三百余家，产品的结构也发生了明显的变化，老的直流电梯已被淘汰。控制系统已大量采用和微电脑控制技术，最高梯速已达到。我国电梯已形成了设计制造安装调试，维修保养条龙服务的个完整行业，维护着全国万台在用电梯的正常运行，新装电梯年销售额超过了亿人民币。但也要看到，我国电梯产品在品种，质量，性能等方面与国外产品还存在着不同程度的差距，特别是在高速电梯产品以及中，高档产品上的差距更大。电梯的性能指标中控精度与乘坐舒适性是电梯性能的主要体现，提高这两方面的性能对于国产电梯具有十分重要的意义。随着现代城市人口的不断增长和工商业的飞速发展，人们对空间的需求越来越大。为了更加充分地利用有限的空间资源，以缓解人们不断增长的空间需求与有限的生存空间之间的矛盾，现代城市规划者已越来越多地把目光投向了发展和建造高层，超高层建筑。目前世界上最高的大楼是马来西亚首都吉隆坡的双塔大厦，高达层米。第二高楼是美国芝加哥的西尔摩天大楼。年，在我国上海建成的金茂大厦，其地面以上由层，建筑高度.米，为世界第三高楼。在香港，最高的楼有层米高。而且还在年建成座层米的高楼。除了这些，很多建筑师已经在设想并计划建造更高的超高建筑。在我国上海将要建成座米高的高层建筑。在日本东京，已计划建造座米高的高塔。在芝加哥还将建造座米高的世界贸易中心。据日本家公司称，他们拥有建造层摩天大楼的技术。家日本建筑公司还建议在东京建造座高度达米的摩天大楼。毫无疑问，在二十世纪，建造更多的高层和超高层建筑将会成为有效利用空间资源的重要途径。然而，要想使超高层建筑能真正广泛地投入使用，首先必须解决超高层建筑中的运输问题。由于超高层建筑楼层高，容纳人数巨大，现有的普通电梯难以胜任超高层建筑中艰巨的运输任务。发展适合与这些超高层建筑中运行安全，舒适而且高效的超高速垂直升降电梯系统。对超高层建筑功能的发挥有着决定性的作用，特别是在发生火灾等紧急情况下，安装高速，超高速电梯，以保证能在最短的时间内完成尽可能多的运输任务，对挽救生命和财产更有着不可估量的作用。随着超高层建筑的不断出现，现代电梯正向超高速方向发展。在上海的金茂大厦中，观光者可以从地下层乘坐电梯在秒种直达距地面.米高的层。其电梯的平均速度达到了.。芝加哥西尔斯大厦的高速电梯，速度高达.。年，日本三菱公司安装在东京的高米的层阳光大厦种的高速电梯的额定速度可达。年，公司在横滨投入使用的高速电梯的额定速度达到了.同时，日立公司还发展了额定速度高达.的超高速电梯。如果按照这样的比例，当上海的米高塔建成后，其使用的高速电梯的额定速度可能需要。未来超高速电梯的额定速度将会更高。尽管的速度对普通的地面交通工具来说并不算很高，然而电梯在其通道种以这样的高速度运行却会引起很多难以解决的摆振和噪声问题，比如如何进行电梯的外形结构设计，以减小并尽可能地避免由于超高速电梯绕流场压力的非定常以及在高速电梯尾部大分离漩涡的周围或准周期性脱落所诱导的电梯振动。总而言之，在高速电梯速度需要进步大幅度提高的世纪，由于电梯高速运行所引起的结构振动以及带来的强大的噪声问题严重阻碍了新型高速电梯的研制与发展。因此，研究高速，超高速电梯的摆振控制系统，并发展套能被大多数电梯设计人员所方便使用的，应用于高速，超高速电梯液压减振系统优化设计方法，对发展世纪的新型超高速电梯有着重大意义。但目前国内生产的高速电梯，其动态特性指标及舒适性普遍达不到国家标准电梯技术条件中规定的要求，由悬架钢丝绳拽引的轿箱在整个运行过程中的振动非常明显。因此，开展电梯摆振控制系统设计和研究，对于提高国内电梯产品质量具有十分重要的意义。.电梯振动控制问题的背景介绍电梯是随着城市高层建筑的发展而发展的，电梯作为种重要的垂直交通工具，评价标准中，其安全性，可靠性和乘坐舒适性是评价电梯的主要因素。电梯的振动是电梯乘坐舒适性评价的重要指标。人乘坐电梯的时间是短暂的，而电梯的振动幅值较小，在正常的情况下，不至于达到影响乘客的健康和安全的程度。