【正文】 2801251702402103201502002802502503801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。經(jīng)過反復(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)同步原理可得下面方程組： （21）方程組21中都是相對(duì)速度而不是絕對(duì)速度，就是說是柱塞桿Ⅰ相對(duì)于柱塞Ⅱ的現(xiàn)對(duì)速度，是柱塞桿Ⅱ相對(duì)于柱塞桿Ⅲ的相對(duì)速度，是柱塞桿Ⅲ相對(duì)于缸筒Ⅳ的相對(duì)速度[14]。 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。單向閥的開啟壓力應(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。當(dāng)三級(jí)活塞位移變化時(shí)，容腔被壓縮了，排出油液進(jìn)入容腔，使二級(jí)活塞現(xiàn)對(duì)三級(jí)活塞產(chǎn)生位移，即：可得： 進(jìn)一步微分可得：再微分可得：同理可得到： 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。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。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)。 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)具體情況來設(shè)計(jì)液壓缸。所以液壓缸必須根據(jù)不同的機(jī)械系統(tǒng)和具體工況來設(shè)計(jì)，以達(dá)到設(shè)計(jì)效果。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。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)。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]。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。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。當(dāng)有下行召喚信號(hào)出現(xiàn)時(shí),打開電控單向閥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。系統(tǒng)的安全工作壓力為溢流閥的調(diào)定壓力。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)。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(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)。雙缸液壓電梯的結(jié)構(gòu)簡圖如圖21所示。對(duì)于這些大載重量電梯, 宜采用對(duì)稱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]。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。第2章 液壓電梯的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)隨著人們生活水平的不斷提高，電梯已經(jīng)廣泛運(yùn)用于人們?nèi)粘Ｉ钪校簤弘娞輨t是電梯中的一個(gè)重要梯種，液壓電梯具有機(jī)房設(shè)置靈活、對(duì)井道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求低、運(yùn)行平穩(wěn)、載重量大, 以及故障率低等優(yōu)點(diǎn), 在國外中、低層建筑中的應(yīng)用已相當(dāng)普遍, 我國對(duì)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(jìn)口。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。在對(duì)系統(tǒng)仿真過程中，對(duì)系統(tǒng)輸入了階躍的流量信號(hào)和一個(gè)調(diào)速信號(hào)，系統(tǒng)輸出為液壓缸的速度、壓力和位移曲線。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)模型來建立系統(tǒng)的仿真模型。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(gè)可以獨(dú)立的子系統(tǒng)，然后再分別建立每個(gè)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(gè)大系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。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(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。 本論文的研究內(nèi)容1）、電梯液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在以前的液壓電梯系統(tǒng)中，很多都采用單缸支承，由于重載液壓電梯的轎廂尺寸一般較大, 綜合結(jié)構(gòu)剛度較差，這種支承方式偏載較大時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響電梯的運(yùn)行平衡性, 加劇導(dǎo)軌的磨損。這樣更直觀的模擬出了電梯在運(yùn)行過程中的速度、壓力和位移的曲線的變化。為徹底解決國產(chǎn)化問題，并將液壓電梯迅速推向市場(chǎng)，必須優(yōu)化液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)合理的控制系統(tǒng)，使得電梯的運(yùn)行性能達(dá)到國際水平的前提下，大幅度降低造價(jià)，以促進(jìn)液壓電梯在國內(nèi)大規(guī)模的廣泛使用。目前國內(nèi)對(duì)此類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。在一些特殊的使用場(chǎng)合, 如汽車梯、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。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。 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(jī)房設(shè)置靈活、對(duì)井道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求低、運(yùn)行平穩(wěn)、載重量大, 以及故障率低等優(yōu)點(diǎn), 在國外中、低層建筑中的應(yīng)用已相當(dāng)普遍。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。盡管液壓電梯電機(jī)只在上行時(shí)工作，但其能量消耗至少為同等曳引電梯的2倍左右。需要輸入的功率大。在相同主參數(shù)情況下，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)比曳引驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的體積小、重量輕。相同規(guī)格的液壓電梯要比曳引電梯的井道面積少12%。3）、井道利用率高。2）、井道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求較低。 液壓電梯的優(yōu)點(diǎn)液壓電梯與其它驅(qū)動(dòng)方式(如曳引電梯)的垂直運(yùn)輸工具相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)[12]:1）、機(jī)房設(shè)置靈活。