厢密封度及井道有关。
(5) 轿厢平衡问题。
有时由于设计或安装等原因, 导致轿厢质量不平衡而倾向一侧, 电梯运行时, 导靴紧蹭导轨面, 在运行中有抖动或振动感。
有效改善水平方向振动措施如下。
(1) 导轨的刚度和表面平整度直接影响到电梯的运行效果, 特别是对超高速梯运行尤为明显。导轨垂直度和两导轨平行度应严格控制在国标范围以内, 甚至要高于国家标准。所以需通过计算选用一定刚度的、高精度的导轨是高速电梯配置的一个关键。
(2) 高速电梯上导靴的好坏对电梯水平方向振动起着关键作用。目前高速梯大都采用滚动式导靴, 而滚动导靴的加工精度和质量直接影响到电梯的水平振动。现在, 已经有国外企业应用超导导靴, 实现了轿厢与导轨的非线性接触运行。
(3) 为了控制轿厢风鸣共振声, 在设计时考虑轿厢密封, 然后要求轿厢顶底和轿壁紧固及轿厢与轿架减震和紧固。
4) 为了减少轿厢质量偏向一侧问题, 可在轿厢质量较轻的一侧加配重块, 以减轻导靴对导轨的单侧作用力偏大。
3.2.2垂直方向的机械振动主要原因
(1) 曳引机机械间隙不均匀。
曳引机作为电梯运行驱动装置, 其性能直接关系到电梯运行舒适感。曳引机机械间隙、曳引轮加工和安装精度对电梯的影响主要体现在电梯的加速过程中, 电梯速率发生变化时, 电动运行和发电运行状态将发生切换, 造成电梯振动, 极大影响电梯舒适感。
(2) 钢丝绳张紧均匀度。
钢丝绳张紧不均匀, 会出现电梯运行时某几根受力不均而抖动或振动, 对电梯起动、高速运行、停车都有影响。
(3) 共振问题。
电梯的机械系统是由许多构件组装而成的, 自身有一定的振动频率, 一旦其他因素的综合振动频率与之相吻合, 就会产生共振现象, 极大影响乘客舒适感。
(4) 电气问题。
主板参数和变频器参数设置直接影响电梯舒适感。主板参数:减速度, 曲线拐角时间, 抱闸延时等不合理, 使得S曲线的启制动过渡时间不合适, 振动加减速度会超标;变频器相关参数:矢量控制相关参数 (PI值) 、主机参数、惯量参数、滤波时间等设置不合理, 会直接影响低速和高速时抖动 (振动) 。
控制和减少Z方向振动措施。
为了有效控制Z方向振动, 需就上述问题注动采取措施:选择性能优良的、转矩稳定的永磁同步曳引机;钢丝绳安装之前应先充分释放回复扭应力;调整钢丝绳使其张紧力均匀;为了预防机械共振, 需考虑增加合理的减振装置:曳引机搁置钢梁下垫减震橡胶垫, 还可在轿厢钢丝绳绳头处用木头夹头或在轿厢顶部、底部加配重块来改变共振频率;有效设定合理的变频器参数将使超高速电梯运行更加舒适。
3结语
从超高速梯舒适感的关键指标噪声和振动两个方面, 分析了这些因素诱发的原因, 提出了一些改善措施, 力求达到降低噪声和振动指标, 以满足人们的使用要求。
参考文献
[1]傅武军.超高速电梯轿厢横向振动控制研究[D].学位论文, 2007.
[2]李晓东, 王凯.高速电梯启动性研究与优化[J].互联网, 2009.
电梯振动 篇6
某医院门诊楼为3层框架结构, 采用柱下独立柱基础, 滚梯下端布置地梁, 该工程自建成起, 滚梯运行时, 与滚梯相连的悬挑平台有明显振动[2], 振动幅度为肉眼可见。现采用DH5920动态测量系统测试平台振动频率, 采用ANSYS分析振动过程及可行的解决方案[3]。
振动区立面图见图1。
2 运行中平台及滚梯振动频率
平台及滚梯振动频率见表1。
Hz
3 减振措施计算分析
根据实际情况, 提出3种减振措施, 具体工况见表2。减振措施为在不同位置加柱固定。固定柱均假定为混凝土柱。各工况均进行自振频率计算和正弦激励时程分析。激励荷载施加在电梯搭接梁靠近电梯侧的角点上, F=A0sin (2πft) , 其中振幅A0取4 500, 频率f取16 Hz, t为时间。输出结果为楼板远端梁的角点的竖向位移时程。
3.1 计算模型和参数选取
