CN111929014A - 牵引绳垂直振动测量方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于牵引绳测试领域，公开了一种一种牵引绳垂直振动测量方法及装置。其中，牵引绳垂直振动测量方法，包括如下步骤，牵引绳上端安装至测量装置的悬挂件上，下端悬挂重块；牵引绳自由下垂，位移传感器获取重块所处位置，得到此时重块位移信息并反馈至处理单元；测量装置底部施力件接收加载信息，施力件施力于重块，位移传感器获取重块此时的位移信息并反馈至处理单元；施力件接收到释放信号，施力件释放重块；重块失去施力件的作用力后，重块在牵引绳的拉力作用下进行自由振动运动，位移传感器获取重块自由振动的位移信息，获得重块位移信息反馈至处理单元；处理单元接收到重块位移信息以及施力件的施力信息，计算出牵引绳性能参数。

Description

牵引绳垂直振动测量方法及装置
技术领域
本发明属于牵引绳测试领域，特别是一种牵引绳垂直振动测量方法及装置。
背景技术
电梯的提升系统多以曳引式为主，其中承载的部分为牵引绳，如钢丝绳；根据电梯的提升高度要求，钢丝绳往往长达几十米甚至数百米。电梯用的钢丝绳是一个空间结构复杂的柔性体，电梯在运行的过程中，钢丝绳的质量以及长度会不断发生变化，钢丝绳自身会产生振动，严重的会与轿厢产生共振，直接影响乘客的舒适性。其中除了钢丝绳的质量外，钢丝绳的本身刚度和阻尼系数也是影响钢丝绳振动的主要参数。目前很多理论研究钢丝绳对电梯振动的影响，大多是限于仿真，以仿真的方式推论出钢丝绳的振动参数，然后在整梯的振动特性试验，用于验证仿真的合理性，但是推论的结果不够准确，并不能真实地反应钢丝绳本身的振动特性。
发明内容
本发明的目的在于改善现有技术的缺点，提供一种牵引绳垂直振动测量方法及装置，可通过测量的方式较为精确测出牵引绳的性能参数。
其技术方案如下：
牵引绳垂直振动测量方法，包括如下步骤，牵引绳上端安装至测量装置的悬挂件上，下端悬挂重块；牵引绳自由下垂，位移传感器获取重块所处位置，得到此时重块位移信息并反馈至处理单元；测量装置底部施力件接收加载信息，施力件施力于重块，位移传感器获取重块此时的位移信息并反馈至处理单元；施力件接收到释放信号，施力件释放重块；重块失去施力件的作用力后，重块在牵引绳的拉力作用下进行自由振动运动，位移传感器获取重块自由振动的位移信息，获得重块位移信息反馈至处理单元；处理单元接收到重块位移信息以及施力件的施力信息，计算出牵引绳性能参数。
位于悬挂件上的力传感器感应牵引绳所受拉力；力传感器将测得的拉力信息反馈至处理单元。
处理单元通过内置程序，将接收到的力传感器获取的施力信息和位移传感器获取的位移信息处理，计算出牵引绳刚度系数和阻尼系数。
施力件施加力给重块开始，至施力件释放重块直至重块停止振动结束，位移传感器获取重块位移信息；位移传感器将测得的位移信息并反馈至处理单元。
重块为磁吸金属块，施力件为电磁铁；处理单元控制电流大小流经电磁铁，通过改变电流大小，控制电磁铁的作用力根据电流大小随之变化；位移传感器获取重块在不同拉力情况下的位移，并将位移信息反馈至处理中心。
处理单元控制电磁铁电流大小及频率，控制电磁铁对重块产生脉冲力、简谐力或非周期力；测量开始至测量结束过程中：
获取第一时间点时对应的第一位移信息和第一施力信息，并将第一时间点、第一位移信息和第一施力信息反馈至处理中心；
获取第二时间点时对应的第二位移信息和第二施力信息，并将第二时间点、第二位移信息和第二施力信息反馈至处理中心；
……
获取第N时间点时对应的第N位移信息和第N施力信息，并将第N时间点、第N位移信息和第N施力信息反馈至处理中心；
处理中心根据反馈的位移信息和施力信息，计算得出受力不同时的性能参数。
根据测量的牵引绳结构不同或直径不同，配置不同的重块；每次测量时处理单元获取重块信息。
测量前，根据不同的牵引绳长度，调节悬挂件的高度。
处理单元包括信号采集单元和计算机；信号采集单元接收位移传感器信息和施力件施力信息；计算机接收信号采集单元采集的信息，分析计算出牵引绳性能参数。
