【正文】 液導(dǎo)。手動(dòng)節(jié)流閥在電梯試驗(yàn)運(yùn)行時(shí)用來(lái)調(diào)整雙缸液壓管路的沿程壓力損失，在電梯正常工作時(shí)，手動(dòng)節(jié)流閥相當(dāng)于通流管路。、—液壓缸邊界點(diǎn)，與外界機(jī)械聯(lián)結(jié)。、—比例節(jié)流閥，單向通流，與單向閥組成液壓橋。根據(jù)分析我們可以得到這個(gè)液壓系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下如圖31：圖31 電梯液壓系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖圖中符號(hào)意義如下:—液壓泵；—手動(dòng)節(jié)流閥，可看成一個(gè)液阻元件。將液壓大系統(tǒng)的功能及組成進(jìn)行簡(jiǎn)化和抽象化，以利于由子模型方便而迅速的構(gòu)成大系統(tǒng)模型。要建立一個(gè)液壓大系統(tǒng)模型應(yīng)首先對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行分析，根據(jù)液壓元件在系統(tǒng)中的功能和作用建立液壓元件(子系統(tǒng))模型，或采用現(xiàn)有的模型形式。本章主要內(nèi)容是建立液壓電梯液壓系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。確定液壓缸的流量后，可以根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和流量確定液壓泵的排量和液壓缸的各級(jí)功率，然后可以確定液壓泵的型號(hào)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的額定功率。 節(jié)流閥節(jié)流閥是通過(guò)改變節(jié)流閥的截面或節(jié)流長(zhǎng)度以控制流體流量的閥門(mén)，本系統(tǒng)對(duì)節(jié)流閥的性能要求有：流量調(diào)節(jié)范圍打，流量壓差變化平穩(wěn)；內(nèi)泄露量小，過(guò)有外泄油口，外泄量也要?。徽{(diào)節(jié)力矩小，動(dòng)作靈敏。 閥的選擇 單向閥的選擇普通單向閥在液壓系統(tǒng)中的作用是只允許液流沿著管道一個(gè)方向通過(guò)，另一個(gè)方向的流動(dòng)則被截止。對(duì)中壓系統(tǒng)。油箱容積經(jīng)驗(yàn)公式：V—油箱的容積(L)。油箱的容積是油箱設(shè)計(jì)時(shí)需要確定的主要參數(shù)。管路按材料不同可分為無(wú)縫鋼管、耐油橡膠軟管、純銅管、尼龍管等幾種。 電機(jī)的選擇在設(shè)計(jì)液壓缸的活塞頭時(shí)，我們已計(jì)算過(guò)各級(jí)液壓缸的工作壓力，那么可以計(jì)算出各級(jí)液壓缸運(yùn)動(dòng)所需的理論功率[18]。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。密封件的耐磨性要好，磨損后應(yīng)有一定程度的自動(dòng)補(bǔ)償，制造簡(jiǎn)單、裝拆方便、成本低廉。密封材料的耐熱性能，影響液壓缸的工作溫度。液壓缸密封件選用取決于壓力、速度、溫度和工作介質(zhì)等因素。質(zhì)量計(jì)算比較常見(jiàn)，所以省略計(jì)算過(guò)程，計(jì)算結(jié)果如下： 缸蓋和活塞頭設(shè)計(jì)Ⅰ（1）壓力計(jì)算最大靜壓力： 工作壓力： （2）螺釘連接設(shè)計(jì) 6個(gè)內(nèi)六角圓柱頭螺釘，規(guī)格：M16，p2， 螺釘軸線分布圓 螺釘間距： 螺釘軸線分布圓直徑： 考慮到與壓圈連接，?。海?）活塞頭外圓直徑 （4）缸蓋厚度計(jì)算取缸蓋厚度為：Ⅱ(1)壓力計(jì)算最大靜壓力：所以工作壓力：（2）螺釘連接8個(gè)內(nèi)六角圓柱螺釘，規(guī)格： 螺紋軸線分布圓 螺釘間距： 螺釘軸線分布圓直徑：（3）活塞頭外圓直徑：（4）缸蓋厚度 同活塞頭Ⅰ一樣取81mm，因?yàn)楸炯?jí)缸筒壓力小于第Ⅰ級(jí)Ⅲ（1）壓力計(jì)算最大靜壓力：所以工作壓力：（2）螺釘連接 10個(gè)內(nèi)六角螺釘，規(guī)格： 螺釘軸線分布圓： 螺釘間距： 螺釘軸線分布圓直徑： （3）活塞頭外圓直徑（4）缸蓋厚度 同活塞頭Ⅰ一樣取81mm，因?yàn)楸炯?jí)缸筒壓力小于第Ⅰ級(jí) 