梁板采用C30混凝土, 弹性模量为30 GPa, 泊松比为0.2, 密度为2 400 kg/m3, 考虑压碎, 张开裂缝的剪力传递系数为0.5, 闭合裂缝的剪力传递系数为0.95, 抗拉强度1.43 MPa, 抗压强度14.3 MPa。钢筋弹性模量200 GPa, 泊松比0.3, 密度7 800 kg/m3, 屈服强度为300 MPa。所加柱子采用C40混凝土, 抗拉强度为1.91 MPa, 抗压强度19.1 MPa。
梁板的有限元单元采用Solid65单元, 采用钢筋混凝土的整体式建模方法。钢筋的布置通过Solid65单元实常数里的体积配筋率和钢筋与整体坐标系里的坐标轴的夹角来定义。
本模型Solid65单元共有11个实常数, R1为电梯下梁受拉区混凝土单元实常数, 依据图纸配一排6根直径25的钢筋, 体积配筋率为0.145 (布置两排网格单元) 。R2为电梯下梁中间区域混凝土单元实常数, 其中箍筋体积配筋率为0.011。R3为电梯下梁受压区混凝土单元实常数, 依据图纸配一排4根直径16的钢筋, 体积配筋率为0.04。R4为楼板混凝土单元实常数, 双向钢筋的配筋率均为0.02。R5为素混凝土单元实常数。R6为中间梁受拉区混凝土单元实常数, 依据图纸配一排4根直径25的钢筋, 体积配筋率为0.112。R7为中间梁受拉区混凝土单元实常数, 依据图纸配一排2根直径25的钢筋, 体积配筋率为0.056。R8为中间梁中间区域混凝土单元实常数, 其箍筋体积配筋率为0.016。R9为中间梁受压区混凝土单元实常数, 依据图纸配一排4根直径16的钢筋, 体积配筋率为0.046。R10为距离电梯最远端梁受拉区混凝土单元实常数, 依据图纸配一排2根直径25的钢筋, 体积配筋率为0.049 (一排是R1实常数的网格单元, 一排是R10实常数的网格单元, 一共两排) 。R11为距离电梯最远端梁中间区域混凝土单元实常数, 其箍筋体积配筋率为0.019。距离电梯最远端梁受压区混凝土单元与电梯下梁受压区混凝土单元一致。柱子采用Solid65素混凝土单元。
楼梯板采用钢板来模拟, 采用Solid45单元定义, 弹性模量为206 GPa, 泊松比为0.26, 密度7 800 kg/m3。楼梯板厚度0.15 m, 倾角30°。
3.2 振动模态计算结果
1) 自振频率。
各工况下结构自振频率见表3。
2) 各工况最不利阵型。
a.工况1二阶阵型见图2。
b.工况2二阶阵型见图3。
c.工况3二阶阵型见图4。
d.工况4二阶阵型见图5。
3) 时程分析计算结果。远端点竖向位移时程见图6。
工况1在9 s~10 s时最大振幅2.98E-5 m。
工况2在9 s~10 s时最大振幅7.94E-6 m, 为工况1振动幅值的27%, 减振73%。
工况3在9 s~10 s时最大振幅6.26E-6 m, 为工况1振动幅值的21%, 减振79%。
工况4在9 s~10 s时最大振幅1.11E-6 m, 为工况1振动幅值的4%, 减振96%。
4 减振措施效果
根据有限元计算结果 (见表4) , 即工况2在2层, 3层楼板远端处间用柱连接, 可减振73%。
工况3在电梯搭接处的2层, 3层楼板之间增加柱连接, 可累积减振79%。
工况4在2层自动扶梯下方和2层, 3层楼板之间增加加固柱, 减振效果达到96%。
5 结语
减振效果最优为工况4, 几乎可以完全消除振动。如考虑节省经济及缩短工期, 可采用工况2, 基本可以满足使用要求。对于大跨度悬挑平台增设连接柱, 具有较好减振功能。
摘要：针对某医院门诊楼滚梯运行中的振动问题, 测试了悬挑平台的振动频率, 结合实际情况提出了不同的减振措施, 并根据其振动模态计算结果, 分析了不同减振措施的减振效果, 有利于解决该工程平台振动问题。
关键词：楼板,振动频率,电梯,配筋率
参考文献
[1]宋志刚, 金伟良.基于人体舒适度的楼盖竖向振动设计的若干问题[J].建筑科学, 2002, 18 (2) :123-126.
[2]GB 50292—1999, 民用建筑可靠性鉴定标准[S].
