曳引机机座和端盖图资料(1)

UG NX 高级仿真支持的线性静力学分析的解算器主要有以下几类。 1）NX Nastran-SETATICS 101，单个约束：该解算类型可以创建具有惟一载 荷的子工况，但是每个子工况均使用相同的约束条件（包括接触条件）2）NX Nastran-SETATICS 101,多个约束：该解算类型可以创建多个子工况，每个子工 况既包括唯一的载荷又包括唯一的约束，设置不同子工况参数并提交结算作业时， 结算器将在一次运行中求解每个子工况。 考虑到端盖和机座所受载荷和约束相对较简单，本文所作静力学分析的解算 器为 NX Nastran-SETATICS 101，单个约束类型。
弹性常数 E/GPa 162000 90000
泊松比μ 0.25 0.3
强度极限σ /Mpa 400 260
屈服极限σ /Mpa 250 215
3.2.2 单元类型
为模拟机座和端盖的结构，均应用 UG NX7.0 建模工具，采用三维实体，自 下而上分别建模，并对实体模型应用分割、映射法划分单元。为建模过程的逻辑 运算及划分单元的顺利进行，对于一些细小孔洞及小的倒角、过渡圆角，在考虑 对结构受力影响不大的前提，作了适当的削减，最终得到了简化的机座和端盖的 实体模型。根据曳引机机座和端盖的受力情况和几何形状，对于机座和端盖两部 分有限元模型均采用了三维十节点四面体线性单元（单元代码 C3D10: A 10-node linear tetrahedron.）
3.2.1 材料类型
UG 软件本身提供了一些常用材料的材质库，用户可以自行选择，编辑或定
义，这里采用球墨铸铁分别对曳引机机座和端盖建立有性参数表
模拟材料类 型
QT400-15 HT250
质量密度 kg/mm^3 7.11E-06 7.15E-06
3.3.3 有限元模型的加载和约束
根据上述受力状况，对于装配后的曳引机支承部件（机座和端盖）有限元模 型，在机座底脚螺栓孔处施加固定约束，在机座和端盖连接处施加面面粘合或面 面接触约束。
有三组载荷施加于该装配模型上： （1）机座轴承装配处相应部位的径向面分布力，对于电梯平稳运行和加速 运行，均值分别为 1.90 MPa 和 1.93 MPa 。 （2）端盖轴承装配处相应部位的径向面分布力，对于电梯平稳运行和加速 运行，均值分别为 1.31 MPa 和 1.33 MPa 。 （3）机座定子铁心装配处沿圆周表面的切向面均布力，其值为 38.51´10-3 MPa 和 55.43 ´10 -3 MPa 。 有限元模型的加载和约束情况如图 3.8 所示。
P = 19.5KN , q = 21.5° , Me = 1.163kN × m , RF = 23.3kN , RC = 3.76kN 其余参数同上。
3.3.2 机座和端盖的约束及受力
机座和端盖的约束主要是机座下底面及底脚螺栓孔处受到的螺栓的约束和 机座与端盖装配时的面面粘合约束，载荷则主要来自于机座轴承和端盖轴承处对 应于轮毂和轴所受约束的径向反力，分别为 RF 和 RC ；及机座上定子铁心装配处 用于约束定子铁心的轴向力偶矩，为 Me 。
曳引机整体安装在工字钢梁上，包括曳引机转子环、转子、曳引轮、后端盖、 前轴承外盖、转轴、前轴承、后轴承、花键、螺钉、机座、工字钢梁等主要部件， 部件中的修饰或装配圆角、导角等非结构性设计被简化，其 3D 模型如图 2.4 所 示。
图 2.3 曳引机整体受力情况
图 2.4 曳引机安装 3D 模型
2.3 曳引机整体安装网格图
从而有：
P = 19.2kN ,q = 24° , Me = 0.808kN × m , RF = 22.9kN , RC = 3.69kN 当电梯启动和停车过程中，轿厢有向下的加速度 a = 0.8m / s 2 ，考虑其产生 的附加惯性力，则 T1 = 14.04kN ,T2 = 8.28kN . 从而有:
图 3.3 端盖的有限元网格模型图 图 3.4 机座的有限元网格模型图
为模拟机座和端盖之间实际的装配和相互约束关系，对于曳引机机座和端盖 两部件的有限元模型，在装配接触面上设定全部自由度约束（Tie）。装配后的有 限元模型如图 3.5 所示。
图 3.5 机座和端盖的装配模型
3.3 载荷及边界条件