根據(jù)以上的計(jì)算，同時(shí)考慮壓圈、卡環(huán)的尺寸的相互關(guān)系，取得如下尺寸:第一級(jí):缸蓋外徑:196，連接螺釘節(jié)圓直徑:80第二級(jí):缸蓋外徑:228，連接螺釘節(jié)圓直徑:100第二級(jí):缸蓋外徑:322，連接螺釘節(jié)圓直徑:294 柱塞缸和各級(jí)活塞缸的長(zhǎng)度計(jì)算根據(jù)液壓缸的相關(guān)尺寸和具體情況，參照三菱電梯的相關(guān)尺寸，有效尺寸大于或等于8100mm，全部縮回小于或等于3970mm解得：取總高為3940mm，則各級(jí)桿長(zhǎng)如下：缸筒長(zhǎng)度：3065mm活塞桿Ⅱ：3242mm活塞桿Ⅰ：3386mm柱塞桿：3590mm柱塞桿如圖25，長(zhǎng)度:2077mm，直徑:85mm圖25 第一級(jí)柱塞桿第二級(jí)活塞桿如圖26，整體長(zhǎng)度:1907mm缸蓋和壓圈直徑:196mm，缸蓋加壓圈厚度:84mm活塞頭Ⅱ直徑:148mm活塞桿Ⅱ長(zhǎng)度:1757mm，活塞桿I直徑:125mm圖26 第二級(jí)活塞桿第三級(jí)活塞桿如圖27:整體長(zhǎng)度:1664mm缸蓋和壓圈直徑:228mm，缸蓋加壓圈厚度:90mm活塞頭Ⅲ直徑:225mm圖27 第三級(jí)活塞桿活塞桿Ⅲ長(zhǎng)度:1497mm，活塞桿Ⅲ直徑:170mm第四級(jí)活塞桿如圖28，整體長(zhǎng)度:1653mm缸蓋和壓圈直徑:322mm，缸蓋加壓圈厚度:102mm缸底和壓圈IV直徑:322mm，缸底壓圈厚度:136mm圖28 第四級(jí)活塞桿活塞桿IV長(zhǎng)度:1487mm，活塞桿IV直徑:260mm整體外形尺寸如圖29:高度(不包括越程):4457mm高度(包括越程):4757mm圖29 液壓缸整體外形尺寸 液壓缸的密封液壓缸依靠密封油液容積的變化傳遞動(dòng)力和速度，液壓油在系統(tǒng)及元件的容腔內(nèi)流動(dòng)或暫存時(shí)，由于壓力、間隙、粘度等因素的變化，而導(dǎo)致少量工作介質(zhì)越過(guò)容腔邊界，由高壓腔向低壓腔或外界流出，造成泄漏。表21中，計(jì)算值是指按照24方程組計(jì)算所得數(shù)值，實(shí)際值是參照計(jì)算值對(duì)照密封件和鋼管材料所取得實(shí)際各級(jí)缸筒的內(nèi)徑和外徑，速度比反映了同步誤差大小。在設(shè)計(jì)三級(jí)同步伸縮缸時(shí)，首先根據(jù)同步原理計(jì)算相關(guān)參數(shù)，然后根據(jù)實(shí)際情況參考相關(guān)產(chǎn)品的型譜圖來(lái)選擇具體的參數(shù)[15]。右圖中，缸筒2和缸筒3底部活塞上來(lái)補(bǔ)油，用來(lái)消除因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和被忽略因素影響而產(chǎn)生的同步誤差，在正常工作時(shí)，由于第二級(jí)的壓力明顯高于第三級(jí)壓力，此單向閥處于關(guān)閉狀態(tài)。因此在液壓電梯的液壓系統(tǒng)中，不能使用普通多級(jí)伸縮液壓缸，需要使用各級(jí)柱塞同時(shí)運(yùn)動(dòng)同時(shí)停止的多級(jí)同步液壓缸[4]。因此，做好液壓缸設(shè)計(jì)必須首先對(duì)各種形式的液壓缸的特點(diǎn)有充分的了解，做好選型工作，然后再根據(jù)具體情況來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。液壓缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，配置靈活，使用維修方便，所以比液壓馬達(dá)，擺動(dòng)液壓馬達(dá)應(yīng)用更為廣泛。手動(dòng)節(jié)流閥6在電梯試驗(yàn)運(yùn)行時(shí)用來(lái)調(diào)整雙缸液壓管路的沿程壓力損失。雙缸的同步運(yùn)動(dòng)通過(guò)調(diào)節(jié)兩比例節(jié)流閥8 來(lái)實(shí)現(xiàn),由于比例節(jié)流閥只能沿一個(gè)方向通流,需加液壓橋路10, 使得電梯上、下運(yùn)行時(shí)這兩個(gè)比例閥都能正常工作。電機(jī)啟動(dòng)時(shí),電磁溢流閥4 失電,泵卸荷,比例流量閥5的開(kāi)度為最大,而后電磁溢流閥通電,此時(shí)調(diào)節(jié)比例流量閥的開(kāi)度即可實(shí)現(xiàn)電梯的旁路調(diào)速。電梯為四層四站, 每層高3米, 采用直頂支承方式, 兩柱塞缸左右對(duì)稱(chēng)布置, 分別立于相應(yīng)導(dǎo)軌一側(cè)。