基于Creo電梯緩沖器支架設(shè)計(jì)

摘 要：緩沖器作為最后一種安全保護(hù)的電梯安全裝置，作為緩沖器的支撐部件-緩沖器支架-它的強(qiáng)度和剛度設(shè)計(jì)關(guān)系到電梯的安全。本文基于Creo平臺(tái)，對(duì)緩沖器支架進(jìn)行強(qiáng)度和剛度進(jìn)行分析，并進(jìn)行相互驗(yàn)證，證實(shí)了此方法的可靠性。

關(guān)鍵詞：Creo；緩沖器支架；有限元分析

引言

近年來(lái)，隨著房地產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，電梯產(chǎn)業(yè)也空前繁榮，人們?nèi)粘Ｉ钪薪佑|電梯的機(jī)會(huì)越來(lái)越多。在電梯調(diào)試、日常使用中，轎廂沖頂、蹲底的情況時(shí)有發(fā)生，緩沖器作為最后一種安全保護(hù)的電梯安全裝置，就顯得尤為重要。緩沖器支架作為緩沖器的支撐部件，強(qiáng)度和剛度均要得到充分保證。

隨著CAD和CAE軟件發(fā)展和普及，設(shè)計(jì)人員使用這些軟件可以從繁雜的設(shè)計(jì)計(jì)算中解脫出來(lái)，將時(shí)間和精力投入到產(chǎn)品創(chuàng)新中去，提升產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。本文以Creo為平臺(tái)，簡(jiǎn)述電梯轎廂側(cè)緩沖器支架的設(shè)計(jì)分析過(guò)程。

1 技術(shù)條件介紹

文中所述緩沖器支架如圖1所示。所用槽鋼：型號(hào)10（GB/T 706-2008）。圖中六角螺母為焊接螺母，安裝緩沖器之用。緩沖器支架緩沖器支架所用材料均為Q235A。Q235A鋼彈性模量、泊松比、密度、許用應(yīng)力分別為210GPa、0.3、7850kg/m3、235MPa.

本文針對(duì)某型客梯，該型電梯相關(guān)參數(shù)如下：

載重（Q）：1000kg

轎廂自重（P）：1200kg

速度（V）：1m/s

底坑深度（S）： ≥1400mm

圖1 緩沖器支架

2 計(jì)算及有限元分析

緩沖器支架受力如圖2所示，其中F=（P+1.25*Q）*K*9.81=（1200+1.25*1000）*2*9.81=48069N（此處K為載荷系數(shù)，考慮到?jīng)_擊載荷，取值為2）。

忽略緩沖器和緩沖器支架重量影響，因槽鋼處截面積最小，所受應(yīng)力應(yīng)最大，計(jì)算值為：F/A=48069/（2*12.748*100）=18.85MPa。

安全系數(shù)：235/18.85≈12.47

下面利用Creo2.0建立緩沖器支架模型，如圖1右部所示，進(jìn)入Simulate環(huán)境，設(shè)置材料、約束、載荷（如圖3所示），進(jìn)行靜態(tài)分析。

圖2緩沖器支架受力圖 圖3緩沖器支架受力圖

圖4所示為緩沖器支架受力應(yīng)力云圖，圖5為槽鋼邊線應(yīng)力曲線。我們發(fā)現(xiàn)：槽鋼中間處應(yīng)力與理論計(jì)算基本相符，在槽鋼兩端處局部有應(yīng)力集中，最大值為38.8MPa， 安全系數(shù)為235/38.8=6。

