随动电缆受力仿真分析技术研究文献综述

 2023-08-11 10:08
  1. 文献综述(或调研报告):

电梯随行电缆是电梯的重要部分,其一般采用扁形聚氯乙烯护套数个电缆线芯,其主要结构是内部的金属绞线和聚合物外层,金属绞线是广泛使用的结构构件。由于其良好的导电性,例如架空输电线路,以及在相对较小的静荷载下承受高张力的能力,例如拉伸结构、拉线桅杆和塔、拉线和悬索,它们被用于许多不同的工程应用中。此外,它们可以看作是金属钢丝绳的基本组成部分,在起重设备、海上锚定系统和悬索桥中有着广泛的应用。钢绞线是由螺旋线制成的,螺旋线绕着最初的直芯缠绕在一起,并以同心层的形式组合在一起。钢丝绳,反过来,是通过螺旋扭转和分组金属股获得的。因此,绞合线可以作为递归制造过程的基础,以获得具有分层螺旋内部结构的复杂多部件元件。[1]

电梯随行电缆主要用于传输控制柜与轿厢间的信息,是井道电缆最重要的组成部分;其相关结构组成主要包括随行电缆和随行电缆架。一般随行电缆先连接至井道的中间接线箱(位于(0.5H 1.5 m)处。其中H为电梯正常提升高度)[2],再通过井道敷线从中间接线箱连接至机房。轿厢系统的外部电气连接包括轿门门机、控制面板、空调等轿厢用电设备的电源电路,以及照明、插座电路,控制信号电路和安全回路;随行电缆连接到轿厢底后,通过轿厢外壁连接至轿厢顶接线箱,再连接至门机、轿厢控制面板、轿内照明等各用电设备,在电梯运行时会随电梯上下运动。同时根据以往的研究表明,缆线随轿厢运动的过程中,存在自身的震动,可能导致电缆撞击到墙壁或者“打结”的现象[3]

同时,金属绞线弯曲产生的弯曲应力对钢芯铝绞线的股线变形和应力分布造成影响,弯曲曲率半径越大,应力及变形越大.而弯曲钢芯铝绞线最大等效应力位于中心钢芯上侧层的钢芯,最大剪切应力出现在次外层铝股线与外层铝股线接触处。易发生疲劳磨损。

根据本项目所调查的实际状况,随动线缆的电缆聚合物保护套容易在弯曲处裂开,故主要针对于随动线缆的弯曲处进行受力分析。

  1. 静态电缆中每根线缆的受力分布

在实际情况中,电梯随行线缆的结构应如图2,从每根绞线来看,弯曲的钢芯铝绞线看成弯曲的圆柱并沿着半径为D/2的滑轮缠绕,其中心轴线绕钢芯铝绞线股线弯曲状态如图3所示。钢芯铝绞线绕滑轮轴缠绕角

对于任一截面,导线中性轴至线股i 之间的平均距离,式中,为绞线中心线到任一线股的中心之间的距离;为第n绞层的线股数;为股线捻制角。

弯曲状态下,不考虑摩擦效应时钢芯铝绞线第n绞层横截面积和弹性模量的股线i轴向受力为:

在导线受到轴向张力时,各股线会沿着螺旋线对内层绞层产生一定的挤压力,将拉力沿股相分解可得到外层股线对相邻层股线产生的正压力[4]为: [6]

  1. 电缆运动时整体力学分析

从整体来看,运动时绞线的弯曲部分会受到切向的张力和竖直的重力。线缆内部的线缆为金属绞线,其在运动过程中会受到自身的重力作用,而且电梯在运行过程中要经历加速、匀速和减速三个运行过程。[5]

  1. 有限元法简介:

本项目中,将使用有限元分析法对随动电缆的受力进行分析

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