曳引电梯系统有限元动态性能研究

论文摘要

振动是影响电梯乘坐舒适性的最重要也是最难解决的问题之一,而研究电梯系统的动态性能是了解和解决电梯振动问题的最直接有效的途径。论文以广州凯思软件工程有限公司与广东日立电梯(中国)有限公司合作项目“日立电梯(中国)SolidWorks实施”项目为背景,综合采用数字化建模、仿真与可视化分析,研究曳引电梯系统的整体动态特性,寻求以舒适感为目标的减振方案。具体内容及结论如下:1、采用基于有限元法的动态设计技术对电梯整机系统进行研究,并对机械结构动力学中模态分析和瞬态响应分析的原理及计算方法进行理论推导,指出动态设计仿真技术是一种在设计阶段就考虑抑止振动的主动、积极的措施,有限元方法则是机械产品动态设计和动态分析的重要理论基础和强有力的工具。2、运用三维设计软件SolidWorks对某型号传动比为2:1的单绕式曳引电梯系统进行参数化建模,保证了复杂零件参数化的稳定性、正确性和通用性;采用骨架装配模型,保证了装配的精准度和稳定性,实现了物理样机建模的快速性与简便性。3、导轨质量的好坏直接影响电梯运行的平稳性,对T型导轨进行弯曲变形矫正分析,仿真结果显示最大变形挠度为4.64mm,卸载后其变形挠度为1×10?16mm,计算值在电梯T型导轨检验规则GB/T 22562—2008直线度阀值要求范围以内。4、针对钢丝绳的变刚度及力学性能难以模拟的问题,在系统为刚性和弹性两种状况下对轿厢侧钢丝绳的动应力进行了分析,并计算出钢丝绳在电梯轿厢上升过程中动应力变化曲线。5、基于有限元技术建立了曳引电梯系统的有限元模型并对其进行动态性能仿真,在空载、半载和满载这三种典型的工况下,分别对电梯启动、运行和制动时刻进行模态分析和瞬态响应分析。模态分析得出了曳引电梯系统的模态振型和前七阶固有频率与载荷和轿厢位置的关系;瞬态响应分析得出了电梯轿厢在导轨正弦激励下的动态响应值(包括加速度、速度和位移响应值)及在不同工况下响应峰值变化趋势,研究结果表明,电梯满载时,固有频率和瞬态响应幅值比空载时小,钢丝绳的刚度变化对电梯系统各个固有频率的影响较大等结论。6、根据仿真结论提出减振方案,避开人体敏感频带及引起电梯共振的频率,采用调整电梯参数、增加弹性元件等方法来达到减振的目的,优化后仿真结果验证减振方案的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究的背景和意义
• 1.3 电梯概述
• 1.3.1 电梯发展历程与趋势
• 1.3.2 电梯分类
• 1.3.3 电梯的基本结构与工作原理
• 1.4 电梯振动的原因及减振方法研究
• 1.4.1 电梯振动的原因
• 1.4.2 电梯振动评价研究现状
• 1.5 电梯动态特性的研究现状
• 1.5.1 垂直振动方面的研究
• 1.5.2 水平振动方向的研究
• 1.6 本论文研究主要内容
• 1.6.1 问题的提出
• 1.6.2 论文研究的内容
• 第二章 动态设计原理及有限单元法
• 2.1 引言
• 2.2 动态设计基本原理
• 2.3 有限元法
• 2.3.1 有限元法的理论和发展
• 2.3.2 有限元分析的过程
• 2.4 机械结构动力学
• 2.4.1 固有振动特性分析
• 2.4.2 动力响应特性分析
• 2.5 设计与仿真平台介绍
• 2.6 本章小结
• 第三章 电梯结构分析及有限元模型的建立
• 3.1 引言
• 3.2 曳引电梯系统结构设计方法
• 3.2.1 电梯的装配
• 3.2.2 骨架模型
• 3.3 曳引电梯系统有限元模型建立
• 3.3.1 导轨可行性分析
• 3.3.2 有限元分析中钢丝绳的处理
• 3.3.3 曳引电梯系统有限元模型确定
• 3.4 本章小结
• 第四章 曳引电梯系统有限元动态特性仿真分析
• 4.1 引言
• 4.2 曳引电梯系统的模态分析
• 4.2.1 模态振型
• 4.2.2 模态结果分析
• 4.3 曳引电梯系统的瞬态响应分析
• 4.3.1 导轨激励模型
• 4.3.2 瞬态响应结果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 曳引电梯系统减振方案
• 5.1 引言
• 5.2 电梯标准
• 5.3 模态减振
• 5.4 动态响应减振
• 5.5 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附件