【正文】 %。 需要輸入的功率大。液壓電梯的動態(tài)速度模型隨著環(huán)境的變化 會有所變化，增加了控制難度。隨著今后人民生活水平的日益提高 , 多層建筑也將安裝電梯 , 而液壓電梯則是最適宜的機種。目前國內(nèi)對此類液壓電梯的研制還比較少，而且研究水平還處在一個較低的水平。這樣更直觀的模擬出了電梯在運行過程中的速度、壓力和位移的曲線的變化。 1為電梯轎廂 2為支承液壓缸 圖 11 液壓電梯結(jié)構(gòu)簡圖 2）、電梯液壓系統(tǒng)的建模 在完成液壓系統(tǒng)的設(shè)計和相關(guān)計算后，需要確立系統(tǒng)合適的控制策略，那么首先要建立系統(tǒng)的數(shù)學模型。 3）、電梯液壓系統(tǒng)的仿真 建立起電梯液壓系統(tǒng)的數(shù)學模型后，就需要對根據(jù)數(shù)學模型來建立系統(tǒng)的仿真模型。綜合考慮，對電梯液壓系統(tǒng)加入了 PID 控制器，以減少液壓缸速度運行的誤差。另外 , 舊房改造對液壓電梯也將會有大量而迫切的需要。雙缸液壓電梯的結(jié)構(gòu)簡圖如圖 21所示。 1. 泵 2. 電機 3. 單向閥 4. 電磁溢流閥 5. 比例流量閥 6. 手動節(jié)流閥 7, 8. 比例節(jié)流閥 9, 10. 液壓轎 11, 12. 電控單向閥 13, 14. 油缸 15. 手動下降閥 16. 回油濾油器 17. 進油濾油器 18. 高壓濾油器 19. 壓力表開關(guān) 20. 壓力表 21. 油箱 圖 22 液壓電梯液壓系統(tǒng)原理圖 電梯上行需由泵源驅(qū)動。當有下行召喚信號出現(xiàn)時 ,打開電控單向閥 1 12,調(diào)節(jié)比例流量閥就能實現(xiàn)電梯的回油節(jié)流調(diào)速。由于電控單向閥不采用間隙密封 , 不會發(fā)生泄漏 , 因此可有效解決液壓電梯的自動沉降難題。液壓缸是液壓系統(tǒng)中最重要的執(zhí)行元件，它將液壓能轉(zhuǎn)換為機械能，實現(xiàn)直線往復運動。所以液壓缸必須根據(jù)不同的機械系統(tǒng)和具體工況來設(shè)計，以達到設(shè)計效果。由于載人液壓電梯的速度不能有突變，其速度曲線必須是平滑連續(xù)的，所以需要伸縮液壓缸的各級是同步伸出的，如果逐級伸出，那么會導致轎廂速度突變，并產(chǎn)生較大的振動。當三級活塞位移變化 3x 時，容腔 3olV 環(huán) 被壓縮了 33 xA?? ?環(huán) ，排出油液進入容腔 2olV ，使二級活塞現(xiàn)對三級活塞產(chǎn)生位移 2/A? ，即： 2 3 2 33//x x A A x? ? ? ? ? ?環(huán)可得： 232xx? 進一步微分可得： 232vv? 再微分可得： 232aa? 同理可得到： 133xx? 13vv? 133aa? 從以上分析可知：結(jié)構(gòu)上的近似相等的設(shè)計和被忽略的因素存在，多級同步伸縮缸不可能完全同步，一定存在同步誤差。 同步伸縮缸的參數(shù)計算 在大多數(shù)電梯生產(chǎn)企業(yè)，他們的液壓電梯中的多級同步伸縮液壓缸大多形成型譜表，型譜表中規(guī)定了不同系列的三級同 步伸縮液壓缸的各級活塞桿的外徑尺寸，有些還各級有缸頭尺寸，對本系統(tǒng)中同步液壓缸的設(shè)計有重要的參考價值。經(jīng)過反復計算和查閱各種密封件規(guī)格資料，并結(jié)合實際情況參考同類產(chǎn)品規(guī)格，確定如下表 21所示的三級同步伸縮液壓缸的型譜計算表 [20]。 根據(jù)前面得到的方程組（ 24）可知： 222 1 22 2 23 1 2 3D d dD d d d? ????? ? ??? 由基本參數(shù)可知： 1 85d mm? 2 125d mm? 3 170d mm? 解方程組得： 2 150D mm? 2 230D mm? 令 1 105D mm? 4 260d mm? 得到壁厚： 1 2 12 3 23 4 31 ( ) 1021 ( ) 1021 ( ) 152d D m md D m md D m m???? ? ?? ? ?? ? ? 檢驗 1 2 3,v v v 之比： 將以上數(shù)據(jù)帶入方程組（ 22）得： 22221 2 22122331 3 3221 3 31 2 3. 0 .9 5 2. 