第 3 章 结构静力学分析 ................................................... 4 3.1 线性静力学分析基础知识............................................ 4 3.1.1 静力学分析概述 .............................................. 4 3.1.2 静力学分析的一般流程........................................ 4 3.2 机座及端盖的有限元仿真............................................ 5 3.2.1 材料类型 ..................................................... 5 3.2.2 单元类型..................................................... 5 3.2.3 网格划分..................................................... 5 3.3 载荷及边界条件..................................................... 7 3.4 应力应变分析 ..................................... 错误！未定义书签。 3.4.1 机座及端盖采用 QT400 材料 ................. 错误！未定义书签。 3.4.2 机座及端盖采用 HT250 材料 ................. 错误！未定义书签。 3.5 结构静力学结果分析 .............................. 错误！未定义书签。
曳引机有限元网格模型采用三维四面体单元分网方式，并生成其爆炸视图。 装配中螺钉连接以及过盈配合采用 Tie 连接，其他部分的接触采用的普面面接触 方式，从而保证总装图的各个部件之间能够进行有效的约束。边界条件施加情况 如下，工字钢梁两端面的 6 个自由度均被约束住，施加在曳引轮、定子转子环上 的扭矩以及加在曳引轮上的压力通过耦合到中间轴的方式进行加载。其整体安装 网格如图 2.5 所示。
q = arctan PY = arctan T1 + T2 sin(p - a )
pX
T2 cos(p - a )
Me
=
(T1
+
T2
)
D1 2
RF
= l1 + l2 l2
P , RC
=
l1 l2
P
根据实际载荷（轿厢按 125%额定载荷加载）及曳引机结构知：当轿厢平稳 运行时，T1 = 1300kgf ,T2 = 900kgf , D1 = 404mm ,a = 150° , l1 = 27mm , l2 = 140mm
1.1 项目背景及意义.................................... 错误！未定义书签。 1.2 课题研究的现状与发展 ............................ 错误！未定义书签。 1.3 课题研究的方案和步骤 ............................ 错误！未定义书签。 第 2 章 曳引机机座和端盖图 ............................................... 1 2.1 机座和端盖零件图 .................................................. 1 2.2 曳引机整体受力和 3D 模型 .......................................... 2 2.3 曳引机整体安装网格图 .............................................. 3
第 2 章 曳引机机座和端盖图
2.1 机座和端盖零件图
WTY1-1000-160 曳引机的机座和端盖的零件图分别如下图 2.1 和 2.2 所示。
图 2.1 WTY1-1000-160 机座零件图
图 2.2 TD103-24 端盖零件图
2.2 曳引机整体受力和 3D 模型
该曳引机主要受重力作用，轮毂上受到电梯桥厢对它的拉力和转动产生的 力矩，转子上电磁作用产生的力矩和定子上产生的反作用力矩，其整体受力情况 如图 2.3 所示。
3.1.2 静力学分析的一般流程
做结构静力学分析的软件很多，使用操作流程一般归纳为如图 3.1 所示， 不同的分析软件其操作过程和步骤大同小异。
开始
创建有限元模型 （1）材料属性 （2）单元属性 （3）网格划分
创建仿真模型
®
（1）设置边界约束
（2）施加载荷
图 3.1 静力学分析流程图
3.2 机座及端盖的有限元仿真
3.2.3 网格划分
网格划分是 CAE 软件进行模拟计算的关键步骤之一，网格划分的质量精度 高低直接关系到分析结果的优劣，而网格自动划分的关键是合理给出自动划分信 息，可以根据要求选用不同的网格划分方法，也可以根据要求灵活地控制生产的 单元数量以及网格的密度，从而提高求解精度。根据曳引机机座和端盖的受力情 况和几何形状，对于机座和端盖两部分有限元模型均采用了三维十节点四面体线 性单元（单元代码 C3D10: A 10-node linear tetrahedron.）其运算精度高， 同样计算所需的时间也相对较长。其有限网格模型如图 3.3 和 3.4 所示。
3.3.1 整体受力
根据曳引轮受力状况及曳引机整体结构，推出在曳引机正常运行中（此时忽 略制动器对结构的约束作用）整机受力状况，按理想约束与加载，确立了简化的 力学模型，如图 3.6 和 3.7 所示