【JX322】高速电梯液压主动导靴设计[RW+FY]
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jx322
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【JX322】高速电梯液压主动导靴设计[RW+FY],jx322,高速,电梯,液压,主动,设计,rw,fy
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003)6791000 D 21250, ,6 of ,0,12314,15,167,182118 to 19et 20 of a 121+100223/$00222),(a)b),a)b),xy ; 01t x t; l EI x x 0 (a),t; t: 3a) (c)(b)a)b)c) 63 (2003) 679699680(b),t; t: 4(a)b),x 03),x l ; 5 l 5)(c)c)1)I 0; x 0: x l (c)is x l (c)5)I 0: (a)a),(c)c)(a)a),I 0:5) , q.(1) 6n 22 22 22a) (b) (c)a)x 0;(b)x 0; c) 63 (2003) 679699 681q.(5). q.(6) q.(1) q.(5),i 1; 2;y; n),x 0(a)b):; 7q q2;y; of , K, 8 910x: (c)7)(10)I 09)(a)b)7)(10)8)9)0);(c)7)(10)8) 9)0)(a)b)(a)b)of a of a (a)to of a (b)(c)(c) be (b) by I 0: (a)of a as (b)(c)(c)(b); 63 (2003) 679699682(a)b)212(a)b)21213(c)c)12)3),0:6)12)3)212)3)0t 021,22:r 1:005kg=m; 1:3956g 9:81m=l 171m; 083N=m: of q.(7) i 1;2;y; n)6),. (a), (a) b), 0; to as As of (a). of (a)b)n 1: (a)a)(b)b),(b)(c)n: (b)c)as of (a) (c)(a)b) ) of to (a)a)x a d at x a: 63 (2003) 679699 683(b)b) a: (c)c)x a d at x a: a 100d 0:078s; s)6), (a),a)b)n 1 2 3 10 20 30 50 100 150(a) T 0 1 (b) 1(c) 1(a) T 0 1 (b) T 0 1 (c) 1. 63 (2003) 679699684 of ,a)a) x l)(a) l t (a); (c),(b),(a)(b);(b) at an x 156m)(a)b)0 100 150 200x (m)00 71y(x, 0)(m) (a) (a) ( (b) (b) (c) (c) ( in in x 100m:(a)b)s)56, t)(m/s) y(156, t)(m) a) b) of at x 156 :(a);(b);(c). of a). (a)n 63 (2003) 679699 685(a)(a);(a)(b)a)b)0203040t (s)y(156, t)(m) 56, t)(m/s) a) b) of at x 156 (a); (b); (c)2(a)(a)b)n 30a)b)(s)N)l,t)(a):(a);(b);(c).(b)(a)(a) 63 (2003) 679699686 x 0)(a)(a),0;(a)(b)of a is 0;(a). be (a)(b). be to (a)b); (c):3. of to (a)b),a)b),1x; ; 015(a)b)0203040N),t)(t (s)(a):(a);(b);(c).(b)(a)n 100: 63 (2003) 679699 6872x t x; 16t g 17(c)c)15)I 0: Thebo小弯曲刚度电梯钢丝绳的振动 u 马里兰州巴尔的摩大学，机械工程系 钢丝绳用于许多工程场合，如吊桥 1，电梯 2，动力传输线 3，及船舶牵引停泊系统4时，由于弹性度高且内在阻尼低，钢丝绳会受迫振动。 作了水平方向及倾斜角度上有支撑物的吊索的动力学研究。 分析了有附加重量的钢丝绳的振动。 0 1研究了移动钢丝绳的平面内及三维振动。 2 3分析了移动的带有效载荷 钢丝绳的动态响应。尽管在大多数研究中钢丝绳的弯曲刚度都被忽略了，但在 14， 15的模型中，为了避免钢丝绳张力为零时出现异常，将它也考虑在内了。当钢丝绳受到外部的力矩3， 16或者需要测定局部弯曲应力时，弯曲刚度也要被计算进来。 数个研究人员 2， 18经开展了对电梯钢丝绳振动的研究。 计算出了固定的钢丝绳 8用近似集中质量模拟高层电梯中升降机与补充钢丝绳的垂直动力学。 人 19分析了长度可缓慢线性 改变细绳的自由及受迫水平振动。 人 20检测了有质量 i21分析了长度可变的移动介质的动力稳定性，显示出振动能量随着伸长 增加。 由于相对于张力来说弯曲刚度很小，在 21的模型里将运动中的电梯钢丝绳模拟为移动细绳。通过在包含弯曲刚度的固定及运动的电梯钢丝绳模型中代入不同的边界条件，可以研究出弯曲刚度及边界条件对其动态特性的影响。集中模型及电梯曳引系统模型中最理想的刚度和阻尼系数可就此确定。 本公式 我们考虑了六种固定的电梯钢丝绳模型来估算弯曲刚度及边界条件对其动态特性的影响。因为竖直的钢丝绳不会伸长，就可以模拟为一拉紧的细绳和张紧的梁。 细绳模型。 细绳模型合刚度尼系数所有的情况中，轿厢的质量记为为 质量有限，在 如 (a)和 (b)，及 (a)和 (b)中用张紧的梁模拟钢丝绳时，钢丝绳在 平面的自由水平振动为： ( , ) ( ) ( , ) ( , ) 0 ,t t x x x x x xy x t P x y x t E I y x t 0, （ 1） 这里下标表示偏微分， ( , )y 钢丝绳质点 t 时刻 x 位置时的水平位移， l 为钢丝绳的长度， 是钢丝绳单位长度的质量， 弯曲刚度， ()x 位置的钢丝绳张力： ( ) ( ) ,eP x m l x g （ 2） g 为重力加速度。 (a)中两端固定的钢丝绳的边界条件为： ( 0 , ) ( 0 , ) 0 ,xy t y t( , ) ( , ) 0 l t y l t（ 3） (a) (b) (c) 沿假定为刚性的导轨固定电梯曳引系统示意图 (a)梁两端固定模型 (b)梁两端铰接模型 (c)细绳模型 吊导轨合刚度刚度(a)梁 0x 处固定模型 (b)梁 0x 处铰接模型 (c)细绳模型 钢丝绳两端铰接，即 (b)，边界条件为： ( 0 , ) ( 0 , ) 0 ,t y t( , ) ( , ) 0 l t y l t（ 4） 对于 (a)与 (b)中的钢丝绳模型， 0x 处的边界条件与（ 3）（ 4）中一样，分别的 处的边界条件为： ( , ) 0,l t ( , ) ( ) ( , ) ( , ) ( , ) ( , ) .x x x x e t t e t y l t P l y l t m y l t c y l t k y l t （ 5） 注意（ 5）中 处的弯曲力矩没有出现，这是由于轿厢的转动惯量被忽略了。