CN113310718B - 一种电梯曳引机模拟实际工况的加载装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电梯加载技术领域，主要涉及一种电梯曳引机模拟实际工况的加载装置及方法，包括主体支架一以及设置于主体支架一侧面的主体支架二，所述主体支架一上设置有安装板一，所述主体支架二上设置有安装板二，所述安装板一上设置有加载驱动机构，所述安装板二上设置有弹性力可变的模拟机构，所述模拟机构与加载驱动机构铰接固定，并通过加载驱动机构的动力驱动实时改变模拟机构产生的弹性力，实现电梯运行的加载模拟。本发明基于曳引机铰接带有弹性力变的伸缩式连杆为主体结构，通过伸缩式连杆的弹性力变对电梯运行状态进行模拟，整体结构简单、操作方便，模拟效果稳定、可靠。

Description

一种电梯曳引机模拟实际工况的加载装置及方法

技术领域

本发明属于电梯加载技术领域，具体涉及一种电梯曳引机模拟实际工况的加载装置及方法。

背景技术

曳引机作为电梯运行主要部件，其对电梯的安全和能耗起着决定性的作用。但由于曳引机的各种型式和结构不同、功率范围设置不同，给电梯加载试验带来了很大的难度。市场上大部分曳引机加载装置是采用对拖电机的方式，成本高，体积大。因此，给试验的设计以及试验设备的统一带来很大麻烦和经济成本。而且试验设备一次性投入成本高，也无法对应一款产品开发一款试验设备。同时现有试验设备及系统设计复杂，在试验过程中为保证试验的可靠性，同时还要求加载装置尽可能小，要进行大量试验以及多维度参数的获取，给试验的操作性以及时间成本上的优化带来很大困难。

发明内容

本发明的目的是：旨在提供一种电梯曳引机模拟实际工况的加载装置及方法，用于解决电梯实际工况模拟的问题。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种电梯曳引机模拟实际工况的加载装置，包括主体支架一以及设置于主体支架一侧面的主体支架二，所述主体支架一上设置有安装板一，所述主体支架二上设置有安装板二，所述安装板一上设置有加载驱动机构，所述安装板二上设置有弹性力可变的模拟机构，所述模拟机构与加载驱动机构铰接固定，并通过加载驱动机构的动力驱动实时改变模拟机构产生的弹性力，实现电梯运行的加载模拟。

进一步，所述加载驱动机构包括：曳引机、转轴、曲柄轮，所述曲柄轮通过转轴与曳引机实现联动，所述曲柄轮上设置有铰接盘。

进一步，所述模拟机构包括：连杆头、螺纹连杆、伸缩式连杆以及用于伸缩式连杆固定的固定组件。

进一步，所述固定组件包括固定板一、固定板二以及用于固定板二安装固定的安装座。

进一步，所述伸缩式连杆上设置有压簧以及用于压簧位置限定的滑动压板，所述滑动压板、固定板一上设置有对应通孔。

进一步，所述螺纹连杆一端与连杆头固定连接，另一端通过固定板一、滑动压板的对应通孔与滑动压板刚性连接。

进一步，所述螺纹连杆一端设置有调节螺母，通过调节螺母可对滑动压板的初始位置进行调节，以实现压簧压缩量的初始化设置。

进一步，所述电梯实际工况模拟加载装置还包括用于伸缩式连杆压力采集的压力传感器。

本发明还包括如下步骤：

按照如下公式对模拟加载装置的参数进行采集与计算：

β＝arctan(R sinα/(L-R cosα))

F＝K(L+R+b₀-((R sinα)²+(L-R cosα)²)^1/2)

T＝FL sinβ

其中，R为曲柄轮半径，L为伸缩式连杆中心距，ɑ为曲柄轮转角，β为伸缩式连杆偏角，F为伸缩式连杆承受的压力，T为伸缩式连杆对曲柄轮产生的载荷转矩，b0为压簧的初始压缩量，K为压簧刚度；

