【正文】 %。 需要輸入的功率大。液壓電梯的動(dòng)態(tài)速度模型隨著環(huán)境的變化 會(huì)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(jī)種。目前國(guó)內(nèi)對(duì)此類(lèi)液壓電梯的研制還比較少，而且研究水平還處在一個(gè)較低的水平。這樣更直觀的模擬出了電梯在運(yùn)行過(guò)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(jiǎn)圖 2）、電梯液壓系統(tǒng)的建模 在完成液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和相關(guān)計(jì)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(xué)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(xué)模型后，就需要對(duì)根據(jù)數(shù)學(xué)模型來(lái)建立系統(tǒng)的仿真模型。綜合考慮，對(duì)電梯液壓系統(tǒng)加入了 PID 控制器，以減少液壓缸速度運(yùn)行的誤差。另外 , 舊房改造對(duì)液壓電梯也將會(huì)有大量而迫切的需要。雙缸液壓電梯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 21所示。 1. 泵 2. 電機(jī) 3. 單向閥 4. 電磁溢流閥 5. 比例流量閥 6. 手動(dòng)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(dòng)下降閥 16. 回油濾油器 17. 進(jìn)油濾油器 18. 高壓濾油器 19. 壓力表開(kāi)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(dòng)。當(dāng)有下行召喚信號(hào)出現(xiàn)時(shí) ,打開(kāi)電控單向閥 1 12,調(diào)節(jié)比例流量閥就能實(shí)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(huì)發(fā)生泄漏 , 因此可有效解決液壓電梯的自動(dòng)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(jī)械能，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。所以液壓缸必須根據(jù)不同的機(jī)械系統(tǒng)和具體工況來(lái)設(shè)計(jì)，以達(dá)到設(shè)計(jì)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(jí)是同步伸出的，如果逐級(jí)伸出，那么會(huì)導(dǎo)致轎廂速度突變，并產(chǎn)生較大的振動(dòng)。當(dāng)三級(jí)活塞位移變化 3x 時(shí)，容腔 3olV 環(huán) 被壓縮了 33 xA?? ?環(huán) ，排出油液進(jìn)入容腔 2olV ，使二級(jí)活塞現(xiàn)對(duì)三級(jí)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(jìn)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(jì)和被忽略的因素存在，多級(jí)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(jì)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(jí)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(jí)同 步伸縮液壓缸的各級(jí)活塞桿的外徑尺寸，有些還各級(jí)有缸頭尺寸，對(duì)本系統(tǒng)中同步液壓缸的設(shè)計(jì)有重要的參考價(jià)值。經(jīng)過(guò)反復(fù)計(jì)算和查閱各種密封件規(guī)格資料，并結(jié)合實(shí)際情況參考同類(lèi)產(chǎn)品規(guī)格，確定如下表 21所示的三級(jí)同步伸縮液壓缸的型譜計(jì)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(yàn) 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(jì)算可得各級(jí)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(wú)縫鋼管，可以計(jì)算各級(jí)缸筒的質(zhì)量，由于活塞的質(zhì)量對(duì)三級(jí)同步伸縮缸的影響是很小的，可以將缸筒作為一根長(zhǎng)的圓筒質(zhì)量來(lái)計(jì)算，缸筒長(zhǎng)度可取行程長(zhǎng)度。密封不好的液壓缸，不僅會(huì)污染環(huán)境、降低容積效率、增加功率損失，有時(shí) 還會(huì)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(jī)械效率 。動(dòng)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(dòng)摩擦系數(shù)差值要小。C ，運(yùn)動(dòng)速度 。C ，運(yùn)動(dòng)速度小于 。 由負(fù)載端計(jì)算： . 3 0 0 0 9 . 8 0 . 7 5 2 2 . 0 5W F v k w? ? ? ? ? 第一級(jí)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(jí)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(jí)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(dòng)液壓泵需要選用 40kw 的電動(dòng)機(jī)。