双安全钳作用下电梯导轨的建模与变形分析研究

摘要

导轨是电梯系统的重要组成部件,导轨除了对轿厢和对重在垂直方向导向,在水平方向限制移动外,更重要的导轨也是承载部件。当轿厢的速度超过规定值,安全钳动作并夹持在导轨上,使轿厢减速从而保证人的生命安全。随着高层建筑的发展,电梯的速度和载客容量愈来愈大,人们对电梯的安全性能要求也愈来愈高,双安全钳开始在国外的电梯中得到应用。结合电梯使用环境,建立双安全钳作用下的导轨模型,计算导轨的应力与挠度,探讨导轨的变形影响因素,具有现实的工程意义。本文首先明确了电梯导轨的载荷分类,并确定了安全钳动作时导轨承受载荷的计算方法,包括竖直方向载荷与水平方向载荷的计算。其次对电梯导轨的实际环境作出假设,以多跨度细长杆模型为基础,结合安全钳作用特点以及导轨间的变形耦合作用,建立了双安全钳作用下电梯导轨的数学模型。该模型具有参数变量多、受力复杂、导轨间变形耦合等特点。然后结合某具体载客电梯的参数,运用MATLAB软件对数学模型求解,进行了导轨的变形计算与屈曲分析,并同时探讨了导轨的变形影响因素。再次,使用ANSYS软件建立了导轨的有限元模型,该模型是对数学模型的补充。根据该模型进行了计算分析,包括固定载荷下的导轨线弹性分析以及导轨屈曲分析。最后进行了试验验证,包括导轨应力变形试验和导轨屈曲试验。试验结果与理论结果比较接近,证明了本文数学模型及求解方法的正确性。本文的建模理论及计算分析方法,可用于导轨的应力变形计算、变形影响因素分析、双安全钳与单安全钳的制停性能比较。研究表明相比于单安全钳,双安全钳能够有效降低安全钳动作时导轨受到的最大应力与最大变形量,从而提升电梯安全性。本文也为电梯高速重载趋势下双安全钳的推广应用提供技术参考。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 电梯技术发展概述

1.1.1 电梯发展简介

1.1.2 电梯概述

1.2 课题的研究背景及意义

1.3 国内外研究状况

1.4 课题的研究内容

第二章 安全钳作用下电梯导轨的载荷计算

2.1 电梯导轨介绍

2.1.1 导轨的作用与分类

2.1.2 导轨的连接与安装

2.2 电梯导轨的载荷分类

2.3 安全钳作用下电梯导轨的载荷计算

2.3.1 安全钳与限速器

2.3.2 导轨竖直载荷计算

2.3.3 导轨水平载荷计算

2.4 本章小结

第三章 双安全钳作用下电梯导轨的数学建模

3.1 建模思想与建模假设条件

3.1.1 建模思想

3.1.2 建模假设条件

3.2 双安全钳作用下电梯导轨的数学建模

3.2.1 相关参数与待求解变量

3.2.2 建模方程

3.3 本章小结

第四章 双安全钳作用下电梯导轨的变形分析

4.1 基于MATLAB 软件的数学模型求解

4.1.1 MATLAB 介绍

4.1.2 数学模型求解

4.2 导轨的变形计算实例

4.3 导轨的变形影响因素

4.3.1 支撑点处压板摩擦力Fric

4.3.2 轿厢内乘客的偏载距离ey

4.3.3 偏心距离d

4.4 屈曲分析

4.5 双安全钳与单安全钳特性比较

4.6 本章小结

第五章 使用ANSYS 软件的导轨建模与计算分析

5.1 ANSYS 软件简介

5.2 使用ANSYS 软件的导轨建模

5.3 使用ANSYS 软件的导轨计算分析

5.3.1 线弹性分析

5.3.2 屈曲分析

5.4 本章小结

第六章 试验验证与分析

6.1 验证思想

6.2 导轨应力变形试验

6.2.1 试验方法

6.2.2 试件及测试装置

6.2.3 试验结果与分析

6.3 导轨屈曲试验

6.4 试验结论

6.5 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 全文总结

7.2 研究创新点

7.3 研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文情况

攻读硕士学位期间参与科研项目情况