Тяговий пасажирський ліфт

Горизонтальна вібрація ліфта є вирішальним фактором, що впливає на комфорт людини. Люди зазвичай чутливі до частот вібрації від 1 до 25 Гц, причому найвища чутливість виникає між 0,1 і 2 Гц по горизонталі та 4 і 8 Гц по вертикалі. Тому під час проектування ліфта важливо уникати таких частот вібрації. Це досягається шляхом аналізу власних частот компонентів ліфта для запобігання резонансу між ними.

Динамічний аналіз — це метод, який використовується для визначення динамічної поведінки, коли інерція та демпфування відіграють значну роль. Типова динамічна поведінка включає структурні вібраційні характеристики, такі як вібрація конструкції та власні частоти, вплив навантажень, що змінюються з часом, і змінне збудження навантажень. Динамічний аналіз може моделювати фізичні явища, зокрема вібраційні удари, змінні навантаження, сейсмічні навантаження та випадкові навантаження.

Рівняння рівноваги з наступним динамічним аналізом:

[M] - матриця мас;

[C] - матриця демпфування;

[K]--Матриця жорсткості;

[x]--Вектор переміщення;

x'] — вектор швидкості;

x"] - вектор прискорення;

{F(t)}--Вектор сили;

Динамічний аналіз застосовний до умов, пов’язаних зі швидким навантаженням і ударними зіткненнями. У таких випадках не можна ігнорувати вплив сили удару та демпфування. Якщо конструкція є статично визначеною, а швидкість навантаження відносно повільна, результати динамічного розрахунку будуть еквівалентними результатам статичного розрахунку.

Оскільки динамічні проблеми повинні враховувати інерцію конструкції, параметри матеріалу повинні бути визначені для динамічного аналізу, включаючи щільність матеріалу. Крім того, модуль пружності та коефіцієнт Пуассона також є важливими вхідними параметрами.

Модальний аналіз ліфтової системи

Щоб підвищити точність і простоту моделювання, модель було спрощено шляхом видалення різних фасок і отворів у балці та ігнорування деяких неважливих компонентів. Потім були встановлені властивості матеріалу, обмеження та навантаження. Наші інженери провели модальний аналіз. Під час аналізу були потрібні параметри властивостей, наприклад частота та тип розв’язувача. Розрахована резонансна частота була достатньою. Аналіз динамічного відгуку виконується після модального аналізу, тому фактори,-пов’язані з масою, мають вирішальне значення для розрахункової моделі.

Розрахунок моделювання модального аналізу

Теоретично можна отримати нескінченну кількість форм мод. Заради простоти моделювання розглядаються лише перші шість. Частотна діаграма шостого порядку вібрації, розрахована за допомогою модального аналізу, показана на малюнку. Як показано на малюнку, за умов відсутності -навантаження власні частоти перших шести форм моди становлять 0, 2,5, 5,0, 8,7, 16,8 і 25,9 Гц відповідно. Враховуючи умови половинного-навантаження та повного-навантаження, а також варіації рами автомобіля на різних висотах, він параметрично обробляється, і перераховуються варіації власної частоти рами автомобіля без-навантаження, половинне-навантаження, повне-навантаження, а також умови нижнього, середнього та верхнього навантаження.

Аналіз результатів модального аналізу

1. Власна частота рамної системи автомобіля непостійна; його значення змінюється в залежності від різних попередніх навантажень і положень.

2. Як показано в таблиці, власна частота зменшується зі збільшенням навантаження. Таким чином, вага рами автомобіля (тобто збільшення ваги самого автомобіля або внутрішнього оздоблення) може бути відповідним чином збільшена, щоб зменшити вплив частоти вібрації на тіло людини.

3. За однакового навантаження власна частота має тенденцію до збільшення зі збільшенням висоти, причому вищі порядки демонструють більшу варіацію. Тому слід вживати заходів для пом'якшення впливу прискорення, утримуючи криву швидкості в розумному діапазоні.

Ми провели модальне моделювання вібрації за різних робочих умов, отримали результати моделювання, проаналізували взаємозв’язки між різними результатами та визначили розподіл частот, таким чином запобігаючи резонансу з іншими компонентами. Це надає цінну теоретичну підтримку для проектування ліфтів із зменшенням вібрації.

