高速電梯機械系統動力學模型的建立與修正

徐維隆

（沈陽特種設備檢測研究院 110036）

摘 要：隨著我國經濟建設速度的加快，建筑行業的發展呈現出飛速發展的態勢。建筑高度的增加讓人們對于電梯的依賴度越來越高，做好電梯的建設和應用也就顯得極為重要。為了更好地促使電梯應用效果的強化，需要通過其機械系統動力學模型的建立和修正達到其效能的優化。基于此，本文就高速電梯機械系統動力學模型的建立與修正進行分析研究，以供參考。

關鍵詞：高速電梯；機械系統；動力模型；建立與修正

前言：近些年，高層建筑甚至超高層建筑層出不窮，其帶給人們舒適的生活之余，也對于電梯的要求越來越高。尤其超高層建筑，其更加需要高速電梯的應用，從而更好地為人們提供服務。但是，依照我國當前的情況來看，我國高速電梯的速度為1.6m/s，其舒適度和動態性能與我國《電梯技術條件》的標準還有一段距離，為了更好地提升電梯應用效能，為了讓其動態性能得以優化，對其機械系統動力模型進行建立并修建就顯得非常重要，這也是提升其動力性能的重要基礎，是讓電梯深入高層建筑和智能化建筑的重要捷徑。

一、高速電梯機械系統工作原理的分析

就電梯的使用情況來說，其主要可以分為兩種工作狀態，一種是電梯的升降系統，一種是電梯的維護系統，兩種系統的應用構成了電梯機械系統的完整體系。在電梯升降過程中，其運轉主要是通過電動機帶動曳輪進行工作的，電梯在曳引鋼繩的牽引下，將電梯廂和對重牽值鋼繩兩端，其電動機系統發生變速轉變時候就會對減速器進行曳引，從而促使曳引輪發生轉動，達到電梯的運行。在電梯維護過程中，就電梯升降過程中所產生的問題進行檢查，并對其進行檢測維護，保證其質量的管控，提升其應用的效能，避免電梯事故的發生。電梯在運行過程中造成振動的因素較多，比如曳引機的問題，減速器密封圈的問題，鋼絲繩松緊度問題等等，都可能造成其振動，為了更好地促使電梯穩健運行，做好其動力學模型建立，做好相應的修正工作也就顯得極為重要。

二、電梯機械系統的動力學模型

依照電梯的傳動原理，我們可以對其進行模型建立。其中m1為平衡重質量，m2則為曳引機與導向輪質量，m3則為架橋及其附著件質量，m4為轎廂和荷載重量，m5為張緊裝置質量。Ki，Ci（i=1，2，3……5）為相應的剛度和連接阻尼。通過電梯機械系統力學模型，我們可以將其自由度調整為7個，xi（i=1，2，3……5）則表示位移， 1， 2則表示角位移。通過矩陣表示廣義位移：

{x}=[x1 x2 x3 x4 x5 1 2]r

其系統的總動能為：

通過公式我們可以得知：

通過相應的公式，我們對電梯能耗進行分析研究，能夠對速度予以控制，能夠達到減速的效果，從而讓電梯進入到平穩運行階段，能夠讓電梯得以靜止停靠。同時，通過剛體運動，可以為系統提供強大的激勵動力，讓電梯的加速呈現出曲線模式達到更好地動力應用。此模型的建立對于電梯系統的構建起到了極為重要的推動作用，能夠了解其運動彈力學方法的應用原理。

三、基于實測固有頻率的動力學模型修正

以上基于第二類拉氏方程導出了電梯機械系統的運動微分方程，利用該方程可以計算電梯在起動、運行和制動全過程中的動態響應，分析電梯機械系統各部分參數對其動態性能的影響。但是，由于電梯力學模型中的質量、剛度與阻尼參數均是根據設計圖紙與經驗公式估算 ， 因此模型中在電梯機械系統運動微分方程中，假定電梯阻尼矩陣為比例阻尼矩陣，這樣在 用模態迭加法計算電梯動態響應時只需用到各階模 態阻尼比，而模態阻尼比可以從實測電梯振動響應信號中識別。由于在電梯動態響應計算中并不涉及到具體的阻尼矩陣元素，為使問題簡化，我們只對質量和 剛度參數進行修正。同時，考慮到電梯振型測試比較 困難，僅以實測電梯機械系統固有頻率為基準來進行模型修正，通過此多方面的修正達到電梯穩定性能的提高。在對電梯動力模型進行修正的過程中，還要結合電梯的實際應用效果，通過不斷的調整，對模型進行修正。

結語：

電梯的運行與建筑物高度具有非常重要的關系，其運行的穩定性決定了其與建筑物之間是否能夠達成和諧的關系，決定了其是應用是否能夠為人們帶來安全性和穩定性。依托于機械系統動力模型能夠更好的對電梯的動力系統進行研究，能夠了解其問題所在，對于解決電梯運行中的問題具有非常大的幫助和作用。相關人員還要對模型的建立進行深入分析，通過模型的修正達到電梯效能的提高。

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