CN108439167B - 乘客输送装置及其电气驱动装置相位角的确定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种乘客输送装置，其包括梯级链轮、梯级链、电气驱动装置；梯级链是由梯级销轴及节级销轴将链板链接一起，相邻两个梯级销轴之间设置有M个节级销轴；梯级链轮的轮齿同梯级链啮合；电气驱动装置驱动梯级链轮转动从而带动梯级链传动；电气驱动装置驱动梯级链轮转动的当前角速度ω(t)为：
Figure DDA0001529815390000011
式中，ω(t)为梯级链轮转动的当前角速度，t为时间，β(t)为梯级链啮合过程中的销轴与梯级链轮的垂直中心线的相位角，f(β(t))为多边形效应函数，V为设定梯级链线速度，R为梯级链轮半径，β(t)通过计算求得。本发明还公开了所述相位角的确定方法。本发明能改善梯级链轮带动梯级链过程中的多边形效应，减轻梯级在传动荷载过程中的振动。

Description

乘客输送装置及其电气驱动装置相位角的确定方法
技术领域
本发明涉及机械驱动技术，特别涉及一种乘客输送装置及其电气驱动装置相位角的 确定方法。
背景技术
多边形效应是机械用语，指链条刚进入梯级链轮时，梯级链轮转过一个齿，水平方向链速就从小到大，再从大到小变化一次，同时伴随着链条竖直方向上下运动一次。链 条忽上忽下颤抖是由于接触部分是多边形的部分，这种由于多边形啮合传动给链传动带 来的速度不均匀性，称为链传动的多边形效应。链条节距越大，梯级链轮齿轮数越少， 速度不均匀性越严重，多边形效应越明显。链的多边形效应使得链条在传荷载过程中容 易振动，磨损加剧，进一步使得梯级速度不均匀，严重影响乘客输送装置的乘坐感受。 现有技术解决这一问题的主要方式为：加装梯级链轮相位检测装置，以进行多边形效应 的实时补偿，这一方式的主要不足之处包括：1、所述相位检测装置成本较高；2、所述 相位检测装置对于安装的精度要求较高，安装精度不佳，则会让速度补偿适得其反，加 剧振动；3、所述相位检测装置安装位置隐蔽，维保难度高；4、所述相位检测装置在乘 客输送装置运行过程中，可能因机械振动而发生位置偏离，造成相位检测偏差。本发明 基于以上事实，提出了一种低成本，易维护，补偿精度高的方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，能改善梯级链轮带动梯级链过程中的多边形效应，减 轻梯级在传动荷载过程中的振动。
为解决上述技术问题，本发明提供的乘客输送装置，其包括梯级链轮1、梯级链2、电气驱动装置；
所述梯级链2是由梯级销轴21及节级销轴22将链板20链接一起，相邻两个梯级销轴21之间设置有M个节级销轴22，M为正整数；
梯级链轮1的轮齿11同梯级链2啮合；
电气驱动装置驱动所述梯级链轮1转动从而带动所述梯级链2传动；
电气驱动装置驱动所述梯级链轮1转动的当前角速度ω(t)为：
Figure BDA0001529815370000021
式中，ω(t)为梯级链轮1转动的当前角速度，t为时间，β(t)为梯级链2啮合过程中的销轴21,22与梯级链轮1的垂直中心线的相位角，f(β(t))为多边形效应函数，V为 设定梯级链线速度，R为梯级链轮1半径，β(t)通过计算求得。
较佳的，β(t)通过迭代计算求得，β(t)的初始值β(t0)为t0时刻的所述相位角。
较佳的，β(t)的迭代计算为：
β(t+Δt)＝β(t)+ω(t)×Δt；
β(t)＝β(t0+Δt)＝β(t0)+ω(t0)*Δt；
β(t2)＝β(t1+Δt)＝β(t1)+ω(t1)*Δt；
……；
β(tN)＝β(tN-1+Δt)＝β(tN-1)+ω(tN-1)*Δt,并且当
Figure RE-GDA0001723736840000022
则使
