【正文】 電磁溢流閥 電磁溢流閥由小規(guī)格電磁換向閥與溢流閥符合而形成，它具有溢流閥的全部作用且可通過電磁閥的通斷電來控制，實現(xiàn) 液壓系統(tǒng)的卸荷或多級壓力控制。 ? — 經(jīng)驗系數(shù) 。 管路內(nèi)徑的選擇 管路內(nèi)徑應(yīng)與要求的通流相適應(yīng)，管徑太小則流速將增高，這不僅使壓力損失降低，而且可能產(chǎn)生振動和噪聲；管徑過大，則難于彎曲和安裝，而且將使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，所以必須合理選擇管徑。 泵和電機的選擇 泵排量的計算 排量為液壓泵主軸旋轉(zhuǎn)一周所排出的液體體積，已知轎廂的速度為 ，則直頂液壓缸速度為 ，又因為 1 2 3v v v??（其中 1 2 3v v v、 、 為各級活塞桿的相對速度），那么可以知道 1 2 3 0 .1 2 5 /v v v m s? ? ? 。密封件的耐磨性要好，磨損后應(yīng)有一定程度的自動補償，制造簡單、裝拆方便、成本低廉。 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。表 21中，計算值是指按照 24方程組計算所得數(shù)值，實際值是參照計算值對照密封件和鋼管材料所取得實際各級缸筒的內(nèi)徑和外徑，速度比反映了同 步誤差大小。右圖中，缸筒 2和缸筒 3底部活塞上來補油，用來消除因結(jié)構(gòu)設(shè)計和被忽略因素影響而產(chǎn)生的同步誤差，在正常工作時，由于第二級的 壓力明顯高于第三級壓力，此單向閥處于關(guān)閉狀態(tài)。因此，做好液壓缸設(shè)計必須首先對各種形式的液壓缸的特點有充分的了解，做好選型工作，然后再根據(jù)具體情況來進行設(shè) 計計算。手動節(jié)流閥 6在電梯試驗運行時用來調(diào)整雙缸液壓管路的沿程壓力損失。電機啟動時 ,電磁溢流閥 4 失電 ,泵卸荷 ,比例流量閥 5的開度為最大 ,而后電磁溢流閥通電 ,此時調(diào)節(jié)比例流量閥的開度即可實現(xiàn)電梯的旁路調(diào)速。在一些特殊的使用場合 , 如汽車梯、船用平臺等 , 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 , 尤其適用。本文中采用 MATLAB 中的 Simulink 來對系統(tǒng)進行仿真，并且把整個系統(tǒng)分為三個子系統(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)；三級同步液壓缸構(gòu)成運行系統(tǒng)，下面對三個子系統(tǒng)分別建立仿真模型，然后再組成系統(tǒng)的總體仿真模型，進行仿真，這樣具有很強的 可觀性和內(nèi)部可移植性，給程序調(diào)試和設(shè)計帶來很大方便。針對電梯在啟動和平穩(wěn)運行過程中速度的振動較大的情況，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，減少了電梯運行的速度振動，增強了電梯運行的平穩(wěn)性和舒適性。另外 , 舊房改造對液壓電梯也將會有大量而迫切的需要。因為液壓電梯不設(shè)配重，在額定載重量、額定速度及提升高度相同的情況下，液壓電梯所需要的電機功率是曳引電梯的 倍，因為液壓電梯配套的動力電路容量比曳引電梯大。因液壓電梯轎廂自重及載重等垂直負(fù)荷均通過液壓缸全部作用于地基上，對井道墻及頂部的建筑性能要求低。 液壓電梯的技術(shù)特點 液壓電梯的性能要求 電梯工業(yè)經(jīng)過多年的發(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)一的國家標(biāo)準(zhǔn) [11]。接著油泵輸出的油液全部進入油缸，轎廂以額定速度運行 。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 。另外是一些特殊使用場合，如車用電梯、船用平臺等，由于液壓電梯具有功率重量比大、安裝靈活等特點，將會使液壓電梯壟斷這一領(lǐng)域 [10]。 近年來，由于曳引電梯技術(shù)的進步，對液壓電梯市場產(chǎn)生了強有力的沖擊，尤其是無機房曳引電梯的面世【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 公司的無機房方案等】，使得液壓電梯在 機房設(shè)置方面的優(yōu)勢不復(fù)存在 [5]。 國外液壓電梯的發(fā)展簡況 世界上第一臺液壓電梯起源于 19 世紀(jì)，于 1845 年由威廉 .湯姆森制造。 Dynamic Simulation。雙缸直頂式 。液壓電梯是集機、電、液一體化的產(chǎn)品，是由多個相互獨立又相互協(xié)調(diào)配合的單元構(gòu)成，對液壓電梯的開發(fā)研究涉及機械、液壓及自動控制等多個領(lǐng)域。在建立了系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型后，對液壓系統(tǒng)進行了仿真分析，得 到了系統(tǒng)的速度、壓力和位移曲線，這就更直觀的反應(yīng)了系統(tǒng)的運行過程。s speed vibrated larger during operation. In this paper, PID control algorithm has been added to the system, used Integral separation PID control method for the hydraulic system’s simulation and analysis. The results showed that after adding PID control method ， system stability has been improved, and reflected the good performance. Keywords: Hydraulic Elevator。