Звичайно, у практичних конструкціях гумові компоненти амортизації вібрації можна належним чином додати до буферного резонансу, спричиненого зв’язками жорсткості між компонентами. Крім того, покращення структури вертикальної балки шляхом додавання буферного компонента в середину балки також може досягти ефекту зменшення вібрації.

Вертикальна вібраційна модель ліфтової системи

Тягові пасажирські ліфти є найбільш поширеним типом ліфтів у світі. Цей тип ліфта має такі переваги, як висока безпека та надійність, висока висота підйому та компактна конструкція[59]. Вертикальна динамічна модель цього типу ліфтової системи складається з розпірної балки тягової машини, амортизаційної гуми тягової машини, канатної системи тягового шкива (еквівалентного тягового шківа), рами кабіни та демпферної накладки рами кабіни, компенсаційного ланцюга, пружини головки троса тощо. У фактичному процесі моделювання це можна ще більше спростити. При моделюванні необхідно враховувати, чи є в ліфті компенсаційний ланцюговий пристрій і система натягу, що вплине на точність системи. Крім того, якщо не враховувати жорсткість компенсаційного ланцюга, слід враховувати і його масові характеристики.

Динамічний аналіз — це техніка, яка використовується для визначення динамічної поведінки, коли інерція та демпфування відіграють важливу роль. Типова динамічна поведінка включає вібраційні характеристики конструкції, такі як вібрація та власна частота конструкції, ефект зміни навантаження з часом або змінного збудження навантаження. Фізичні явища, які можна моделювати за допомогою динамічного аналізу, включають: вібраційний вплив, змінне навантаження, сейсмічне навантаження, випадкове навантаження тощо.

    

     

   

Випробування на удар башмака роликової направляючої

 

Роликові направляючі башмаки мають значний вплив на горизонтальну вібрацію ліфтів.

 

   

 

Наші результати

 

1. Проведено статичний аналіз основних компонентів ліфта. По-перше, була перевірена структурна міцність компонентів безпеки, насамперед за допомогою аналізу напруги рами кабіни ліфта. Отримано контурні карти аналізу напружень, деформацій та сумарних деформацій основних вузлів рами автомобіля (верхньої балки, вертикальної балки та нижньої балки). Аналіз показав, що міцність повністю відповідає нормам безпеки.

 

2. Модальний аналіз був виконаний на всій рамі кабіни ліфта, отримавши власні частоти та зображення вібрації рами кабіни ліфта за різних умов експлуатації. Було проаналізовано вібрацію шостого-порядку ліфта та її закони вібрації, виявивши вплив параметрів на вібрацію ліфта. Було визначено розподіл частот, таким чином запобігаючи резонансу з іншими компонентами та забезпечуючи цінну теоретичну підтримку для розробки системи зменшення вібрації ліфта.

 

3. Була створена імітаційна модель вертикальної вібрації 9-DOF тягового ліфта 2:1. Інженерне програмне забезпечення MATLAB використовувалося для визначення зміни власних частот кожної системи з навантаженням Q і висотою підйому H. На основі даних було проаналізовано вплив певних компонентів на власні частоти системи ліфта: при різних варіаціях жорсткості демпферних прокладок власна частота системи зростає зі збільшенням жорсткості; навантаження ліфта Q має відносно невеликий вплив на зміни жорсткості, але положення кабіни є більш чутливим і значно змінюється; власна частота системи ліфта зростає зі збільшенням жорсткості пружини, але збільшення сповільнюється після досягнення жорсткістю певного значення.

 

4. Прототип випробуваний і перевірений. За допомогою вібраційного приладу PMT було перевірено різні умови роботи ліфта, порівняно дані моделювання та запропоновано заходи щодо покращення. Було випробувано замінений прототип ліфта: максимальна частота вібрації під час руху вгору знизилася з 44,6 Гц при повному навантаженні до 18,7 Гц, тоді як максимальна частота вібрації під час руху вниз знизилася з 67 Гц при повному навантаженні до 34,6 Гц, що повністю досягло відносно ідеального ефекту вібрації.