壓穩(wěn)計(jì)算（Q235A材料計(jì)算數(shù)據(jù)見(jiàn)表1）

截面積：2.5496×105mm2

長(zhǎng)度系數(shù)μ：2

緩沖器支架對(duì)中性軸的慣性矩I：I1=3.6×106mm4，I2=4×106mm4（因I1

緩沖器支架長(zhǎng)度l（底坑深度S=1400）：608mm

柔度i：i=■=32.4A

緩沖器支架細(xì)長(zhǎng)比λ：λ=■=32.4

當(dāng)?shù)卓由疃萐=1400mm時(shí)，細(xì)長(zhǎng)比λ<λs，因此緩沖器支架可以理解短粗桿，不需要考慮壓穩(wěn)的問(wèn)題；當(dāng)?shù)卓由疃萐≥i×λp/？滋+792=1950mm時(shí)，細(xì)長(zhǎng)比λs≤λ<λp，緩沖器支架是中長(zhǎng)桿；當(dāng)?shù)卓由疃萐≥i×λp/？滋+792=2670mm，細(xì)長(zhǎng)比λ≥λp，緩沖器支架是細(xì)長(zhǎng)桿。

表1 Q235A計(jì)算數(shù)據(jù)

下以底坑深度S=1950mm時(shí)，計(jì)算壓桿穩(wěn)定。

臨界應(yīng)力σcr=a-bλ=304-1.12×61.6=235MPa

臨界壓力Pcr=σcr×A=235×2×12.748×100=599078N

安全系數(shù)n=Pcr/F=12.5。

下面進(jìn)行壓桿穩(wěn)定分析。先將模型中槽鋼的長(zhǎng)度改為1158mm，然后進(jìn)入Simulate環(huán)境，利用之前的材料、約束、載荷的設(shè)置，重新開始靜態(tài)分析，再進(jìn)行失穩(wěn)分析。結(jié)果如圖6所示，其臨界壓力Pcr=12.1×48069=581635N，與理論計(jì)算基本一致。

圖6 失穩(wěn)分析結(jié)果

3 結(jié)束語(yǔ)

本文利用Creo建模、有限元分析模塊對(duì)緩沖器支架進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析及驗(yàn)證。因Creo集建模、有限元模塊與一身，減少了不同軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤，為機(jī)械設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)大的支持。另外還可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對(duì)緩沖器支架進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，做到物盡其用。

參考文獻(xiàn)

[1]刑艷玲.工程力學(xué)[M].北京.北京交通大學(xué)出版社，2011.

[2]海天.Creo2.0輔助設(shè)計(jì)從入門到精通[M].北京.人民郵電出版社，2013.

[3]楊紅霞.基于有限元的電梯主機(jī)承重梁設(shè)計(jì)計(jì)算[J].CAD/CAM與制造業(yè)信息化，2012（4）：55-57.

[4]槐創(chuàng)鋒.Creo Parametric 2.0動(dòng)力學(xué)與有限元分析從入門到精通[M].北京.機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

[5]GB7588-2003.電梯制造與安裝安全規(guī)范[S].

作者簡(jiǎn)介：王勤思（1978-），男，江蘇省淮安市人，工程師，工學(xué)學(xué)士，從事電梯設(shè)計(jì)及制造工作。

摘 要：緩沖器作為最后一種安全保護(hù)的電梯安全裝置，作為緩沖器的支撐部件-緩沖器支架-它的強(qiáng)度和剛度設(shè)計(jì)關(guān)系到電梯的安全。本文基于Creo平臺(tái)，對(duì)緩沖器支架進(jìn)行強(qiáng)度和剛度進(jìn)行分析，并進(jìn)行相互驗(yàn)證，證實(shí)了此方法的可靠性。

關(guān)鍵詞：Creo；緩沖器支架；有限元分析

引言

近年來(lái)，隨著房地產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，電梯產(chǎn)業(yè)也空前繁榮，人們?nèi)粘Ｉ钪薪佑|電梯的機(jī)會(huì)越來(lái)越多。在電梯調(diào)試、日常使用中，轎廂沖頂、蹲底的情況時(shí)有發(fā)生，緩沖器作為最后一種安全保護(hù)的電梯安全裝置，就顯得尤為重要。緩沖器支架作為緩沖器的支撐部件，強(qiáng)度和剛度均要得到充分保證。

