升降機(jī)振動(dòng)問題研究-東莞華楠駿業(yè)。升降機(jī)作為重要的垂直輸送機(jī)械，其系統(tǒng)振動(dòng)分析一直受到廣泛關(guān)注。本文對(duì)升降機(jī)進(jìn)行振動(dòng)分析，建立系統(tǒng)振動(dòng)力學(xué)模型，利用計(jì)算獲得在不同載重和不同位置時(shí)系統(tǒng)的各階固有頻率，分析各階固有頻率隨載重和貨物位置的變化趨勢(shì)，確定了系統(tǒng)對(duì)于給定初始條件的響應(yīng)。升降機(jī)是一種重要的垂直輸送機(jī)械，其貨物振動(dòng)與升降機(jī)運(yùn)行同時(shí)產(chǎn)生。
隨著高層建筑的發(fā)展，升降機(jī)速度加快，提升高度增加，振動(dòng)的問題越來越突出。本文以在用齒輪齒條式升降機(jī)為對(duì)象，建立振動(dòng)力學(xué)模型和振動(dòng)方程，通過計(jì)算不同載重和不同位置時(shí)系統(tǒng)的固有頻率，分析系統(tǒng)對(duì)給定初始條件的響應(yīng)，為升降機(jī)振動(dòng)分析提供參考。振動(dòng)模型建立：振動(dòng)力學(xué)模型以貨物升降機(jī)為例，由天輪、天輪架、附墻架、鋼絲繩、齒條、導(dǎo)軌架、貨物、司機(jī)室、對(duì)重、底籠和基礎(chǔ)組成，通過布置在貨物上的傳動(dòng)裝置中的齒輪與布置在導(dǎo)軌架上的齒條相嚙合，使貨物沿導(dǎo)軌架作上下運(yùn)動(dòng)，完成人員和物料的輸送，實(shí)際結(jié)構(gòu)如所示。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是導(dǎo)軌架多為單根，由標(biāo)準(zhǔn)節(jié)組成，截面形式可分為矩形和三角形兩種；導(dǎo)軌架多由附墻架與建筑物相連，剛性較好；貨物布置分為雙籠和單籠，一般有對(duì)重來平衡貨物重量，提高運(yùn)行平衡性。由標(biāo)準(zhǔn)節(jié)組裝而成的導(dǎo)軌架在豎直方向上剛度較大，可認(rèn)為天輪安裝在剛性基礎(chǔ)上，建立振動(dòng)力學(xué)模型如所示。振動(dòng)模型中各參數(shù)物理意義：為貨物、載重、鋼絲繩及驅(qū)動(dòng)裝置中轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件，由于系統(tǒng)的固有振動(dòng)頻率只與系統(tǒng)的質(zhì)量和剛度有關(guān)，則式改寫為振動(dòng)方程的特征方程式中系統(tǒng)的固有頻率。
由于運(yùn)行中的升降機(jī)是一個(gè)時(shí)變系統(tǒng)，剛度矩陣中的參數(shù)是時(shí)刻變化的，因而系統(tǒng)的固有頻率也是時(shí)變的。根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)，利用軟件編程，計(jì)算獲得鋁合金升降機(jī)在空載、載重以及滿載三種工況下系統(tǒng)各階固有頻率的變化趨勢(shì)中，在空載、載重和滿載時(shí)，系統(tǒng)三階固有頻率變化影響較小，其頻率曲線基本重合。系統(tǒng)的一階固有頻率的最大值和最小值（空載、載重和滿載時(shí)）分別位于貨物處于頂部和底部的位置；二階固有頻率的最大值和最小值空載時(shí)位于貨物處于50m和頂部的位置，載重時(shí)位于和底部的位置，滿載時(shí)也出現(xiàn)在60m和底部的位置；三階固有頻率的最大值和最小值位于貨物處于底部的位置。結(jié)果所示,系統(tǒng)固有頻率與載荷大小和貨物的位置變化有關(guān)，低階固有頻率受貨物位置的影響不大，受載荷的影響較大；高階固有頻率受貨物位置影響較大，受載荷的影響不大。系統(tǒng)對(duì)制動(dòng)時(shí)初始條件的響應(yīng)升降機(jī)在工作過程中經(jīng)常啟動(dòng)和制動(dòng)，總和為對(duì)重及鋼絲繩代換到對(duì)重的質(zhì)量總和分別為齒輪齒條輪齒嚙合綜合剛度及阻尼分別為鋼絲繩的剛度及阻尼分別為天輪繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、天輪繩輪半徑及天輪轉(zhuǎn)角為相應(yīng)質(zhì)量的位移及速度；為作用于貨物的激勵(lì)。振動(dòng)方程根據(jù)振動(dòng)模型可知其具有3個(gè)自由度，坐標(biāo)分別為各質(zhì)點(diǎn)的位及天輪的轉(zhuǎn)角。
振動(dòng)方程推導(dǎo)如下位移矢量：系統(tǒng)總動(dòng)能系統(tǒng)總勢(shì)能系統(tǒng)總耗散能由方程可得振動(dòng)方程式中外力列陣給系統(tǒng)帶來較大的沖擊和振動(dòng)。為了解貨物的振動(dòng)特性，計(jì)算制動(dòng)時(shí)貨物的響應(yīng)，求解給定初始條件下升降機(jī)系統(tǒng)的自由振動(dòng)。系統(tǒng)對(duì)初始條件的響應(yīng)即是當(dāng)t=0時(shí)各階主振動(dòng)的振型。制動(dòng)時(shí)系統(tǒng)的初始條件為，計(jì)算系統(tǒng)對(duì)制動(dòng)時(shí)初始條件的各階響應(yīng)變化。貨物處于不同位置時(shí)，系統(tǒng)對(duì)初始條件有不同的響應(yīng)，貨物靠近40m時(shí)系統(tǒng)響應(yīng)不隨載荷的變化而變化，低于40m時(shí)空載響應(yīng)大于滿載響應(yīng)，高于40m時(shí)空載響應(yīng)小于滿載時(shí)的響應(yīng)。
結(jié)論：低階固有頻率對(duì)貨物處在的位置不敏感，不同載重時(shí)系統(tǒng)固有頻率最大值最小值最大值。最小值空載第一、二階固有頻率隨貨物高度的改變變化不大；高階固有頻率隨著貨物位置的改變其數(shù)值存在較大的差異，第三階固有頻率隨貨物高度的增加呈不規(guī)則拋物線變化。低階固有頻率隨著載荷的增加而減小，高階固有頻率受載荷的影響不大。空載時(shí)系統(tǒng)對(duì)初始條件的響應(yīng)隨貨物高度的增加而減小，滿載時(shí)隨高度的增加而增大，滿載的貨物處于升降機(jī)頂部時(shí)，系統(tǒng)對(duì)初始條件的響應(yīng)最大。
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