牵引绳垂直振动测量装置，包括支撑架、重块、施力件和位移传感器，所述支撑架上设置有悬挂件，所述位移传感器安装于所述悬挂件上且朝向所述支撑架底部一侧或安装于所述支撑架底部且朝向所述悬挂件一侧，所述施力件安装在所述支撑架的底部，所述悬挂件设置有用于固定牵引绳的固定位，所述重块安装在待测量的牵引绳下端，所述施力件作用在所述重块上。
所述支撑架包括至少三根立柱，所述悬挂件活动安装在所述立柱上。
所述悬挂件包括定位套，所述定位套与所述立柱滑动配合。
所述立柱外表面设置有螺纹，所述立柱上安装有锁紧套，所述锁紧套通过螺纹配合定位，卡持所述定位套。
每根所述立柱上设置有两个所述锁紧套，所述锁紧套位于定位套的两侧，同一根所述立柱上的两个所述锁紧套均设置有内螺纹，且内螺纹旋转方向相反。
所述支撑架设置有顶板和底座，所述施力件安装在所述底座上。
所述重块为金属块，或表面为金属制成的重物块，所述施力件为电磁铁，所述电磁铁与所述重块相互作用。
所述固定位上设置有力传感器，用于检测牵引绳所受拉力。
所述位移传感器为激光位移传感器。
本发明的优点：
将牵引绳的上端悬挂在悬挂件上，下端固定重块，让重块自由下坠，处于垂直状态，此时位移传感器获取了重块的位置，即为初始位置；然后通过施力件对重块施加力，对重物施力继续会记录重块的位置信息，然后施力件释放重物后，由于受到牵引绳的拉力作用，所以会产生振动；此时位移传感器继续记录重块的位移信息，然后将位移信息以及施力件的施力信息输入到处理单元内计算，此时可以直接计算出牵引绳的性能参数。无需通过电梯仿真模拟反推出需要的大概性能参数。而且通过测量的性能参数可以输入计算机中，模拟电梯的振动情况。
附图说明
此处的附图，示出了本发明所述技术方案的具体实例，并与具体实施方式构成说明书的一部分，用于解释本发明的技术方案、原理及效果。
除非特别说明或另有定义，不同附图中，相同的附图标记代表相同或相似的技术特征，对于相同或相似的技术特征，也可能会采用不同的附图标记进行表示。
图1是本发明实施例的工作流程示意图；
图2是本发明实施例的立体结构示意图；
图3是本发明实施例的重块振动位移时间图；
图4是本发明实施例的有阻尼的单自由度振动力学模型图。
附图标记说明：
10、支撑架；11、固定位；12、悬挂件；121、定位套；13、立柱；14、锁紧套；15、顶板；16、底座；20、重块；30、施力件；40、位移传感器；50、力传感器；60、牵引绳。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照说明书附图对本发明的具体实施例进行更详细的描述。
除非特别说明或另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在结合本发明的技术方案以现实的场景的情况下，本文所使用的所有技术和科学术语也可以具有与实现本发明的技术方案的目的相对应的含义。
除非特别说明或另有定义，本文所使用的“第一、第二…”仅仅是用于对名称的区分，不代表具体的数量或顺序。
除非特别说明或另有定义，本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
需要说明的是，当元件被认为“固定于”另一个元件，它可以是直接固定在另一个元件上，也可以是存在居中的元件；当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件，也可以是同时存在居中元件；当一个元件被认为是“安装在”另一个元件，它可以是直接安装在另一个元件，也可以是同时存在居中元件。当一个元件被认为是“设在”另一个元件，它可以是直接设在另一个元件，也可以是同时存在居中元件。
如图2所示，牵引绳60垂直振动测量装置，包括支撑架10、重块20、施力件30和位移传感器40，所述位移传感器40安装于所述支撑架10上部且朝向所述支撑架10底部一侧或安装于所述支撑架10底部且朝向所述支撑架10上部一侧，所述施力件30安装在所述支撑架10的底部，所述支撑架10设置有用于固定牵引绳60的固定位11，所述重块20安装在待检测的牵引绳60下端，所述施力件30作用在所述重块20上。