在一些特殊的使用場(chǎng)合, 如汽車(chē)梯、船用平臺(tái)等, 由于液壓電梯具有功率重量比大、設(shè)置安裝靈活的優(yōu)點(diǎn), 尤其適用。在加入了PID控制器后，液壓缸缸筒在啟動(dòng)過(guò)程中的調(diào)整時(shí)間減少，速度變得平穩(wěn)，增加了電梯運(yùn)行的平穩(wěn)性和舒適性。本文中采用MATLAB中的Simulink來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，并且把整個(gè)系統(tǒng)分為三個(gè)子系統(tǒng)：液壓泵、單向閥和調(diào)速閥組成供子油系統(tǒng)；液壓橋和液控單向閥組成調(diào)整子系統(tǒng)；三級(jí)同步液壓缸構(gòu)成運(yùn)行系統(tǒng)，下面對(duì)三個(gè)子系統(tǒng)分別建立仿真模型，然后再組成系統(tǒng)的總體仿真模型，進(jìn)行仿真，這樣具有很強(qiáng)的可觀性和內(nèi)部可移植性，給程序調(diào)試和設(shè)計(jì)帶來(lái)很大方便。由于液壓電梯液壓系統(tǒng)具有長(zhǎng)行程、變負(fù)載、變液容以及由于油溫變化引起變泄漏的特點(diǎn)，直接由其機(jī)理推導(dǎo)出數(shù)學(xué)模型相當(dāng)復(fù)雜。針對(duì)電梯在啟動(dòng)和平穩(wěn)運(yùn)行過(guò)程中速度的振動(dòng)較大的情況，本文中在液壓系統(tǒng)中加入了PID控制算法，從而有效降低了系統(tǒng)的誤差，減少了電梯運(yùn)行的速度振動(dòng)，增強(qiáng)了電梯運(yùn)行的平穩(wěn)性和舒適性。為適應(yīng)國(guó)內(nèi)這種形勢(shì)，最重要的是利用現(xiàn)有技術(shù)力量，投入必要的資金，開(kāi)展液壓電梯的研發(fā)，選擇適用的控制策略，采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)處理方法來(lái)對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行控制。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。由于溫度的變化和泄漏等因素的影響，當(dāng)轎廂較長(zhǎng)時(shí)間停在某層站時(shí)會(huì)下沉，因此必須采取措施防止轎廂下沉[12]。因?yàn)橐簤弘娞莶辉O(shè)配重，在額定載重量、額定速度及提升高度相同的情況下，因?yàn)橐簤弘娞菖涮椎膭?dòng)力電路容量比曳引電梯大。4）、結(jié)構(gòu)緊湊。因液壓電梯轎廂自重及載重等垂直負(fù)荷均通過(guò)液壓缸全部作用于地基上，對(duì)井道墻及頂部的建筑性能要求低。人們常常將上浮感、下沉感、不穩(wěn)定感等統(tǒng)稱(chēng)為不舒適感，產(chǎn)生這種不舒適感的主要原因是人對(duì)垂直運(yùn)動(dòng)往往比較敏感，尤其是在電梯的加速或者減速段。 液壓電梯的技術(shù)特點(diǎn) 液壓電梯的性能要求電梯工業(yè)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，在電梯制造與安裝安全規(guī)范、電梯技術(shù)條件、電梯試驗(yàn)方法、電梯鋼絲繩、電梯轎廂、井道、轎廂等各方面都已形成各種嚴(yán)格的技術(shù)要求和安裝規(guī)范，己形成統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[11]。液壓電梯與電動(dòng)電梯相比，由于技術(shù)實(shí)現(xiàn)上完全不同，因此具有其本身的一些特點(diǎn)：液壓系統(tǒng)功率重量比大，而且傳送距離長(zhǎng)，因此機(jī)房面積小且設(shè)置靈活；一般不帶配重，因此減小了井道尺寸。接著油泵輸出的油液全部進(jìn)入油缸，轎廂以額定速度運(yùn)行。轎廂的運(yùn)動(dòng)是由電力驅(qū)動(dòng)的泵使具有壓力的液壓油通過(guò)控制閥和管路從油箱流入液壓缸，或從液壓缸流回油箱來(lái)實(shí)現(xiàn)的。油箱包括控溫元件、濾油器、消音器及油管等輔件，以保證液壓系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定、持久的工作。 液壓電梯工作原理概述液壓電梯作為除電動(dòng)電梯之外的另外一個(gè)電梯種類(lèi)，其工作原理和曳引電梯有很大的不同。另外是一些特殊使用場(chǎng)合，如車(chē)用電梯、船用平臺(tái)等，由于液壓電梯具有功率重量比大、安裝靈活等特點(diǎn)，將會(huì)使液壓電梯壟斷這一領(lǐng)域[10]。