近日，山东建筑大学何芹教授团队研发的“面向高效减阻抑振降噪的高速电梯关键技能研究及运用”破解了上述痛点。美国物理学联合会《科学之光》杂志认为，这项研究为超高速电梯在气动减阻、抑振、降噪领域的设计供应了理论辅导，对导流装置和主动减振器的研发具有主要参考代价。山东大学教授冯显英、国家建筑城建机器质量监督考验中央高等工程师周贤彪、中国建筑第八工程局正高等工程师阎学军等专家认为，该项目研究成果在高速电梯气动减阻、抑振、降噪三项技能方面达到国际领先水平。
高速电梯舒适性需改进
电梯按照速率可分为低速电梯（低于1米/秒）、中速电梯（1—2米/秒）、高速电梯（2—3米/秒）、超高速电梯（高于3米/秒）四种类型。“想让电梯仅以较大的速率运行起来并不是很困难，我们只须要更大的曳引系统及更高的功率即可，真正的困难是速率提升后引发的一系列技能问题。”在何芹看来，电梯的服役环境与汽车、高铁等交通工具的服役环境截然不同。电梯在狭长井道中运行时环境相对密闭，与井道共同形成了分外的环隙空间。在这一空间内将引发一系列流体动力学、多体动力学以及气固耦合动力学问题。这些问题紧张表现在风压风阻显著加剧、多场耦合振动加剧及振动噪声效应恶化等方面。
理解到，目前，在7米/秒及以上的超高速电梯技能储备和市场规模方面，国外有名品牌长期处于垄断地位，而国产自主品牌高速电梯长期受制于风压风阻、多场耦合振动及振动噪声等三大问题的影响，迟迟未能在减阻抑振降噪等乘坐舒适性上做出较大打破。
“当电动机驱动电梯钢丝绳迁徙改变时，所产生的力通过钢丝绳通报到电梯的轿厢上，使得轿厢能够沿垂直方向运动。与此同时，轿厢自身的重量也会产生一个向下的力，这个力与电动机产生的力相互平衡，从而使轿厢能够稳定地升降。”何芹团队成员张路路向先容，“目前，高速电梯运行过程中，如何减少阻力、振动、噪声是行业面临的紧张难题。”他以电梯噪声为例，其紧张表现为低频振动。建筑的刚性连接墙体为电梯振动噪声供应了传播路子。电梯噪声过大会滋扰正常事情学习和生活。
三方面发力破解难题
针对高速电梯运行过程中产生的阻力、振动、噪声等问题，何芹团队首次考虑了井道气流与气固耦合振动特性，解析了井道流体、轿厢、导轨三者之间的耦合关系，研究了一种用于高速电梯运行全过程气固耦合振动的抑制技能，即电梯在“加速—恒速—减速”的运行全过程主动抑制振动，将技能拓展到超高速电梯的横纵向耦合抑振，并通过山东富士制御电梯有限公司超高速电梯实验塔实梯验证了该项技能的有效性。
同时，团队还从流体力学角度打破了高速电梯气流运动理论剖析技能，把井道流场和声场有效结合起来。这为办理轿厢高速运行所诱发的井道噪声尖锐难题探索了新路子，并提出了环隙空间最优透风预测关键技能。团队研发了包括透风孔、透风动力装置在内的透风系统，找到了减少电梯噪声的打破口。山东富士制御电梯有限公司技能卖力人王玉磊表示，运用上述新技能后，电梯运行噪声显著降落。
此外，电梯轿厢在上升或者低落过程中，在相对封闭的空间内会产生相称大的气流阻力。针对这个问题，该团队从火箭整流罩找到理解决问题的灵感，为电梯轿厢的上部和下部加装了自主设计的导流罩。经由数百次实验，科研职员不断调度参数，将导流罩设计成水点状，使得电梯运行过程中的气动阻力降落25%以上。这样既能确保电梯轿厢安全，更能减少其上升和低落过程中的阻力，从而降落能耗。
理解到，上述研究是何芹团队与山东富士制御电梯有限公司产学研互助的成果。目前，上述成果在研发过程中已得到5项发明专利、11项实用新型专利、8项软件著作权。（王延斌）
来源： 科技日报