在使用时，将需要测量的牵引绳60固定在支撑架10的固定位11上，重块20安装在牵引绳60的下端，位移传感器40对重块20的位移记录，然后通过施力件30的施力信息以及位移信息在处理中心中运行计算得出牵引绳60的刚度系数k和阻尼系数c。所以通过该装置测量可以直接得出牵引绳60的刚度系数k和阻尼系数c，相比于模拟仿真的方式测得的大概值，或者使用经验值，本装置测得数据更加接近实际，得到的结果更加精确。
如图2所示，所述支撑架10上设置有悬挂件12，所述悬挂件12位于所述支撑架10上部，在所述悬挂件12上设置所述固定位11。悬挂件12用于固定牵引绳60。
如图2所示，所述支撑架10包括至少三根立柱13，所述悬挂件12活动安装在所述立柱13上。至少设置三根立柱13，而悬挂件12安装在立柱13上，与三跟立柱13的支撑点之间形成一个平面，所以稳定性更强。另外悬挂件12活动安装，所以可以调节悬挂件12的上下高度，即实现了牵引绳60悬挂高度可调。
所述悬挂件12包括定位套121，所述定位套121与所述立柱13滑动配合。采用定位套121的方式与立柱13之间配合，实现上下滑动作用。
所述立柱13外表面设置有螺纹，所述立柱13上安装有锁紧套14，所述锁紧套14通过螺纹配合定位，卡持所述定位套121。利用螺纹配合，将锁紧套14固定在立柱13上，然后锁紧套14卡持定位套121，实现定位套121的位置固定。
具体地，每根所述立柱13上设置有两个所述锁紧套14，所述锁紧套14位于定位套121的两侧，同一根所述立柱13上的两个所述锁紧套14均设置有内螺纹，且内螺纹旋转方向相反。将两个锁紧套14固定在定位套121的两侧，使得定位套121上下均不能移动。通过方向螺纹设置，避免了发生振动时，两个锁紧套14同时松开。
所述支撑架10设置有顶板15和底座16，所述施力件30安装在所述底座16上。底座16用于支撑起支撑架10，将施力件30安装在底座16上，降低了整个支撑架10重心，而且底座16无需移动，不会因为发生移动对施力件30有较大影响。
所述重块20为金属块，或表面为金属制成的重物块，所述施力件30为电磁铁，所述电磁铁与所述重块20相互作用。采用电磁铁的方式施力给重块20，通过撤去电流可以随时撤去施力，另外还可以通过控制电磁铁的电流，实现不同频率的施力，以模拟电梯在实际运行中出现的情况。
如图2所示，所述固定位11上设置有力传感器50，用于检测牵引绳60所受拉力。通过施力件30的施力情况得出的牵引绳60受力情况，是属于间接得出，而此处采用力传感器50直接测得牵引绳60的所受的拉力。
所述位移传感器40为激光位移传感器40。采用激光位移传感器40，具有精度高的特点。
如图1和图2所示，牵引绳60垂直振动测量方法，包括如下步骤，牵引绳60上端安装至测量装置的悬挂件12上，下端悬挂重块20；牵引绳60自由下垂，位移传感器40获取重块20所处位置，得到此时重块20位移信息并反馈至处理单元；测量装置底部施力件30接收加载信息，施力件30施力于重块20，位移传感器40获取重块20此时的位移信息并反馈至处理单元；施力件30接收到释放信号，施力件30释放重块20；重块20失去施力件30的作用力后，重块20在牵引绳60的拉力作用下进行自由振动运动，位移传感器40获取重块20自由振动的位移信息，获得重块20位移信息反馈至处理单元；处理单元接收到重块20位移信息以及施力件30的施力信息，计算出牵引绳60性能参数。
将牵引绳60的上端悬挂在悬挂件12上，下端固定重块20，让重块20自由下坠，处于垂直状态，此时位移传感器40获取了重块20的位置，即为初始位置；然后通过施力件30对重块20施加力，对重物施力继续会记录重块20的位置信息，然后施力件30释放重物后，由于受到牵引绳60的拉力作用，所以会产生振动；此时位移传感器40继续记录重块20的位移信息，然后将位移信息以及施力件30的施力信息输入到处理单元内计算，此时可以直接计算出牵引绳60的性能参数。无需通过电梯仿真模拟反推出需要的大概性能参数。而且通过测量的性能参数可以输入计算机中，模拟电梯的振动情况。
