Elevador de passageiros de tração

A vibração horizontal do elevador é um fator crucial que afeta o conforto humano. As pessoas são geralmente sensíveis a frequências de vibração entre 1 e 25 Hz, com a maior sensibilidade ocorrendo entre 0,1 e 2 Hz na horizontal e 4 e 8 Hz na vertical. Portanto, é essencial evitar estas frequências de vibração durante o projeto do elevador. Isto é conseguido através da análise das frequências naturais dos componentes do elevador para evitar ressonância entre eles.

A análise dinâmica é uma técnica usada para determinar o comportamento dinâmico quando a inércia e o amortecimento desempenham um papel significativo. Os comportamentos dinâmicos típicos incluem características de vibração estrutural, como a vibração e as frequências naturais da estrutura, os efeitos das mudanças de cargas ao longo do tempo e a excitação de carga alternada. A análise dinâmica pode simular fenômenos físicos, incluindo choques vibratórios, cargas alternadas, cargas sísmicas e cargas aleatórias.

As equações de equilíbrio seguidas pela análise dinâmica são:

[M]--Matriz de massa;

[C]--Matriz de amortecimento;

[K]--Matriz de rigidez;

[x]--Vetor de deslocamento;

x']--Vetor de velocidade;

x"]--Vetor de aceleração;

{F(t)}--Vetor de força;

A análise dinâmica é aplicável a condições que envolvem carregamento rápido e colisões de impacto. Nestes casos, os efeitos da força de impacto e do amortecimento não podem ser ignorados. Se a estrutura for estaticamente determinada e a velocidade da carga for relativamente lenta, os resultados do cálculo dinâmico serão equivalentes aos resultados do cálculo estático.

Como os problemas dinâmicos devem considerar a inércia da estrutura, os parâmetros dos materiais devem ser definidos para análise dinâmica, incluindo a densidade do material. Além disso, o módulo de elasticidade e o índice de Poisson também são parâmetros de entrada essenciais.

Análise modal do sistema de elevador

Para melhorar a precisão e simplicidade da modelagem, o modelo foi simplificado removendo vários chanfros e furos na viga e ignorando alguns componentes sem importância. Propriedades do material, restrições e cargas foram então definidas. Nossos engenheiros realizaram análises modais. Durante a análise, foram necessárias configurações de propriedades como frequência e tipo de solucionador. A frequência ressonante calculada foi suficiente. A análise de resposta dinâmica é realizada após a análise modal, portanto, os fatores relacionados-à massa são cruciais para o modelo de cálculo.

Cálculo de simulação de análise modal

Teoricamente, um número infinito de formas modais pode ser obtido. Por uma questão de simplicidade da simulação, apenas os seis primeiros são considerados. O diagrama de frequência da sexta ordem de vibração calculada por análise modal é mostrado na figura. Conforme mostrado na figura, sob condições sem-carga, as frequências naturais dos primeiros seis modos de vibração são 0, 2,5, 5,0, 8,7, 16,8 e 25,9 Hz, respectivamente. Considerando as condições de meia-carga e carga total-, bem como a variação da estrutura do carro em diferentes alturas, ela é processada parametricamente, e as variações de frequência natural da estrutura do carro sob condições de sem-carga, meia{14}}carga, carga total-e carga inferior, média e superior são listadas.

Análise de resultados de análise modal

1. A frequência natural do sistema de estrutura do carro não é constante; seu valor varia com diferentes pré-cargas e posições.

2. Conforme mostrado na tabela, a frequência natural diminui com o aumento da carga. Portanto, o peso da estrutura do carro (ou seja, aumentando o peso do próprio carro ou da decoração interior) pode ser aumentado adequadamente para reduzir o impacto da frequência de vibração no corpo humano.

3. Sob a mesma carga, a frequência natural tende a aumentar com o aumento da altura, com ordens mais altas apresentando maior variação. Portanto, medidas devem ser tomadas para mitigar a influência da aceleração, mantendo a curva de velocidade dentro de uma faixa razoável.

Realizamos simulações de vibração modal sob diversas condições operacionais, obtivemos os resultados da simulação, analisamos as relações entre os diferentes resultados e identificamos a distribuição de frequência, evitando assim ressonância com outros componentes. Isto fornece suporte teórico valioso para o projeto de redução de vibração de elevadores.