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。液壓電梯除了要滿足這些要求外，在電梯性能方面，也需要滿足以下幾項(xiàng)指標(biāo)：1）、安全可靠性、穩(wěn)定性液壓電梯作為一種載人的交通工具，安全性要求十分重要，電梯要求故障率小，應(yīng)急設(shè)施齊全，在任何正常工況(負(fù)載變化、油溫變化、電網(wǎng)擾動(dòng))下，均能按要求的運(yùn)行曲線反復(fù)保持可靠地運(yùn)行，不得有漏油現(xiàn)象。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。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(fèi)用。為了使轎廂下行，電器操縱的下行閥打開，靠轎廂重力及載荷使油液通過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]。當(dāng)轎廂接近所選層站時(shí)，液壓電梯捕捉到井道中的減速信號(hào)，通過控制系統(tǒng)進(jìn)入油缸的油液減少，使轎廂以平層速度運(yùn)行。其工作過程是這樣的: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?？刂崎y及油泵電機(jī)靠機(jī)房內(nèi)的控制柜來控制。(d)、牽引裝置，液壓缸的運(yùn)動(dòng)，通過牽引裝置來牽引電梯轎廂的運(yùn)動(dòng)。 (b)、控制閥，它是由多種閥組合而成的控制閥塊，控制液壓油的流向、速度及加減速度，從而使轎廂達(dá)到良好的運(yùn)行性能。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。液壓電梯是通過電力驅(qū)動(dòng)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(shí)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(shí)現(xiàn)轎廂下行[13]。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)。對(duì)于辦公樓、圖書館、醫(yī)院、實(shí)驗(yàn)樓、地下工程等建筑中使用的電梯，這類電梯雖然己有少量定貨，但還有待于進(jìn)一步開發(fā)。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。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(jìn)一步的提高[6]。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年通過了浙江省鑒定。但這并不意味著液壓電梯將被淘汰，高性價(jià)比使其還會(huì)繼續(xù)發(fā)展，在重載場(chǎng)合，它仍具有廣闊的市場(chǎng)。近年來，國際市場(chǎng)上10層(高40M)以下的建筑中的電梯70%采用了液壓電梯[3]。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(dòng)在武器制造業(yè)的應(yīng)用，使得液壓傳動(dòng)和液壓控制技術(shù)得以發(fā)展。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。隨后在1876年巴黎萬國博覽會(huì)上展出了水壓間接式的液壓電梯，它利用公用水管極高的水壓推動(dòng)液壓缸的柱塞頂升轎廂，下降時(shí)靠泄流[1]。近年來，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]。轎廂的下降一般靠自重使液壓缸內(nèi)的油液返回油箱中。在商場(chǎng)、辦公樓、停車場(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]。 Dynamic Simulation。 Double straighttop。s actual work situation, we assumed the elevator’s specific working conditions (Including the elevator’s maximum load, running speed and so on), and determining the elevator’s supporting style was straight for the double top, using Synchronization of threetier hydraulic cylinder, And designed the hydraulic system of the elevator to meet the actual conditions. Then according to the working conditions of the elevator and the given parameters, we calculated the design of various hydraulic ponents. Finally, bination the actual situation and a number of specific products, the hydraulic ponents’ model and size were determined.On this basis，this paper established a mathematical model for elevator hydraulic system, In the modeling process we used the principle of system topology to establish the mathematical model, first according the overallstructure of the system we establish the hydraulic system topology diagram, so the system is divided into several independent subsystems, and then set up the mathematical model of each subsystem, Finally, position the mathematical model for the entire system under the topology. According to the mathematical model of the system，we conducted a simulation analysis of the hydraulic system , and we got the system’s speed, pressure and displacement curves, this reflects system’s operation more intuitive.According to analysis of simulation results，the hydraulic cylinder39。動(dòng)態(tài)仿真。雙缸直頂式。根據(jù)仿真結(jié)果分析，液壓缸在運(yùn)行過程中速度振動(dòng)較大，本論文將PID控制算法加入到系統(tǒng)中，采用積分分離PID控制方法對(duì)本液壓系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析，結(jié)果顯示加入PID控制方法后系統(tǒng)穩(wěn)定性得到了提高，具有良好的工作性能。在此基礎(chǔ)上，本文對(duì)電梯液壓系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)學(xué)模型的建立，在建模過程中采用拓?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(gè)可以獨(dú)立的子系統(tǒng)，然后再分別建立