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电梯滑动导靴系统的减摩研究及应用

作　者: 倪挺
导　师: 史熙
学　校: 上海交通大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 电梯减摩降耗织构计算流体力学(CFD) 摩擦实验
分类号: TU857
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 95次
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内容摘要

伴随社会经济的快速发展,电梯的年产量及保有量急剧增长。电梯作为特种设备,同时也是建筑中重要交通工具,其能耗是建筑能耗中一个重要的性能指标。另外,随着相关国家能源政策提出节能减排的新要求,巨大的电梯能耗已使电梯节能作为电梯行业发展的一项重要指标来研究。针对大量的中低速电梯,由于技术与经济原因,这类电梯的轿厢和对重均采用滑动式导靴作为电梯运动的导向装置,由于导靴的靴衬与导轨是直接的平面接触,因而电梯运动过程中会存在较大的摩擦损耗,同时较大摩擦力的存在也限制了采用滑动导向的电梯的运行速度上限。因此对这类电梯的导轨与导靴间的摩擦行为进行研究,实现减摩降耗,并提高电梯的运行速度,具有较大的工程应用价值。本文旨在通过电梯滑动导靴系统的减摩研究提高中低速电梯的运行效率,延长使用寿命,从而实现电梯节能,也为其他机械领域滑动摩擦副的研究提供借鉴。本论文研究首先建立了适用于电梯滑动导靴系统干摩擦情况下二自由度粗糙表面弹塑性接触模型,分析了表面倾角对摩擦性能的影响。针对动态情况,考虑到接触表面垂直位移和角位移的耦合,研究了表面摩擦系数以及滑移速度对滑动系统稳定性的影响。其次,基于计算流体力学,建立了具有织构优化的新型导靴有限元模型,分别针对不考虑气穴边界条件以及空化条件两种情况,进行数值仿真比较,分析了表面织构在充分润滑条件下的动压效果及摩擦性能。最后,通过自制的圆盘式滑动摩擦测试平台,模拟实际电梯导轨导靴的接触条件,针对不同材料不同织构尺寸的试样进行实验,考察了滑动速度、外加载荷、润滑方式、织构尺寸以及材料特性等因素对摩擦性能的影响。本文的研究方法和结论对于推进滑动导向副中的摩擦研究,加深对机械系统摩擦润滑现象的认识,以及提高系统的工作精度和适用寿命,具有一定的参考价值。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-13
第一章绪论  13-23
  1.1 课题研究背景及意义  13-15
  1.2 国内外研究现状  15-21
    1.2.1 表面织构技术  15-18
    1.2.2 复合材料的应用  18-21
  1.3 本文的研究工作  21-23
第二章干摩擦条件下的滑动摩擦理论和数值研究  23-37
  2.1 引言  23-24
  2.2 模型建立  24-29
    2.2.1 KE 模型  24-26
    2.2.2 倾斜粗糙面接触模型  26-29
  2.3 仿真结果及讨论  29-36
    2.3.1 仿真参数  29-30
    2.3.2 静态接触  30-31
    2.3.3 准静态接触  31-33
    2.3.4 动态接触  33-36
  2.4 本章小结  36-37
第三章充分润滑条件下织构对滑动摩擦影响的仿真研究  37-55
  3.1 引言  37-42
  3.2 仿真问题描述  42-43
  3.3 周期性凹槽织构模型  43-49
    3.3.1 仿真参数  43-45
    3.3.2 仿真结果及讨论  45-49
  3.4 单个大尺寸凹槽织构模型  49-54
    3.4.1 仿真参数  49-50
    3.4.2 仿真结果及讨论  50-54
  3.5 本章小结  54-55
第四章空化条件下织构对滑动摩擦影响的仿真研究  55-75
  4.1 引言  55
  4.2 仿真参数  55-56
  4.3 仿真结果及讨论  56-73
    4.3.1 织构尺寸参数对摩擦的影响  56-61
    4.3.2 空化压强对摩擦的影响  61-64
    4.3.3 最小油膜厚度对摩擦的影响  64-65
    4.3.4 水平方向倾角对摩擦的影响  65-68
    4.3.5 竖直方向倾角对摩擦的影响  68-73
    4.3.6 单个大尺寸凹槽织构对摩擦的影响  73
  4.4 本章小结  73-75
第五章滑动摩擦的实验研究  75-87
  5.1 实验装置及实验方法  75-76
    5.1.1 实验装置  75-76
    5.1.2 实验方法  76
  5.2 试验样品的准备  76-78
  5.3 应变测量的校准  78-79
  5.4 实验结果及讨论  79-85
    5.4.1 接触载荷对摩擦的影响  80-82
    5.4.2 织构对摩擦的影响  82-83
    5.4.3 材料对摩擦的影响  83-84
    5.4.4 滑动速度对摩擦的影响  84-85
    5.4.5 润滑对摩擦的影响  85
  5.5 本章小结  85-87
第六章总结与展望  87-90
  6.1 全文总结  87-89
  6.2 全文展望  89-90
参考文献  90-96
致谢  96-97
攻读硕士学位期间以发表或录用的论文  97

电梯滑动导靴系统的减摩研究及应用

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