一种针对电梯渐进式安全钳的热力耦合分析方法与流程

本技术涉及热力耦合分析，更具体地说，涉及一种针对电梯渐进式安全钳的热力耦合分析方法。

背景技术：

1、目前电梯的安全保护装置主要涵盖了机械保护、电气保护和安全防护等多个环节。其中，电梯安全钳是机械保护环节中的重要装置，通过与限速器联动，在电梯速度超过某一限定值时触发，从而夹住导轨使轿厢减速，并在制停后将电梯轿厢固定在导轨上，防止轿厢坠落等事故。

2、现有技术公开号为cn106528957a的文献提供一种针对电梯渐进式安全钳的热力耦合分析方法，通过建立热应力耦合的钳块-导轨接触模型，模拟了电梯渐进式安全钳摩擦制动过程的动态行为，得到了制停距离、轿厢速度、减速度、摩擦制动力和摩擦因数等重要结果，并得到了应力场，温度场等重要信息。

3、虽然该装置有益效果较多，但依然存在下列问题：在对安全钳进行热力耦合分析时，需要工作人员收集安全钳的几何参数信息，便于后续生成安全钳模型在三维软件内进行热力耦合分析，而安全钳重量较重，在地面上或实验台上进行几何参数测量时，工作人员难以快速全面的对安全钳进行测量，进而容易影响后续分析工作的效率，鉴于此，我们提出一种针对电梯渐进式安全钳的热力耦合分析方法。

技术实现思路

1、本技术实施例通过提供一种针对电梯渐进式安全钳的热力耦合分析方法，解决了现有技术中在对安全钳进行热力耦合分析时，需要工作人员收集安全钳的几何参数信息，便于后续生成安全钳模型在三维软件内进行热力耦合分析，而安全钳重量较重，在地面上或实验台上进行几何参数测量时，工作人员难以快速全面的对安全钳进行测量，进而容易影响后续分析工作的效率的技术问题，实现了能够便于工作人员快速对较重的安全钳进行翻转处理，从而便于工作人员能够快速全面的测量安全钳的几何参数，进而便于提升后续的热力耦合分析效率的技术效果。

2、本技术实施例提供了一种针对电梯渐进式安全钳的热力耦合分析方法，包括如下步骤：

3、s1、收集参数和几何信息，便于后续精确建立热力模型；

4、s2、建立热力模型，便于分析电梯安全钳内部的热传导过程及温度分布；

5、s3、设定边界条件，便于更好的模拟真实情况下的热传导行为；

6、s4、制定热传导方程，便于描述热传导过程、预测温度分布、分析热稳定性；

7、s5、添加能量方程，便于更准确的模拟实际情况下的能量转移和能量损失；

8、s6、进行网格划分，便于将几何形状离散化，平衡精确性和计算效率；

9、s7、数值求解并分析结果，便于工作人员获得可靠的分析结果；

10、s8、结果验证与优化，便于验证模型的准确性和可靠性，提升模型分析结果的准确率。

11、通过采用上述技术方案，通过收集材料参数和几何信息，并建立热力模型，可以准确地描述电梯安全钳的热传导和能量转换过程，使用数值方法求解耦合的热力方程可以得到精确的温度场分布，保证分析结果的准确性。

12、可选的，所述步骤s1中，在收集参数中，主要收集电梯安全钳与导轨的热物理参数；通过温度感应器对电梯安全钳和导轨进行多点温度检测；

13、在收集几何信息中，主要收集电梯安全钳、导轨的尺寸、形状以及可能存在的特殊结构，便于更好的描述电梯安全钳的结构和热特性，为后续的热力耦合分析提供更可靠和真实的结果。

14、可以将安全钳放到安全钳夹持机构上进行尺寸形状的检测。

15、通过采用上述技术方案，获取电梯安全钳的几何信息可以帮助建立真实且准确的热传导模型，电梯安全钳、导轨的尺寸、形状以及可能存在的特殊结构这些都对热传导的路径和速率产生影响。

16、可选的，所述步骤s2中，采用weierstrass-mandelbrot分形函数三维形式来来生成安全钳摩擦片以及导轨的分形表面。

17、采取双粗糙表面对摩擦片与导轨热力耦合行为进行数值模拟；

18、在对摩擦片与导轨进行微观建模外，在仿真时间方面也只能考虑某一短暂瞬态过程，因为电梯的整个制停时间一般会达到几百毫秒，制停距离达到几百毫米，但考虑真实粗糙表面的导轨只有几百微米长，因此微米尺度的模拟时间一般也只能在微秒级别，并且，由于模拟的时间不到整个制停时间的千分之一，可以认为速度在制停过程中保持不变；