但振动达到定的量值，且振动频率在人的敏感频带时，或者电梯的起制动特性比较差时，都会使乘客有明显的不舒适感。人体是个复杂的弹性体，人体有不少的空腔和弹性系统。据研究资料，躯干固有振动频率在至范围内包括胸腔和腹腔，头颈和肩膀系统的固有振动频率在至范围内，眼球的共振频率在至范围内，下颚和头盖骨系统的共振频率在至范围内。乘坐起来让人感觉不舒服的电梯往往是电梯的主要振动频率与人体的个固有频率相同。电梯的振动是与电梯运行同时产生的。随着电梯速度的不断加快，提升高度的增加，振动问题会越来越突出。突出表现维随着速度的加快，对导轨和导靴的加工精度和安装精度要求的提高，传统的安装方法很难保证导轨的安装精度随着速度的加快，电梯轿厢对井道内的气体的活塞效应越来越显著，由此效应而产生的轿箱上下的压力差也是导致电梯振动的原因，电梯井道中会有不平的突起物，如每层门槛，当电梯经过时会产生个脉冲激励，当电梯的速度较高时会有很大的影响。随着提升高度的增加，钢丝绳的长度也在相应增加，如何控制钢丝绳的抖动，时控制电梯振动的又个重要课题。此外，电梯的控制系统对电梯的振动影响也很大。国内外对电梯的振动研究主要偏重于高速梯。正如前面所述，高速梯振动问题比较突出而且比较复杂。国外学者曾应用反馈控制轿厢的速度以避开钢丝绳的共振。控制拽引轮的速度以达到控制轿厢振动的目的。但是拽引轮于轿厢间时钢丝绳，属于弹性元件，使得这种控制速度的方法不是理想的方法。如图.所示的状态反馈控制轿厢速度的方法，可以避免采用传统的开环控制方法带来的问题。其中的为系统的状态。状态反馈控制需要获得所有系统的状态，这里通过滤波器获得。将实测的轿厢速度与参考速度的差积分后获得新的系统状态，这种方法可以较为有效地控制钢丝绳的共振对轿厢的影响。为了减少导轨对轿厢水平振动的影响。有学者研究使用了种不与导轨接触的电磁导靴。通过电磁导靴产生吸引力使轿厢保持与导轨的适当距离，如图.所示，电磁导靴和对轿厢施加对轿厢施加方向的力，同样和在方向对轿厢施加作用力。每个电磁导靴有独立的传感器和控制器。图.所示为每对电磁导靴的控制框图。这种控制需要三个传感器个加速度传感器测量导靴的水平加速度，个不接触的位移传感器测量导靴与导轨之间的空气间隙的大小，和个位于导靴上的测量空气间隙件的磁通量的线圈。内部控制回路的输入会使电磁导靴上电，产生作用力。空气间隙控制回路使导靴与导轨间的间隙保持在个定值。随机的扰动通过绝对位置反馈回路去掉。随机的扰动产生于导轨界都或不平整，由此产生的微小作用力会被加速度传感器探测到，并表现为导靴绝对位置的偏移，从而使输出控制回路控制电磁导靴产生对抗这个扰动的力。外部作用力会被加速度传感器探测到，输出控制回路会改变空气间隙之间的磁通量的大小以平衡外部的作用力。另外，对于轿厢的不均匀分布的载荷，输出控制回路也有同样的作用。图.使用状态反馈控制轿厢的速度图.不接触型电磁导靴示意图轿厢顶另外由于电梯在安装时不可能完全平衡，因此空载时滚动导靴也要承受定的力，由于滚动导靴表面材料为橡胶，当电梯载停靠较长段时间后表面会产生凹入，它在较短时间内不太容易恢复，因此在开始运行时会产生较大的影响。为了解决这个问题，现在已有公司生产种像自行车轮胎样的导靴，在里面充气，使表面的变形可以很快的得到恢复。图.对电磁导靴的控制原理还有学者改进了轿厢与轿厢架的直梁之间的橡胶减振垫，以减小轿厢水平振动。对于高速梯运行时风压的影响，有的电梯公司采用在电梯顶加装导流帽的方法减小风压的作用。目前有的观光电梯轿顶和轿底做成流线型。除了外观的造型需要外，也能减小风对电梯的激振作用。另外还有学者应用些质量和弹性元件做成动力吸振器来降低系统的振动，它的原理是根据对于两自由度的弹簧质量系统。如图.所示，当合理调整和,可以使的振动为零。图.动力吸振器原理图.本次设计任务及主要内容本次设计的任务为．了解高速电梯水平振动的控制器的设计原则．设计控制器液压系统．调整液压系统的布置方式，并进行优化．对高速开关阀特性进行实验研究。