乘客电梯块式制动器故障模式及其热疲劳寿命研究

摘要

块式制动器是乘客电梯传动部分的核心安全部件。近年来的电梯事故中，因为块式制动器制动力不足造成电梯溜车和冲顶事故较多，造成了很大的财产损失和人员伤亡，而且制动器一旦发生故障可能会造成人员剪切等重大的伤亡事故。因此，对乘客电梯制动器进行故障模式及其热疲劳寿命研究具有重要的理论意义和实用价值。 论文以某型号乘客电梯块式制动器为研究对象，对乘客电梯制动器进行工作原理、故障模式及热疲劳寿命分析与研究，具体内容如下: 根据杭州西奥电梯有限公司提供的块式制动器尺寸参数，构建制动器三维模型，分析制动器的工作原理和结构组成。对块式制动器静态和动态工况分别进行建模，建立块式制动器各参数（制动时间、制动间隙等）之间的定量关系，完成其故障模式分析，确定块式制动器的故障事件。 根据所确定的块式制动器各底事件，建立其故障模式表，构建乘客电梯块式制动器故障树模型，对各底事件进行相应的定性分析;将所建立的故障树转化为贝叶斯网络，基于专家对底事件发生故障概率的等级评估，利用模糊函数将底事件故障率转化为模糊概率，依据均值面积法进行解模糊处理，进而确定块式制动器底事件的失效概率，利用贝叶斯理论进行各事件的后验概率计算，确定制动器紧急制动时造成的冲击是造成制动力矩不足的关键因素。 依据块式制动器制动轮与闸瓦的简化模型，基于Abaqus/Explicit进行块式制动器热机耦合仿真分析，确定块式制动器的热机耦合特性，分析块式制动器温度场和应力场间的耦合关系，确定块式制动器轴向、周向、径向的温度场和应力场分布规律。 基于承受交变热循环应力作用的制动轮失效形式表现为其外表面局部区域塑性变形，易引发疲劳裂纹而导致制动失效;根据块式制动器的热机耦合仿真模型，分析块式制动器紧急制动时制动轮外表面的三向应力，确定制动轮的危险部位，进而确定影响块式制动器热疲劳寿命的最大应力，进而利用Manson-Coffin确定块式制动器的热疲劳寿命。

目录

声明

摘要

1．1课题背景与意义

1．2乘客电梯制动器类型简介

1．3国内外研究现状

1．3．1乘客电梯制动器静动态特性研究

1．3．2乘客电梯制动器模糊贝叶斯网络评判研究

1．3．3乘客电梯制动器热机耦合仿真研究

1．3．4乘客电梯制动器热疲劳寿命研究

1．4课题来源和本文主要工作

2．1引言

2．2乘客电梯块式制动器结构特征

2．2．1块式制动器基本结构

2．2．2块式制动器工作原理

2．3乘客电梯块式制动器静态特性分析

2．3．1抱闸过程静态特性分析

2．3．2松闸过程静态特性分析

2．4乘客电梯块式制动器动态特性分析

2．4．1抱闸过程动态特性分析

2．4．2松闸过程动态特性分析

2．5乘客电梯块式制动器故障模式分析

2．5．1抱闸故障原因分析

2．5．2松闸故障原因分析

2．6本章小结

3．1引言

3．2故障树分析法(FTA)

3．3乘客电梯块式制动器故障树分析

3．3．1块式制动器故障树建立

3．3．2块式制动器故障树求解与分析

3．4乘客电梯块式制动器模糊贝叶斯网络分析

3．4．1模糊贝叶斯网络的建立步骤

3．4．2块式制动器贝叶斯网络构建

3．4．3各节点状态及概率值确定

3．4．4底事件后验概率的计算

3．5本章总结

第四章乘客电梯块式制动器热机耦合仿真分析

4．2．1接触区域基本理论分析

4．2．2块式制动器热传导基本理论

4．2．3热机耦合理论求解方法

4．3块式制动器有限元建模

4．3．1块式制动器参数设置

4．3．2制动器闸瓦和制动轮网格划分

4．3．3制动器位移及温度边界条件

4．4乘客电梯块式制动器温度场分布特性

4．4．1制动轮温度场分布特性

4．4．2制动轮各向温度分布特性

4．4．3制动器闸瓦温度场分布特性

4．5乘客电梯制动器应力场分布特性

4．5．1制动闸瓦静态接触时压力分布

4．5．2制动过程中闸瓦接触时应力分布

4．5．3制动过程中制动轮接触区域应力分布

4．5．4制动过程中制动轮各向应力分布

4．6本章小结

第五章乘客电梯块式制动器热疲劳寿命分析

5．2．2疲劳寿命分析方法

5．3制动轮三向应力分布

5．4基于Mason-Coffin的热疲劳寿命分析

5．4．1制动轮危险部位确定

5．4．2热疲劳寿命分析流程

5．4．3制动轮热疲劳寿命计算

5．5本章小结

6．1总结

6．2展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间的研究成果和参与项目

附录