将 0代入（ 1）中可得到 (c)与 2.(c)的方程，对应的 0x 处的边界条件为 (0, ) 0。 (c)在 处的边界条件为 ( , ) 0y l t ，将 0代入（ 5）的第二个等式中可得到 (c)在 处的边界条件。由于 (a)与 2(a)中固定端的斜度为零，就不能由设 0得到(c)与 2(c)的模型公式。 轿厢的质量除提供了标称张力产生了 (5)第二个等式中的惯性力。 2 模型中的偏微分方程可通过 和采样法分别离散化。由（ 1）解得采样形式为： 1( , ) ( ) ( ) ,n x t q t x （ 6） 这里 ()j x是测试函数， ()n 是包含的采样数。 型的测试函数满足所有的边界条件，除（ 5）中的力边界条件外 型的测试函数也满足其他的边界条件。将（ 6）代入（ 1）及（ 5）第二等式中，用 ()i x( 1, 2, ., )，从 0x 积分到 ，配上和边界条件就得到对应 (a)和 (b)模型的离散方程： ( ) ( ) ( ) 0 ,M q t C q t K q t （ 7） 其中 12 , , . q q q是广义坐标矢量， M ， K ， C 分别为质量，刚度与阻尼的对称矩阵： 0 ( ) ( ) ( ) ( ) ,li j i j e i jM x x d x m l l （ 8） 00( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ,j i j i j e i x x x d x E I x x d x k l l （ 9） ( ) ( ) ,i j e i jC c l l（ 10） 这里上标表示对 x 的微分。将 0代入（ 9）中联立（ 7） （ 10）得到 (c)的离散方程。将 0 0代入（ 8）（ 9）（ 10）中联立（ 7） （ 10）得到 (a)和 (b)的离散方程；将 0 0 I c 代入（ 8）（ 9）（ 10）中联立（ 7） （ 10）得到 (c)的离散方程。因为得出的 (a)和 (b)的离散方程有着同样的形式，所以使用的测试函数满足不同的边界条件。这对 (a)和 (b)也适用。 处 在均匀张力eT m g下两端固定梁的特征函数可作为 (a)的测试函数。处在均匀张力eT m g下两端铰接梁的特征函数可作为 (b)的测试函数。 两端固定细绳模型的特征函数和两端铰接梁的特征函数一样，用作 (c)的测试函数。由于测试函数相同，在(b)的离散方程中令 0可得到 (c)的离散方程。处在均匀张力eT m g下悬臂梁的特征函数可作为 (a)的测试函数。处在均匀张力eT m g下单端铰接梁的特征函数可作为 (b)的测试函数。处在均匀张力eT m g下单端固定细绳的特征函数可作为(c)的测试函数。注意单端固定梁是刚性的而单端固定的细绳则不是的。由于用到了不同的测试函数， (c)的离散方程不能做为一个特例从 (b)中获得。所有的测试函数都被规格化，在附录 A 中列出。按正交关 系 质量矩阵为对角阵。假设 2 的初始位移与速度分别为 ( ,0) ( ,0)义坐标的初始条件为： 0( 0 ) ( ) ( , 0 ) ,x y x d x 0( 0 ) ( ) ( , 0 ) j tq x y x d x （ 11） (a)和 (b)模型的能量为： 2 2 201( ) ( )2 lv t x x xE t y P y E I y d x （ 12） 对应的 (a)和 (b)为 2 2 2 2 2112201( ) ( ) ( , ) ( , ) .2 lv t x x x e t eE t y P y E I y d x m y l t k y l t （ 13） 将 0代入（ 12）（ 13）中分别可得 (c)和 2(c)模型的能量。将（ 6）代入（ 12）（ 13）中可得 2 模型的能量离散表达式： 1( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ,2 t q t M q t q t K q t（ 14） 这里 M 与 K 是相应的质量与刚度矩阵。对（ 12）（ 13）微分代入控制方程及边界条件可得对于 ) 0 ( ) ( , )v e tE t c y l t。 的 () ( ) ( )t q t C q t 。 与讨论 这里用到的参数与 21,22里提到的相 似： kg/m， 56g l 171m，093N/m。（ 7）中无阻尼自然频率i及系统的相空间i i iK x M x( 1, 2, 3. )得到。用前述的测试函数可以计算出 2 模型的前三个自然频率，如 所示。 (a) 2(a)与 (b)模型的测试函数，对应于eT m g与 0T ，分别称为张紧与未张紧梁的特征函数。由于自然频率下交，张紧梁的特征函数的使用就加快 (a)模型自然频率的相交。 1n 时未张紧梁的特征函数可以改善对 (a)与 (b)模型的估计。由于固定端不可以旋转， (a)与 2.(a)模型的自然频率分别略高于 (b)与 2.(b)的。小弯曲刚度使得对于所有的 n 在精度范围内 (b)模型的自然频率与 (c)相同。对 (a)用到张紧梁的特征函数，可以看到其自然频率与(b)和 (c)模型的自然频率以相似的速率汇聚。对 (a)和 (b)用到张紧梁的特征函数，可以看到其自然频率与 (c)模型的自然频率以相似的速率汇聚。当型的自然频率。 按附录 B 中给出的初始位移和 0 初速度考虑 2 的无阻尼响应（即 0）。(a)和 2(a)模型的初始位移是两端固定梁处于均匀张力 处受集中力位移 d 时的系统静偏差。 2 的前三个自然频率 (s)由在 (6)中代入不同的参数得到，这里 T 是梁的张力，其特征函数作为(a) 2(a)与 (b)的测试函数： 相空间数 n 1 2 3 10 20 30 50 100 150 1(a) 0T 1 eT 1 1(b) 1 1(c) 1 2(a) 0T 1 eT 1 2(b) 0T 1 eT 1 2(c) 1 (b)和 2(b)模 型的初始位移为两端铰接梁处于均匀张力下，于 处受集中力位移 (c)和 2(c)模型的初始位移为两端固定的细绳，于 处受集中力位移 d 时的系统静偏差。 100a m 与 m 的初始位移如 示； 2 模型中 156x m 处的位移与速度分别如 示， 0 3 8 s，其中中钢丝绳运动的终止时刻。注意小弯曲刚度导致梁固定端附近偏差边界层及集中力来确保满足边界与内在条件。由于小弯曲刚度， 2 模型的响应在 5的范围内是不可分辨的。尽管 的最大位移大于 的， a)与 a)中水平线表示的能量实质上是一样的。不同模型的响应的交点与前面讨论到的自然频率的交点类似。 (a)与 2(a)的初始位移（折线）； (b)与 2(b)（点）； (c)与 2(c)（实线）。展开图中边界附近以折线， 100x m 附近以点与折线表示为边界层。 