0 .9 5 20 .9 5 2 1 .0 6 7 1 .0 1 6 2 5: : 4 .0 6 5 : 4 .2 7 : 4 1 .0 1 6 2 5 : 1 .0 6 7 5 : 1Ddv v vdDdv v vDv v vv v v??????? ? ??? 從以上計算可得各級參數(shù)值如下： 1 1 12 2 23 3 3485 , 10 5 , 1012 5 , 15 0 , 1017 0 , 23 0 , 15260d m m D m m m md m m D m m m md m m D m m m md m m???? ? ?? ? ?? ? ?? 知道了缸筒的內(nèi)徑、 外徑，材料選用 20無縫鋼管，可以計算各級缸筒的質(zhì)量，由于活塞的質(zhì)量對三級同步伸縮缸的影響是很小的，可以將缸筒作為一根長的圓筒質(zhì)量來計算，缸筒長度可取行程長度。密封不好的液壓缸，不僅會污染環(huán)境、降低容積效率、增加功率損失，有時 還會影響液壓缸的正常工作。密封摩擦力的大小，決定了液壓缸的機械效率 。動密封件的摩擦阻力要小，即摩擦系數(shù)要小而穩(wěn)定，特別是靜、動摩擦系數(shù)差值要小。C ，運動速度 。C ，運動速度小于 。 由負載端計算： . 3 0 0 0 9 . 8 0 . 7 5 2 2 . 0 5W F v k w? ? ? ? ? 第一級活塞： 631 1 1 1 1 1. . 5 . 3 1 1 0 0 . 7 5 5 . 6 7 1 0 2 2 . 5 8aW P Q P v A k w??? ? ? ? ? ? ? ? ? 第二級活塞： 622 2 2 3 . 9 3 1 0 0 . 5 1 . 7 7 1 0 3 4 . 7 8W P Q k w?? ? ? ? ? ? ? ? 第三級活塞： 2 3 3 2 . 7 6 1 0 0 . 2 5 4 . 1 5 3 1 0 2 8 . 6 6W P Q k w?? ? ? ? ? ? ? ? 所以可以知道驅(qū)動液壓泵需要選用 40kw 的電動機。本課題屬于高壓系統(tǒng)，應(yīng)選用強度好、耐高壓、變形小、抗腐蝕性的無縫鋼管。油箱體積大時散熱效果好，但用油多，成本高 。 q— 液壓泵的總額定流量 (L/min)。對中高壓或高壓大功率系統(tǒng) 6 12min? ? 。在本系統(tǒng)中要求單向閥的通流能力滿足 623 /minL 以上，那么可以采用上海液壓件廠的 A型單向閥 [20]，壓力范圍 0 32MPa ，公稱通徑為 50mm，額定流量為 40 1250 / minL 。系統(tǒng)中。可以選用上海立新液壓件廠引進樂力士系列 DBW電磁溢流閥 [17]，壓力范圍： 5 35MPa ，公稱通徑為 32mm，額定流量為 250 650 / minL 。系統(tǒng)中過濾器需安裝在油箱頂部，過濾器公稱流量為 650 800L/min，過濾精度 20? ，通徑 50mm，最大壓力損失 。對低壓系統(tǒng) 2 4min? ? 。在實際設(shè)計時，可用經(jīng)驗公式確定油箱的容積 [19]。導管內(nèi)徑 d，可根據(jù)導管通過的最大流量和允許的流速進行計算： 4qd v?? 查取資料可選?。? 壓力管流速：當壓力 MPa? 時，取 3/v m s? ，當 10P MPa? 時，取3 5 /v m s? ；當 10P MPa? 時，取 5 7 /v m s? 回油管路流速： 2 5 /v m s? 吸油管路流速： 3 /v m s? 則依次可以計算各個管路的內(nèi)徑： 泵出油口的管路內(nèi)徑： 6 2 3 / m in 1 0 .3 8 /q L l s?? 取 4 / ( 2 . 5 1 0 )v m s M P a? 因 為 壓 力 在 范 圍 內(nèi) 3 21 4 4 1 0 .3 8 1 0 5 .7 5 1 04 3 .1 4qdmv?? ???? ? ? ?? 回油口的管路內(nèi)徑： 6 2 3 / m in 1 0 .3 8 /q L l s?? 取 /v m s? 3 22 4 4 1 0 . 3 8 1 0 7 . 2 7 1 02 . 5 3 . 1 4qdmv?? ???? ? ? ?? 吸油口的管路內(nèi)徑： 6 2 3 / m in 1 0 .3 8 /q L l s?? 取 2/v m s? 3 23 4 4 1 0 .3 8 1 0 8 .1 3 1 02 3 .1 4qdmv?? ???? ? ? ?? 管道壁厚計算 計算管道壁厚的方程式為： 2[ ]pd? ?? ? 管道壁厚 p 工作壓力 d 管道內(nèi)徑 []? 