Figure RE-GDA0001723736840000023
Figure RE-GDA0001723736840000024
式中，ω0为梯级链轮1转动的角速度ω(t)的基准中心值，N为正整数，
Figure BDA0001529815370000025
为梯级链轮1的齿数。
较佳的，所述β(t0)通过对可能取值范围进行有限次数枚举取最优值获得，可能取值 范围为
Figure BDA0001529815370000026
较佳的，乘客输送装置还包括梯级检测传感器6；
每两个相邻梯级销轴21之间设置有一个梯级5；
所述梯级检测传感器6设置在梯级链2的传动线路上，每当一个梯级5经过梯级检测传感器6处，所述梯级检测传感器6输出一个梯级信号；所述电气驱动装置，以收到 所述梯级信号的时刻作为t0；
所述电气驱动装置，当收到所述梯级信号，则将β(t)重置为β(t0)重新迭代计算。
较佳的，t0时刻的所述相位角β(t0)为：
将
Figure BDA0001529815370000027
作P等分，P为大于5的整数，每次测试时，设定β(t0)为其中一角度，使电气 驱动装置变频驱动所述梯级链轮1转动，利用振动仪对运行过程中的梯级链2或梯级5 的振动进行检测，P次测试完成后，确定振动最小的一次测试对应的角度作为β(t0)。
较佳的，t0时刻的所述相位角β(t0)为：
在梯级链2所带动的乘客输送装置的梯级上加装振动传感器；
将
Figure BDA0001529815370000031
作P等分，P为大于5的整数，每次测试时，所述电气驱动装置设定β(t0)为其 中一角度，变频驱动所述梯级链轮1转动，振动传感器检测乘客输送装置平稳运行时的 梯级振动数据；
P次测试完成后，所述电气驱动装置比较各次测试的梯级振动数据，确定所述梯级振动最小的一次测试对应的角度作为β(t0)。
较佳的，所述振动传感器为无线振动传感器；
所述无线振动传感器检测并无线输出所述乘客输送装置平稳运行时的所述梯级振动 数据到所述电气驱动装置；
P次测试完成后，所述电气驱动装置比较各次测试的所述梯级振动数据，确定所述梯级振动最小的一次测试对应的角度作为β(t0)。
较佳的，t0时刻的所述相位角β(t0)为：
将
Figure BDA0001529815370000032
作P等分，P为大于5的整数，每次测试时，设定β(t0)为其中一角度，使电气 驱动装置变频驱动所述梯级链轮1转动，通过一电流检测模块检测所述电气驱动装置工 作电流并对其进行数学分析，获取电流数据中多边形效应对应频率的幅值并发送到电气 驱动装置；
P次测试完成后，电气驱动装置比较各次测试的电流数据中多边形效应对应频率的 幅值，确定幅值最小的一次测试对应的角度作为β(t0)。
本发明的乘客输送装置，通过电气驱动装置驱动所述梯级链轮1转动的角速度ω(t) 随多边形效应函数f(β(t))而变化，使梯级链2线速度维持为固定值,改善梯级链轮1带动梯级链2过程中的多边形效应，减轻梯级在传动荷载过程中的振动损。本发明的乘客 输送装置，梯级链2的销轴21，22与梯级链轮1的垂直中心线的当前相位角β(t)，是 根据t0时刻对应的相位角β(t0)通过迭代方法求得，只需获得β(t0)即可，系统结构简单， 成本低；通过迭代计算方法求得的当前相位角β(t)，会在计算中产生累积误差，本发明 的乘客输送装置，利用梯级检测传感器6输出的梯级信号，每检测到一个梯级信号，则 重置β(t)为t0时刻的相位角β(t0)，以消除累积误差。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对本发明所需要使用的附图作简单的介 绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的乘客输送装置一实施例的结构示意图；
