基于Creo电梯缓冲器支架设计

0 引言

    近年来，随着房地产业快速发展，电梯产业也空前繁荣，人们日常生活中接触电梯的机会越来越多。在电梯调试、日常使用中，轿厢冲顶、蹲底的情况时有发生，缓冲器作为最后一种安全保护的电梯安全装置，就显得尤为重要。缓冲器支架作为缓冲器的支撑部件，强度和刚度均要得到充分保证。

    随着CAD和CAE软件发展和普及，设计人员使用这些软件可以从繁杂的设计计算中解脱出来，将时间和精力投入到产品创新中去，提升产品的竞争力。本文以Creo为平台，简述电梯轿厢侧缓冲器支架的设计分析过程。

1 技术条件介绍

    文中所述缓冲器支架如图1所示。所用槽钢：型号10(GB/T 706-2008)。图中六角螺母为焊接螺母，安装缓冲器之用。缓冲器支架缓冲器支架所用材料均为Q235A。Q235A钢弹性模量、泊松比、密度、许用应力分别为210GPa、0.3、7850kg/m³、235MPa。

    本文针对某型客梯，该型电梯相关参数如下：

    载重(Q)：1000kg

    轿厢白重(P)：1200kg

    速度(V)：1m/s

    底坑深度(s)：≥1400mm

图1 缓冲器支架

2 计算及有限元分析

    缓冲器支架受力如图2所示，其中F=(P+1.25*Q)*K*9.81=(1200+1.25*1000)*2*9.81=48069N（此处K为载荷系数，考虑到冲击载荷，取值为2）。

图2 缓冲器支架受力图

    忽略缓冲器和缓冲器支架重量影响，因槽钢处截面积最小，所受应力应最大，计算值为：F/A=48069/(2*12.748*100)=18.85MPa。

    安全系数：235/18.85≈12.47

    下面利用Cre02.0建立缓冲器支架模型，如图1有部所示，进入Simulate环境，设置材料、约束、载荷（如图3所示），进行静态分析。

图3 缓冲器支架受力图

    图4所示为缓冲器支架受力应力云图，图5为槽钢边线应力曲线。我们发现：槽钢中间处应力与理论计算基本相符，在槽钢两端处局部有应力集中，最大值为38.8MPa，安全系数为235/38.8=6。

图4 应力云图

图5 槽钢边线应力曲线

    压稳计算(Q235A材料计算数据见表1)。

表1 Q235A计算数据

    截面积：2.5496×10⁵mm²

    长度系数μ：2

    缓冲器支架对中性轴的惯性矩I：I₁=3.6×10⁶mm⁴，I₂=4×10⁶mm⁴（因I₁<I₂，所以杆件失稳时，杆截面绕1轴转动。计算时I取I1值））

    缓冲器支架长度l(底坑深度S=1400)：608mm

    柔度

    缓冲器支架细长比

    当底坑深度S=1400mm时，细长比λ<λs，因此缓冲器支架可以理解短粗杆，不需要考虑压稳的问题；当底坑深度S≥i×λp/μ+792=1950mm时，细长比λs≤λ<λp，缓冲器支架是中长杆；当底坑深度S≥i×λp/μ+792=2670mm，细长比λ≥λp，缓冲器支架是细长杆。

    下以底坑深度S=1950mm时，计算压杆稳定。

    临界应力σα=a-bλ=304-1.12×61.6=235MPa

    临界压力Pαr=σα×A=235×2×12.748×100=599078N

    安全系数n=Pα/F=12.5。

    下面进行压杆稳定分析。先将模型中槽钢的长度改为1158mm，然后进入Simulate环境，利用之前的材料、约束、载荷的设置，重新开始静态分析，再进行失稳分析。结果如图6所示，其临界压力Pα=12.1×48069=581635N，与理论计算基本一致。

图6 失稳分析结果

3 结束语

    本文利用Creo建模、有限元分析模块对缓冲器支架进行了设计分析及验证。因Creo集建模、有限元模块与一身，减少了不同软件系统数据转换错误，为机械设计提供了强大的支持。另外还可以根据设计要求，对缓冲器支架进行优化设计，做到物尽其用。

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本文标题：基于Creo电梯缓冲器支架设计

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