藺藝輝

摘 要：隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的投入也越來越大。目前國外已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了T型導(dǎo)軌精確校直的自動(dòng)化，而國內(nèi)由于技術(shù)原因，仍采用較為落后的人工目測校直，僅能滿足中低速T型導(dǎo)軌的需求，通過對T型導(dǎo)軌進(jìn)行建模仿真，確定了最優(yōu)壓下量程，研究目的是為國內(nèi)T型導(dǎo)軌制造廠商提供適用于自動(dòng)校直機(jī)的T型導(dǎo)軌校直方法，為T型導(dǎo)軌自動(dòng)校直機(jī)的國產(chǎn)化提供參考。

關(guān)鍵詞：T型導(dǎo)軌 建模仿真 最優(yōu)壓 量程 校直方法

中圖分類號(hào)：TG33 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）09（b）-0055-02

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展與城市化進(jìn)程加快，城市樓層越來越高，對高速電梯的需求也越來越大，而T型導(dǎo)軌作為電梯的重要部件，其精度要求也越來越高。T型導(dǎo)軌的水平度對電梯升降的速度、舒適度、安全程度有著重要的影響，在T型導(dǎo)軌的機(jī)加工過程中，由于諸多加工因素的影響，導(dǎo)軌在期間會(huì)發(fā)生屈曲變形，因此，校直工序便是T型導(dǎo)軌的最關(guān)鍵的加工工序。

1 T型導(dǎo)軌的概括及現(xiàn)狀

1.1 T型導(dǎo)軌概況

T型導(dǎo)軌作為箱式電梯最基礎(chǔ)的部件，多以雙列或者多列的形式裝在電梯軌道上或者橫置于隔層間，T型導(dǎo)軌毛坯一般采用Q235A牌號(hào)鋼材，機(jī)械性能，尺寸依據(jù)《T型導(dǎo)軌用熱軋型鋼》標(biāo)準(zhǔn)YB/T 157-1999的要求。T型導(dǎo)軌可以分為三大類，即實(shí)心T型導(dǎo)軌、空心T型導(dǎo)軌以及扶梯導(dǎo)軌。實(shí)心導(dǎo)軌是通過機(jī)械設(shè)備加工得出來的，用便于成型的導(dǎo)軌材料經(jīng)過機(jī)械設(shè)備加工它的側(cè)長面和連接面而成，其作用是為正在運(yùn)行的廂體電梯導(dǎo)向，實(shí)心導(dǎo)軌的規(guī)格按其重量分為：8K、13K、24K等，按照底板寬度有：T50、T75、T82、T90、T127等。

1.2 T型導(dǎo)軌現(xiàn)狀

國外部分企業(yè)則擁有導(dǎo)軌自動(dòng)校直、校扭機(jī)等較先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備，以及導(dǎo)軌自動(dòng)校直線、直線度自動(dòng)檢測機(jī)等先進(jìn)專用設(shè)備。

而國內(nèi)的導(dǎo)軌加工企業(yè)主要服務(wù)于中小規(guī)模的電梯廠商，加工工藝、裝備水平相對落后，沒有系統(tǒng)的校直設(shè)備和精密的校直機(jī)構(gòu)，精校采用半自動(dòng)人工校直，憑操作人員經(jīng)驗(yàn)控制校直的進(jìn)給量。產(chǎn)品直線度和扭曲度通過工人師傅直觀和經(jīng)驗(yàn)測量。激光檢測設(shè)備只用于成品直線度最終檢驗(yàn)。人工校直很大原則上取決于工人師傅的經(jīng)驗(yàn)和工作狀態(tài)，校直精度得不到保障，生產(chǎn)能力較低。目前，導(dǎo)軌的精度、直線度均達(dá)不到高質(zhì)量導(dǎo)軌的要求。

2 校直技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 常用校直方法

針對不同的型材可以用不同的校直方法，可以使用的校直方法通常有平行輥校直法、壓力校直法等。其中壓力校直法是簡單實(shí)用且易于操作的方法。

（1）平行輥校直法。機(jī)身上下安裝著兩排滾動(dòng)平行輥，它們交錯(cuò)排列，中心距從一端到另一端遞增，導(dǎo)軌從輥?zhàn)又行木啻蟮囊欢诉M(jìn)入，輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動(dòng)將導(dǎo)軌傳動(dòng)到輥?zhàn)又行木噍^小的一端，傳動(dòng)過程中，輥?zhàn)訉澢鷮?dǎo)軌進(jìn)行重復(fù)壓彎校直。

（2）壓力校直法。把被校直的工件兩端固定或者支撐住，給工件的彎曲處施加壓力，當(dāng)工件變形后的塑性變形量和工件初始撓度相同，則完成了一步校直工序。壓力校直主要用于實(shí)現(xiàn)條材的校直，其校直精度容易控制，校直方案簡單、靈活。

2.2 各種校直機(jī)械

校直機(jī)械是一種用于使條狀型材從彎變直的機(jī)加工設(shè)備。這些成型材料在不同加工工藝處理的工程中或在后處理、搬運(yùn)、存放過程中發(fā)生橫向或縱向的彎曲變形。校直機(jī)械根據(jù)工作原理差異可劃分為以下幾類。

