高速电梯机械系统动力学模型的建立与修正

徐维隆

（沈阳特种设备检测研究院 110036）

摘 要：随着我国经济建设速度的加快，建筑行业的发展呈现出飞速发展的态势。建筑高度的增加让人们对于电梯的依赖度越来越高，做好电梯的建设和应用也就显得极为重要。为了更好地促使电梯应用效果的强化，需要通过其机械系统动力学模型的建立和修正达到其效能的优化。基于此，本文就高速电梯机械系统动力学模型的建立与修正进行分析研究，以供参考。

关键词：高速电梯；机械系统；动力模型；建立与修正

前言：近些年，高层建筑甚至超高层建筑层出不穷，其带给人们舒适的生活之余，也对于电梯的要求越来越高。尤其超高层建筑，其更加需要高速电梯的应用，从而更好地为人们提供服务。但是，依照我国当前的情况来看，我国高速电梯的速度为1.6m/s，其舒适度和动态性能与我国《电梯技术条件》的标准还有一段距离，为了更好地提升电梯应用效能，为了让其动态性能得以优化，对其机械系统动力模型进行建立并修建就显得非常重要，这也是提升其动力性能的重要基础，是让电梯深入高层建筑和智能化建筑的重要捷径。

一、高速电梯机械系统工作原理的分析

就电梯的使用情况来说，其主要可以分为两种工作状态，一种是电梯的升降系统，一种是电梯的维护系统，两种系统的应用构成了电梯机械系统的完整体系。在电梯升降过程中，其运转主要是通过电动机带动曳轮进行工作的，电梯在曳引钢绳的牵引下，将电梯厢和对重牵值钢绳两端，其电动机系统发生变速转变时候就会对减速器进行曳引，从而促使曳引轮发生转动，达到电梯的运行。在电梯维护过程中，就电梯升降过程中所产生的问题进行检查，并对其进行检测维护，保证其质量的管控，提升其应用的效能，避免电梯事故的发生。电梯在运行过程中造成振动的因素较多，比如曳引机的问题，减速器密封圈的问题，钢丝绳松紧度问题等等，都可能造成其振动，为了更好地促使电梯稳健运行，做好其动力学模型建立，做好相应的修正工作也就显得极为重要。

二、电梯机械系统的动力学模型

依照电梯的传动原理，我们可以对其进行模型建立。其中m1为平衡重质量，m2则为曳引机与导向轮质量，m3则为架桥及其附着件质量，m4为轿厢和荷载重量，m5为张紧装置质量。Ki，Ci（i=1，2，3……5）为相应的刚度和连接阻尼。通过电梯机械系统力学模型，我们可以将其自由度调整为7个，xi（i=1，2，3……5）则表示位移， 1， 2则表示角位移。通过矩阵表示广义位移：

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

其系统的总动能为：

通过公式我们可以得知：

通过相应的公式，我们对电梯能耗进行分析研究，能够对速度予以控制，能够达到减速的效果，从而让电梯进入到平稳运行阶段，能够让电梯得以静止停靠。同时，通过刚体运动，可以为系统提供强大的激励动力，让电梯的加速呈现出曲线模式达到更好地动力应用。此模型的建立对于电梯系统的构建起到了极为重要的推动作用，能够了解其运动弹力学方法的应用原理。

三、基于实测固有频率的动力学模型修正

以上基于第二类拉氏方程导出了电梯机械系统的运动微分方程，利用该方程可以计算电梯在起动、运行和制动全过程中的动态响应，分析电梯机械系统各部分參数对其动态性能的影响。但是，由于电梯力学模型中的质量、刚度与阻尼参数均是根据设计图纸与经验公式估算 ， 因此模型中在电梯机械系统运动微分方程中，假定电梯阻尼矩阵为比例阻尼矩阵，这样在 用模态迭加法计算电梯动态响应时只需用到各阶模 态阻尼比，而模态阻尼比可以从实测电梯振动响应信号中识别。由于在电梯动态响应计算中并不涉及到具体的阻尼矩阵元素，为使问题简化，我们只对质量和 刚度参数进行修正。同时，考虑到电梯振型测试比较 困难，仅以实测电梯机械系统固有频率为基准来进行模型修正，通过此多方面的修正达到电梯稳定性能的提高。在对电梯动力模型进行修正的过程中，还要结合电梯的实际应用效果，通过不断的调整，对模型进行修正。

结语：

电梯的运行与建筑物高度具有非常重要的关系，其运行的稳定性决定了其与建筑物之间是否能够达成和谐的关系，决定了其是应用是否能够为人们带来安全性和稳定性。依托于机械系统动力模型能够更好的对电梯的动力系统进行研究，能够了解其问题所在，对于解决电梯运行中的问题具有非常大的帮助和作用。相关人员还要对模型的建立进行深入分析，通过模型的修正达到电梯效能的提高。

参考文献：

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