通过调节螺母调节压簧初始压缩量b0，使得载荷转矩T的最大值接近曳引机设定的额定转矩，并通过压力传感器采集F的大小；

根据曳引机设定的额定转矩，获得曲柄轮半径R，伸缩式连杆中心距L，压簧的初始压缩量b0，压簧刚度K以及压簧压缩量范围，荷载转矩范围；

根据以上数值及数值范围，获得电梯实际工况模拟曲线。

采用上述技术方案的发明，具有如下优点：

1、本发明加载装置结构简单，安装快速方便，同时可全面实现模拟电梯荷载动态变化的实际情况；

2、本发明曳引机额定转矩可进行设计，更有利于不同曳引机型号的电梯产品的模拟试验；

3、本发明设计的带有弹性力变的模拟机构，该结构简单通过压簧的伸缩量的变化可对电梯实际运行状态进行转换模拟，试验性能稳定，模拟效果更合理；

4、本发明根据加载装置设定的电梯模拟方法，模拟参数量化容易、计算精确，可实现电梯荷载动态变化实际情况的全面模拟与标准输出。

附图说明

图1为电梯实际运行工况下的曳引机载荷曲线图；

图2为本发明曳引机模拟电梯实际工况的加载装置整体图一；

图3为本发明曳引机模拟电梯实际工况的加载装置整体图二；

图4为本发明加载驱动机构结构图；

图5为本发明模拟机构图；

图6为本发明曳引机模拟电梯实际工况的加载装置等效物理模型图；

图7为试验加载条件下的曳引机载荷曲线图；

附图中各标记为：1、主体支架一，2、主体支架二，3、安装板一，4、安装板二，5、加载驱动机构，5-1、曳引机，5-2、转轴，5-3、曲柄轮，5-4、铰接盘，6、模拟机构，6-1、连杆头，6-2、螺纹连杆，6-3、固定板一，6-4、滑动压板，6-5、压簧，6-6、伸缩式连杆，6-7、固定板二，6-8、安装座，7、通孔，8、调节螺母。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明，需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号，附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“前”、“后”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围。

如图1所示，电梯驱动主机实际工况呈交变载荷状态，其中，阶段1表示电梯静止状态；阶段2表示电梯空载上行或额载下行状态；阶段3表示静止反向运行准备状态；阶段4表示电梯空载下行或额载上行状态。当电动机载荷转矩与电动机运行方向相反(电动状态)时，载荷转矩为正；当电动机载荷转矩与电动机运行方向相同(发电状态)时，载荷转矩为负。

根据电梯实际运行情况及原理，为解决以上电梯实际工况模拟问题，本发明做了以下技术改进：

如图2-3所示，一种电梯曳引机模拟实际工况的加载装置，包括主体支架一1以及设置于主体支架一1侧面的主体支架二2，所述主体支架一1上设置有安装板一3，所述主体支架二2上设置有安装板二4，所述安装板一3上设置有加载驱动机构5，所述安装板二4上设置有弹性力可变的模拟机构6，所述模拟机构6与加载驱动机构5铰接固定，并通过加载驱动机构5的动力驱动实时改变模拟机构6产生的弹性力，实现电梯运行的加载模拟。

如图4所示，加载驱动机构5包括：曳引机5-1、转轴5-2、曲柄轮5-3，所述曲柄轮5-3通过转轴5-2与曳引机5-1实现联动，所述曲柄轮5-3上设置有铰接盘5-4。铰接盘5-4用于实现曲柄轮5-3与伸缩式连杆6-6的铰接并实现联动。

如图5所示，模拟机构6包括：连杆头6-1、螺纹连杆6-2、伸缩式连杆6-6以及用于伸缩式连杆6-6固定的固定组件。固定组件包括固定板一6-3、固定板二6-7以及用于固定板二6-7安装固定的安装座6-8。伸缩式连杆6-6上设置有压簧6-5以及用于压簧6-5位置限定的滑动压板6-4，所述滑动压板6-4、固定板一6-3上设置有对应通孔7。所述螺纹连杆6-2一端与连杆头6-1固定连接，另一端通过固定板一6-3、滑动压板6-4的对应通孔7与滑动压板6-4刚性连接。

螺纹连杆6-2一端设置有调节螺母8，通过调节螺母8可对滑动压板6-4的初始位置进行调节，以实现压簧6-5压缩量的初始化设置。通过调节螺母8的拧动可改变调节螺母8在螺纹连杆6-2上的位置，从而导致滑动压板6-4的位置变化，滑动压板6-4位置的变化最终导致压簧6-5初始压缩量的变化。

电梯实际工况模拟加载装置还包括用于伸缩式连杆压力采集的压力传感器。

如图2-5所示，本发明根据电梯实际运行的载荷特点，设计了一种逼近实际运行状况的加载装置。其主要机理是当曳引机5-1旋转时带动曲柄轮5-3旋转，曲柄轮5-3与伸缩式连杆6-6距离发生变化从而使压簧6-5不停地伸长缩短，压簧6-5力通过伸缩式连杆6-6传递到曲柄轮5-3而对曲柄轮5-3产生相应转矩。当伸缩式连杆6-6处于缩短阶段时，曳引机5-1处于电动状态，即相应于电梯处于空载下行或重载上工况；当伸缩式连杆6-6处于伸长阶段时，曳引机5-1处于发电状态，即相应于电梯处于空载上行或重载下工况。曳引机5-1每转一周就同时模拟了电梯上行和下行工况，曳引机5-1的转矩载荷大小变化规律为：零～额定正转矩～零～额定负转矩～零，转矩载荷曲线接近正弦曲线，其不仅模拟了电梯上行和下行工况交替，也模拟了电梯载荷动态变化的实际情况。

如图6所示，本发明还包括如下步骤：

按照如下公式对模拟加载装置的参数进行采集与计算：

β＝arctan(R sinα/(L-R cosα))

F＝K(L+R+b₀-((R sinα)²+(L-R cosα)²)^1/2)

T＝FL sinβ

其中，R为曲柄轮5-3半径，L为伸缩式连杆6-6中心距，ɑ为曲柄轮5-3转角，β为伸缩式连杆6-6偏角，F为伸缩式连杆6-6承受的压力，T为伸缩式连杆6-6对曲柄轮5-3产生的载荷转矩，b0为压簧6-5的初始压缩量，K为压簧6-5刚度；