油管材料許用應(yīng)力 .[ ] /b n??? ，無縫鋼管的 450b MPa? ? ， n為安全系數(shù)，當 7P MPa? 時 n=8，可知： 450[ ] / 5 6 .2 58b M P an M P a??? ? ? 泵出油口管道壁厚： 21 3 . 2 5 5 . 7 5 1 0 1 . 6 62 5 6 . 2 5M P a mmM P a??????? 取 1 2mm? ? 回油口的管道壁厚： 2 ? ? 取 2 1mm? ? 吸油口的管道壁厚： 3 ? ? 取 3 1mm? ? 油箱設(shè)計 油箱在液壓系統(tǒng)中主要功用是儲存液壓系統(tǒng)所需的足夠油液，散發(fā)油液中的熱量，分離油液中氣體及沉淀污物，為系統(tǒng)提供元件的安裝位置，使液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊。 液壓管路的設(shè)計 管路在液壓系統(tǒng)中主要用來把各種元件及裝置連接起來傳輸能量，為保證系統(tǒng)工作可靠，管路及管接頭應(yīng)有足夠的強度，良好的密封性，壓力損失要小，拆裝方便。綜合考慮液壓缸的結(jié)構(gòu)，第三級液壓缸的流量為有效負載流量： 23 3 3 0 . 1 2 5 2 4 . 1 5 3 1 0 6 2 3 / m inQ v A l?? ? ? ? ? ? ? 采用液壓泵的轉(zhuǎn)速為 1500r/min，采用液壓泵的型號為 GR608M600。切角，且雙唇是非對稱的，用于活塞桿的密封，其中一個密封唇用于支持活塞桿向上的密封作用并在其向下運動時除去保留在接觸空氣一側(cè)的灰塵污物。 對于活塞的密封，活塞的密封選用 K03組合式孔用密封圈，它是由一個密封環(huán)、兩個擋環(huán)和兩個導向環(huán)組成的五件套組合式密封 [17]。液壓缸的工作速度，也受密封件的限制 。密封件的合理選用對液壓缸有很重要的意義。密封元件可以防止液壓缸的泄漏及外界塵埃和異物的侵入。 表 21 液壓缸設(shè)計計算型譜表 1d 2d 3d 2D計 算 2D實 際 3D計 算 3D實 際 12/vv 23/vv 13/vv 35 55 75 65 100 40 60 90 72 115 50 75 100 90 135 63 85 120 105 160 75 105 140 130 190 85 125 170 150 230 100 150 210 180 280 125 170 240 210 320 150 200 280 250 250 380 1 實際設(shè)計的三級同步伸縮液壓缸時，綜合考慮實際情況并參考三菱電梯的相關(guān)參數(shù)，取如下參數(shù)為同步伸縮缸的實際尺寸。 根據(jù)同步原理可得下面方程組： 1 1 2 22 2 3v A v Av A v A??? ??環(huán)3環(huán) （ 21） 方程組 21中都是相對速度而不是絕對速度，就是說 1v 是柱塞桿Ⅰ相對于柱塞Ⅱ的現(xiàn)對速度， 2v 是柱塞桿Ⅱ相對于柱塞桿Ⅲ的相對速度， 3v 是柱塞桿Ⅲ相對于缸筒Ⅳ 的相對速度 [14]。單向閥的開啟壓力 0P 應(yīng)設(shè)計成低于第三級活塞密封件的總靜摩擦力折算的當量壓力 fdP 。與普通多級伸縮缸的最大 不同之處在于同步伸縮缸的各級柱塞桿的出桿速度是相等的。 同步伸縮液壓缸的工作原理 液壓缸是這個液壓系統(tǒng)中的重要執(zhí)行元件，由于液壓電梯的重載和穩(wěn)定運行的特性，則需要根據(jù)具體情況來設(shè)計液壓缸。液壓缸能與各種傳動機構(gòu)相配合，完成復雜的機械運動，從而進一步擴大了它的運用范圍。手動下降閥 15又叫應(yīng)急閥 ,當電網(wǎng)突然斷電或液壓系統(tǒng)因故障無法運行時 ,操縱手動下降閥就可使電梯以安全低速 ()下降 [26]。 電控單向閥由普通液控單向 閥改裝而成 ,電磁閥失電時像普通單向閥一樣正向通流 , 反向截流 。系統(tǒng)的安全工作壓力為溢流閥的調(diào)定壓力。 1為電梯轎廂 2為支承液壓缸 圖 21 液壓電梯結(jié)構(gòu)簡圖 液壓系統(tǒng)設(shè)計 液壓電梯中用得最多的液壓系統(tǒng)是節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)。對于這些大載重量電梯 , 宜采用對稱布置的雙缸直頂支承方式 , 可使轎廂處于相當平穩(wěn)的運行狀態(tài) [16]。