Trakční osobní výtah

Horizontální vibrace výtahu jsou zásadním faktorem ovlivňujícím lidské pohodlí. Lidé jsou obecně citliví na vibrační frekvence mezi 1 a 25 Hz, přičemž nejvyšší citlivost se vyskytuje mezi 0,1 a 2 Hz horizontálně a 4 a 8 Hz vertikálně. Proto je nezbytné se těmto vibracím při návrhu výtahu vyhnout. Toho je dosaženo analýzou vlastních frekvencí komponent výtahu, aby se zabránilo rezonanci mezi nimi.

Dynamická analýza je technika používaná k určení dynamického chování, kdy setrvačnost a tlumení hrají významnou roli. Typické dynamické chování zahrnuje strukturální vibrační charakteristiky, jako jsou vibrace konstrukce a vlastní frekvence, účinky zatížení měnících se v čase a střídavé buzení zatížením. Dynamická analýza může simulovat fyzikální jevy včetně vibračních rázů, střídavých zatížení, seismických zatížení a náhodných zatížení.

Rovnovážné rovnice následované dynamickou analýzou jsou:

[M]-hmotnostní matice;

[C] - tlumicí matrice;

[K]-matice tuhosti;

[x] -- Vektor posunutí;

x'] - vektor rychlosti;

x"] -- Vektor zrychlení;

{F(t)} -- Vektor síly;

Dynamická analýza je použitelná pro podmínky zahrnující rychlé zatížení a nárazové kolize. V takových případech nelze ignorovat účinky rázové síly a tlumení. Pokud je konstrukce staticky určitá a rychlost zatížení je relativně pomalá, budou výsledky dynamického výpočtu ekvivalentní výsledkům statického výpočtu.

Protože dynamické problémy musí brát v úvahu setrvačnost konstrukce, musí být pro dynamickou analýzu definovány materiálové parametry, včetně hustoty materiálu. Kromě toho jsou základními vstupními parametry také modul pružnosti a Poissonův poměr.

Modální analýza výtahového systému

Pro zlepšení přesnosti a jednoduchosti modelování byl model zjednodušen odstraněním různých zkosení a otvorů v nosníku a ignorováním některých nedůležitých komponent. Poté byly nastaveny vlastnosti materiálu, omezení a zatížení. Naši inženýři provedli modální analýzu. Během analýzy byla vyžadována nastavení vlastností, jako je frekvence a typ řešiče. Vypočtená rezonanční frekvence byla dostatečná. Analýza dynamické odezvy se provádí po modální analýze, takže faktory související s hmotností jsou pro model výpočtu klíčové.

Výpočet simulace modální analýzy

Teoreticky lze získat nekonečné množství tvarů režimu. Pro jednoduchost simulace je uvažováno pouze prvních šest. Frekvenční diagram šestého řádu vibrací vypočítaný modální analýzou je znázorněn na obrázku. Jak je znázorněno na obrázku, za podmínek bez zatížení jsou vlastní frekvence prvních šesti tvarů režimů 0, 2,5, 5,0, 8,7, 16,8 a 25,9 Hz, v tomto pořadí. S ohledem na podmínky polovičního-zatížení a plného-zatížení a také změny rámu automobilu v různých výškách je parametricky zpracován a jsou uvedeny podmínky přirozeného kmitočtu rámu automobilu bez-zatížení, polovičního{14}}zatížení, plného{15}}zatížení a spodního, středního a horního zatížení.

Analýza výsledků modální analýzy

1. Vlastní frekvence systému rámu automobilu není konstantní; jeho hodnota se mění s různým předpětím a polohou.

2. Jak je uvedeno v tabulce, vlastní frekvence klesá s rostoucí zátěží. Proto lze hmotnost rámu automobilu (tj. zvýšení hmotnosti samotného automobilu nebo dekorace interiéru) vhodně zvýšit, aby se snížil dopad frekvence vibrací na lidské tělo.

3. Při stejném zatížení má vlastní frekvence tendenci se zvyšovat s rostoucí výškou, přičemž vyšší řády vykazují větší variace. Proto by měla být přijata opatření ke zmírnění vlivu zrychlení a udržení křivky rychlosti v rozumném rozsahu.

Provedli jsme modální vibrační simulace za různých provozních podmínek, získali jsme výsledky simulace, analyzovali jsme vztahy mezi různými výsledky a identifikovali frekvenční rozložení, čímž jsme zabránili rezonanci s ostatními součástmi. To poskytuje cennou teoretickou podporu pro návrh snížení vibrací výtahů.

