متطلبات قدرة الكبح للمصاعد

تحديد المشاكل الموجودة في A17.1 وEN 81-20

بواسطة Guangchi Liang

تعتمد سلامة المصعد الحديثة بشكل كبير على قدرة فرملة المصعد. سيؤدي فشل الكبح إلى زيادة سرعة السيارة أو حركة السيارة غير المقصودة (UCM) مع فتح باب السيارة ، مما يزيد من خطر الوفاة أو الإصابة الخطيرة إلى مستوى غير مقبول. من بين أكثر من 6 ملايين مصعد عاملة في الصين ، يحتل عدد الحوادث الناجمة عن فشل الفرامل المرتبة الثانية بعد تلك الناجمة عن فشل الباب ، بينما تحتل الخطورة المرتبة الأولى (الشكل 1).

في السنوات الأخيرة ، على الرغم من أن المصاعد الجديدة قد أضافت حماية تصاعدية للسرعة الزائدة للسيارة (ACOP) وحماية UCM (UCMP) بناءً على حماية معدات السلامة الحالية من السرعة الزائدة ، إلا أن وظيفة الحماية المتزايدة لا تزال تعتمد على قدرة الكبح الكافية والموثوقة من الفرامل الزائدة عن الحاجة أو المستقلة نسبيًا. لا تزال قدرة الكبح المناسبة والموثوقة من أهم الضمانات لسلامة المصعد. ومع ذلك ، فإن قدرة الكبح في المصعد ليست أكبر ، بل أفضل: سيؤدي عزم الكبح المفرط إلى تباطؤ السيارة بسرعة كبيرة ، مما قد يتسبب في إصابة الركاب.

تناقش هذه المقالة متطلبات قدرة الكبح والمشكلات الحالية في معيارين رئيسيين لسلامة المصاعد - ASME A17.1 و EN 81-20. كما تمت مناقشة تأثير أجهزة فرملة المصعد الأخرى ، بما في ذلك تروس الأمان.

متطلبات المعايير الحالية لقدرة الكبح

في A17.1-2013 ، لمصاعد الركاب ، يتم تلخيص متطلبات سعة الفرملة على النحو التالي:

أ. الحد الأدنى لمتطلبات قدرة الكبح يمكن لنظام الكبح إبطاء السيارة من سرعتها المقدرة عندما تحمل حمولتها المقدرة بنسبة 125٪ في الاتجاه السفلي ، أو السيارة فارغة في الاتجاه الأعلى من السرعة التي تم ضبط مفتاح السرعة الزائدة فيها. يتم أخذ سرعات الضرب العازلة المسموح بها في الاعتبار ، ويجب ألا يؤدي فقدان طاقة الخط الرئيسي إلى تقليل سعة نظام الكبح إلى ما دون المتطلبات المذكورة هنا (2.24.8.2.2).

1. يمكن لمكابح آلة القيادة تثبيت السيارة في وضع السكون بحملها المقدر بنسبة 125٪ ، وإبطاء سرعة السيارة الفارغة التي تسير في الاتجاه الأعلى من السرعة التي يتم بها ضبط مفتاح السرعة الزائدة ، وتأكد من أن سرعة الصدمة للمخزن المؤقت أقل من قيمتها المسموح بها (2.24.8.3).

2. يمكن لفرامل الطوارئ أن تتباطأ وتوقف وتمسك السيارة بأي حمولة تصل إلى 125٪ (2.19.1.2 (ب) ، 2.19.2.2 (ب)). يجب أن تفي مكابح الطوارئ أيضًا بمتطلبات الكبح الأخرى لـ ACOP و UCMP.

ب. الحد الأقصى لمتطلبات قدرة الكبح: متوسط ​​تباطؤ السيارة الناتج عن نظام الكبح (بما في ذلك فرامل الماكينة أو بالاشتراك مع الكبح المدعوم كهربائيًا ولكن ليس فرامل الطوارئ) لا يزيد عن 9.8 م / ث 2 (32.2 قدم / ث 2) (2.24.8.2.2. 9.8). لا تتسبب فرامل الطوارئ من تلقاء نفسها في أن يتجاوز متوسط ​​تأخر السيارة 2 م / ث 32.2 (2 قدم / ثانية 2.19.3.2) أثناء مرحلة التوقف أو التباطؤ أثناء زيادة السرعة الزائدة للسيارة (XNUMX (ساعة)).

في EN 81-20: 2014 ، لمصاعد الركاب ، يتم تلخيص متطلبات سعة الفرملة على النحو التالي:

يجب أن تكون فرامل آلة القيادة قادرة على إيقاف الماكينة عندما تتحرك السيارة لأسفل بالسرعة المقدرة وبحمولة مقدرة بنسبة 125٪.

يجب تركيب جميع المكونات الميكانيكية لمكابح الماكينة الزائدة عن الحاجة (RMB) ، والتي تشارك في تطبيق عمل الكبح على سطح الكبح ، في مجموعتين على الأقل. إذا كانت إحدى مجموعات الفرامل لا تعمل بسبب عطل أحد المكونات ، فهناك عزم كافٍ للفرملة لإبطاء السيارة وإيقافها وإمساكها عند السير لأسفل بالسرعة المقدرة والحمل المقنن في السيارة ، أو لأعلى مع سيارة فارغة (5.9.2.2.2.1) . XNUMX).