通过调节螺母8调节压簧6-5初始压缩量b0，使得载荷转矩T的最大值接近曳引机5-1设定的额定转矩，并通过压力传感器采集F的大小；

根据曳引机5-1设定的额定转矩，获得曲柄轮5-3半径R，伸缩式连杆6-6中心距L，压簧6-5的初始压缩量b0，压簧6-5刚度K以及压簧6-5压缩量范围，荷载转矩范围；

根据以上数值及数值范围，获得电梯实际工况模拟曲线。

实施例1：

设定曳引机5-1样品参数为额定转速195转/分，额定转矩750N·m。

通过本发明模拟方法及计算步骤获得最终结果：R＝0.1m、L＝1.4m、K＝45000N/m、b0＝0.04m

压簧压缩范围：b＝0.04m～0.24m

载荷转矩范围：T＝-752N·m～752N·m

根据该实施例可以容易理解，本发明可实现不同曳引机5-1参数的电梯工况模拟，实用性更好，更利于电梯试验的设计，有效解决试验设备不统一的难题。

实施例2：

本发明根据曳引机5-1荷载转矩及曲柄轮转角进行荷载计算，见表1：

表1载荷计算

如图7所示，曳引机5-1每转一周就同时模拟了电梯上行和下行工况，曳引机5-1的转矩载荷大小变化规律为：零～额定正转矩～零～额定负转矩～零，转矩载荷曲线接近正弦曲线，其不仅模拟了电梯上行和下行工况交替，也模拟了电梯载荷动态变化的实际情况。

实施例3：

模拟加载装置试验稳定性测试：

表2连续运行试验结果表

表3驱动主机电气间隙检查试验结果表

表4驱动主机及制动器温升试验试验结果表

从表1-4试验结果可以明显发现，本发明曳引机5-1模拟电梯实际工况的加载装置在实际模拟试验中性能非常稳定，装置本身不稳定性干扰较小，试验模拟所获得验证参数更加可靠、准确，更利于试验的设计与应用。

以上对本发明提供的技术方案进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (2)

1.一种电梯曳引机模拟实际工况的加载装置，包括主体支架一以及设置于主体支架一侧面的主体支架二，所述主体支架一上设置有安装板一，所述主体支架二上设置有安装板二，其特征在于，所述安装板一上设置有加载驱动机构，所述安装板二上设置有弹性力可变的模拟机构，所述模拟机构与加载驱动机构铰接固定，并通过加载驱动机构的动力驱动实时改变模拟机构产生的弹性力，实现电梯运行的加载模拟；

所述加载驱动机构包括：曳引机、转轴、曲柄轮，所述曲柄轮通过转轴与曳引机实现联动，所述曲柄轮上设置有铰接盘；

所述模拟机构包括：连杆头、螺纹连杆、伸缩式连杆以及用于伸缩式连杆固定的固定组件；

所述固定组件包括固定板一、固定板二以及用于固定板二安装固定的安装座；

所述伸缩式连杆上设置有压簧以及用于压簧位置限定的滑动压板，所述滑动压板、固定板一上设置有对应通孔；

所述螺纹连杆一端设置有调节螺母，通过调节螺母可对滑动压板的初始位置进行调节，以实现压簧压缩量的初始化设置；

所述电梯实际工况模拟加载装置还包括用于伸缩式连杆压力采集的压力传感器；

所述加载装置应用于电梯曳引机模拟实际工况的加载装置的模拟方法，所述模拟方法包括如下步骤：

按照如下公式对模拟加载装置的参数进行采集与计算：

β＝arctan(Rsinα/(L-Rcosα))

F＝K(L+R+b₀-((Rsinα)²+(L-Rcosα)²)^1/2)

T＝FLsinβ

其中，R为曲柄轮半径，L为伸缩式连杆中心距，ɑ为曲柄轮转角，β为伸缩式连杆偏角，F为伸缩式连杆承受的压力，T为伸缩式连杆对曲柄轮产生的载荷转矩，b₀为压簧的初始压缩量，K为压簧刚度；

通过调节螺母调节压簧初始压缩量b₀，使得载荷转矩T的最大值接近曳引机设定的额定转矩，并通过压力传感器采集F的大小；

根据曳引机设定的额定转矩，获得曲柄轮半径R，伸缩式连杆中心距L，压簧的初始压缩量b₀，压簧刚度K以及压簧压缩量范围，荷载转矩范围；

根据所述伸缩式连杆偏角β的数值、所述伸缩式连杆承受压力F的数值和所述伸缩式连杆对曲柄轮产生的载荷转矩T的数值及所述荷载转矩范围，获得电梯实际工况模拟曲线。

2.根据权利要求1所述的一种电梯曳引机模拟实际工况的加载装置，其特征在于，所述螺纹连杆一端与连杆头固定连接，另一端通过固定板一、滑动压板的对应通孔与滑动压板刚性连接。

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