图2是本发明的乘客输送装置的原理示意图；
图3是当前相位角随时间变化示意图；
图4是多边形效应函数时间变化示意图；
图5是本发明的乘客输送装置一实施例的当前角速度时间变化示意图。
附图标记说明：
1梯级链轮；11轮齿；2梯级链；20链板；21梯级销轴；22节级销轴；8导 轨；6梯级检测传感器；5梯级。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领 域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发 明保护的范围。
实施例一
如图1、图2所示，乘客输送装置包括梯级链轮1、梯级链2、电气驱动装置；
所述梯级链2是由梯级销轴21及节级销轴22将链板20链接一起，相邻两个梯级销轴21之间设置有M个节级销轴22，M为正整数；
梯级链轮1的轮齿11同梯级链2啮合；
电气驱动装置驱动所述梯级链轮1转动从而带动所述梯级链2传动；
电气驱动装置驱动所述梯级链轮1转动的当前角速度ω(t)为：
Figure BDA0001529815370000041
式中，ω(t)为梯级链轮1转动的当前角速度，t为时间，β(t)为梯级链2啮合过程中的销轴21,22与梯级链轮1的垂直中心线的相位角(即沿梯级链2前进方向超过所述 主动链轮1的垂直中心线的梯级链2的最近的一个销轴到所述主动链轮的轴心的连线同 与主动链轮1的垂直中心线的夹角)，f(β(t))为多边形效应函数，V为设定梯级链线 速度，R为梯级链轮1半径，β(t)通过计算求得。
较佳的，β(t)可以通过迭代计算求得，β(t)的初始值β(t0)为t0时刻的所述相位角。
较佳的，乘客输送装置还包括梯级检测传感器6；
每两个相邻梯级销轴21之间设置有一个梯级5；梯级链2连结为环状，不同梯级销轴21分别作为乘客输送装置不同梯级的枢转轴。
所述梯级检测传感器6设置在梯级链2的传动线路上，每当一个梯级5经过梯级检测传感器6处，所述梯级检测传感器6输出一个梯级信号；所述电气驱动装置，以收到 所述梯级信号的时刻作为t0；
所述电气驱动装置，当收到所述梯级信号，则将β(t)重置为β(t0)重新迭代计算。
较佳的，在梯级链2与梯级链轮1啮合处设置有切向导轨8，以改善乘客输送装置主链轮多边形效应。
梯级链线速度v(t)计算公式为：
v(t)＝f(β(t))×ω(t)×R 式(2)
假定梯级链线速度v(t)保持为设定梯级链线速度V不变，则将式(2)改写为上述式(1)后，可得到对应的实时梯级链轮1转动角速度ω(t)，梯级链轮1角速度ω(t)类似余 弦波形，如图5所示。
β(t)随时间变化如图3所示。
多边形效应函数f(β(t))可根据实际产品通过仿真或实验设定，如图4所示。
实施例一的乘客输送装置，通过电气驱动装置驱动所述梯级链轮1转动的角速度ω(t)随多边形效应函数f(β(t))而变化，使梯级链2线速度维持为固定值,改善梯级链轮 1带动梯级链2过程中的多边形效应，减轻梯级在传动荷载过程中的振动。实施例一的 乘客输送装置，梯级链2的销轴21，22与梯级链轮1的垂直中心线的当前相位角β(t)， 是根据t0时刻对应的相位角β(t0)通过迭代方法求得，只需获得β(t0)即可，系统结构简 单，成本低；通过迭代计算方法求得的当前相位角β(t)，会在计算中产生累积误差，实 施例一的乘客输送装置，利用梯级检测传感器6输出的梯级信号，每检测到一个梯级信 号，则重置β(t)为t0时刻的相位角β(t0)，以消除累积误差。根据梯种不同，每个梯级 周期内包含M+1个主链轮齿啮合周期，即每M+1个啮合周期，修正一次相位角。
实施例二
基于实施例一的乘客输送装置，β(t)迭代计算为：
β(t+Δt)＝β(t)+ω(t)×Δt；
β(t)＝β(t0+Δt)＝β(t0)+ω(t0)*Δt；