示相应的初始位移下， 型在 156x 处质点的位移 (a)与速度 (b)：折线， (a)；点划线， (b)；实线， (c)； a)模型的能量。所有情况中 (a)与 30n 时的响应均应用张紧梁的特征函数。 a)所示为在以上初始条件下 个模型的低端（即 处）的横断力。 的横断 力已由 a)中剪切力 ( , )l t， c)中张力 ( ) ( , )xP l y l b)中 ( , ) ( ) ( , )x x x y l t P l y l t共同决定，对各个模型来说实质上是同一个值。 a)模型低端的弯曲力矩如 b)所示； b)模型中两端点的弯曲力矩显然趋于零。只有张紧梁的特征函数能够用来估算 a)模型固定端的弯曲力矩及剪切力；未张紧梁的特征函数会涉 及高阶收敛微分项紧梁与未张紧梁的特征函数均可用来决定 a)模型中内在点及 b)模型的任意点的横断力，因为这由张力的横向分力决定，包含有一阶微分分析累计疲劳损坏时，横断力及弯曲力矩分别与横断及弯曲应力成正比。 示相应的初始位移下， 型在 156x 处质点的位移 (a)与速度 (b)：折线， (a)；点划线， (b)；实线， (c)； 2(a)模型的能量。所有情况中 (a)与 (b)与 30n 时的响应均应用未张紧梁的特征函数。 a)在 示相应的初始位移下， 个模型低端的横断力：折线， (a)；点划线， (b)；实线， (c)。 (b) 个模型上 端的弯曲力矩。所有情况中 (a)与 30n 时的响应均应用未张紧梁的特征函数。 a)在 示相应的初始位移下， 个模型上端的横断力：折线， (a)；点划线， (b)；实线， (c)。 (b) 个模型上端的弯曲力矩。所有情况中 100n 。 a)所示为 即 0x ）的横断力。与 (a)相似， 0x 处的横断力尽管有不同的表达式，但对于三种模型来说实质上是同一个值。b)所示为 (a)各个模型上端的弯曲力矩。注意在这里用到了处于均匀张力，0x 处钢丝绳张力 eT m g g l下的一端固定梁的特征函数来计算 (a)模型上端的剪切力和弯曲力矩。张紧与未张紧 梁的特征函数均可用来计算 (a)模型中内部点及(b)模型中任意点的横断力。只有为张紧梁的特征函数能用来决定 (a)与 (b)模型低端的横断力，因为比起张紧梁的特征函数 ( , ) ( , )x x x y l t T y l t来说，它们满足一个更实际的边界条件 ( , ) 0y l t 。由于测试函数满足 ( ) 0j l ， (c)模型低端的横断力不能由此决定。 本公式 9 为 对应 2 中固定钢丝绳模型的六种移动钢丝绳模型。在运动中钢丝绳长度 ()变，轴向速度 ( ) ( )v t l t 。当钢丝绳模拟为移动的张紧梁如 (a)与(b)时，其在固定坐标系 上的横向自由振动由 21下式决定： 22( , ) ( , ) ( , ) ( , ) 0 ,x x x x x xD y x t P x y y x l E I y x 0 ( )x l t (15) 沿假定为刚性的导轨移动电梯曳引系统示意图 吊导轨合刚度刚度这里： 2 2 2 222 2 22 ( ) ( ) ( ) ,D v t v t v tD t t x t x x (16) ( , )y 钢丝绳 x 处 t 时刻的瞬时横向位移， ( , )张力： ( , ) ( ( ) ) ( ) ,eP x t m l t x g v t (17) 其他的变量在 定义。 (c)与 9(c)模型的控制方程由 (15)代入 0得出。各个模型的边界条件可由 相应的固定模型 (5)，将 , ( ) , ( , ) , ( , )t t l y l t y l ) , ( ( ) ) , ( , ) , ( ( ) , )l t P l t D y l t D t D y l t t D (16)中定义了 () t y v t y 与22D 同样 (c)与 9(c)模型不能作为 (a)与 9(a)模型的特例所得到。轿厢的质量提供张力 ()em g v与 9 模型的力边界条件中的内力。 与采样法经修改后用来离散化 9 模型的控制偏微分方程。 (15)的解为以下形式： 1( , ) ( ) ( , ) ,n x t q t x t (18) 这里 ( , )j 时间的测试函数，其他的变量在 已定义。紧接着 1 在 模型上用到固定梁与长度 ()细绳的瞬时特征函数。它们作为相应的固定钢丝绳模型满足同样的边界条件并且已规格化为 () 20 ( , ) 1lt j x t d x 。注意 (b)模型的测试函数含有一个刚性模量。因为该测试函数 21,22可以表示为： 1( , ) ( ) ,() (19) 这里 ()x l t ， ( , )j 附录 A 中给出，为单位长度的相应固定梁或细绳的规格化特征函数。规格化的长度 ()张紧梁瞬时特征函数不能像 (19)那样分解，不能用来作为(a)， 9(a)与 (b)的特征函数。将 (18)与 (19)代入 (15)中及 ()x l t 处的力边界条件，用 ( ) ( )i 乘控制方程，从 0x 积分到 ()用边界条件与 ()i的正交 性，可得到(a)与 (b)模型的离散化方程： ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 0 ,M t q t C t G t q t K t H t q t (20) 这里对称的质量，刚度，阻尼矩阵为： 1 ( ) ( 1 ) ( 1 ) ,i j i j e i jM m l t (21) 12 2 2 2 214 01101124002 3 23 1142( ) ( ) ( ) ( ) (1 ) ( ) ( )( ) ( ) (1 ) ( ) ( )( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ( ) ( ) ( ) ( ) )i j i j i i j i l t l t l t l t dl t g l t dm l t g l t d E I l t dm l t l t l t l t 212( ) ( ) ( ) (1 ) (1 )e e i jc l t l t k l t (22) 12( ) ( 1 ) ( 1 ) ( ) ( ) ( 1 ) ( 1 ) ,i j e i j e i jC c l t m l t l t (23) 这里 对称回转循环矩阵： 110( ) ( ) 2 ( 1 ) ( ) ( ) ,i j i j i jG l t l t d (24) 12 2 1 12 0 ( ) ( ) ( ) ( ) ( 1 ) ( ) ( ) ,i j i j i jH l t l t l t l t d (25) (c)模型的离散方程由 (20)-(25)给出，其中 (22)里 0。 (a)与 (b)模型的离散方程由 (20)-(25)给出，其中 (21)里 0 (22)里 (1) (1) 0 ， (23)里 0。 (c)模型的离散方程由 (a)与 (b)加以 K 中 0。 (c)模型的离散方程能由 (b)代入 0； (c)模型的离散方程不能作为 (b)模型的特例所得到。