位于悬挂件12上的力传感器50感应牵引绳60所受拉力；力传感器50将测得的拉力信息反馈至处理单元。通过力传感器50直接测得牵引绳60所受的拉力，相比于通过施力件30施加力的方式反推出牵引绳60所受拉力更加精确，对于测量结果，也更加接近实际。
处理单元通过内置程序，将接收到的力传感器50获取的施力信息和位移传感器40获取的位移信息处理，计算出牵引绳60刚度系数和阻尼系数。内置的程序利用测得的施力信息和位移信息计算出牵引绳60的刚度系数k和阻尼系数c。
施力件30施加力给重块20开始，至施力件30释放重块20直至重块20停止振动结束，位移传感器40获取重块20位移信息；位移传感器40将测得的位移信息并反馈至处理单元。位移传感器40从一开始即开始记录重块20的位移信息，获取的位移信息更加精确。
重块20为磁吸金属块，施力件30为电磁铁；处理单元控制电流大小流经电磁铁，通过改变电流大小，控制电磁铁的作用力根据电流大小随之变化；位移传感器40获取重块20在不同拉力情况下的位移，并将位移信息反馈至处理中心。此处采用电磁铁可以通过电流控制施力件30的施加力大小，根据不同的测量需要，施加不同的力度。
处理单元控制电磁铁电流大小及频率，控制电磁铁对重块20产生脉冲力、简谐力或非周期力；测量开始至测量结束过程中：
获取第一时间点时对应的第一位移信息和第一施力信息，并将第一时间点、第一位移信息和第一施力信息反馈至处理中心；
获取第二时间点时对应的第二位移信息和第二施力信息，并将第二时间点、第二位移信息和第二施力信息反馈至处理中心；
……
获取第N时间点时对应的第N位移信息和第N施力信息，并将第N时间点、第N位移信息和第N施力信息反馈至处理中心；
处理中心根据反馈的位移信息和施力信息，计算得出受力不同时的性能参数。
在电磁铁对重块20产生力的过程中，通过设置多个时间点，一一获取对应时间点上的位移信息和施力信息，然后通过处理中心处理数据，计算出此时的刚度系数k和阻尼系数c。在测量时会模拟牵引绳60在实际使用的情况，如电梯中会发生跳动情况，通过产生脉冲力或者非周期力，模拟牵引绳60在实际使用中存在的情况，应该实际受力不同，刚度系数k和阻尼系数c实测值会发生变化，所以通过电磁铁的提供模拟受力情况，更加接近实际的使用情况。不止如此，还可以通过电磁铁的施力不同，模拟曳引轮或导向轮不圆的情况下产生的振动。另外，在以往的模拟测量中是通过反推的方式得出刚度系数k，而且一般会忽略阻尼系数c，或者是通过经验值，然后不断调试，对应忽略阻尼系数c的情况适用于电梯升高高度较小的情况，如果电梯升高高度较高，阻尼系数c则要计算在内，以免产生较大误差。而采用本测量方法可以计算出阻尼系数c，无需考虑电梯升高的高度。
如图3所示，为位移传感器40测得的重块20位移时间图；
如图4所示，有阻尼的单自由度振动力学模型图；
根据机械振动学原理，有如下公式：
Figure BDA0002625876410000091
Figure BDA0002625876410000092
Figure BDA0002625876410000093
cc＝2Mωn……………………………………(4)
c＝ξcc………………………………………(5)
k＝2Mωn 2……………………………………(6)
由上述(1)至(6)式及位移传感器40记录的重块20位移信息和施力信息，求出刚度系数k和阻尼系数c。需要说明的是公式(1)中X顶部一个点表示求一阶导数，两个点表示求二阶导数。
根据测量的牵引绳60结构不同或直径不同，配置不同的重块20；每次测量时处理单元获取重块20信息。因为牵引绳60的结构不同，使用不同的重块20，可以更好模拟牵引绳60施力给重块20上，产生振动效果。
测量前，根据不同的牵引绳60长度，调节悬挂件12的高度。牵引绳60的长度不同，需要调节空间，使得牵引绳60可以处于自由垂直状态。
如图1所示，处理单元包括信号采集单元和计算机；信号采集单元接收位移传感器40信息和施力件30施力信息；计算机接收信号采集单元采集的信息，分析计算出牵引绳60性能参数。采集单元采集数据，计算机将采集的数据计算得出刚度系数k和阻尼系数c，两者分工合作。