Samozřejmě, že v praktických konstrukcích mohou být pryžové součásti tlumící vibrace vhodně přidány k rezonanci nárazníku způsobené tuhostními spoji mezi součástmi. Alternativně může zlepšení struktury vertikálního paprsku přidáním nárazníkové složky do středu paprsku také dosáhnout účinku snížení vibrací.

Vertikální vibrační model výtahového systému

Trakční osobní výtahy jsou dnes nejpoužívanějším typem výtahu na světě. Tento typ výtahu má výhody, jako je vysoká bezpečnost a spolehlivost, vysoká výška zdvihu a kompaktní konstrukce[59]. Vertikální dynamický model tohoto typu výtahového systému se skládá z rozpěrného nosníku trakčního stroje, tlumicí pryže trakčního stroje, systému drátěného lana tažné lanovnice (ekvivalent tažné lanovnice), tlumící podložky rámu vozu a rámu vozu, kompenzačního řetězu, pružiny hlavy lana atd. V samotném procesu modelování je možné jej dále zjednodušit. Při modelování je nutné zvážit, zda má výtah kompenzační řetězové zařízení a systém napínání, což ovlivní přesnost systému. Kromě toho, pokud není uvažována tuhost kompenzačního řetězu, měly by být brány v úvahu také jeho hmotnostní charakteristiky.

Dynamická analýza je technika používaná k určení dynamického chování, kdy setrvačnost a tlumení hrají důležitou roli. Typické dynamické chování zahrnuje vibrační charakteristiky konstrukce, jako jsou vibrace a vlastní frekvence konstrukce, vliv zatížení měnícího se v čase nebo střídavé buzení zatížením. Mezi fyzikální jevy, které může dynamická analýza simulovat, patří: vibrační náraz, střídavé zatížení, seismické zatížení, náhodné zatížení atd.

    

     

   

Zkouška nárazem na válečkovou vodicí botku

 

Válečkové vodicí patky mají významný vliv na horizontální vibrace výtahů.

 

   

 

Naše výsledky

 

1. Byla provedena statická analýza hlavních součástí výtahu. Nejprve byla zkontrolována konstrukční pevnost bezpečnostních prvků, především prostřednictvím pevnostní analýzy rámu výtahové kabiny. Byly získány obrysové mapy analýzy napětí, deformace a celkové deformace hlavních součástí rámu vozu (horní nosník, svislý nosník a spodní nosník). Analýza ukázala, že pevnost plně splňuje bezpečnostní normy.

 

2. Modální analýza byla provedena na celém rámu výtahové kabiny, přičemž byly získány vlastní frekvence a vibrační obrazy rámu výtahové kabiny za různých provozních podmínek. Byla analyzována vibrace šestého- řádu výtahu a jeho vibrační zákony, které odhalily vliv parametrů na vibrace výtahu. Bylo identifikováno frekvenční rozložení, čímž se zabránilo rezonanci s ostatními součástmi a poskytlo se cenná teoretická podpora pro návrh redukce vibrací výtahu.

 

3. Byl vytvořen model simulace vertikálních vibrací 2:1 o velikosti 9 stupňů. Pro řešení změn vlastních frekvencí každého systému se zatížením Q a výškou zdvihu H byl použit inženýrský software MATLAB. Na základě dat byl analyzován vliv určitých komponent na vlastní frekvence výtahového systému: při různých variacích tuhosti tlumicích podložek se vlastní frekvence systému zvyšuje s rostoucí tuhostí; zatížení Q výtahu má relativně malý vliv na změny tuhosti, ale poloha kabiny je citlivější a výrazně se mění; vlastní frekvence výtahového systému se zvyšuje s rostoucí tuhostí pružiny, ale nárůst se zpomaluje poté, co tuhost dosáhne určité hodnoty.

 

4. Prototyp byl testován a ověřen. Pomocí vibračního přístroje PMT byly testovány různé provozní podmínky výtahu, porovnána simulační data a navržena opatření ke zlepšení. Vyměněný prototyp výtahu byl testován: maximální frekvence vibrací při pohybu nahoru klesla ze 44,6 Hz při plném zatížení na 18,7 Hz, zatímco maximální frekvence vibrací při pohybu dolů klesla z 67 Hz při plném zatížení na 34,6 Hz, čímž bylo plně dosaženo relativně ideálního vibračního účinku.