隨著CAD和CAE軟件發(fā)展和普及，設(shè)計(jì)人員使用這些軟件可以從繁雜的設(shè)計(jì)計(jì)算中解脫出來(lái)，將時(shí)間和精力投入到產(chǎn)品創(chuàng)新中去，提升產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。本文以Creo為平臺(tái)，簡(jiǎn)述電梯轎廂側(cè)緩沖器支架的設(shè)計(jì)分析過(guò)程。

1 技術(shù)條件介紹

文中所述緩沖器支架如圖1所示。所用槽鋼：型號(hào)10（GB/T 706-2008）。圖中六角螺母為焊接螺母，安裝緩沖器之用。緩沖器支架緩沖器支架所用材料均為Q235A。Q235A鋼彈性模量、泊松比、密度、許用應(yīng)力分別為210GPa、0.3、7850kg/m3、235MPa.

本文針對(duì)某型客梯，該型電梯相關(guān)參數(shù)如下：

載重（Q）：1000kg

轎廂自重（P）：1200kg

速度（V）：1m/s

底坑深度（S）： ≥1400mm

圖1 緩沖器支架

2 計(jì)算及有限元分析

緩沖器支架受力如圖2所示，其中F=（P+1.25*Q）*K*9.81=（1200+1.25*1000）*2*9.81=48069N（此處K為載荷系數(shù)，考慮到?jīng)_擊載荷，取值為2）。

忽略緩沖器和緩沖器支架重量影響，因槽鋼處截面積最小，所受應(yīng)力應(yīng)最大，計(jì)算值為：F/A=48069/（2*12.748*100）=18.85MPa。

安全系數(shù)：235/18.85≈12.47

下面利用Creo2.0建立緩沖器支架模型，如圖1右部所示，進(jìn)入Simulate環(huán)境，設(shè)置材料、約束、載荷（如圖3所示），進(jìn)行靜態(tài)分析。

圖2緩沖器支架受力圖 圖3緩沖器支架受力圖

圖4所示為緩沖器支架受力應(yīng)力云圖，圖5為槽鋼邊線應(yīng)力曲線。我們發(fā)現(xiàn)：槽鋼中間處應(yīng)力與理論計(jì)算基本相符，在槽鋼兩端處局部有應(yīng)力集中，最大值為38.8MPa， 安全系數(shù)為235/38.8=6。

壓穩(wěn)計(jì)算（Q235A材料計(jì)算數(shù)據(jù)見(jiàn)表1）

截面積：2.5496×105mm2

長(zhǎng)度系數(shù)μ：2

緩沖器支架對(duì)中性軸的慣性矩I：I1=3.6×106mm4，I2=4×106mm4（因I1

緩沖器支架長(zhǎng)度l（底坑深度S=1400）：608mm

柔度i：i=■=32.4A

緩沖器支架細(xì)長(zhǎng)比λ：λ=■=32.4

當(dāng)?shù)卓由疃萐=1400mm時(shí)，細(xì)長(zhǎng)比λ<λs，因此緩沖器支架可以理解短粗桿，不需要考慮壓穩(wěn)的問(wèn)題；當(dāng)?shù)卓由疃萐≥i×λp/？滋+792=1950mm時(shí)，細(xì)長(zhǎng)比λs≤λ<λp，緩沖器支架是中長(zhǎng)桿；當(dāng)?shù)卓由疃萐≥i×λp/？滋+792=2670mm，細(xì)長(zhǎng)比λ≥λp，緩沖器支架是細(xì)長(zhǎng)桿。

表1 Q235A計(jì)算數(shù)據(jù)

下以底坑深度S=1950mm時(shí)，計(jì)算壓桿穩(wěn)定。

臨界應(yīng)力σcr=a-bλ=304-1.12×61.6=235MPa

臨界壓力Pcr=σcr×A=235×2×12.748×100=599078N

安全系數(shù)n=Pcr/F=12.5。

下面進(jìn)行壓桿穩(wěn)定分析。先將模型中槽鋼的長(zhǎng)度改為1158mm，然后進(jìn)入Simulate環(huán)境，利用之前的材料、約束、載荷的設(shè)置，重新開始靜態(tài)分析，再進(jìn)行失穩(wěn)分析。結(jié)果如圖6所示，其臨界壓力Pcr=12.1×48069=581635N，與理論計(jì)算基本一致。