假如 型的初始位移及速度分别由 ( ,0) ( ,0)里 0 (0) ，广义坐标的初始条件为： 10( 0 ) ( 0 ) ( ( 0 ) , 0 ) ( ) ,l y l d (26) 1100 1()( 0 ) ( 0 )( 0 ) ( ( 0 ) , 0 ) ( ) ( 0 ) ( ) ( ) ( 0 ) ,( 0 ) 2 ( 0 )j i i j y l d q d (27) (a)与 (b)模型的振动能量为： () 2 2 212 0( ) ( ) t x x x xE t y v y P y E I y d x (28) (a)与 (b)模型的振动能量为： () 2 2 2120221122( ) ( ) ( ( ) , ) ( ( ) , ) ( ( ) , ) t x x x xe t x eE t y v y P y E I y d xm y l t t v y l t t k y l t t (29) (c)与 9(c)模型的振动能量由 (28)与 (29)分别给出，其中 0。将 (18)(19)代入 (28)得到 (a)与 (b)模型的振动能量： 12( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ,T T t q t M t q t q t R t q t q t S t q t (30) 这里 M 由 (21)给出： (c)模型 ()30)-(32)给出， (32)中 0。 (a)与 (b)模型()30)-(32)给出，其中 M 与 (31) 0。 (c)模型 ()(b)模型 () 中代入 0给出。 9 模型振动能量的变化率按照 21,23控制量与系统观点计算得出。从控制量的观点来看 ()应用莱布尼茨法则可由对 ()(a)： ()2212 02()( ) ( 0 , ) ( ) ( ( ) ) 2 ( ( ) , ) ( ) ( ( ) , ) x x e xe t t E I y t v t m l t x y d xc y l t t v t y l t t (33) (b)： 22() 2212 0()( ) ( 0 , ) ( ) ( 0 , ) ( ) ( 0 , ) ( 0 , )2( ) ( ( ) ) ( ( ) , ) ( ) ( ( ) , ) v x x x x x x e t t P t v t y t E I v t y t y tv t m l t x y d x c y l t t v t y l t t (34) 同样的 (c)由 (34)代入 0， 个模型的 ()型代入0 而得。 () 12( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ,T T t q t F t q t q t U t q t q t W t q t (35) 这里 1 ( ) (1 ) (1 ) ,i j e i jF c l t 2 ( ) ( ) ( 1 ) ( 1 )i j e i jU c l t l t (36) 对于 个模型 0ij 。 对于 (c)37)代以 0给出，对于 (a) 37)最后两个条件代以512 ( ) ( ) ( 0 ) ( 0 ) l t l t ， 个模型的 应的模型代以 0 。 果与讨论 这里用到的参数和 用到的一样。 3所示为向上运动的资料，其中 (0)l 的 l 一样，并且相应的模型的初始条件也相同， 9 模型的无阻尼响应 (即0 )按 30n 计算在 12 中分别显示。 型的振动能量比 型的小并且当即 200, 000N/m)接近相等。 (a)与 9(a)模型的除固定端外的任意点与 (c)模型的低端的横断力能被计算出。 (c)模型 ()出的一样 (未显示出来 )。 (a)与 9(a)模型的 ()为 2 (0, )于 (34)中第二个条件比第一个大得多， (b)与 9(b)模型()然当 0 时 (c)模型的 ()当 0不能用，因为 ( ( ), )xy l t ( ), ) 0jx l t t 的测试函数决定。 (a) ()(b) ()(c) ()d) () 型的无阻尼响应： (a)振动能量， (b) ( ) 15x l tm 处质点的位移， (c) ( ) 15x l tm 处质点的速度， ( ( ), )D y l t t D t 。 (a)中的水平线显示 定钢丝绳模型的能量：折线， (a)与 1(a)；点划线， (b) 与 1(b)；实线， (c)与 1(c)。 型的无阻尼响应与处在最理想悬吊刚度与阻尼系数下 (a)模型的响应：(a)-(c)如 (a)中的水平线显示 定钢丝绳模型的能量：折线， (a)与 2(a)；点划线， (b)与 2(b)；粗实线， (c)与 2(c)。 (a)处于 *k 与 *a)-(c)中的细实线所示。 在以上 的初始条件及运动资料下， (a)模型的平均振动能量，定义为0(1 ) ( )f vE t E t d t ，这里 38 s， * *其他参数未改变如 示。有着最理想的悬吊刚度及阻尼系数 * 2800N/m， * 280N/s，到 于 *(a)模型的响应如 的实线所示。最理想的悬吊刚度与阻尼系数通常与初始条件无关。很有趣的是 型当 0的振动能量与 型一样。 (a)模型的平均能量等高线图。在 所有的计算中 30n 。 细绳与梁模型揭示出固定与移动电梯钢丝绳的总体性能相似，最大弯曲力矩处在梁模型的固定端。未张紧梁的特征函数不能在这里用来决定有最理想的悬吊刚度与阻尼系数， 型上升运动期间的平均振动能量比 少了 70% 多。 感谢 这种材料是建立在 国家科学基金会专利号 工作基础上的。 附录 A 处于均匀张力 T 下的长度为 l 的两端固定梁的特征函数为： 这里0 ( ) 1,l j x d x j从频率方程中得到： 当120, j j 且下面方程的第 j 个正根 22 ( 1 ) c o s 0 e z (b)与 (c)模型的测试函数为 ( ) 2 s i n ( / )j x l j x l。 处于均匀张力 T 下的长度为 l 的一端固定梁的特征函数为： 这里 且12由 (义其中j从频率方程得到： 当120, j j 且下面方程的第 j 个正根 22 ( 1 ) c o s 0 e z (处于均匀张力 T 下的长度为 l 的一端铰接梁的特征函数为： 这里12由 (义其中j从频率方程得到： 当 0,T 2j 时的 ()j x由 (出且下面方程的第 ( 1)j 个正根1： 刚性模量的标准化特征函数为 3( ) 3j x l x 。 (c) 的测试函数为( ) 2 s i n ( 2 1 ) / 2 j x l j x l。 (a)模型的测试函数 ()j x为： 这里 (第 j 个正根(a)模型的测试函数 ()j x为： 这里 (第 j 个正根( (的常数 计算得出 1。 (b)模型的测试函数 ()j x( 2j )为： 这里 (第 ( 1)j 个正根1且 刚性模量的相伴泛函为 ( ) 3j 。对于 (b)与 (c)为 ( ) 2 s i nj j ， (c)为 ( ) 2 s i n ( 2 1 ) / 2 j j 。