近年來(lái)，我國(guó)液壓電梯的研究、開(kāi)發(fā)和使用發(fā)展很快，國(guó)產(chǎn)液壓電梯新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，相繼投放市場(chǎng)。近年來(lái)，由于曳引電梯技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)液壓電梯市場(chǎng)產(chǎn)生了強(qiáng)有力的沖擊，尤其是無(wú)機(jī)房曳引電梯的面世【芬蘭通力公司(KONE)的MONOSAPCETM和瑞士迅達(dá)公司(SCHINDELRMOBIELTM)、LMC公司的GENESIS方案、VESTNER公司的自支撐電梯方案、HRIO公司的無(wú)機(jī)房方案等】，使得液壓電梯在機(jī)房設(shè)置方面的優(yōu)勢(shì)不復(fù)存在[5]。但是早期的液壓電梯功能較簡(jiǎn)單，主要用于運(yùn)送貨物。 國(guó)外液壓電梯的發(fā)展簡(jiǎn)況世界上第一臺(tái)液壓電梯起源于19世紀(jì)。液壓電梯是由液壓傳動(dòng)的電梯，通過(guò)液壓動(dòng)力源(液壓泵)把液壓油壓入液壓缸，使柱塞向上運(yùn)動(dòng)，直接或間接地作用在轎廂上，使轎廂上升。在商場(chǎng)、辦公樓、停車(chē)場(chǎng)等公共場(chǎng)所，以及公寓樓、私人住宅中電梯已經(jīng)成為人們必不可少的交通工具[7]。近年來(lái)，液壓電梯以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，顯示出強(qiáng)大的生命力[8]。由于當(dāng)時(shí)公共液壓站在造價(jià)和傳遞方面比蒸汽動(dòng)力有明顯的優(yōu)越性，而且蒸汽動(dòng)力電梯采用強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)方式，其卷筒的寬度限制了電梯行程的根數(shù)，所以從1870年到19世紀(jì)末逐步得到發(fā)展。近年來(lái)，國(guó)際市場(chǎng)上10層(高40M)以下的建筑中的電梯70%采用了液壓電梯[3]。1984年浙江大學(xué)流體與控制研究所與天津電梯研究所合作，成功研制出兩臺(tái)采用流量反饋電液比例控制的液壓電梯，性能指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，并于1985年通過(guò)了浙江省鑒定。隨著人們居住條件的不斷改善，在一些舊房改建中需增設(shè)電梯的場(chǎng)合，不需頂層機(jī)房的液壓電梯將具有很大優(yōu)勢(shì)，特別是一些需要保證外觀及內(nèi)在建筑風(fēng)格的古典建筑中安裝電梯，液壓電梯更是由于安裝方便、性能良好及較低的故障率成為用戶的最佳的通常也是唯一的選擇。促使更多的資金投入研究，從而提高其性能，形成一種良性循環(huán)。油泵是將電動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為流動(dòng)油液的壓力能。(d)、牽引裝置，液壓缸的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)牽引裝置來(lái)牽引電梯轎廂的運(yùn)動(dòng)。其工作過(guò)程是這樣的:當(dāng)液壓電梯上行時(shí)，電機(jī)帶動(dòng)油泵迫使一部分油液進(jìn)入油缸，推動(dòng)柱塞以一定的加速度伸出油缸。為了使轎廂下行，電器操縱的下行閥打開(kāi)，靠轎廂重力及載荷使油液通過(guò)控制閥以一定的流量流回油箱，柱塞縮回到油缸中，從而實(shí)現(xiàn)轎廂下行，其加減速度與上行時(shí)基本相同[22]。因此，盡管液壓電梯存在著提升高度低、速度低等局限性而受到曳引電梯的巨大挑戰(zhàn)，但上述優(yōu)勢(shì)使得液壓電梯依然在市場(chǎng)中占有可觀的份額，而且技術(shù)的進(jìn)步使其依然具有很好的發(fā)展前景。3）、舒適性特別對(duì)于乘客液壓電梯，其舒適性的好壞至關(guān)重要。2）、井道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求較低。相同規(guī)格的液壓電梯要比曳引電梯的井道面積少12%。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112,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