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的加剧 ;而电梯运行于其它楼层高度的时候 ,系统固有
频率跟外激励频率存在较大的差异 ,不会产生共振现
象 ,因而运行比较平稳 。

了为验证上述推测 ,有必要求出电梯系统的动态

固有频率 。

2

 轿厢“

Z

向加速度曲线

AB

CD

段的频谱

2

 模态分析

2. 1 数学建模

综观整个电梯系统 ,在竖直方向上主要存在如下

弹性环节 :轿厢底与轿厢架之间的超载橡胶垫 、

轿厢架

与轿顶轮之间的联接弹簧 、

轿顶轮与曳引系统之间的

提升钢丝绳和绳头弹簧 、

曳引系统跟基础之间的横梁

与支承橡胶以及曳引系统跟对重之间的提升钢丝绳和
绳头弹簧等 ;从质量分布上看 ,除了轿厢底 、

轿厢架 、

轿

顶轮 、

曳引机 、

减速箱 、

导向轮 、

对重及其上方动滑轮等

集中质量外 ,系统中尚存在提升钢丝绳 、

补偿链等分布

质量 ,但这些分布质量比集中质量轻得多 ,对系统的振
动特性影响较小 ,在本次计算中作忽略处理 ;此外 ,系
统各个弹性环节之间客观上还具备一定的阻尼 ,但它
并不对系统固有频率求解产生显著影响 ,在此一并略
去 。由此可得如图 3 所示的电梯系统力学模型 。其中
各符号的含义为 :

m

i

, x

i

( i =

1

,

2

,

3

,

4

,

5

)

分别代表轿

厢底及其载重 、

轿厢架 、

轿顶轮 、

曳引系统以及对重与

其上方动滑轮的质量与线位移

; J

i

,

θ

i

( i =

3

,

5

)

代表轿

顶轮与对重侧动滑轮的转动惯量与角位移

; k

1

:

轿厢底

与轿厢架之间超载装置的刚度

; k

2

:

轿厢架与轿顶轮之

间联接弹簧的刚度

; k

3

l

, k

3

r

:

轿顶轮两侧钢丝绳刚度

;

k

4

:

曳引系统承重梁及减振橡胶垫的等效刚度

; k

5

l

,

k

5

r

:

对重上方动滑轮两侧钢丝绳的刚度

; k

s

:

绳头弹簧

的刚度 。

根据上述力学模型 ,利用拉格朗日方程或牛顿第

二定理 ,可以建立如下形式的电梯系统动力学方程 :

[ M ]{ X

} + [ K]{ X} =

0

其中 ,

[ M ] , [ K]

分别为系统的质量矩阵与刚度矩阵

,

{ X

} , { X}

则分别为系统的加速度向量及位移向量

,

M =

m

1

0

0

0

0

0

0

0

m

2

0

0

0

0

0

0

0

m

3

0

0

0

0

0

0

0

J

3

0

0

0

0

0

0

0

m

4

0

0

0

0

0

0

0

m

5

0

0

0

0

0

0

0

J

5

  在刚度矩阵中 ,符号“

R

”代表轿顶轮与对重上方

动滑轮的半径 ,钢丝绳的刚度依据公式

k = EA/ L

行计算

,

其中“

E

”、

A

”、

L

”分别代表钢丝绳的弹性模

量 、

横截面积和长度

,

k

3

e

= k

s

k

3

r

/ ( k

s

+ k

3

r

) , k

5

e

=

k

s

k

5

l

/ ( k

s

+ k

5

l

)

2. 2 固有频率求解

现已知电梯系统参数如下 :

k

1

=

4

.

55 ×10

5

×4 N/ m ;

k

2

=

1

.

25 ×10

5

×4 N/ m ;

3

7

4

期                     张长友等

:

电梯系统垂直振动分析与抑制