由于 (6)与 (18)中用到了很多条件，为避免求双曲线函数值时的偏差，测试函数表示为负指数的指数函数。 附录 B 初始位移 处于均匀张力l ，受 处集中力 P 的两端固定梁的静态偏差为 这里 其中 处于均匀张力l ，受 处集中力 P 的两端铰接梁的静态偏差 ( 在 处受单位力 (即 1p )的位移，标为由以上表达式得出。 (a)与 2(a)模型的初始位移由 ( /fP d Y给出， (a)与 2(b)由 (及 /pP d Y给出。 (a)与 2(b)模型的初始位移为： 参考文献 湘潭大学兴湘学院 毕业论文（设计）任务书 论文（设计）题目： 高速电梯液压主动导靴设计 学号： 2008963315 姓名： 周琦 专业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 朱石沙 系主任： 周友行 一、主要内容及基本要求 1、了解高速电梯关于控制水平振动的研究动态； 2、设计 液压主动导靴系统 ，绘制装配图及各元件零件图； 3 、掌握主动导靴的相关知识； 4、设计说明书 8000 字以上，内容完整，计算准确 ； 5、外文翻译 3000 字以上； 二、重点研究的问题 液压主动导靴的结构设计 。 三、技术指标 液压系统要求： 1、 满足系统 的压力和流量要求，最高工作压力为 5量至少满足频率为 4负载激励的要求 ； 2、 保证油液的清洁度，保护各种液压元件，延长使用寿命，提高系统工作可靠性； 3、 减小液压泵输出流量的脉动和压力脉动，以提高控制精度，可选择高性能的液压泵或增设蓄能器； 4、 各种液压元件均不允许有外泄漏，保证使用环境的清洁； 5、 整体结构紧凑，布局合理，外表美观，便于安装，符合人机工程学。 设计目标：电梯运行速度 2m/厢质量 2000靴 滚轴直径 0轮直径 D 为 100轮与导轨之间的摩擦系数 为 厢转动惯量J= 。 四、进度安排 序号 各阶段完成的内容 完成时间 1 查阅资料、调研 1 周 2 开题报告、制定设计方案 2 周 3 设计计算 38 周 4 图 912 周 5 整理说明书、外文翻译 1314 周 6 修改图纸和说明书 15 周 7 打印图纸、毕业 设计 答辩 五、应收集的资料及主要参考文献 1 罗柳青 , 张伟 , 伍庆武 . 电梯结构及安全使用读本 . 长沙 : 中南大学出版社 , 2004. 2 朱昌明 . 电梯与自动扶梯 . 上海 : 上海 交通大学出版社 ,2004. 3 曾晓东 . 电梯导靴引起的振动 . 起重运输机械 ,2006. 4 廖小波 , 傅武军 , 朱昌明 . 电梯水平振动主动控制实验系统及仿真 . 机械设计与制造 , 2005, 5 桧垣润一 , 山崎芳昭 . 电梯减振装置 . 中国 : 2005. 6 史信芳 , 陈影 , 毛宗源 . 电梯技术 原理 维修 管理 . 北京 : 电子工业出版社 , 2002 7 张利平 . 液压传动系统及设计 . 北京 : 化学工业出版社 , 2005. 8 蔡文彦 ,詹永麒 . 液压传动系统 上海交通大学出版社 1990 9 上海煤矿机械研究 所 液压传动设计手册 上海人民出版社 1998 10 李寿刚 . 液压传动 北京理工大学出版社 1994. 11 张聚高速电梯机械系统振动的分析与计算机电工程， 2000 12 吴国政 电梯原理，使用，维修 子工业出版社， 1999 目 录 摘 要 . 1 . 2 论 . 3 题背景 . 3 梯导靴的作用及研究现状 . 4 计任务及主要内容 . 4 2液压主动导靴组成及工作原理 . 5 梯结构组成及导靴结构 . 5 靴的种类 . 6 压主动导靴工作原理 . 7 动导靴设计 . 8 靴数据计算 . 错误 !未定义书签。 3液压系统设计及选型 . 14 压系统的总体方案设计 . 14 压系统的技术性能要求 . 14 压作动器的组成和工作原理 . 15 压作动器的关键技术 . 16 压作动器元件的选型设计 . 18 压作动器的装配设计 . 28 总 结 . 30 致 谢 . 30 参考文献 . 31 1 高速电梯液压主动导靴设计 摘 要 随着土木工程技术的进步和多功能大楼的大量需求，对于大都市日益紧张的空间短缺，高层建筑已经不可或缺。而 高层建筑的使用离不开电梯这一运输工具，对于电梯速度等各项性能和技术指标也在不断的提高本次毕业设计课题针对高速电梯在运行过程中所出现的电梯水平振动所导致使用寿命、安全要求及舒适性的一些问题，采用国际上已存有而国内正处于起步阶段的一些设计思路与应用，对其作为设计的内容；设计一种电梯液压主动导靴，以实现电梯水平振动的主动减振。电梯振动的主要原因在于电梯导轨的直线度和导轨间的平行度误差。通过减振来使得电梯的振动减小到安全工作范围与人体敏感振动频率范围的许可标注。导靴采用液压作动器，液压主动力的大小的改变通过高速开关 阀这一新型液压控制阀进行调节。设计液压系统装置和管路，并计算压力值从而对液压元件进行标准件的选型。本设计课题避开国外专利，研究电梯液压主动导靴，实现高速电梯的水平振动主动控制，对国内电梯行业的发展将具有重要的意义。 关键词 : 高速电梯、水平振动、主动控制、液压主动导靴。 2 in is an of of by of of of is in As of to a in to of is to to to a to of to to of to of be of 湘潭大学兴湘学院 毕业设计说明书 题 目： 高速电梯液压主动导靴设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 2008963315 姓 名： 周 琦 指导教师： 朱石沙 （教授） 完成日期： 2012 年 5 月 29日 湘潭大学兴湘学院 毕业论文（设计）任务书 论文（设计）题目： 高速电梯液压主动导靴设计 学号： 2008963315 姓名： 周琦 专业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 朱石沙 系主任： 周友行 一、主要内容及基本要求 1、了解高速电梯关于控制水平振动的研究动态； 2、设计 液压主动导靴系统 ，绘制装配图及各元件零件图； 3 、掌握主动导靴的相关知识； 4、设计说明书 8000 字以上，内容完整，计算准确 ； 5、外文翻译 3000 字以上； 二、重点研究的问题 液压主动导靴的结构设计 。 三、技术指标 液压系统要求： 1、 满足系统的压力和流量要求，最高工作压力为 5量至少满足频率为 4负载激励的要求 ； 2、 保证油液的清洁度，保护各种液压元件，延长使用寿命，提高 系统工作可靠性； 3、 减小液压泵输出流量的脉动和压力脉动，以提高控制精度，可选择高性能的液压泵或增设蓄能器； 4、 各种液压元件均不允许有外泄漏，保证使用环境的清洁； 5、 整体结构紧凑，布局合理，外表美观，便于安装，符合人机工程学。 设计目标：电梯运行速度 2m/厢质量 2000靴 滚轴直径 0轮直径 D 为 100轮与导轨之间的摩擦系数 为 厢转动惯量J= 。 四、进度安排 序号 各阶段完成的内容 完成时间 1 查阅资料、调研 1 周 2 开题报告、制定设计方案 2 周 3 设计计算 38 周 4 图 912 周 5 整理说明书、外文翻译 1314 周 6 修改图纸和说明书 15 周 7 打印图纸、毕业 设计 答辩 五、应收集的资料及主要参考文献 1 罗柳青 , 张伟 , 伍庆武 . 