电梯振动 篇7
随着新技术、新工艺、新材料应用到电梯行业, 人们对电梯运行的舒适感的关注和要求不断提高。电梯正常运行时的加减速度、加速度变化率、振动加速度以及振动频率是评价电梯承运质量的重要指标。
1 电梯产生震动与噪音的原因
电梯噪音可以分为厅门和轿门开关门噪声、轿厢内噪声、电梯机房的噪声等。研究表明噪声会给轿厢内司、乘人员造成负面影响, 长期在机房或者轿厢周围工作、生活, 会引起神经、心血管及其他系统的功能性异常和不良反应, 极易诱发头昏、耳鸣、心慌、脑胀、失眠。电梯机房内部的曳引驱动电动机的旋转过程中的声音, 配重和轿厢顺导轨运行过程中导轨及导靴间的摩擦声音, 曳引绳与旋转部件间摩擦的声音、轿厢高速运行造成的空气流动带来的声音是电梯噪声的主要来源。电梯系统自身噪音有:电梯的曳引机的刚性放置而引发的噪音;电梯的驱动方式所引发的噪音;机房内的电梯的马达启动和停止时, 抱阀触点动作, 进而引发的噪音;电梯的电气控制柜柜继电器的触点动作所引发的噪声;电梯轿厢通风、开关门装置引发的噪音;轨道与轿厢之间的摩擦所引发的噪音;播音系统引发的噪音。风噪, 是电梯在高速的向下运行的时候, 前进方向上的空气受到轿厢的挤压, 气体的压强增大, 迫使气流的上升, 进而挤压井道和轿厢之间的空隙, 从而形成了噪音。
2 电梯减振器作用和发展趋势
减振器的发展越来越受到人们重视, 正在成为主流减振器的是阻力可调式减振器, 特别是电子控制式减振器, 其可通过传感器检测行驶状态, 由计算单元计算出最佳阻尼力, 使减振器上的阻尼力调整机构自动工作, 通过改变节流孔的大小等方式来调节减振器的阻尼力。电梯行驶的平顺舒适性和操纵稳定性是衡量减振性能好坏的主要指标, 但这两个方面是相互排斥的性能要求, 因此要在操纵性和舒适性之间取得理想的最佳点是比较困难的。因此, 未来理想的减振阻尼既能满足平顺性要求又能满足操纵稳定性要求。而未来优秀的减振器应该具有以下特点:有高精密度的柱栓, 密闭性良好的油封, 高品质的阻尼油 (优质的阻尼油是阻尼衰退及气泡现象的治本之道) , 填充高压气体的气室设计, 当然, 最好是可调式的。
3 电梯噪音控制措施
电梯噪声传播有两种方式:一是由于电梯产生的噪声较大, 墙体隔声不够, 空气声传入住户客厅, 产生噪声;二是由于电梯曳引机等动力设备安装于墙体上, 由于没有做减振或者减振处理的不够而产生的振动噪声通过激发墙体振动而产生噪声。对于前者, 可通过增加墙体隔声量来解决;对于后者, 由于是振动引起, 必须对曳引机基座进行有效的隔振处理才能解决。电梯噪声控制措施如下:
3.1 电梯主机减振处理 (基座减振) :
电梯主机做低频减振处理, 控制设备的振动传声, 减振基础处理采用专用复合隔音材料、减振材料、吸声材料、专用低频减振弹簧、低频专用减振器等多种降噪减振专用材料进行混合紧固实现逐层递减传声设计。以达到有效控制振动传声的目的。
3.2 电梯水平控制的措施:
在震动领域中, 震动的主动控制包括闭环和开环两种类别的控制方式, 其中, 主要闭环系统是由下面几个环节组成的。 (1) 作动器:作动器也可以叫做作动机构, 它是一种可以提供作用力矩或作用力的装置; (2) 受控对象; (3) 测量系统:测量系统包括有滤波器、传感器、放大器以及适调器等, 它们能把受控对象的震动等相关的信息转换并且传输至控制器的输入端的各个环节; (4) 控制器:控制器是主动控制系统的核心环节, 它的作用就是实现所需要的控制律; (5) 能源:作动器在运行过程中所需要的外界能量就是由它提供的, 它与作动器是形式对应的关系, 包括有:电源、气源和油源等。
3.3 运行过程之中, 针对电梯系统自身噪音的措施:
随着社会的发展与科技的进步, 电梯系统中应用的新技术也越来越多。针对机房之内的噪音, 在实际中可以采取的措施有:增设减震橡胶于支撑钢梁和曳引机底座, 避免电梯在运行的过程中和建筑物产生共振;采用现有先进的永磁同步曳引机, 最大限度的降低机房的噪音, 同时还能节约电能和提高工作效率;采用微电脑控制方式, 淘汰那些传统的继电器控制方式以及采用内涨式的电磁抱阀制动器等等。井道内噪音的控制措施有:采用无手脚架式的电梯安装工艺, 提高电梯安装的垂直精度, 尽可能的减少因为震动所引起的噪音;采用高精确度的导轨;导轨与轿厢之间, 采用现今比较先进的电子滚轮导靴, 减少因震动产生的噪音以及采用超薄垫片填平导轨之间的接驳处缝隙, 避免在电梯运行过程中, 因气流的冲击而产生的噪音等。
4 结束语
电梯的震动和噪音是影响电梯乘坐舒适性的主要原因。电梯振动和噪声治理的关键是基于现场实际情况对振动和噪声产生源的判断, 在正确判断的基础上采取相应的方式方法。因此, 随着人们对电梯舒适度的追求, 希望生产厂家充分考虑现在住宅楼建筑设计的特点, 采用高于国标的设计、制造和安装标准。
摘要：随着社会的发展, 人们对于电梯的运行舒适感的要求越来越高, 电梯的运行舒适感主要表现在水平及垂直方向的振动, 以及噪音的控制, 在此根据以往的一些处理经验和总结, 文章对电梯轿厢的动力减振设备进行阐述, 和大家分享一些处理的经验, 共同提高问题处理的水平。
关键词：电梯,振动和噪音,设备,提高,控制
参考文献
[1]李玉瑾.提升机钢丝绳弹性振动理论与动力学特性分析[J].起重运输机械, 2012.
[2]蔡源栋.电梯机房噪声的探讨[J].中国电梯, 2008.