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电梯轿顶护栏强度特性研究

内容来源:机械设计与制造工程杂志      浏览次数:172      更新时间:2021-09-23

陈栋栋1,2,洪〓睿1,2,罗英俊1,2,杨凯杰1,2
(1.浙江省特种设备科学研究院,浙江 杭州 310020)
(2.浙江省特种设备安全检测技术研究重点实验室,浙江 杭州〓310020)
摘要:针对电梯轿顶护栏的强度特性问题,给出了不同规格等边角钢的护栏结构设计方案,基于有限元法对设计的护栏按照欧洲EN81-20:2014标准进行强度分析,对不符合强度要求的方案给出了改进设计方案,详细分析了增加筋板及横栏、立栏的变化对护栏强度性能的影响。结果表明,护栏强度与护栏设计总质量正相关;增加筋板不能改善护栏的横向抗弯刚度,但能显著改善纵向抗弯刚度;立栏顶部区域容易发生塑性变形,提高立栏角钢规格可以减小应力;缩短横栏长度,可显著提高护栏的强度性能。
关键词:轿顶护栏;强度性能;等边角钢;有限元法
中图分类号:TH114〓〓〓文献标识码:A〓〓〓文章编号:2095-509X(2021)07-0101-04

电梯制造单位对电梯轿厢顶部安全护栏结构的设计大体相同。轿顶护栏主要由立栏、横栏、侧栏等组成,其中横栏处于护栏的中间位置。当电梯井道壁面距轿顶外缘水平距离大于0.30 m时,轿顶应装设护栏,在设计护栏时应保留足够的轿顶作业空间[1]。
〖JP2〗当前,一些电梯轿厢顶部护栏设计仅为了满足标准中护栏存在的要求,设计时偷工减料,忽视了护栏本身的安全质量,致使这些护栏的强度性能不够,给作业人员带来较大的安全隐患。美国ASME17.1标准和欧洲EN81-20:2014标准对护栏强度提出了明确的要求,其中欧洲EN81-20:2014规定:在护栏顶部的任意点垂直施加1 000 N的水平静力,护栏应无大于50 mm的弹性变形[2-3]。
文献调研发现,大多学者从检验检测角度提出了护栏设计尺寸上的要求,对一些常见的护栏隐患案例进行详细分析,强调通过合理的护栏尺寸设计,规避可能的安全风险[4-6]。另外,部分学者针对现场护栏实际设置情况,提出了提高护栏强度性能的要求,使其真正符合安全实际使用需求[7-9]。到目前为止,鲜有针对具体的某一种轿厢顶部护栏进行深入的强度性能分析的文献。
本文依据EN81-20:2014标准[2]规定,针对典型的电梯轿顶护栏结构,通过对护栏等边角钢的

选型、护栏尺寸设计及部件布置方案进行护栏强度的对比研究,以为工程人员进行轿顶护栏设计提供参考。

1〓有限元分析与初步设计方案
本文以某品牌额定载质量为1 350 kg的电梯轿顶护栏结构为研究对象,护栏结构如图1所示。图中,护栏龙门顶梁为轿厢组成部分,其材料主要为槽钢,与轿厢龙门架固定连接,有限元分析时进行固定Fixed Support设置。护栏结构部件与龙门顶梁的模型网格Body尺寸设置为5 mm,其模型节点数为3万,材料选取常规的Q235结构钢,采用薄壁壳单元进行分析,添加实常数厚度,模型前处理时需调整模型构件间的间隙,防止网格模型单元

图1〓典型的轿顶护栏结构

基金项目:国家自然科学基金资助项目(U1709210)〖HTH〗
作者简介:陈栋栋(1987—),男,高级工程师,硕士,主要研究方向为特种设备检测技术, chendd@zjtj.org.

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