基于AMEsim的電梯變液阻液壓緩沖器研究分析

時(shí)間：2022-04-14 23:14:10

關(guān)鍵字：液壓緩沖器 AMEsim 虛擬樣機(jī)

手機(jī)看文章

掃描二維碼
隨時(shí)隨地手機(jī)看文章

[導(dǎo)讀]摘要:電梯用液壓緩沖器需要根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求,在不同環(huán)境下滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求,為此研究了液壓緩沖器技術(shù)要求:根據(jù)緩沖器結(jié)構(gòu),建立了AMEsim虛擬樣機(jī)模型,分析了液壓緩沖器的關(guān)鍵影響因素,主要包括阻尼小孔和緩沖器緩沖腔死區(qū),為設(shè)計(jì)合理的電梯用液壓緩沖器提供參考。

引言

在工業(yè)機(jī)械發(fā)展過(guò)程中,為避免機(jī)械設(shè)備間剛性連接或碰撞,液壓緩沖器作為安全保護(hù)裝置被廣泛運(yùn)用。液壓緩沖器利用機(jī)械能通過(guò)液阻的作用轉(zhuǎn)化為熱能,將能量進(jìn)行轉(zhuǎn)化、消耗,起到緩沖作用。在電梯使用過(guò)程中,為防止電梯因故障而墜落,對(duì)乘客的人身安全造成傷害,液壓緩沖器起到了關(guān)鍵作用。

1液壓緩沖器技術(shù)要求

液壓緩沖器主要依靠緩沖器內(nèi)部設(shè)計(jì)的阻尼小孔形成一系列節(jié)流小孔實(shí)現(xiàn)緩沖,其機(jī)構(gòu)緊湊且能量轉(zhuǎn)化率高,緩沖器基本要求是使機(jī)構(gòu)按既定目標(biāo)減速并停止,對(duì)設(shè)備或人員起到保護(hù)作用,因此在電梯中設(shè)計(jì)合理的緩沖器液阻結(jié)構(gòu)、幾何分布達(dá)到最佳效果顯得尤為重要。

根據(jù)電梯機(jī)構(gòu)原理,若發(fā)生電梯墜落,限速器動(dòng)作速度為1.15,0,當(dāng)運(yùn)行速度大于限速器值時(shí),限速器-安全鉗聯(lián)動(dòng),使空轎廂制停時(shí),其減速度不得大于1gn。因此,假設(shè)限速器的最大初始速度為1.15,0,乘客電梯啟動(dòng)加速度和制動(dòng)減速度最大值均不應(yīng)該大于1.5m/1s。根據(jù)《電梯制造與安裝安全規(guī)范》(2G/BT577一s008)要求,液壓緩沖器!能的可行程應(yīng)

至少等于相應(yīng)于115%額定速度的重力制停距離,

。當(dāng)載有額定載重量的轎廂自由下落并以115%額定速度撞擊緩沖器時(shí),應(yīng)滿足:（1)緩沖器作用期間的平均減速度不應(yīng)大于1gn:（s)s.5gn以上減速時(shí)間不應(yīng)大于0.041。

規(guī)定計(jì)算的緩沖器行程,!采用轎廂（對(duì)重)與緩沖器剛接觸的速度取代公式中115%規(guī)定速度。但行程不應(yīng)小于:（1)當(dāng)額定速度≤4.0m/1時(shí),按上式計(jì)算行程的50%。在任何情況下,行程不應(yīng)小于0.4sm:（s)當(dāng)額定速度大于4.0m/1時(shí),按上式計(jì)算行程的1/8。但在任何情況下,行程不應(yīng)小于0.54m。

2阻尼裝置設(shè)計(jì)

首先根據(jù)預(yù)定的最優(yōu)減速度-活塞行程曲線,確定活塞運(yùn)動(dòng)速度與活塞行程的關(guān)系。

式中,a（L)為預(yù)定優(yōu)先速度:V（L)為活塞速度:V0為與緩沖器接觸時(shí)速度:L為活塞行程。

根據(jù)活塞速度、減速度與行程之間的關(guān)系就可以確定缸筒上阻尼小孔的有效通流面積與活塞行程的關(guān)系:

式中,A（L)為阻尼小孔有效通流面積:D為活塞直徑:p為液體密度:Cd為阻尼小孔的流量系數(shù):MC為電梯的質(zhì)量。

式中,M為電梯質(zhì)量:F為電梯在運(yùn)行中所受到的外力:s為活塞的沖程。

根據(jù)式（1)～（8)所示,影響液壓緩沖器機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)關(guān)鍵元素是液壓緩沖器的通流面積,其取決于節(jié)流小孔的結(jié)構(gòu)形狀和分布。

