電梯用壓緩沖器的動態(tài)仿真

電梯用壓緩沖器的動態(tài)仿真

0電梯用的油壓緩沖器的設(shè)計緩沖區(qū)是安裝在電梯底部的安全保護裝置。由于油壓緩沖器的緩沖效率高、壽命長、經(jīng)濟性好,因此它是電梯中最常用的緩沖器結(jié)構(gòu)型式。文獻討論了電梯用的油壓緩沖器的設(shè)計要點(具體情況請參考文獻),文獻介紹了有關(guān)電梯用油壓緩沖器的傳統(tǒng)靜態(tài)設(shè)計計算方法。文獻建立一類液壓緩沖器的數(shù)學模型并進行了動態(tài)仿真和試驗。這些設(shè)計方法在建立自由墜落模型時,將柱塞和沖擊質(zhì)量都是作為一個質(zhì)量塊來考慮。本文將考慮緩沖器柱塞頭部橡膠墊的剛度和阻尼的作用,把柱塞和轎廂作為獨立的質(zhì)量塊,建立油壓緩沖器的數(shù)學模型并進行動態(tài)仿真,同時以一實際的油壓緩沖器進行了自由墜落試驗。1液的能耗液壓緩沖器的工作原理如圖1所示。當高速墜落的電梯轎廂(或?qū)χ?撞擊液壓緩沖器時,轎廂和柱塞一起向下運動,油液將從節(jié)流孔流出,動能將轉(zhuǎn)化為油液的熱能,從而使轎廂安全減速制停并保護乘客的安全。由此可見,整個緩沖過程分為兩部分:首先高速運行的轎廂和緩沖器發(fā)生碰撞,然后轎廂和緩沖器一起向下運動。在常規(guī)的方法中,一般假定碰撞后轎廂和柱塞的運動參數(shù)是相同的。實際上由于橡膠墊本身是有剛度和阻尼,而剛度和阻尼的存在導(dǎo)致碰撞后轎廂和柱塞的加速度、速度等運動參數(shù)并不相同。圖2是考慮了橡膠墊剛度和阻尼后,轎廂和油壓緩沖器的力學模型。根據(jù)圖2,我們可以建立如下動態(tài)方程:1mtdv1dv1dv1dv1dv1dv1d的計算m1dv1dt=m1g-k1(x1-x2)-c1(v1-v2)(1)m1dv1dt=m1g?k1(x1?x2)?c1(v1?v2)(1)2pve.2dv2ct的計算m2dv2dt=k1(x1-x2)+c1(v1-v2)-(p-p0)A0-k2x2+m2g(2)m2dv2dt=k1(x1?x2)+c1(v1?v2)?(p?p0)A0?k2x2+m2g(2)3pp0q=CdAk√2ρ(p-p0)(3)q=CdAk2ρ(p?p0)????????√(3)其中Cd為泄油孔的流量系數(shù),Ak為泄油孔的實際面積,ρ為油密度。4液體體積模量A0dx2dt=q+V1Κdpdt(4)A0dx2dt=q+V1Kdpdt(4)其中:A0柱塞的橫截面積,V1密封腔體內(nèi)體積,K液體體積模量。上面式子其他參數(shù):x1,v1為轎廂的質(zhì)量位移和速度,x2,v2為柱塞的質(zhì)量位移和速度,g重力加速度由上我們可建立如下微分方程組:{dv1dt=g-k1(x1-x2)+c1(v1-v2)m1dv2dt=k1(x1-x2)+c1(v1-v2)m2-k2x2+(p-p0)A0m2dpdt=[A0v2-CdAk√2ρ(p-p0)]?ΚV1dx1dt=v1dx2dt=v2(5)2實際油壓機模型的建立前面討論了電梯用油壓緩沖器的工作原理,數(shù)學模型和基本方程。為了評價該模型,我們以一實際油壓緩沖器為例,對其進行建模,動態(tài)仿真和實驗。其主要參數(shù)為:緩沖器的行程225mm,沖擊的速度2.01m/s,最大沖擊質(zhì)量2500kg,最小沖擊質(zhì)量600kg。2.1b程序的仿真關(guān)于橡膠墊的阻尼由沖擊法測得,橡膠墊的剛度,通過靜壓試驗求得。然后用Matlab程序進行仿真,計算的仿真曲線分別如圖4、圖5實線的所示。其中虛線2為考慮橡膠墊作用所得到的仿真曲線,虛線3為不考慮橡膠墊作用所得到的仿真曲線。注:實線1表示試驗曲線,虛線2表示考慮橡膠墊的仿真曲線,虛線3表示不考慮橡膠墊的仿真曲線。2.2速度撞擊緩沖器工況實驗裝置如圖3所示。轎廂(即沖擊質(zhì)量)以設(shè)定的速度撞擊緩沖器,同時記錄轎廂的減速和緩沖器的壓力與位移曲線。測試曲線如圖4、圖5所示的實線1所示。3液壓緩沖器實樣試驗(1)本文考慮了液壓緩沖器頭部的橡膠墊影響,建立了將柱塞和轎廂分別作為質(zhì)量塊的數(shù)學模型,并且將本模型和傳統(tǒng)模型做了比較。同時進行了液壓緩沖器的實樣試驗,實驗曲線和仿真曲線吻合良好證明該仿真模型的有效性。(2)考慮了橡膠墊的剛度和阻尼的影響的仿真曲線更接近于實驗曲線?？梢娍紤]橡膠墊的作用可使液壓緩沖器仿真模型更接近于實際的物理系統(tǒng)。(3)對于