19、

20、

21、式中l为取样长度；g为一个与频率无关的尺度系数；m表示生成粗糙面的叠加褶皱的数目φm,n表示(0，2π)间均匀分布的随机相位；d表示分形维数(2<d<3)；γn表示频率，n为频率系数，它的最大值代表了频率的上限，ls表示截止长度；

22、通过对比实测值和模拟值，可以发现两者的表面粗糙度和表面平均偏差相差很小，最后将得到粗糙表面数据云图导入三维建模软件生成相应的分形表面。

23、通过采用上述技术方案，通过生成安全钳摩擦片以及导轨的真实粗糙表面，便于降低热力耦合分析时的误差，进一步提升分析结果的准确度。

24、可选的，所述步骤s3中，设定边界条件包括：热边界条件、确定初始温度、确定环境温度和载荷边界条件，便于更加准确的模拟真实情况下的热传导行为。

25、通过采用上述技术方案，考虑这些条件对于准确模拟电梯安全钳的热传导过程至关重要，助于更准确地预测电梯安全钳的热行为。

26、可选的，所述步骤s4中，制定制动系统安全钳和导轨内部的三维瞬态温度场热传导方程，便于后续进行热力耦合分析。

27、通过采用上述技术方案，制定热传导方程是进行电梯安全钳热力耦合分析的基础，它能够描述热传导过程、预测温度分布、分析热稳定性，并为设计和改进提供指导。通过求解热传导方程，可以得到准确的结果，帮助提高电梯安全钳的热性能和可靠性。

28、可选的，所述步骤s5中，考综合虑能量变化、热源和热损耗进行能量方程添加，便于提供更加精准的分析结果。

29、通过采用上述技术方案，添加能量方程可以更全面地描述热传导过程，考虑到能量变化、热源和热损耗，并模拟动态过程，这有助于提供更准确的分析结果，评估电梯安全钳的稳定性和热性能，并指导优化设计和改进措施。

30、可选的，所述步骤s6中，安全钳摩擦片的表面采用四面体单元，背部采用六面体单元，而导轨则全部采用四面体单元，保证计算精度和计算效率。

31、通过采用上述技术方案，摩擦片的表面采用四面体单元，背部采用六面体单元，而导轨则全部采用四面体单元，在接触区域及其表层进行网格精细化处理，能够保证计算精度和计算效率，对精算精度和计算效率进行平衡。

32、可选的，所述步骤s7中，根据数值求解的结果，绘制温度云图、温度剖视图进行结果可视化，便于电梯安全钳的热力耦合结果进行分析。

33、通过采用上述技术方案，数值求解在电梯安全钳热力耦合分析中是必要的，它可以应对复杂性、提供精度和准确性，具有灵活性和适应性，并支持可视化和后处理，通过数值求解，可以获得可靠的结果，并为优化设计和改进提供指导。

34、可选的，所述步骤s8中，将模拟结果与实际监测的尺寸和温度数据进行比较，验证模型的准确性；

35、当存在差异时，调整模型参数或改进边界条件，并再次进行模拟分析。

36、通过采用上述技术方案，通过将数值模拟结果与实际观测数据进行比较，可以验证热力模型的准确性，如果模拟结果与实际情况存在差异，说明模型可能存在问题或需要进一步优化，结果验证能够帮助确认模拟结果的可靠性，并提供准确的分析结果。

37、可选的，所述步骤s1中，安全钳夹持机构包括：支撑板、位移组件和承托机构；

38、支撑板上设置有位移组件；

39、支撑板一侧通过位移组件连接有承托机构，承托机构便于对电梯的安全钳进行承托；

40、承托机构包括承托部与夹持部，从而便于工作人员快速测量安全钳的几何参数；

41、承托部包括安装块，安装块一侧贯穿开设有开槽，开槽内部滑动连接有连接管，连接管内侧转动连接有转杆，夹持部位于转杆一端，从而便于推动和转动安全钳，进而便于工作人员快速全面的测量安全钳的几何参数。

42、可选的，所述连接管两端内侧均安装有阻尼轴承，转杆位于阻尼轴承内，从而使得转杆的转动存在阻力，进而便于防止转杆随意转动。

43、可选的，所述承托机构还包括翻转部，翻转部便于使得转杆进行转动，无需工作人员手动转动转杆。

44、翻转部包括齿轮，齿轮固定连接于转杆另一端，支撑板一侧通过连接板固定连接有齿条，当齿轮移动到与齿条相啮合的位置处时，齿轮持续上升移动，从而能够使得齿轮在与齿条相配合的情况下发生转动，进而带动转杆转动。

