高速电梯曳引系统多向耦合振动建模与减振设计技术及其应用

发布时间：2016-06-29 07:13

第1章绪论

随着二线城市的快速发展以及城镇化进程的不断推进，带动建设的发展，，特别是国家在今后几年对保障房市场的投入，国内市场对电梯的需求量将进一步增长。男外，随着492米的上海环球中瓜，508米的台北101大楼等超高层建筑的不断拔起，国内市场对于电梯提升高度及提升速度提出了新的需求。然而与不断增加的电梯产量及需求量相比较，国内电梯制造企业自行研发的电梯的运行品质及运行速度并没有很大的提升。相比于国际先进水平，国内电梯行业的整体技术水平仍然存在着不小的差距。目前，国内大多数的电栋制造厂家只能生产运行速度小于的常规电構，并且这些电梯在安全性、舒适性及绿色性等方面都无法与国际知名品牌电梯相比。对于速度大于7W／S超高速电梯更是没有能为生产，全部依赖进口。相对于低速电梯，随着电梯提升速度和提升高度的增加，其超速、制动及滑梯等安全隐患将更加突出。系统对于外界的干扰化会更加敏感，极易产生振动，从而影响电梯的安全性及乘梯舒适性。另外，电梯的大量使用，能耗成为了不可忽视的问题。如今，提升高速电梯的安全性、舒适性和绿色性成为了亟待解决的关键技术问题。

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第2章基于多向精合振动的高速电梯曳引系统动力学建模

2.1引言

由于曳引式电梯具有使用范围广、结构简单、能耗低等诸多优点，超高速、超高提升高度的电梯多以曳引式电椅为主。曳引式电梯的轿厢在井道中的提升和下放是通过曳引钢竺绳的伸缩来实现的。钢丝绳的力学特性（刚度及阻尼）会随着其长度的变化而发生改变。弦线伸缩会引起园有频李和振动能量的变化，自由振动能量的急剧变化，易引起动态失稳。随着高速曳引电精提升速度及提升高度的增加，钢丝绳的时变特性导致钢丝绳振动的问题愈加突出。钢丝绳自身的振动通过绳头装置传遥到轿厢，而将低了乘客乘坐的舒适性。因化研究电梯曳引系统在正常运行过程中的振动特性及减振措施对于减小电梯振动具有重要意义。建立曳引系统动为学模型是研究其正常运行过程中振动特性及碱振策略的基础。胡庆为了研究垂直振动的鲁棒性控制，建立了一种将曳引钢丝绳简化成质量－弹费系统的曳引系统动力学模型。Rajesh等人将曳引钢丝绳离散成多个质量－弹黃－阻尼系统建立了一种多自由动为学模型。这样的建模方法可采用常微分方程进行描述，参数变化慢时求解相对容易，适用于低速运行的电梯。

2.2高速电梯结构组成及其＃向精合振动特性

高速电梯曳引系统的典型结构包括曳引机、导向轮、曳引钢丝绳、张紧绳Ｗ及张紧系统等。单绕式曳引电梯为例，轿厢和对重分别连接曳引钢丝绳的两端，依靠曳引绳槽与曳引钢丝绳之间产生的摩擦为来驱动电梯轿厢上升与下降。由于曳引轮绳槽与曳引钢丝绳之间有足够大的摩擦为来克服轿厢位于任何位置时对重侧和轿厢侧曳引钢丝绳上的拉力差，从而保证了轿厢和对重伴随着曳引轮的正反转而上升或者下降。电梯曳引系统模型如图2-2所示。

第3章高速电梯曳引系统动力学模型的高斯精细积分求解.......27

3.1引言.......27
3.2高速电梯曳引系统动为学模型离散化.........27
3.3基于高斯精细积分的动为学模型离散式求解方法....32
3.4高速电梯曳引系统动力学模型实例..........32
3.5本章小结........33
第4章基于动为学模型的高速电梯曳引系统减振设计..........36
4.1引言.........37
4.2高速电梯曳引系统参数优选....41
4.3高速电梯曳引系统减振设计方法.....43
第5章高速电梯曳引系统动力学分析与减振设计系统....55
5.1引言..........55
5.2系统的框架结构.....55
5.3系统功能模块組成及实现..........57
5.4高速乘客电梯曳引系统减振设计实例分析........62
5.5本章小结..........70