β(t2)＝β(t1+Δt)＝β(t1)+ω(t1)*Δt；
……；
β(tN)＝β(tN-1+Δt)＝β(tN-1)+ω(tN-1)*Δt,并且当
Figure RE-GDA0001723736840000061
则使
Figure RE-GDA0001723736840000062
Figure RE-GDA0001723736840000063
式中，ω0为梯级链轮1转动的角速度ω(t)的基准中心值，N为正整数，
Figure BDA0001529815370000064
为梯级链轮1的齿数。
较佳的，所述β(t0)通过对可能取值范围进行有限次数枚举取最优值获得，可能取值 范围为
Figure BDA0001529815370000065
实施例三
基于实施例一的乘客输送装置，所述电气驱动装置，以所述梯级检测传感器6输出梯级信号的时刻作为t0。
实施例三的乘客输送装置，利用现成的许多乘客输送装置上部均设置的梯级检测传 感器输出的梯级信号的时刻作为t0，无需增加硬件设备。
实施例四
基于实施例一、二或三的乘客输送装置，t0时刻的所述相位角β(t0)为：
将
Figure BDA0001529815370000066
作P等分，P为大于5的整数，每次测试时，设定β(t0)为其中一角度，使电气 驱动装置变频驱动所述梯级链轮1转动，利用振动仪对运行过程中的梯级链2或梯级5 的振动进行检测，P次测试完成后，确定振动最小的一次测试对应的角度作为β(t0)。
将
Figure BDA0001529815370000067
作P等分，P为大于5的整数，每次测试时，设定β(t0)为其中一角度，使电气 驱动装置变频驱动所述梯级链轮1转动，利用振动仪对运行过程中的梯级链2或梯级5 的水平方向振动进行检测，P次测试完成后，确定水平方向振动最小的一次测试对应的 角度作为β(t0)。
较佳的，P为8到16，例如P为10。
实施例四的乘客输送装置，可以人工利用振动仪现场测试确定β(t0)。
实施例五
基于实施例一、二或三的的乘客输送装置，t0时刻的所述相位角β(t0)为：
在梯级链2所带动的乘客输送装置的梯级上加装振动传感器；
将
Figure BDA0001529815370000071
作P等分，P为大于5的整数，每次测试时，所述电气驱动装置设定β(t0)为其 中一角度，变频驱动所述梯级链轮1转动，振动传感器检测乘客输送装置平稳运行时的 梯级振动数据；
P次测试完成后，所述电气驱动装置比较各次测试的梯级振动数据，确定所述梯级振动最小的一次测试对应的角度作为β(t0)。
较佳的，所述振动传感器为无线振动传感器；
所述无线振动传感器检测并无线输出所述乘客输送装置平稳运行时的所述梯级振动 数据到所述电气驱动装置；
P次测试完成后，所述电气驱动装置比较各次测试的所述梯级振动数据，确定所述梯级振动最小的一次测试对应的角度作为β(t0)。
较佳的，P为8到16，例如P为10。
实施例五的乘客输送装置，在梯级上加装无线振动传感器，利用振动传感器确定β(t0)。将β(t0)的可能角度范围(即2π/梯级链轮齿数)P等分，得到P个不同的初 始角度，测试过程中，运行乘客输送装置，乘客输送装置分别遍历所有初始角度，电气 驱动装置比较乘客输送装置平稳运行时振动传感器检测的各次梯级振动数据，选取振动 最小对应的初始角度作为β(t0)。
实施例六
基于实施例一、二或三的乘客输送装置，t0时刻的所述相位角β(t0)为：
将
Figure BDA0001529815370000073
作P等分，P为大于5的整数，每次测试时，设定β(t0)为其中一角度，使电气 驱动装置变频驱动所述梯级链轮1转动，通过一电流检测模块检测所述电气驱动装置工 作电流并对其进行数学分析(例如做快速傅里叶变换)，获取电流数据中多边形效应对 应频率的幅值并发送到电气驱动装置；