45、可选的，所述承托机构还具体包括调节部，调节部用于调节承托部进行左右移动。

46、调节部包括调节板，调节板一侧贯穿开设有第一通槽，调节板一侧通过固定架与支撑板固定连接，安装块正面贯穿开设有第二通槽，连接管正面可拆卸的固定连接有导向杆，且导向杆滑动连接于第二通槽内，从而便于驱动连接管进行移动。

47、调节板的数量为两个，从而便于在安全钳上升到一定高度后开始转动，而安全钳转动且下降时，则安全钳无法再继续转动。

48、可选的，所述第一通槽内壁一侧呈竖直状，第一通槽内壁另一侧呈钝角状，且两个第一通槽内壁另一侧呈相反方向设置，两个调节板呈错位设置。

49、通过上述技术方案，在导向杆从位于下方的第一通槽内移动出来，并进入位于上方的第一通槽内部时，能够使得导向杆与第一通槽的斜面相接触，从而使得导向杆能够进行位移，导向杆位移能够带动连接管、转杆、齿轮和夹持部位移，从而在承托部下降移动时，齿轮不会在与齿条接触，进而保证安全钳在下降过程中不会再转动。

50、可选的，所述两个固定架相互靠近一侧均开设有凹槽，便于使得安装块的移动不受阻挡，保证导向杆能够进入到第一通槽的内部。

51、夹持部包括安装板，安装板固定连接于转杆一端，安装板截面呈u形状，从而便于将安全钳置于安装板的内侧。

52、安装板顶部两侧均贯穿螺纹连接有螺纹杆，便于对安全钳进行夹持固定。

53、螺纹杆底端固定连接有夹板，便于增加与安全钳的接触面积。

54、夹板底部固定连接有垫板，垫板为橡胶材质，从而便于对安全钳进行防护。

55、螺纹杆顶端固定连接有旋钮，旋钮外侧设有摩擦条，便于增加工作人员拧动旋钮时其手部的摩擦力。

56、可选的，所述支撑板一侧贯穿开设有滑槽，滑槽内滑动连接有螺套，滑槽内转动连接有往复丝杆，螺套螺纹套设于往复丝杆外侧，螺套通过连接杆与安装块固定连接，从而便于带动安装块进行往复移动。

57、支撑板顶部贯穿开设有安装槽，安装槽内嵌设有滚珠轴承，支撑板顶部安装有电机，电机输出端位于滚珠轴承内，且电机输出端与往复丝杆顶端同轴固定连接，进而便于驱动往复丝杆进行转动。

58、可选的，所述承托机构还具体包括定位部，定位部便于对连接管进行定位。

59、定位部包括安装筒，安装筒位于安装块顶部，安装筒底部固定连接有固定环，安装筒内通过弹性件连接有滑杆，且滑杆滑动连接于固定环内侧，滑杆底端安装有阻尼滚珠，从而在导向杆从第一通槽内移动出来时，能够防止连接管位移。

60、可选的，所述弹性件包括滑板与弹簧，滑板固定连接于滑杆顶端，且滑板滑动连接于安装筒内侧，弹簧固定连接于滑板底部，弹簧底端与固定环顶部固定连接，且弹簧套设于滑杆外侧，从而便于防止滑杆随意移动。

61、安装块顶部贯穿开设有螺纹槽，安装筒螺纹连接于螺纹槽内，便于对安装筒进行拆装。

62、本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

63、1.通过设置承托机构，能够便于工作人员快速对较重的安全钳进行翻转处理，从而便于工作人员能够快速全面的测量安全钳的几何参数，进而便于提升后续的热力耦合分析效率。

64、2.通过设置翻转部与调节部，能够在安全钳在上升到一定高度，且由水平转变为竖直状态下降时，能够使得安全钳一直保持竖直状态下降移动，进而便于工作人员在较低处测量和拆卸安全钳。

65、3.通过设置定位部，能够在安全钳进行上升和下降移动时能够对连接管进行定位，只有在导向杆进入第一通槽内后才能够使得连接管发生水平位移，进而便于防止连接管、转杆与安全钳随意发生移动。

66、4、通过设置位移组件、翻转部和调节部，能够使得设置一个驱动源即可使得安装钳进行升降与翻转移动，无需再额外增加驱动设备，进而降低设备的造价成本。

67、5、通过该方法，能够便于精确生成安全钳摩擦片以及导轨的真实粗糙表面，便于降低热力耦合分析时的误差，进一步提升分析结果的准确度。