电梯结构及安全使用读本 . 长沙 : 中南大学出版社 , 2004. 2 朱昌明 . 电梯与自动扶梯 . 上海 : 上海交通大学出版社 ,2004. 3 曾晓东 . 电梯导靴引起的振动 . 起重运输机械 ,2006. 4 廖小波 , 傅武军 , 朱昌明 . 电梯水平振动主动控制实验系 统及仿真 . 机械设计与制造 , 2005, 5 桧垣润一 , 山崎芳昭 . 电梯减振装置 . 中国 : 2005. 6 史信芳 , 陈影 , 毛宗源 . 电梯技术 原理 维修 管理 . 北京 : 电子工业出版社 , 2002 7 张利平 . 液压传动系统及设计 . 北京 : 化学工业出版社 , 2005. 8 蔡文彦 ,詹永麒 . 液压传动系统 上海交通大学出版社 1990 9 上海煤矿机械研究所 液压传动设计手册 上海人民出版社 1998 10 李寿刚 . 液压传动 北京理工大学出版社 1994. 11 张聚高速电梯机械系统振动的分析与计算机电 工程， 2000 12 吴国政 电梯原理，使用，维修 子工业出版社， 1999 湘潭大学兴湘学院 毕业设计评阅表 学号 2008963315 姓名 周琦 专业 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计）题目： 高速电梯液压主动导靴设计 评价项目 评 价 内 容 选题 现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的； 量是否适当； 研、社会等实际相结合。 能力 文献、综合归纳资料的能力； 究方法和手段的运用能力； 论文 （设计）质量 述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范； 无观点提炼，综合概括能力如何； 无创新之处。 综 合 评 价 论文选题符合专业培养目标，能够达到综合训练目标，题目有一定难度，工作量一般。选题具有学术研究价值。 该生查阅文献资料能力一般，能收集关于考试系统的资料，写作过程中基本能综合运用考试系统知识，全面分析考试系统问题，综合运用知识能力一般文章篇幅完全符合学院规定，内容基本完整，层次结构安排一般，主要观点集中邮一定的逻辑性，但缺乏个人见解。 文题基本相符，论点比较突出，论述能较好地服务于论点。 同意参加答辩 。 评阅人： 2012 年 6 月 日 湘潭大学兴 湘学院 毕业论文（设计）鉴定意见 学号： 2008963315 姓名 周琦 专业： 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计说明书） 49 页 图 表 14 张 论文（设计）题目 ： 高速电梯液压主动导靴设计 内容提要： 随着土木工 程技术的进步和多功能大楼的大量需求，对于大都市日益紧张的空间短缺，高层建筑已经不可或缺。而高层建筑的使用离不开电梯这一运输工具，对于电梯速度等各项性能和技术指标也在不断的提高本次毕业设计课题针对高速电梯在运行过程中所出现的电梯水平振动所导致使用寿命、安全要求及舒适性的一些问题，采用国际上已存有而国内正处于起步阶段的一些设计思路与应用，对其作为设计的内容；设计一种电梯液压主动导靴，以实现电梯水平振动的主动减振。电梯振动的主要原因在于电梯导轨的直线度和导轨间的平行度误差。通过减振来使得电梯的振动减小到安全工作范 围与人体敏感振动频率范围的许可标注。导靴采用液压作动器，液压主动力的大小的改变通过高速开关阀这一新型液压控制阀进行调节。设计液压系统装置和管路，并计算压力值从而对液压元件进行标准件的选型。本设计课题避开国外专利，研究电梯液压主动导靴，实现高速电梯的水平振动主动控制，对国内电梯行业的发展将具有重要的意义。 指导教师评语 指导教师 ： 年 月 答辩简要情况及评语 答辩小组组长： 年 月 日 答辩委员会意见 答辩委员会主任： 年 月 日 目 录 摘 要 . 1 . 2 论 . 3 . 3 . 4 . 4 2液压主动导靴组成及工作原理 . 5 . 5 . 6 . 7 . 8 . 12 3液压系统设计及选型 . 14 压系统的总体方案设计 . 14 压系统的技术性能要求 . 14 压作动器的组成和工作原理 . 15 压作动器的关键技术 . 16 压作动器元件的选型设计 . 18 压作动器的装配设计 . 28 总 结 . 30 致 谢 . 30 参考文献 . 31 1 高速电梯液压主动导靴设计 摘 要 随着土木工程技术的进步和多功能大楼的大量需求，对于大都市日益紧张的空间短缺，高层建筑已经不可或缺。而高层建筑的使用离不开电梯这一运输工具，对于电梯速度等各项性能和技术指标也在不断的提高本次毕业设计课题针对高速电梯在运行过程中所出现的电梯水平振动所导致使用寿命、安全要求及舒适性的一些问题，采用国际上已存有而国内正处于起步 阶段的一些设计思路与应用，对其作为设计的内容；设计一种电梯液压主动导靴，以实现电梯水平振动的主动减振。电梯振动的主要原因在于电梯导轨的直线度和导轨间的平行度误差。通过减振来使得电梯的振动减小到安全工作范围与人体敏感振动频率范围的许可标注。导靴采用液压作动器，液压主动力的大小的改变通过高速开关阀这一新型液压控制阀进行调节。设计液压系统装置和管路，并计算压力值从而对液压元件进行标准件的选型。本设计课题避开国外专利，研究电梯液压主动导靴，实现高速电梯的水平振动主动控制，对国内电梯行业的发展将具有重要的意义。 关键词 : 高速电梯、水平振动、主动控制、液压主动导靴。 2 in is an of of by of of of is in As of to a in to of is to to to a to of to to of to of be of 3 论 电梯作为现代建筑中不可缺少的垂直运输交通设备，承担着高层建筑中大量的人流和物流的输送，其作用在建筑业中至关重要。中高层写字楼、办公楼、饭店和住宅楼，服务性场所和生产部门如医院、商场、仓库 、生产车间等，拥有大量的乘客电梯、载货电梯等各类电梯及自动扶梯。电梯的生产情况和使用数量已成为衡量一个国家现代化程度的标志之一。 20 世纪 80 年代 ,随着电子技术的完善 ,交流变频调速电梯问世了 ,信号控制方面用微机取代了传统的继电器控制系统 , 大幅减小了电梯的故障率。 科学技术与高层建筑的发展使得电梯向着高效、智能化、高舒适性发展，电梯的速度在不断地提高。 1993 年，世界上最快的电梯速度为 12.5 m/s，该电梯由日本三菱公司生产。到 2003 年，日本东芝集团生产的运行于台北国际金融中心的电梯速度已经高达 m/s。韩国现代电梯公司通过自主技术开发出移动速度达每分钟 1080 米的世界最高速电梯。韩国现代电梯公司是韩国现代集团的核心企业，此次开发的世界最高速电梯名为“ L”，移动速度可达每分钟 1080 米（时速 里），运行距离达同样是世界之最的 600 米，可以在 150 层建筑物升降。 在此之前，世界最高速电梯是日本东芝在台湾 101 大楼安装的电梯，速度达每分钟 1010 米（时速 里）。