在本实施例中，牵引绳60为钢丝绳。
引用图纸说明时，是对出现的新特征进行说明；为了避免重复引用图纸导致描述不够简洁，在表述清楚的情况下已描述的特征，图纸不再一一引用。
以上实施例的目的，是对本发明的技术方案进行示例性的再现与推导，并以此完整的描述本发明的技术方案、目的及效果，其目的是使公众对本发明的公开内容的理解更加透彻、全面，并不以此限定本发明的保护范围。
以上实施例也并非是基于本发明的穷尽性列举，在此之外，还可以存在多个未列出的其他实施方式。在不违反本发明构思的基础上所作的任何替换与改进，均属本发明的保护范围。

Claims (10)

1.牵引绳垂直振动测量方法，其特征在于，包括如下步骤，
牵引绳上端安装至测量装置的悬挂件上，下端悬挂重块；
牵引绳自由下垂，位移传感器获取重块所处位置，得到此时重块位移信息并反馈至处理单元；
测量装置底部施力件接收加载信息，施力件施力于重块，位移传感器获取重块此时的位移信息并反馈至处理单元；
施力件接收到释放信号，施力件释放重块；
重块失去施力件的作用力后，重块在牵引绳的拉力作用下进行自由振动运动，位移传感器获取重块自由振动的位移信息，获得重块位移信息反馈至处理单元；
处理单元接收到重块位移信息以及施力件的施力信息，计算出牵引绳性能参数。
2.如权利要求1所述牵引绳垂直振动测量方法，其特征在于，
位于悬挂件上的力传感器感应牵引绳所受拉力；
力传感器将测得的拉力信息反馈至处理单元。
3.如权利要求2所述牵引绳垂直振动测量方法，其特征在于，
处理单元通过内置程序，将接收到的力传感器获取的施力信息和位移传感器获取的位移信息处理，计算出牵引绳刚度系数和阻尼系数。
4.如权利要求1所述牵引绳垂直振动测量方法，其特征在于，
施力件施加力给重块开始，至施力件释放重块直至重块停止振动结束，位移传感器获取重块位移信息；
位移传感器将测得的位移信息并反馈至处理单元。
5.如权利要求1所述牵引绳垂直振动测量方法，其特征在于，
重块为磁吸金属块，施力件为电磁铁；
处理单元控制电流大小流经电磁铁，通过改变电流大小，控制电磁铁的作用力根据电流大小随之变化；
位移传感器获取重块在不同拉力情况下的位移，并将位移信息反馈至处理中心。
6.如权利要求5所述牵引绳垂直振动测量方法，其特征在于，
处理单元控制电磁铁电流大小及频率，控制电磁铁对重块产生脉冲力、简谐力或非周期力；
测量开始至测量结束过程中：
获取第一时间点时对应的第一位移信息和第一施力信息，并将第一时间点、第一位移信息和第一施力信息反馈至处理中心；
获取第二时间点时对应的第二位移信息和第二施力信息，并将第二时间点、第二位移信息和第二施力信息反馈至处理中心；
……
获取第N时间点时对应的第N位移信息和第N施力信息，并将第N时间点、第N位移信息和第N施力信息反馈至处理中心；
处理中心根据反馈的位移信息和施力信息，计算得出受力不同时的性能参数。
7.如权利要求1所述牵引绳垂直振动测量方法，其特征在于，
根据测量的牵引绳结构不同或直径不同，配置不同的重块；
每次测量时处理单元获取重块信息。
8.如权利要求1所述牵引绳垂直振动测量方法，其特征在于，
测量前，根据不同的牵引绳长度，调节悬挂件的高度。
9.如权利要求1所述牵引绳垂直振动测量方法，其特征在于，
处理单元包括信号采集单元和计算机；
信号采集单元接收位移传感器信息和施力件施力信息；
计算机接收信号采集单元采集的信息，分析计算出牵引绳性能参数。
10.牵引绳垂直振动测量装置，其特征在于，
包括支撑架、重块、施力件和位移传感器，所述支撑架上设置有悬挂件，所述位移传感器安装于所述悬挂件上且朝向所述支撑架底部一侧或安装于所述支撑架底部且朝向所述悬挂件一侧，所述施力件安装在所述支撑架的底部，所述悬挂件设置有用于固定牵引绳的固定位，所述重块安装在待测量的牵引绳下端，所述施力件作用在所述重块上。
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