2.1阻尼小孔形狀對(duì)緩沖器性能的影響

液壓緩沖器是通過(guò)受壓使得壓力升高的液壓腔液壓油通過(guò)阻尼小孔流到油箱,使得能量消耗在阻尼小孔中,因此阻尼小孔的設(shè)計(jì)是液壓緩沖器的關(guān)鍵。不同的阻尼小孔（如矩形、圓形或者三角形等)通流面積對(duì)位置的積分計(jì)算不一致,有效的通流面積不同,對(duì)液阻形成有很大影響:同時(shí),不同阻尼小孔中的流體流射角度不同（Cd值不同),根據(jù)不同的工作狀態(tài),!以選擇需要的阻尼小孔。

2.2阻尼小孔排布對(duì)緩沖器性能的影響

根據(jù)式（s)通流面積的計(jì)算公式可得,影響液壓緩沖器性能的除了阻尼小孔的形狀,還包括阻尼小孔的排布狀態(tài),可以采用連續(xù)分布或者間接式分布,或采用恒比例減小時(shí)的液阻變化,或采用指數(shù)方式變化,合理的阻尼小孔位置分布可獲得理想的緩沖性能。

3AMESim虛擬樣機(jī)的建立

根據(jù)液壓緩沖器的機(jī)械結(jié)構(gòu)和實(shí)際使用情況,構(gòu)建和設(shè)置AMEsim虛擬樣機(jī),如圖1所示。設(shè)置與電梯轎廂一致的電梯質(zhì)量模塊,作用于液壓緩沖器上,基于電梯下墜情況,液壓腔1連接油箱,液壓腔s的液壓油通過(guò)阻尼小孔流到液壓腔1,利用阻尼小孔的作用把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能,實(shí)現(xiàn)緩沖作用。其中,設(shè)置電梯質(zhì)量的屬性在重力作用下運(yùn)動(dòng),質(zhì)量為8000kg,初始速度1.T5m/1,模仿電梯下墜的實(shí)際情況。為了更好地研究分析液壓緩沖器結(jié)構(gòu)對(duì)電梯緩沖的性能印象,主要分析阻尼小孔和液壓緩沖腔s腔室（死區(qū))的影響。

3.1阻尼小孔對(duì)緩沖性能的影響

設(shè)置阻尼小孔隨位置的變化按線性比例減小,阻尼小孔為矩形長(zhǎng)型孔,當(dāng)矩形小孔的孔徑大小變化和孔徑深度變化時(shí),阻尼小孔的通流面積隨之變化,設(shè)置阻尼小孔的深度分別為smm、8mm和4mm,研究阻尼小孔的變化對(duì)緩沖力的影響。電梯質(zhì)量在緩沖器阻尼小孔的作用下,先減速后勻速下降直至停止,緩沖器的力與電梯質(zhì)量在重力作用下一致。阻尼小孔變化對(duì)緩沖力的影響如圖2所示,從圖2可知,隨著阻尼小孔的變化,在一定范圍中,阻尼小孔深度越小,液壓緩沖器的作用力越快達(dá)到最大緩沖力,緩沖作用越大,因此表明液壓緩沖器中阻尼小孔之間的壓差越大,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能的效果越快,阻尼小孔越小,緩沖效果好。但是當(dāng)阻尼小孔過(guò)小時(shí),緩沖器的阻尼作用減小,引起液壓系統(tǒng)震蕩,即瞬時(shí)作用力較大,電梯質(zhì)量撞擊緩沖器后瞬時(shí)反作用力較大,減速度較大,會(huì)引起電梯內(nèi)的人員不適或者造成二次傷害:同時(shí)液壓緩沖器阻尼小孔過(guò)大時(shí),液壓系統(tǒng)的緩沖力過(guò)小,無(wú)法滿足電梯墜落緩沖的要求。

3.2液壓緩沖器緩沖腔對(duì)緩沖器性能的影響

液壓緩沖器除了阻尼小孔的影響,緩沖器機(jī)構(gòu)中影響緩沖作用的因素還有液壓器死區(qū),緩沖器死區(qū)的變化是液壓腔液壓油體積的變化。液壓緩沖器死區(qū)對(duì)緩沖力的影響如圖3所示,由于電梯質(zhì)量和阻尼小孔一致,緩沖器的減速度和液壓緩沖器的作用力基本一致,主要區(qū)別在于在一定范圍中,死區(qū)越大,系統(tǒng)的阻尼性越小,系統(tǒng)震蕩越大,與系統(tǒng)的流量系數(shù)相關(guān),原因在于緩沖腔液壓油越多,電梯質(zhì)量的動(dòng)能要轉(zhuǎn)化,機(jī)械能轉(zhuǎn)化到液壓系統(tǒng)中的液壓能,然后液壓能通過(guò)阻尼小孔轉(zhuǎn)化為熱能過(guò)程中,液壓能釋放引起震蕩。因此,緩沖器設(shè)計(jì)過(guò)程中需要選擇合理的死區(qū),即液壓緩沖腔的體積大小,液壓緩沖腔過(guò)大,會(huì)引起系統(tǒng)阻尼過(guò)大,引起液壓系統(tǒng)震蕩,導(dǎo)致電梯內(nèi)人員不適。