第一，反復(fù)彎曲式校直機(jī)。電梯導(dǎo)軌壓力校直理論分析與數(shù)值模擬如壓力校直機(jī)及輥式校直機(jī)，這類校直機(jī)械是通過校直壓頭和輥?zhàn)訉τ袕澢冃挝恢玫碾娞輰?dǎo)軌進(jìn)行不斷的擠壓修正，直到T型導(dǎo)軌的塑形變形量以及初始撓度相等即結(jié)束校直。

第二，拽拉校直機(jī)。它是將導(dǎo)軌的一段固定，給導(dǎo)軌的另一端施加一沿著導(dǎo)軌縱向的力，通過力的拉拽作用使導(dǎo)軌內(nèi)變形的中性層拉直，恢復(fù)到和其周圍金屬纖維的平直度相似或者一致的程度。

第三，拉彎校直機(jī)。它同時(shí)擁有彎曲輥、校直輥與張力輥，一般情況下也可將一組張力輥組稱S輥組，不同的設(shè)備彎曲輥與校直輥的數(shù)目也可能不同。在校直工序中拉校機(jī)可使工件上下表層的扭曲量以及導(dǎo)軌中性層的彈塑性變形量交替產(chǎn)生，從而既可保證生產(chǎn)工藝要求，又可防止板帶斷裂，增強(qiáng)校直水準(zhǔn)。

3 有限元分析

3.1 有限元模型的建立

通過SolidWorks建立實(shí)心T型導(dǎo)軌的2mm初始撓度模型，該導(dǎo)軌用的是T127-B材料為Q235A，然后將其以標(biāo)準(zhǔn)的ACIS文件保存，再用ABAQUS軟件將這種模型導(dǎo)入，完成建模。

塑性變形極大值在壓點(diǎn)所在截面，沿壓點(diǎn)兩側(cè)塑性區(qū)逐漸減小，最終為零，剩余部分為彈性變形，由于幾何連續(xù)性，校直變形成線性變化。采用模型為T127-B型實(shí)心T型導(dǎo)軌，導(dǎo)軌長度為2m，導(dǎo)軌彎曲曲率為單曲率，初始最大撓度為2mm，位于導(dǎo)軌中點(diǎn)。

有限元模型采用Solid186單元，彈性模量取210GPa，密度為7850kg/m3時(shí)經(jīng)過有限元分析可知，校直行程為12.06mm時(shí)，校直后得到最優(yōu)結(jié)果。

3.2 仿真計(jì)算

原始最大撓度為2mm的導(dǎo)軌，校正撓度在壓點(diǎn)處最大，其校正撓度變形規(guī)律與前面的分析一致。校直后的導(dǎo)軌彎曲程度大幅度縮小，但是形式成波浪彎曲，比原始彎曲更為復(fù)雜。

通過多次對有2mm Y向初始撓度的T型導(dǎo)軌有限元分析，在導(dǎo)軌頂面的中點(diǎn)附近施加2mm的下壓量時(shí)所取得的校直效果最佳。

4 結(jié)論

根據(jù)校直原理，研究了T型導(dǎo)軌校直的塑性變形過程及校直后彎曲形式變化，獲得了以下結(jié)論。

（1）通過研究導(dǎo)軌彎曲變形與曲率的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)對于給定類型的實(shí)心T型導(dǎo)軌，在單步校直過程中，其校直行程由支點(diǎn)跨距與壓點(diǎn)處撓度決定。支點(diǎn)跨距一定，則校直行程隨導(dǎo)軌彎曲程度的增大而增大；對于同樣曲率的彎曲，加大支點(diǎn)跨距，也需要相應(yīng)增大校直行程才能滿足校直要求。由于T型導(dǎo)軌為非對稱異型材，因此，中性層位置會(huì)隨著壓下量的增大而發(fā)生變化。導(dǎo)軌在側(cè)放時(shí)，由于底板寬度較大，塑性變形僅發(fā)生在底板兩翼，因而校直過程中中性層位置保持不變。

（2）通過對導(dǎo)軌校直彎曲形式變化的研究，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)軌校直時(shí)塑性變形主要集中在導(dǎo)軌上下面壓點(diǎn)附近，塑性變形區(qū)域校直后撓度變化量與彈區(qū)比有關(guān)，彈性變形區(qū)域則由于幾何連續(xù)性，撓度變化量呈線性變化。該推論可以作為T型導(dǎo)軌彎曲預(yù)測依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 李玉峰.電梯行業(yè)自動(dòng)化市場的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].行業(yè)自動(dòng)化，2010（4）：42-43.

[2] 朱思忠.電梯行業(yè)近10年的歷程[J].中國電梯，2009（16）：31.

[3] 《中國電梯》編輯部.2008年我國在用電梯數(shù)量報(bào)告[J].中國電梯，2009，20（10）：27-43.

[4] 陳興華.國內(nèi)T型導(dǎo)軌30年[J].中國電梯，2009（16）：8.

[5] 《中共黨員》編輯部.中國已成為全球電梯擁有量最大的國家[J].中共黨員，2011（4）：25.

[6] 荊志國.T型導(dǎo)軌行業(yè)研究與前景分析[J].中國電梯，2008，19（24）：21-26.