第5章高速电梯曳引系统动力学分析与减振设计系统

5.1引言

国内电梯企业在设计电樣时一直依赖传统的经验设计，设计工程师的经验驱动设计，采用模仿及局部优化改进的方法完成设计。在以往设计低速常规电梯时，该方法的确简单高效。但是国内企业在设计高速电構方面缺少经验，这样的设计流程己经不能满足高速电梯设计领域的要求。依托企业高速电梯设计研发项目，开发了一整套高速电梯设计系统，其中包括客户需求定制化设计子系统、电梯导向系统优化设计子系统、电梯曳引系统动为学分析及设计子系统、气动恃性分析与优化设计子系统。其中应用本文研究的基于多向賴合振动的高速电梯曳引系统动力学建模方法、高速电梯曳引系统动力学模型高斯精细积分求解方法及基于窝速电梯曳引系统动为学模型的高速电梯减振设计方法，开发了高速电梯设计系统曳引系统动为学分析和设计子系统。系统通过关键数据获取电梯的结构参数及运行参数建立分析模型，采用拉了超立方试验设计方法、RBF神经网络技术结合高斯精细积分方法构建了代理模型用于多目标粒子群优化。得到曳引系统各参数的优化配置解，导入ADAMS软件进行动为学仿真。

5.2系统的框架结构

数据层位于系统的底层，用于存取数据及提供分析数据。采用具有扩充性能好，稳定安全的分布式存储技术进行管理和存储。数据层包括曳引系统信息库、模块实例库、用户信息库、设计参数库等数据源。业务逻辑层是数据层和功能模块层的中间层，为功能模块提供数据查询、修改、删除、增加等操作服务，将功能模块从数据操作中分离出来，使得系统的设计更加的灵活。功能模块利用业务逻辑层提供的服务，与用户进行交互。主要包括系统管理、特征数据采集、模块实例、曳引系统动为学分析Ｗ及曳引系统优化设计等功能模块。

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第6章总结与展望

6.1全文总结

针对高速电梯曳引系统振动对高速电梯安全性及舒适性影响非常大的问题，提出了基于曳引系统动为学模型的减振设计方法。研究确定了减小高速电梯曳引系统在纵向、横向和侧向王个方向的振动为优化目标，高速电梯曳引系统的组成部分（钢丝绳和张紧机构）的各个参数为设计变量，定义了高速电梯曳引系统设计的约来条件，构建了高速电梯曳引系统减振的多目标优化模型，基于RBF神经网络建立了代理模型，采用动态网格划分粒度的多目标粒子群算法对模型求解，采用模糊集对理论进行解集优选，进一步减小了曳引系统各项振动。

6.2工作展望

由于作者的时间和水平限制，本文研究尚有许多不足，下述几个方面需要继续深入研究和完善：（1）本文构建的高速电梯曳引系统的动力学模型，主要是在一定的假设条件下线性理论为依据构建的。在实际曳引系统中，由于其时变特性将会引起的非线性振动甚至混纯振动。因此，需要对高速电梯曳引系统基于非线性理论的建模和分析进行进一步的研究。（2）本文对于高速电梯曳引系统的振动分析只关注了高速电梯的钢丝绳及张紧机构对系统振动的影响。曳引系统中其他的部件对于振动的影响也不容忽视，例如曳引钢丝绳与曳引轮槽之间的复杂运动对曳引系统振动的影响。后续的研究需要考虑曳引轮、导向轮等部件的精合振动问题，对曳引系统的各个组成部分进行联合优化。（3）电梯减振技未是当前高速电梯设计中的关键技术之一，论文提出的减振策略只考虑了被动控制，对于曳引系统关键构建的结构参数进行优选。今后可在高速电構曳引系统的主动控制策略上展开进一步的研究。

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参考文献（略）

本文编号：63135