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高速电梯轿厢系统振动研究

李雨  
【摘要】:随着城镇化的推进,高层建筑逐渐成现代化建设的主要标志,高速电梯作为高层建筑通行的唯一工具,高速、高行程以及频繁的启停,带来的是振动、噪声等一系列问题,对电梯的舒适性和安全性造成了影响。高速电梯的轿厢系统是整个电梯系统中直接与乘客交互的系统,因此对轿厢系统振动特性的研究对优化高速电梯的振动、提升舒适性和安全性有重要意义。本文所做的主要工作如下:一,首先对本课题的选题意义和研究内容进行了总结,同时对高速电梯的结构进行了简要的整理,对造成轿厢振动的原因进行了分析。对国内和国外的高速电梯的发展进程和研发成果进行总结,对当前针对优化轿厢系统振动的一些方案进行介绍,提出了轿厢系统振动研究方面的观点。二,本文基于高速电梯轿厢系统振动的研究方法,依据装配图和实体参照构建了高速曳引电梯轿厢系统的几何模型,并在此基础上建立了高速电梯轿厢系统的有限元模型,对轿厢架进行了静力学分析,获取了轿厢架在满载下紧急制动时轿厢架的受力情况,最大应力为12.31MPa,位于轿厢架的斜拉杆中部,满足强度要求材料强度要求,对轿厢架的结构设计提出了建议,为电梯轿厢架结构的改进和研究提供了参考。三,对轿厢系统进行模态分析,运行算例获得了轿厢系统不同参数下的自然频率、振型。根据轿厢架上Z方向导靴弹簧对轿厢系统固有特性的影响进行了分析,导靴弹簧在Z方向上的刚度会影响轿厢系统一阶固有频率,空载下固有频率差在0.589Hz;分析了斜拉杆在轿厢架上的位置对轿厢系统固有频率的影响,得出改变斜拉杆结构后的轿厢系统固有频率在模态分析的前10阶振型下均有所增加;并对所有案例中轿厢两侧减振橡胶对固有频率的影响程度进行了分析,得出其刚度增加会使轿厢系统的固有频率增加,其刚度变化范围在0.03Hz内;通过相关文献对总结所得规律进行了验证,为电梯减振方案提供了参考。四,建立了电梯轿厢系统的水平振动动力学模型;综合第一章对电梯轿厢结构的分析和第二章建立得到有限元模型,对高速曳引电梯动力学物理模型进行分析和简化。并以第三章模态分析中部分案例的限定条件对轿厢系统的固有特性进行计算,获得了轿厢系统水平固有频率的变化影响因素。五,针对曳引机的激励力和导轨不平顺激励分别对轿厢系统进行了振动响应分析,得到了轿厢系统受迫振动的各项参数,指出了轿厢系统与曳引机发生共振的频率区间,在结合轿厢系统的模态分析结果提出了减振措施,并进行对比结果较为可观,为曳引高速电梯系统的减振研究和工程实际应用提供了参考。本文通过建立曳引比为1:1的高速曳引电梯轿厢系统有限元模型,在ANSYSY Workbench中对影响其固有频率的因素进行定量分析,得出影响轿厢系统固有频率的变化规律,优化轿厢架结构通过仿真计算获得其各阶模态振型。然后建立轿厢系统的4自由度水平振动动力学模型,研究轿厢载重对其低阶固有特性的影响规律并分别计算了轿厢架结构改变前后的低阶固有频率,轿厢水平振动固有频率的变化规律与仿真计算所得结论基本一致。最后对曳引机激励力和导轨激励力下的轿厢系统进行响应分析,探讨了电梯轿厢系统的减振措施,结合前文研究的轿厢系统固有特性对主要参数进行调整,同时探讨了改变轿厢架的结构以避免与电梯其它结构发生共振现象的可能性。


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