P次测试完成后，电气驱动装置比较各次测试的电流数据中多边形效应对应频率的 幅值，确定幅值最小的一次测试对应的角度作为β(t0)。
较佳的，P为8到16，例如P为10。
实施例六的乘客输送装置，基于电流数学分析确定β(t0)。将β(t0)的可能角度范围
Figure BDA0001529815370000081
(即2π/梯级链轮齿数)P等分，得到P个不同的初始角度，测试过程中，运行乘客输 送装置，乘客输送装置分别遍历所有初始角度，当乘客输送装置平稳运行时，读取电气 驱动装置工作电流，对其做数学分析得到的多边形效应对应频率的幅值，电气驱动装置 比较各次多边形效应对应频率的幅值，选取幅值最小对应的初始角度作为β(t0)。
以上仅为本申请的优选实施例，并不用于限定本申请。对于本领域的技术人员来说， 本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种乘客输送装置，其特征在于，包括梯级链轮(1)、梯级链(2)、电气驱动装置；
所述梯级链(2)是由梯级销轴(21)及节级销轴(22)将链板(20)链接一起，相邻两个梯级销轴(21)之间设置有M个节级销轴(22)，M为正整数；
梯级链轮(1)的轮齿(11)同梯级链(2)啮合；
电气驱动装置驱动所述梯级链轮(1)转动从而带动所述梯级链(2)传动；
电气驱动装置驱动所述梯级链轮(1)转动的当前角速度ω(t)为：
Figure FDA0002130069320000011
式中，ω(t)为梯级链轮(1)转动的当前角速度，t为时间，β(t)为梯级链(2)啮合过程中的销轴(21,22)与梯级链轮(1)的垂直中心线的相位角，f(β(t))为多边形效应函数，V为设定梯级链线速度，R为梯级链轮(1)半径，
β(t)通过迭代计算求得，β(t)的初始值β(t0)为t0时刻的所述相位角；
乘客输送装置还包括梯级检测传感器(6)；
每两个相邻梯级销轴(21)之间设置有一个梯级(5)；
所述梯级检测传感器(6)设置在梯级链(2)的传动线路上，每当一个梯级(5)经过梯级检测传感器(6)处，所述梯级检测传感器(6)输出一个梯级信号；所述电气驱动装置，以收到所述梯级信号的时刻作为t0；
所述电气驱动装置，当收到所述梯级信号，则将β(t)重置为β(t0)重新迭代计算。
2.根据权利要求1所述的乘客输送装置，其特征在于，
β(t)的迭代计算为：
β(t+Δt)＝β(t)+ω(t)×Δt；
β(t)＝β(t0+Δt)＝β(t0)+ω(t0)*Δt；
β(t2)＝β(t1+Δt)＝β(t1)+ω(t1)*Δt；
……；
β(tN)＝β(tN-1+Δt)＝β(tN-1)+ω(tN-1)*Δt,并且当
Figure FDA0002130069320000012
则使
Figure FDA0002130069320000013
Figure FDA0002130069320000014
式中，ω0为梯级链轮(1)转动的角速度ω(t)的基准中心值，N为正整数，
Figure FDA0002130069320000015
K为梯级链轮(1)的齿数。
3.根据权利要求1所述的乘客输送装置，其特征在于，所述β(t0)通过对可能取值范围进行有限次数枚举取最优值获得，可能取值范围为
Figure FDA0002130069320000021
4.根据权利要求1所述的乘客输送装置，其特征在于，
t0时刻的所述相位角β(t0)为：
将
Figure FDA0002130069320000022
作P等分，P为大于5的整数，每次测试时，设定β(t0)为其中一角度，使电气驱动装置变频驱动所述梯级链轮(1)转动，利用振动仪对运行过程中的梯级链(2)或梯级(5)的振动进行检测，P次测试完成后，确定振动最小的一次测试对应的角度作为β(t0)。
5.根据权利要求1所述的乘客输送装置，其特征在于，
