变长度柔性提升系统纵向-横向受迫耦合振动分析

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1、第25卷第12期Vo1．25No．12工程力学2008年l2月Dec．2008ENGEERⅡGMECHANICS202文章编号：1000-4750(2008)12—0202-06变长度柔性提升系统纵向一横向受迫耦合振动分析张鹏，朱昌明，张梁娟(上海交通大学机械与动力工程学院，上海200030)摘要：以任意变长度柔性提升系统的纵向．横向耦合振动为研究对象，采用Hamilton原理建立了在受到外界横向激励情况下柔性部件的振动和振动能量的偏微分方程，并使用Galerkin方法对运动方程进行离散化求解。最后，以电梯悬挂提升系

2、统为例对所建模型进行验算。数值结果表明：高速电梯系统在受到一定的横向扰动(激励)时，柔性部件在以横向振动为主的耦合振动状态下运动，并且在上行阶段存在一定的不稳定区域。这一现象与实际当中的发现所一致。关键词：柔性提升系统；电梯；耦合振动；能量；数值解中图分类号：TB123文献标识码：AANALYSiSOFFORCEDCOUPLEDLONGITUDINAL．TRANSVERSEVIBRATIoNoFFLEⅪBLEHoISTINGSYSTEMSWITHVARYINGLENGTHZHANGPeng，‘ZHUChang—min

3、g，ZHANGLiang-juan(SchoolofMechanicalEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200030，China)Abstract：Aimedattheforcedcoupledlongitudinal-transversevibrationofflexiblehoistingsystems，thegoverningequationsandenergyequationsofthecoupledvibrationoftheflexibleco

4、mponentwitharbitrarilyvaryinglengtharedevelopedusingtheHamilton’Sprinciple．TheGalerkin’Smethodisusedtodiscretizethegoverningequations，whichcanbesolvedwithnumericalmethods．Theelevatorhoistingsystemisanalyzedtoevaluatetheproposedtheoreticalmode1．Theresultsofsimul

5、ationshowthatundertypicalconditions，theelevatorsystemmotionswithcoupledvibration，inwhichtransversevibrationisdominant；whileanonstationaryvibrationmayoccurintheupwardtripofelevatorcar．Thesephenomenahavealreadybeenobservedinpractice．Keywords：flexiblehoistingsyste

6、m；elevator；coupledvibration；energy；numericalsolution电梯、矿井提升机等使用柔性的绳或带作为提升系统动态性能的研究主要是采用离散化建模的升部件的设备都可称为柔性提升系统，在当前社会方法，即将连续的弹性部件近似看作变参数的离散中有着广泛的应用。由于柔性提升部件属于连续的质量弹簧一阻尼系统【1-2]。这种方法虽然建模比较简弹性体，且沿轴线方向(受力方向)运动。所以其振单，但只能分析纵向振动L3J，一些连续体所特有的动是耦合的，其既包括由于受力而引起的轴线方向动态性能也无法

7、反映。在连续体建模方面，由于研(运动方向)的纵向振动，又包括由于弹性变形而引究对象过于复杂，故现有的研究成果不多。Zhang起的垂直轴线方向的横向振动。目前，对于柔性提等通过Mathieu方程的建立与试验分析，研究了定收稿日期：2007．04—14；修改日期：2008—08—30作者简介：张~(1978-)，男，河南开封人，博士生，主要从事电梯系统动力学方面的研究(E-mail：zhproe@sjtu．edu．cn)；·朱昌~0950-)，男，上海人，研究员，系主任，研究所所长，冒家特种设备安全技术委员会委员、电梯分

8、委会主任，从事机电系统测控与智能化技术研究(E—mail：zhuchangming@sjtu．edu．cn)；张梁娟(1983-)，女，安徽人，博士生，主要从事电梯系统动力学方面的研究(E．mail：zhang~8313@sjtu．edu．cn)．工程力学203长柔性提升系统在参数激励下的横向振动情况【4】；假设在绳子的上端存在一个横向的外部干