圖6 失穩(wěn)分析結(jié)果

3 結(jié)束語(yǔ)

本文利用Creo建模、有限元分析模塊對(duì)緩沖器支架進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析及驗(yàn)證。因Creo集建模、有限元模塊與一身，減少了不同軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤，為機(jī)械設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)大的支持。另外還可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對(duì)緩沖器支架進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，做到物盡其用。

參考文獻(xiàn)

[1]刑艷玲.工程力學(xué)[M].北京.北京交通大學(xué)出版社，2011.

[2]海天.Creo2.0輔助設(shè)計(jì)從入門到精通[M].北京.人民郵電出版社，2013.

[3]楊紅霞.基于有限元的電梯主機(jī)承重梁設(shè)計(jì)計(jì)算[J].CAD/CAM與制造業(yè)信息化，2012（4）：55-57.

[4]槐創(chuàng)鋒.Creo Parametric 2.0動(dòng)力學(xué)與有限元分析從入門到精通[M].北京.機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

[5]GB7588-2003.電梯制造與安裝安全規(guī)范[S].

作者簡(jiǎn)介：王勤思（1978-），男，江蘇省淮安市人，工程師，工學(xué)學(xué)士，從事電梯設(shè)計(jì)及制造工作。

摘 要：緩沖器作為最后一種安全保護(hù)的電梯安全裝置，作為緩沖器的支撐部件-緩沖器支架-它的強(qiáng)度和剛度設(shè)計(jì)關(guān)系到電梯的安全。本文基于Creo平臺(tái)，對(duì)緩沖器支架進(jìn)行強(qiáng)度和剛度進(jìn)行分析，并進(jìn)行相互驗(yàn)證，證實(shí)了此方法的可靠性。

關(guān)鍵詞：Creo；緩沖器支架；有限元分析

引言

近年來(lái)，隨著房地產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，電梯產(chǎn)業(yè)也空前繁榮，人們?nèi)粘Ｉ钪薪佑|電梯的機(jī)會(huì)越來(lái)越多。在電梯調(diào)試、日常使用中，轎廂沖頂、蹲底的情況時(shí)有發(fā)生，緩沖器作為最后一種安全保護(hù)的電梯安全裝置，就顯得尤為重要。緩沖器支架作為緩沖器的支撐部件，強(qiáng)度和剛度均要得到充分保證。

隨著CAD和CAE軟件發(fā)展和普及，設(shè)計(jì)人員使用這些軟件可以從繁雜的設(shè)計(jì)計(jì)算中解脫出來(lái)，將時(shí)間和精力投入到產(chǎn)品創(chuàng)新中去，提升產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。本文以Creo為平臺(tái)，簡(jiǎn)述電梯轎廂側(cè)緩沖器支架的設(shè)計(jì)分析過(guò)程。

1 技術(shù)條件介紹

文中所述緩沖器支架如圖1所示。所用槽鋼：型號(hào)10（GB/T 706-2008）。圖中六角螺母為焊接螺母，安裝緩沖器之用。緩沖器支架緩沖器支架所用材料均為Q235A。Q235A鋼彈性模量、泊松比、密度、許用應(yīng)力分別為210GPa、0.3、7850kg/m3、235MPa.

本文針對(duì)某型客梯，該型電梯相關(guān)參數(shù)如下：

載重（Q）：1000kg

轎廂自重（P）：1200kg

速度（V）：1m/s

底坑深度（S）： ≥1400mm

圖1 緩沖器支架

2 計(jì)算及有限元分析

緩沖器支架受力如圖2所示，其中F=（P+1.25*Q）*K*9.81=（1200+1.25*1000）*2*9.81=48069N（此處K為載荷系數(shù)，考慮到?jīng)_擊載荷，取值為2）。

忽略緩沖器和緩沖器支架重量影響，因槽鋼處截面積最小，所受應(yīng)力應(yīng)最大，計(jì)算值為：F/A=48069/（2*12.748*100）=18.85MPa。

