基於滾動導靴—導軌接觸模型的高速曳引電梯振動分析
科技專論
作者：王晶晶
【摘要】近年來，隨著社會經濟的快速發展，建築行業也迅速的發展起來，高層建築物也越來越多。人們對高速電梯的需求和對電梯的舒適度也不斷的在增長。當前，高速電梯開發中的重點問題就是如何實現對高速電梯動力學性能和運動規律的預測和控製。高速曳引電梯是一種穩定性高、噪音小的電梯，本文就基於滾動導靴-導軌接觸模型的高速曳引電梯振動進行分析。
【關鍵詞】滾動導靴；導軌接觸模型；高速曳引電梯；振動
在當前的電梯類型來說，主要采用的是高速曳引電梯，該電梯的導向機構采用的是滾動導靴機構形式，在電梯的表層覆蓋上橡膠靴襯的滾輪，並在彈簧力的壓緊下貼靠在T型導軌的工作麵上，通過這樣的形式，可以實現對導軌的自動補償，減少電梯導幾何形狀和安裝上存在的誤差，具有緩衝吸振作用。采用這種模式在很大程度上能夠降低電梯的噪音，同時還可以提高電梯的穩定性。本文從滾動導靴的基礎出發再結合導軌的特性，將兩者聯係到一起，探究他們當中的接觸關係，在此基礎上，將滾動導靴引入高速曳引電梯係統動力學模型中進行探討，從而提高電梯係統動力特性模擬的準確性。
一、對滾動導靴-導軌接觸模型的分析
在電梯中，存在的滾動接觸問題就是彈性固體滾動時接觸區內的相互作用狀況。在電梯的運動過程中，每個單獨的滾動體在接觸區域都會有Hertz接觸力。在滾動體滾動的方向和垂直於滾動截麵方向上也存在著相應的接觸動力。對於高速曳引電梯而言，也是如此，其滾動導靴與導軌之間也存在滾動接觸作用。這裏假設滾動導靴與導軌當中任何接觸區的彈性點位移作用以及方向力，在實踐的過程彙總，我們根據這個假設模型，利用相關推導公式就可以計算出滾動導靴-導軌接觸區的法向接觸剛度係數、縱向接觸剛度係數以及橫向接觸剛度係數[1]。根據相關推算可以得出滾動導靴和導軌材料的切變模量為：
其中滾動導靴的切變模量為G1=E1（2+2V1）， 導軌材料的切變模量為G2= E/（22 +2V2）。
二、高速曳引電梯係統動力學模型
架設該電梯轎體質心和中心重合，將轎體質心為中線遠點建立坐標，OXYZ，其中，X軸定義為麵對轎門位於電梯外時指向右側，Z軸正向與重力加速度方向相反，Y軸正向定義為由轎體中心指向轎門[2]。在高速曳引電梯係統中，一共存在著十八個自由度，其中，θ表示的是高速曳引電梯的轎體側翻運動，φ表示的是高速曳引電梯的轎體旋轉運動，γ表示的是高速曳引電梯的轎體俯仰運動，x表示的是高速曳引電梯的轎體橫移運動，y表示的是高速曳引電梯的轎體側移運動，z表示的是高速曳引電梯的轎體垂向運動，高速曳引電梯的滾動導靴是垂直於接觸麵徑向位移。其中Fvj表示的是高速曳引電梯滾動導靴受到的縱向滑動力，Fhj表示的是高速曳引電梯滾動導靴受到的橫向蠕滑力，Fvj表示的是高速曳引電梯滾動導靴受到的法向赫茲力。