而韩国国内最高速电梯是日本三菱在 63 大厦安装的电梯，速度达每分钟 540米。、韩国现代电梯公司介绍 ，“ L”还是绿色环保产品，其可在运行过程中存储电能，以紧急停电时保持电梯的正常运行。韩国现代电梯计划在韩国国内的松岛地标城市（ 610 米）、上岩洞数码媒体城市（ 540 米）、釜山乐天世界（ 510 米）、第二乐天世界（ 555 米），以及国外的迪拜纳赫勒塔（ 1000 米）和俄罗斯塔（ 612 米）等拟建的大型建筑物中安装新开发的高速电梯。 电梯速度的提高，产生了许多新的需要克服的问题。早在 1986 年， 人通过计算机仿真和对有关数据的分析证明，对于超高速电梯，振动与风噪声将成 为必须解决和考虑的问题。电梯高速运行时，由于电梯表面的气流流动发出强大的气动噪音，该气动噪音要比机械噪音大的多，会明显地影响乘坐舒适性；速度的提高还会引起轿厢内气压的急剧变化，使乘客产生耳鸣甚至耳痛的感觉；另外，电梯的振动水平随着电梯运行速度的提高而加剧。尤其是水平振动，在电梯低速运行的时候不明显，但在高速运行的情况下，成为影响电梯乘坐舒适性的重要因素之一。研究也表明，电梯的水平振动与电梯的运行速度成线性关系。根据“ 体全身振动的评价”，当振动达到一定的量度，且其振动频率位于人的敏感频率范 围内的时候（人体最敏感的频带，对于垂直振动为 4 8于水平振动为 1 2会严重影响乘客乘坐的舒适性；而且，振动还会降低电梯的使用寿命，甚至影响电梯的安全。因此，电梯的振动是评价电梯质量好坏的重要指标之一。振动问题，包括电梯的垂直振动和水平振动，是高速电梯必须解决的关键问题，为各电梯厂家所密切关注。 振动控制方法分为：被动减振和主动减振两种方式。随着电梯速度的提高， 4 水平振动力变大及频率变化加快，被动减振难以满足高速电梯的要求。而振动主动控制技术由于具有效果好，适应性强等优点，已经在各行各业得到广泛 应用。振动主动控制技术成为解决高速电梯水平振动的一条新途径。 导靴，顾名思义，导向性是它的一个作用，另一个作用就是防振。通常导靴安装在轿厢的上梁与底部安全钳下面。 传统导靴所配备的弹簧，使得其能够采取被动减振来达到减小水平振动的效果。但由于被动减振只能够缓和冲击和衰减水平振动，而相对于高速电梯运行，它的效果就不明显了。 现今对于高速电梯使用主动导靴进行减振。国内电梯振动的研究整体上比较薄弱，其中水平振动的研究则处于起步阶段。从已发表的文献来看，国内于此研究时间短、力量薄弱，且 仅限于理论分析以及仿真试验，尚未有实际应用方面的研发工作。这对本人国电梯行业的发展，尤其是在中高速电梯方面的发展是非常不利的。国外关于电梯水平振动研究的文献资料最早见于 1971 年，其中绝大部分来自于日本。一些著名的电梯厂家，如美国奥的斯、日本三菱、日立等，都有了这方面的产品，并取得了专利保护。 在上述背景下，针对高速电梯的水平振动问题，本课题将设计一种新型电梯液压主动导靴来达到减振的要求。 设计的任务为： （ 1）了解高速电梯液压主动导靴设计原则； （ 2）设计液压主动导靴； （ 3）通过计算机绘图软件绘制零件图。 根据设计任务，将完成以下内容： 1 将主要阐述液压主动导靴的组成及工作原理，对其进行绘制并对导靴的轴承的寿命进行检验。 2 详细叙述液压系统的设计与元件的选型及对液压作动器的总体方案进行设计。分别对组成系统所需元件：液压缸、高速开关阀、压力传感器、液压泵和驱动电机、畜能器、溢流阀、单向阀、压力表、过滤器、空气滤清器、液位计、油箱、集成块、油管和工作液体等的选型进行了分析，并给出了最终选择的结果。并在最后给出了液压站的总装配设计图。 5 2液压主动导靴组成及工作原理 电梯是一种机电一体化产品，目前使用的电梯绝大多数为电力拖动、钢丝绳曳引式结构。从电梯空间位置上看，主要由机房、井道、轿厢、层站四个部分组成；从电梯各构件部分的功能上看，可分为曳引系统（包括曳引机、曳引轮、曳引绳以及导向轮等）、导向系统（轿厢及对重的导轨、导轨架以及导靴等）、轿厢系统（轿厢架和轿厢体等）、门系统（轿厢门、层门、开门机、联动机构、门锁等）、重量平衡系统（对重和重量补偿装置）、电力拖动系统（电动机、减速机、制动器、供电系统、速度反馈装置、调速装置等）、电气控制系统（操 纵装置、位置显示装置、控制屏、平层装置、选层器等）、安全保护系统（限速器、安全钳、缓冲器、端站保护装置、极限位置保护装置、电动机保护装置等）八个部分。其中，电梯的轿厢是用于运送乘客或货物的部分，轿厢系统由轿厢架和轿厢体两部分构成，其中还包括若干个构件和有关的装置。轿厢架是承重结构件，曳引式电梯的曳引钢丝绳在机房绕过曳引轮与导向轮后端和轿厢架相连，另一端和对重相连。 图 2电梯的导向系统及对重平衡系统的总体布置图。导向系统由导靴、导轨和导轨架组成。导轨架是支撑导轨的组件，与井道壁联结；导轨固定在导轨架上 ,导靴则装在轿厢和对重架上 ,与导轨配合强制轿厢和对重的运动服从于导轨的直立方向。导向系统的功能是限制轿厢和对重的活动自由度，使轿厢和对重只能够沿着左右两侧竖直方向的导轨上下运行，使两者在运行中平稳，不会偏摆。导轨主要为轿厢和对重导向，限制轿厢和对重在水平方向上的移动，并防止由于轿厢的偏载而引起的倾斜。现在的电梯大多采用横截面形状为“ T”型的钢导轨。导轨由多段拼接而成，一段导轨的长度一般为 3 5米，每段导轨的不平度和导轨连接处的不平整是引起电梯水平振动的主要原因之一。导靴分别装在轿厢和对重装置上。导靴分为滑动导 靴（包括固定式滑动导靴和弹性滑动导靴）和滚动导靴，滑动导靴主要用于低速电梯。在运行速度大于 2.0 m/采用滚动导靴。图 2动导靴以三个滚轮代替滑动导靴的三个工作面，三个滚轮在弹簧的作用下，紧贴在导轨的三个工作面上，电梯运行时，滚轮在导轨面上作滚动。滚动导靴以滚动摩擦代替了滑动摩12345678910171615141312111极限开关； 2曳引机； 3承重梁； 4导向轮； 5曳引绳； 6轿厢导靴； 7轿厢； 8对重导靴； 9对重； 10防护栏； 11缓冲器； 12限位开关； 13轿厢导轨； 14补偿链； 15安全钳嘴； 16曳引绳； 17机房 图 2梯的导向系统及对重平衡系统 6 擦，大大减少了摩擦损耗，节省了能量；同时在导轨 的三个工作面方向实现弹性支承，从而对轿厢具有良好的缓冲作用，并能自动补偿导轨的各种几何形状误差及安装偏差。滚动导 轨的 这种优点，使它能适应较高的运行速度，在高速电梯上得到广泛应用。滚动导靴的滚轮常用硬质橡胶制成。 导靴按其在导轨工作面上的运动方式，可分为滑动导靴和滚动导靴。 滑动导靴不是本次设计的选定，不做详述。 滚动导靴 滚动导靴又称滚轮导靴，由于采用了滚动接触，可以减少导靴和导轨之间的摩擦阻力、节省动力、减少振动和噪声，用于高速电梯和矿用电梯上(2m/s 以上 )。滚轮对导轨的初压力大小通过调节弹簧的被压缩量加以调节。滚轮对导轨不应歪斜，在整个轮缘宽度上与导轨工作面应均匀接触。当轿厢运行时，三个 滚轮应同时滚动，以保持轿厢平稳运行。 使用滚轮导靴不允许在导轨工作面上加润滑油，以免打滑。而滑动导靴需加润滑油，以减小摩擦阻力。通常是将油盒放在两个上部导靴的顶部，油盒里的润滑油通过毛毡均匀地涂到导轨工作面上，达到自动润滑的目的。 