安全系數(shù)：235/18.85≈12.47

下面利用Creo2.0建立緩沖器支架模型，如圖1右部所示，進(jìn)入Simulate環(huán)境，設(shè)置材料、約束、載荷（如圖3所示），進(jìn)行靜態(tài)分析。

圖2緩沖器支架受力圖 圖3緩沖器支架受力圖

圖4所示為緩沖器支架受力應(yīng)力云圖，圖5為槽鋼邊線應(yīng)力曲線。我們發(fā)現(xiàn)：槽鋼中間處應(yīng)力與理論計(jì)算基本相符，在槽鋼兩端處局部有應(yīng)力集中，最大值為38.8MPa， 安全系數(shù)為235/38.8=6。

壓穩(wěn)計(jì)算（Q235A材料計(jì)算數(shù)據(jù)見(jiàn)表1）

截面積：2.5496×105mm2

長(zhǎng)度系數(shù)μ：2

緩沖器支架對(duì)中性軸的慣性矩I：I1=3.6×106mm4，I2=4×106mm4（因I1

緩沖器支架長(zhǎng)度l（底坑深度S=1400）：608mm

柔度i：i=■=32.4A

緩沖器支架細(xì)長(zhǎng)比λ：λ=■=32.4

當(dāng)?shù)卓由疃萐=1400mm時(shí)，細(xì)長(zhǎng)比λ<λs，因此緩沖器支架可以理解短粗桿，不需要考慮壓穩(wěn)的問(wèn)題；當(dāng)?shù)卓由疃萐≥i×λp/？滋+792=1950mm時(shí)，細(xì)長(zhǎng)比λs≤λ<λp，緩沖器支架是中長(zhǎng)桿；當(dāng)?shù)卓由疃萐≥i×λp/？滋+792=2670mm，細(xì)長(zhǎng)比λ≥λp，緩沖器支架是細(xì)長(zhǎng)桿。

表1 Q235A計(jì)算數(shù)據(jù)

下以底坑深度S=1950mm時(shí)，計(jì)算壓桿穩(wěn)定。

臨界應(yīng)力σcr=a-bλ=304-1.12×61.6=235MPa

臨界壓力Pcr=σcr×A=235×2×12.748×100=599078N

安全系數(shù)n=Pcr/F=12.5。

下面進(jìn)行壓桿穩(wěn)定分析。先將模型中槽鋼的長(zhǎng)度改為1158mm，然后進(jìn)入Simulate環(huán)境，利用之前的材料、約束、載荷的設(shè)置，重新開始靜態(tài)分析，再進(jìn)行失穩(wěn)分析。結(jié)果如圖6所示，其臨界壓力Pcr=12.1×48069=581635N，與理論計(jì)算基本一致。

圖6 失穩(wěn)分析結(jié)果

3 結(jié)束語(yǔ)

本文利用Creo建模、有限元分析模塊對(duì)緩沖器支架進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析及驗(yàn)證。因Creo集建模、有限元模塊與一身，減少了不同軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤，為機(jī)械設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)大的支持。另外還可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對(duì)緩沖器支架進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，做到物盡其用。

參考文獻(xiàn)

[1]刑艷玲.工程力學(xué)[M].北京.北京交通大學(xué)出版社，2011.

[2]海天.Creo2.0輔助設(shè)計(jì)從入門到精通[M].北京.人民郵電出版社，2013.

[3]楊紅霞.基于有限元的電梯主機(jī)承重梁設(shè)計(jì)計(jì)算[J].CAD/CAM與制造業(yè)信息化，2012（4）：55-57.

[4]槐創(chuàng)鋒.Creo Parametric 2.0動(dòng)力學(xué)與有限元分析從入門到精通[M].北京.機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

[5]GB7588-2003.電梯制造與安裝安全規(guī)范[S].

作者簡(jiǎn)介：王勤思（1978-），男，江蘇省淮安市人，工程師，工學(xué)學(xué)士，從事電梯設(shè)計(jì)及制造工作。