一种使用用于防爆电梯安全钳的改进热流密度法计算安全钳钳块模型节点温度的方法

摘要

本发明涉及防爆电梯安全钳设计技术，具体是一种用于防爆电梯安全钳的改进热流密度法，取出时间平均效应，同时，空间上的平均效应仍旧存在，得到一种保守的温升估计。然后从接触力学的角度进行分析，建立安全钳制停的完全有限元数值模型，通过将轿厢质量等效成具有超高密度的安全钳钳块机体材料，然后施加与实际工况相同的工作压力和制停初速度条件，针对安全钳的制停过程进行有限元仿真，并通过仿真分析研究了摩擦系数、制停工作压力、制停初速度、钳块材料以及制停过程中钳块的塑性变形对制停最大温升的影响。最后利用跌落制停实验，并与仿真结果进行比对，使其测量的结果更加准确可信。

主权项

一种使用用于防爆电梯安全钳的改进热流密度法计算安全钳钳块模型节点温度的方法，其特征在于所述的改进热流密度法用于检测防爆电梯安全钳制停温升，用解析的方法首先求出瞬时的热流密度，然后利用有限元软件将瞬时热流密度作为边界条件施加到安全钳钳块上，求得安全钳钳块的温升；a.所述的瞬时的热流密度计算方法：在安全钳的制动过程中，自动作开始的时间t内，系统的重力势能及动能改变量转化为用于整个系统温度上升的摩擦能量；其中，重力势能改变为：W₁＝mgh其中$h=v_{0}t-\frac{1}{2}{\mathrm{at}}^2$动能的改变量为：$W_2=\frac{1}{2}{{\mathrm{mv}}_0}^2-\frac{1}{2}{\mathrm{mv}}^2$其中v＝v₀‑at因此整个系统的摩擦能量：W＝(W₁+W₂)η其中η是系统能量转换为热能的比率，取值为0.85～0.9，将W对t求导数，则得到钳块表面瞬时产热率：p_f＝(P+Q)(g+a)(v₀‑at)η钳块和导轨之间的热量分配占比系数为：$b=\frac{\sqrt{{\rho }_1{c}_1{k}_1}}{\sqrt{{\rho }_1{c}_1{k}_1}+\sqrt{{\rho }_2{c}_2{k}_2}}$其中ρ₁,c₁,k₁分别为钳块的密度、比热和导热系数，ρ₂,c₂,k₂导轨材料的密度、比热和导热系数，假设单个安全钳的名义面积为s,实际接触面积百分比为β，则实际单个安全钳的接触面积为S＝sβ，β取为0.8，钳块摩擦接触面瞬时热流密度为：$f_h=\frac{p_{f}b}{4S}=\frac{(P+Q)(g+a)(v_0-\mathrm{at})\mathrm{\eta b}}{4\mathrm{s\beta }}$b.所述的有限元软件按钳块实际几何尺寸建立三维模型，设置系统的初始温度为20℃,按照上述瞬时热流密度计算方法将不同初速度对应的瞬时热流密度施加在钳块的接触表面，在其他非接触表面设置热对流以及热辐射边界条件，采用Abaqus/standard求解器对安全钳制停的摩擦温升作瞬态传热分析，输出数据为整个模型的节点温度。