轎廂的下降一般靠自重使液壓缸內(nèi)的油液返回油箱中。 液壓電梯的大規(guī)模使用比曳引式電梯晚，第二次世界大戰(zhàn)后期，高壓油傳動在武器制造業(yè)的應(yīng)用，使得液壓傳動和液壓控制技術(shù)得以發(fā)展。目前，許多電梯廠家都已能生產(chǎn)各種液壓電梯，并正努力提高液壓電梯的國產(chǎn)化水平，產(chǎn)品性能和產(chǎn)品質(zhì)量都得到了進一步的提高 [6]。液壓電梯是通過電力驅(qū)動的泵傳遞液壓油到油缸，柱塞 (或者活塞 )通過直接或間接的方式作用于轎廂，實現(xiàn)轎廂上行 :通過載荷和轎廂重力的作用使油缸中的液壓油流回到油箱，實現(xiàn)轎廂下行 [13]?？刂崎y及油泵電機靠機房內(nèi)的控制柜來控制。載重可通過油缸直接作用在地基上，因此載重量大，而且井道不受力，降低了建筑費用。 液壓電梯的優(yōu)點 液壓電梯與其它驅(qū)動方式 (如曳引電梯 )的垂直 運輸工具相比，具有以下優(yōu)點 [12]: 1）、機房設(shè)置靈活。在相同主參數(shù)情況下，液壓傳動 系統(tǒng)比曳引驅(qū)動系統(tǒng)的體積小、重量輕。 本論文的選題意義及研究內(nèi)容 本論文的選題意義 由于液壓電梯具有機房設(shè)置靈活、對井道結(jié)構(gòu)強度要求低、運行平穩(wěn)、載重量大 , 以及故障率低等優(yōu)點 , 在國外中、低層建筑中的應(yīng)用已相當(dāng)普遍 。為徹底解決國產(chǎn) 化問題，并將液壓電梯迅速推向市場，必須優(yōu)化液壓系統(tǒng)設(shè)計，設(shè)計合理的控制系統(tǒng)，使得電梯的運行性能達(dá)到國際水平的前提下，大幅度降低造價，以促進液壓電梯在國內(nèi)大規(guī)模的廣泛使用。本論文中采 用拓?fù)湓斫⑾到y(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，即先根據(jù)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)建立液壓系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，將系統(tǒng)分成若干個可以獨立的子系統(tǒng)，然后再分別建立每個子系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，最后再 根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組合成整個大系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。 第 2 章 液壓電梯的液壓系統(tǒng)設(shè)計 隨著人們生活水平的不斷提高，電梯已經(jīng)廣泛運用于人們?nèi)粘Ｉ钪?，而液壓電梯則是電梯中的一個重要梯種，液壓電梯具有機房設(shè)置靈活、對井道結(jié)構(gòu)強度要求低、運行平穩(wěn)、載重量大 , 以及故障率低等優(yōu)點 , 在國外中、低層建筑中的應(yīng)用已相當(dāng)普遍 , 我國對液壓電梯的研制、開發(fā)起步較晚 , 雖已有一些單位開展研究、生產(chǎn) , 但國產(chǎn)化程度不高 , 主要依靠進口。 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)。 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 。液壓缸能與各種傳動機構(gòu)相配合，完成復(fù)雜的機械運動，從而進一步擴大了它的運用范圍。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。 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]。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。液壓缸的工作速度，也受密封件的限制 。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。 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。在實際設(shè)計時，可用經(jīng)驗公式確定油箱的容積 [19]。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 。系統(tǒng)中。對中高壓或高壓大功率系統(tǒng) 6 12min? ? 。油箱體積大時散熱效果好，但用油多，成本高 。 由負(fù)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。C ，運動速度 。密封摩擦力的大小，決定了液壓缸的機械效率 。 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。 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。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(dǎo)致轎廂速度突變，并產(chǎn)生較大的振動。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(fù)運動。當(dāng)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。雙缸液壓電梯的結(jié)構(gòu)簡圖如圖 21所示。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。 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(xué)模型。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