全篇论文通过三章内容对高速电梯摆振控制器液压系统设计及其结构优化进行了详细的叙述和讨论。在第章概论里，着重介绍了当今全球电梯行业发展的个概况，随着现代城市人口的不断增长和工商业的飞速发展，人们对空间的需求越来越大。为了更加充分地利用有限的空间资源，以缓解人们不断增长的空间需求与有限的生存空间之间的矛盾，现代城市规划者已越来越多地把目光投向了发展和建造高层，超高层建筑。这就电梯向着高速的方向发展。与此同时，人们对乘坐电梯时的舒适性要求也日渐高，这就迫切要求高速电梯的振动问题能尽早得到解决。为此，对高速电梯减振的研究也逐渐成为个电梯行业研究的个热点问题。在第章里，还简要地介绍了电梯振动控制问题的背景。通过对电梯在不同振动平率时对乘客身体造成的不同影响的研究，引出了如何通过控制电梯的振动频率来达到提高乘坐舒适性目的的研究。这章里，简单介绍了国内外学者对振动控制问题研究的些成果。最后，列出了本次设计的任务和主要内容。在第二章里，详细叙述了液压系统的设计与元件的选型。首先，介绍了液压作动器在振动主控系统中的重要作用。在作动器中最为重要的又是液压控制阀。接着专门介绍了种新型的液压控制阀高速开关阀。由于其具有价格低廉快速响应性好抗污染能力强易于实现数字控制等优点，使其得到了很大的发展。鉴于其在控制系统中的重要作用，在接下来的第三章里还将对其作专门的讨论。接下来对液压作动器的总体方案进行了设计。分别阐述了作动器的技术性能要求组成和工作原理关键技术等。最后，分别对组成系统所需元件液压缸高速开关阀压力传感器液压泵和驱动电机畜能器溢流阀单向阀压力表过滤器空气滤清器液位计油箱集成块油管和工作液体等的选型进行了分析，并给出了最终选择的结果。并在最后给出了液压站的总装配设计图,以及进行了结构优化后的装配设计图。在第三章里特别针对高速开关阀的动态特性进行了实验。通过控制器每隔使高速开关阀开启，相当于输入个阶跃信号，通过测试液压缸内油液压力，得到高速开关阀在三个不同初始备压压力下阶跃信号响应。最后得出占空比越小，压力控制的稳定性越好，但压力梯度较小，增大占空比，尽管压力梯度随之增大，但压力稳定性明显降低，发生了比较明显的压力振荡的结论。并可以看出占空比的控制信号也许是个比较好的选择。在文章末尾的第四章里，对全文进行了总结，还展望了未来高速电梯控制系统的发展趋势。同时，表达了在整个设计过程中对我给予很大帮助的两位老师的诚挚的谢意。通过他们对我近个学期的精心培养，我在本科学习的最后阶段又有了个新的飞跃。我相信在今后的人生旅程中我都会因这次设计，受益匪浅！.课题来源本课题来源于上海交通大学车辆研究所和富士达有限公司的合作项目，由车辆研究所的老师提供理论上的知识和原始的资料。同时还进行了全方面的指导，特别对系统的工作原理和布置优化方案给予了很详细的教导。.本课题研究的目的和意义通过本次毕业设计，不仅可以熟悉对,等工程软件的使用，并可以通过对液压系统建模整个过程的掌握和对液压系统结构布置的优化设计，对整个液压系统建模有了完整的认识。此外，还能通过到工厂里的实践，看到了书本上无法了解的装配和调试中的实际问题，以及在今后设计中需要非常注意的问题。．原始数据.对象电梯规格基本与货物相同额定速度假定上限程度轿箱质量额定负载轿箱地板基准重心高度轿箱地板基準轿箱下位置轿箱地板基準轿箱上位置假定重心起的集中质量假定重心起的集中质量处导向轮总和计算值处导向轮总和计算值处导向轮总和据減衰波形推定图.电梯原始数据下图为表中参数示意图图.参数示意图.导轨不平的统计数据波形正弦波周期或者假定导轨.或者假定导轨振幅平均为提示量的半程度的振幅正負的方向虽没有相互依存性但周期的变动接近于同期。依存于导轨的長导轨另外对面的导轨右导轨左导轨之间的相互关系也同样。图.导轨不平的数据统计第二章液压系统设计与元件的选型.引言电梯运行速度越来越高,电梯的振动问题越来越突出,成为影响乘梯舒适性甚至安全性的因素。因此如何抑制