Machine generated vertical vibration in elevators

Résumé

La vibración vertical deteriora el confort de los pasajeros durante un viaje de ascensor. El accionamiento es una fuente de vibración vertical así como la fuente de energía del sistema. Este informe presenta los resultados del estudio de la vibración vertical del grupo viajero generadas en el accionamiento en instalaciones de ascensor. El sistema de ascensor se puede considerar como un ensamblaje de elementos inerciales acoplados y restringidos en su movimiento por un elemento continuo esbelto unidimensional. Los elementos inerciales son el grupo viajero, el contrapeso, la polea de tracción y otros elementos rotatorios del sistema. De acuerdo a la configuración del sistema de suspensión y de la relación entre la velocidad tangencial de un punto exterior de la polea y la del grupo viajero, los ascensores se clasifican en sistemas de configuración 1:1 y de configuración 2:1. Modelos de parámetros distribuidos y concentrados de sistemas estacionarios de ascensor se han desarrollado para calcular las frecuencias naturales y las formas modales y se han comparado sus resultados. Un modelo no-estacionario de una configuración 1:1 de ascensor se ha desarrollado también para simular la respuesta de aceleración del ascensor durante un viaje. El modelo incluye la dinámica del accionamiento: un motor junto a los controladores de velocidad y par, que aseguren que el ascensor adquiera una adecuado grado de calidad de viaje. Los parámetros de la máquina se calculan por medio del software de elementos finitos FLUX. Con respecto al ensamblaje grupo viajero-contrapeso-polea-sistema de suspensión, se han desarrollado modelos de parámetros concentrados y distribuidos. La dinámica del ascensor representada por el modelo de parámetros distribuidos se describe por un sistema de ecuaciones en derivadas parciales que se ha discretizado expandiendo los desplazamientos verticales en función de las formas modales lineales estacinarias de un sistema compuesto por tres masas unidas por una cuerda. Los modelos se han implementado en Matlab/Simulink y la respuesta del sistema se ha determinado por medio de simulaciones numéricas. Se muestra que los resultados del modelo de parámetros concentrados es una buena aproximación del de parámetros distribuidos. Se han llevado a cabo ensayos experimentales en montajes de laboratorio. El módulo de elasticidad de la cuerda así como los coeficientes de fricción en el contacto entre la guía y los raíles y en la máquina se han estimado. Se han medido durante varios viajes simultáneamente las aceleraciones en las masas colgantes, sobre la máquina, la velocidad de desplazamiento y las intensidades de las corrientes de fase que alimentan la máquina, a partir de las cuales se ha estimado el par ejercido por la máquina. Las aceleraciones medidas y calculadas se han comparado tanto en el domino temporal como en el de la frecuencia y se ha demostrado que el ascensor vibra a frecuencia generadas en la máquina, particularmente cuando se encuentran cercanas a las frecuencias naturales del sistema. Los modelos de simulación propuestos pueden usarse como herramientas de diseño y análisis en el desarrollo de sistemas de ascensor de altas prestaciones.