t0时刻的所述相位角β(t0)为：
在梯级链(2)所带动的乘客输送装置的梯级上加装振动传感器；
将
Figure FDA0002130069320000023
作P等分，P为大于5的整数，每次测试时，所述电气驱动装置设定β(t0)为其中一角度，变频驱动所述梯级链轮(1)转动，振动传感器检测乘客输送装置平稳运行时的梯级振动数据；
P次测试完成后，所述电气驱动装置比较各次测试的梯级振动数据，确定所述梯级振动最小的一次测试对应的角度作为β(t0)。
6.根据权利要求5所述的乘客输送装置，其特征在于，
所述振动传感器为无线振动传感器；
所述无线振动传感器检测并无线输出所述乘客输送装置平稳运行时的所述梯级振动数据到所述电气驱动装置；
P次测试完成后，所述电气驱动装置比较各次测试的所述梯级振动数据，确定所述梯级振动最小的一次测试对应的角度作为β(t0)。
7.根据权利要求3所述的乘客输送装置，其特征在于，
t0时刻的所述相位角β(t0)为：
将
Figure FDA0002130069320000024
作P等分，P为大于5的整数，每次测试时，设定β(t0)为其中一角度，使电气驱动装置变频驱动所述梯级链轮(1)转动，通过一电流检测模块检测所述电气驱动装置工作电流并对其进行数学分析，获取电流数据中多边形效应对应频率的幅值并发送到电气驱动装置；
P次测试完成后，电气驱动装置比较各次测试的电流数据中多边形效应对应频率的幅值，确定幅值最小的一次测试对应的角度作为β(t0)。
8.一种权利要求1到3任一项权利要求所述的乘客输送装置的电气驱动装置相位角的确定方法，其特征在于，
t0时刻的所述相位角β(t0)为：
将
Figure FDA0002130069320000031
作P等分，P为大于5的整数，每次测试时，设定β(t0)为其中一角度，使电气驱动装置变频驱动所述梯级链轮(1)转动，利用振动仪对运行过程中的梯级链(2)或梯级(5)的振动进行检测，P次测试完成后，确定梯级链(2)或梯级(5)振动最小的一次测试对应的角度作为β(t0)。
9.一种权利要求1到3任一项权利要求所述的乘客输送装置的电气驱动装置相位角的确定方法，其特征在于，
t0时刻的所述相位角β(t0)为：
在梯级链(2)所带动的乘客输送装置的梯级上加装振动传感器；
将
Figure FDA0002130069320000032
作P等分，P为大于5的整数，每次测试时，所述电气驱动装置设定β(t0)为其中一角度，变频驱动所述梯级链轮(1)转动，振动传感器检测乘客输送装置平稳运行时的梯级振动数据；
P次测试完成后，所述电气驱动装置比较各次测试的梯级振动数据，确定所述梯级振动最小的一次测试对应的角度作为β(t0)。
10.根据权利要求9所述的相位角的确定方法，其特征在于，
所述振动传感器为无线振动传感器；
所述无线振动传感器检测并无线输出所述乘客输送装置平稳运行时的所述梯级振动数据到所述电气驱动装置；
P次测试完成后，所述电气驱动装置比较各次测试的所述梯级振动数据，确定所述梯级振动最小的一次测试对应的角度作为β(t0)。
11.一种权利要求1到3任一项权利要求所述的乘客输送装置的电气驱动装置相位角的确定方法，其特征在于，
t0时刻的所述相位角β(t0)为：
将作P等分，P为大于5的整数，每次测试时，设定β(t0)为其中一角度，使电气驱动装置变频驱动所述梯级链轮(1)转动，通过一电流检测模块检测所述电气驱动装置工作电流并对其进行数学分析，获取电流数据中多边形效应对应频率的幅值并发送到电气驱动装置；
P次测试完成后，电气驱动装置比较各次测试的电流数据中多边形效应对应频率的幅值，确定幅值最小的一次测试对应的角度作为β(t0)。
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