本課題屬于高壓系統(tǒng)，應(yīng)選用強(qiáng)度好、耐高壓、變形小、抗腐蝕性的無(wú)縫鋼管。油箱體積大時(shí)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(duì)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(chēng)通徑為 50mm，額定流量為 40 1250 / minL 。系統(tǒng)中?？梢赃x用上海立新液壓件廠引進(jìn)樂(lè)力士系列 DBW電磁溢流閥 [17]，壓力范圍： 5 35MPa ，公稱(chēng)通徑為 32mm，額定流量為 250 650 / minL 。系統(tǒng)中過(guò)濾器需安裝在油箱頂部，過(guò)濾器公稱(chēng)流量為 650 800L/min，過(guò)濾精度 20? ，通徑 50mm，最大壓力損失 。對(duì)低壓系統(tǒng) 2 4min? ? 。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，可用經(jīng)驗(yàn)公式確定油箱的容積 [19]。導(dǎo)管內(nèi)徑 d，可根據(jù)導(dǎo)管通過(guò)的最大流量和允許的流速進(jìn)行計(jì)算： 4qd v?? 查取資料可選?。? 壓力管流速：當(dāng)壓力 MPa? 時(shí)，取 3/v m s? ，當(dāng) 10P MPa? 時(shí)，取3 5 /v m s? ；當(dāng) 10P MPa? 時(shí)，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(jì)算各個(gè)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(jì)算 計(jì)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(wú)縫鋼管的 450b MPa? ? ， n為安全系數(shù)，當(dāng) 7P MPa? 時(shí) 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(jì) 油箱在液壓系統(tǒng)中主要功用是儲(chǔ)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(jì) 管路在液壓系統(tǒng)中主要用來(lái)把各種元件及裝置連接起來(lái)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(qiáng)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(jí)液壓缸的流量為有效負(fù)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(hào)為 GR608M600。切角，且雙唇是非對(duì)稱(chēng)的，用于活塞桿的密封，其中一個(gè)密封唇用于支持活塞桿向上的密封作用并在其向下運(yùn)動(dòng)時(shí)除去保留在接觸空氣一側(cè)的灰塵污物。 對(duì)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(gè)密封環(huán)、兩個(gè)擋環(huán)和兩個(gè)導(dǎo)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(duì)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(jì)計(jì)算型譜表 1d 2d 3d 2D計(jì) 算 2D實(shí) 際 3D計(jì) 算 3D實(shí) 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(shí)際設(shè)計(jì)的三級(jí)同步伸縮液壓缸時(shí)，綜合考慮實(shí)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(shí)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(duì)速度而不是絕對(duì)速度，就是說(shuō) 1v 是柱塞桿Ⅰ相對(duì)于柱塞Ⅱ的現(xiàn)對(duì)速度， 2v 是柱塞桿Ⅱ相對(duì)于柱塞桿Ⅲ的相對(duì)速度， 3v 是柱塞桿Ⅲ相對(duì)于缸筒Ⅳ 的相對(duì)速度 [14]。單向閥的開(kāi)啟壓力 0P 應(yīng)設(shè)計(jì)成低于第三級(jí)活塞密封件的總靜摩擦力折算的當(dāng)量壓力 fdP 。與普通多級(jí)伸縮缸的最大 不同之處在于同步伸縮缸的各級(jí)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(gè)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(yùn)行的特性，則需要根據(jù)具體情況來(lái)設(shè)計(jì)液壓缸。液壓缸能與各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相配合，完成復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，從而進(jìn)一步擴(kuò)大了它的運(yùn)用范圍。手動(dòng)下降閥 15又叫應(yīng)急閥 ,當(dāng)電網(wǎng)突然斷電或液壓系統(tǒng)因故障無(wú)法運(yùn)行時(shí) ,操縱手動(dòng)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(shí)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(jiǎn)圖 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(duì)于這些大載重量電梯 , 宜采用對(duì)稱(chēng)布置的雙缸直頂支承方式 , 可使轎廂處于相當(dāng)平穩(wěn)的運(yùn)行狀態(tài) [16]。