图 2动导 靴 导轨 轿架 导轮 减振弹簧 7 本文设计的液压主动导靴利用主动隔振的原理，即在原先被动导靴的基础上，通过在滚轮与导靴连杆之间安装一个作动器，并按照某种控制规律使作动器对受控对象施加控制力，以达到减振的目的。选择合适的作动器，对主动导靴的设计至关重要，随着振动主动控制技术的发展 ,对作动器的要求愈来愈高。近年来 ,在一些传统的流体作动、气体作动器基础上，研究开发了多种智能型作动器，如压电陶瓷作动器、电致或磁致伸缩作动器、形状记忆合金作动器和电流变流体作动器等，这些作动器在高精度的振动主动控制场合得到了广泛的应用。由于液压作动器动态响应速度快、驱动能力大、刚度强等方面的诸多优点，故本文选择液压作动器作为主动控制力发生器。 液压主动导靴的其中一个导轮的结构组成如图 2压油缸作为执行机构，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。每一液压油缸与两个液压阀相连 ，其中一个液压阀为进油阀，另一个为回油阀，油缸内的油液压力通过液压阀的开启和关闭来控制。控制器通过压力传感器读取油缸内的油压值，执行控制策略，根据该压力值及电梯轿厢的姿态等其他信息给出控制指令开启或关闭液压阀。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。 根据电梯滚动导靴的结构设计，并结合液压缸执行器的特点， 导靴基座被安装于电梯轿架上，转动杆可以在一定角度范围内旋转并带动导轮转动，螺杆穿过转动杆并固定在导靴基座上。减振 弹簧被安装于转动杆和弹簧挡板之间，为导轮提供与导轨的初始预紧力。导轮与转动杆之间通过转轴连接，并在转轴上安装控制器 压力传感器 图 2压主动导轮结构简图 油缸 导轮 液压阀 导轨 轿架 支架 蓄能器 摇臂支架 轿厢姿态 等其他信息 8 有滚动轴承，便于导轮转动。转动杆一端固定于导靴基座上，液压缸则被安装于转动杆和导靴基座之间，一端固定在导靴基座上，活塞杆一端通过转动铰装置固定于转动杆。两根油管从液压缸的两腔引出，压力传感器分别检测两油管处的压力值。导靴基座上方安装有防尘板用来减少灰尘等杂质对导靴系统的影响。导靴基座要求有一定的刚度和强度，且具有一定的减振性，一般采用灰铸铁制造。为了保证导轮的刚度和阻尼特性，导轮主体一般采用在铁材或铝 材基体上包复以耐磨性强的复合高分子材料制造。 由于电梯导靴已经根据现有的系列化电梯所标注化配备，如果大量改动尺寸，对于安装配备会产生不必要的困难，所以本人在现有导靴的基础上进行改进，以达到应有的效果。 由互联网查得国内现有导靴的尺寸图如下： 图 2靴板金主视图 9 图 2图 2 10 图 23 图 2D 轴侧图 11 图 2视图 图 2视图 12 图 2视图 假设电梯正常运行速度 m/s，滚轴直径 0轮直径 00轮与导轨之间的摩擦系数为 紧力 N。 （ 1）滚轴工作转速： 6 0 8 7 6 4 . 3 3 / m i 1 4 0 . 2 （ 2）滚轮力矩： 0 . 2 1 4 . m/ 2 0 . 1 / 2 （ 3）轴承 选取单列深沟球轴承 , =10/3。 有查表可得，间隔类使用机械轴承的使用寿命预期值 =800012000h。 13 10 所以 2 2 2 21 0 1r N H N F N 1 11查机械设计书表得 对轴承 0 1 冲击载荷因数 ( ) 1 . 2 ( 0 . 4 1 1 . 6 1 ) 2 . 4p r aP f X F Y F N 由于 3 个滚轮中中间的滚轮必定受到最大的载荷且 3 个轴承的类型尺寸相同，故只按受力最大的轴计算寿命即可 66 10 631 0 1 0 8 0( ) ( ) 2 . 6 0 1 0 6 0 6 0 7 6 4 . 3 3 2 . 4h 所以轴承满足寿命要求。 （ 4） 轴承材料选用 绝大多数轴承套圈和滚动体都彩用专用钢材制造。用高碳铬轴承钢 ( 造套圈和滚动体，其零件硬度如下： 用 5，钢球为 6； 用 料制造的套圈和滚子为 4,钢球为6。 用高碳钢铬轴承钢制造的轴承一般适用于工作温度为 30度范围，油与脂润滑正常。可满足一般机械的要求。 高碳铬轴承钢轴承零件经高温回过火后，其适应工作温度可高达 250度。 随着冶炼技术的进步，高碳铬轴承钢可以采用不同的冶炼方法，如真空冶炼技术等可使钢材的内在质量大大改革，尢其是钢中含氧量及其所形成的非金属夹杂物有明显的减少。用这 种高碳铬轴承钢制造的轴承，其疲劳寿命能成倍的增长。 14 根据大量试验对比数据表明，不同冶炼方法所获得 承钢制造轴承。 用有色金属优良光洁的表面质量。在高温条件下工作，可采用硅青铜制造实体保持架，工作温度可达 315摄氏度；由于铝材的强度比黄铜低，比重轻，因而常用铝代黄铜制造实体保持架，主要适用于转速较高、比重较轻、耐腐蚀等工况。 3液压系统设计及选型 压系统的总体方案设计 作动器是振动主动控制系统中的重要元件之一，其作用是向系统施加 控制信号，以按照所需方式改变系统的响应。作动器的主要类型有液压作动器、气动作动器、电磁作动器、压电作动器、形状记忆合金作动器和磁制伸缩作动器。其中液压作动器能在相对较小的结构尺寸下产生较大的位移和较大的作用力，在车辆主动悬挂和直升飞机机舱的振动主动控制中已得到很好的应用，但在电梯减振方面的应用尚未见有报道。 液压作动器的关键元件是液压控制阀。传统的开关型控制阀上限频率为 320能满足快速性的要求，而技术先进的比例阀和伺服阀尽管上限频率均超过 150由于对油液污染较敏感，且价格较贵，限制了它们的 广泛应用。近几年，一种新型的液压控制阀 高速开关阀获得很大发展，同伺服阀、比例阀相比，它具有价格低廉、快速响应性好、抗污染能力强、易于实现数字控制等优点，在越来越多的电液控制系统得到应用。高速开关阀由于自身结构限制，允许的流量较小，一般最大为 10L/能直接用于大流量控制系统中，但对本系统完全满足要求。另外，液压作动器需专门的液压站供油，容易产生噪声，并且在控制阀输人电压和液压缸的力或位移输出之间产生非线性和滞后，这是在研究中必须重点考虑的问题。 压系统的技术性能要求 （ 1）满足系统的 压力和流量要求，最高工作压力为 5量至少满足频率为 4 （ 2）保证油液的清洁度，过滤精度至少达到 10 m，保护各种液压元件，延长使用寿命，提高系统工作可靠性； （ 3）防止空气混入，油液中空气含量不得超过 2%，以保证系统工作稳定性和动作的快速性； （ 4）减小液压泵输出流量的脉动和压力脉动，以提高控制精度，可选择高性能的液压泵或增设蓄能器； （ 5）各种液压元件均不允许有外泄漏，保证使用环境的清洁。系统的正常 15 工作噪声不大于 40 分贝； （ 6）整体结构紧凑，布局合理，外表美观，便于安装，符 合人机工程学。 压作动器的组成和工作原理 如图 3压作动器由液压站和执行装置两部分组成。液压站负责为系统提供油源，并实现控制和保护。它主要包括 12345 6789、 10-（ 2位 2通换向阀）高速开关阀； 111213气滤清器、液位计等附件；执行装置安装在电梯导靴上，给轿厢提
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