É claro que, em projetos práticos, os componentes de amortecimento de vibração de borracha podem ser adicionados adequadamente para amortecer a ressonância causada pela rigidez das conexões entre os componentes. Alternativamente, melhorar a estrutura da viga vertical adicionando um componente amortecedor no meio da viga também pode obter um efeito de redução de vibração.

Modelo de vibração vertical do sistema de elevador

Os elevadores de tração de passageiros são o tipo de elevador mais utilizado no mundo atualmente. Este tipo de elevador apresenta vantagens como alta segurança e confiabilidade, alta altura de elevação e estrutura compacta[59]. O modelo dinâmico vertical deste tipo de sistema de elevador consiste na viga espaçadora da máquina de tração, borracha de amortecimento da máquina de tração, sistema de cabo de aço da roldana de tração (roldana de tração equivalente), estrutura do carro e almofada de amortecimento da estrutura do carro, corrente de compensação, mola da cabeça do cabo, etc. Na modelagem, é necessário considerar se o elevador possui dispositivo de corrente de compensação e sistema de tensionamento, o que afetará a precisão do sistema. Além disso, se a rigidez da cadeia de compensação não for considerada, as suas características de massa também deverão ser consideradas.

A análise dinâmica é uma técnica usada para determinar o comportamento dinâmico quando a inércia e o amortecimento desempenham um papel importante. Os comportamentos dinâmicos típicos incluem as características de vibração da estrutura, como a vibração e a frequência natural da estrutura, o efeito da mudança de carga com o tempo ou a excitação alternada da carga. Os fenômenos físicos que a análise dinâmica pode simular incluem: impacto vibratório, carga alternada, carga sísmica, carga aleatória, etc.

    

     

   

Teste de impacto da sapata guia de rolo

 

As sapatas guia dos rolos têm um impacto significativo na vibração horizontal dos elevadores.

 

   

 

Nossos Resultados

 

1. A análise estática foi realizada nos principais componentes do elevador. Primeiro, foi verificada a resistência estrutural dos componentes de segurança, principalmente através da análise de tensões da estrutura da cabina do elevador. Foram obtidos mapas de contorno de análise de tensões, deformações e deformações totais dos principais componentes da estrutura do carro (viga superior, viga vertical e viga inferior). A análise mostrou que a resistência atende plenamente aos padrões de segurança.

 

2. A análise modal foi realizada em toda a estrutura do carro do elevador, obtendo as frequências naturais e imagens de vibração da estrutura do carro do elevador sob diversas condições de operação. A vibração de sexta{2}}ordem do elevador e suas leis vibratórias foram analisadas, revelando a influência dos parâmetros na vibração do elevador. A distribuição de frequência foi identificada, evitando assim a ressonância com outros componentes e fornecendo suporte teórico valioso para o projeto de redução de vibração do elevador.

 

3. Foi estabelecido um modelo de simulação de vibração vertical 9-DOF de um elevador de tração 2:1. O software de engenharia MATLAB foi utilizado para resolver a variação das frequências naturais de cada sistema com carga Q e altura de elevação H. Com base nos dados, foi analisada a influência de certos componentes nas frequências naturais do sistema de elevador: sob diferentes variações de rigidez das almofadas de amortecimento, a frequência natural do sistema aumenta com o aumento da rigidez; a carga do elevador Q tem um impacto relativamente pequeno nas mudanças de rigidez, mas a posição do carro é mais sensível e varia significativamente; a frequência natural do sistema de elevador aumenta com o aumento da rigidez da mola, mas o aumento diminui depois que a rigidez atinge um determinado valor.

 

4. O protótipo foi testado e verificado. Utilizando um instrumento de vibração PMT, foram testadas diversas condições de operação do elevador, comparados dados de simulação e propostas medidas de melhoria. O protótipo de elevador substituído foi testado: a frequência máxima de vibração durante o movimento ascendente diminuiu de 44,6 Hz sob carga total para 18,7 Hz, enquanto a frequência máxima de vibração durante o movimento descendente diminuiu de 67 Hz sob carga total para 34,6 Hz, o que alcançou totalmente um efeito de vibração relativamente ideal.