2. عندما يكون الرينمينبي هو مكبح لـ ACOP و UCMP ، فإن متطلبات سعة الكبح لـ ACOP و UCMP هي لمكابح الماكينة الزائدة عن الحاجة ، بدلاً من مراعاة فشل مكونات المكابح الفردية (5.6.6 ، 5.6.7).

عندما تقوم فرملة آلة القيادة من تلقاء نفسها بإيقاف المصعد لأسفل بالسرعة المقدرة وبحمولة مصنفة 125٪ ، يجب ألا يتجاوز متوسط ​​تخلف السيارة ذلك الناتج عن تشغيل معدات الأمان أو التوقف عند المخزن المؤقت.

بالنسبة لـ ACOP و UCMP ، أثناء مرحلة التوقف ، يجب ألا يسمح عنصر التوقف للوسائل بتخلف السيارة بما يزيد عن:

أ. 1gn في الاتجاه العلوي بسيارة فارغة

ب. القيم المقبولة للأجهزة للحماية من السقوط الحر في الاتجاه السفلي.

في الصين ، تتكون معظم المصاعد البالغ عددها 700,000 التي يتم تصنيعها كل عام من محركات متزامنة ذات مغناطيس دائم. تعتمد هذه المصاعد بشكل أساسي على RMB كمكونات فرامل لـ ACOP و UCMP.

مشاكل متطلبات سعة الكبح الحالية

إن اشتراط أن تكون فرامل آلة القيادة قادرة على إيقاف تحرك السيارة لأسفل بالسرعة المقدرة وبحمولة مصنفة 125٪ في EN 81-20 منخفضة جدًا بعد تطبيق الرنمينبي. كما هو مبين في الجدول 1 ، عندما يكون معامل التوازن 0.5 ، إذا فشلت إحدى مجموعتي المكابح ، يمكن للفرامل أن تحمل 87.5٪ فقط من الحمولة المقدرة. من ناحية أخرى ، في حالة فشل أحد مكونات الكبح ، من الواضح أن متطلبات قدرة الكبح من أجل التباطؤ ، وإيقاف السيارة المتراجعة مع حمل مقدر بنسبة 100٪ في EN 81-20 ، القسم 5.9.2.2.2.1 ، غير كافية ، لأن لا يزال يُسمح للمصعد بالعمل في حدود 110٪ من الحمل الزائد وفقًا لمتطلبات القسم 5.12.1.2.2.

عندما يعمل RMB كفرامل لـ ACOP و UCMP ، فمن الممكن أن يفشل ACOP و UCMP الحاليان بسبب قدرة الكبح غير الكافية في حالة فشل أحد مكونات الفرامل. في EN 81-20 ، الأقسام 5.6.6 ، 5.6.7 ، متطلبات سعة الكبح لـ ACOP و UCMP هي للرنمينبي بالكامل ولا تأخذ في الاعتبار فشل مكونات المكابح الفردية.

كما يتضح أعلاه ، في A17.1 و EN 81-20 ، فإن قدرة الكبح لفرامل الماكينة وفرامل الطوارئ مطلوبة فقط من نسبة الحمولة المقدرة (k). إنها مشكلة أن

هامش السلامة (Sa) من الفرامل تحت نفس نسبة الحمولة المقدرة (k) بمعلمات مختلفة مثل معامل التوازن (q).

هامش الأمان لعزم الكبح (Sa) بمثابة عامل أمان يستخدم لضمان أن الفرامل نفسها لا تزال آمنة في ظل بعض أوجه عدم اليقين (بارد وساخن ، وديناميكي وثابت ، قبل التآكل وبعده ، وما إلى ذلك). اسطبل مناسب Sa هو مفتاح لضمان سلامة وموثوقية قدرة الكبح. أ k لا يضمن استقرار Sa.

العلاقة بين Sa و k، اعتمادًا على معلمات متعددة (الحالة الثابتة) ، إذا تم افتراض التعويض المثالي وبغض النظر عن كتلة كابل السفر ، يكون:

S_a = (p + kQ - mcwt(/)p + Q - mcwt) = (k - q)/(1 - q) (2)

أين S_a هو هامش الأمان لعزم دوران الكبح ؛ k يتم تصنيف نسبة الحمولة ؛ Q هو تصنيف الحمل P كتلة سيارة فارغة و q هو معامل التوازن ، مما يشير إلى مقدار موازنة الحمل المقنن بواسطة ثقل الموازنة ؛ و mcwt هي كتلة الثقل الموازن (P + qQ).

في A17.1 ، عندما تعمل فرامل الطوارئ على سطح عمل فرامل الماكينة ، ويتم تشغيل المكابح في نفس الوقت ، إذا q = 0.5، k = 1.25 و S_a = 1.5 لكل فرامل ،

لفراملتين (S_a = 3) ، يمكن أن تحمل المكابح 200٪ حمولة مصنفة (k = 2). في نفس الحالة ، إذا q = 0.4، k = 1.25 و S_a = 1.42 لكل فرامل ، لمكابحتين (Sa = 2.84) ، يمكن أن تحمل المكابح 210٪ حمولة مصنفة (k = 2.1) (الجدول 1 والشكل 2 (أ)).

في EN 81-20 ، إذا تعطل أحد مكونات الفرامل ، و q = 0.5، k = 1 و S_a = 1 ، يمكن أن يحمل الرنمينبي بالكامل حمولة مصنفة بنسبة 150٪ (أي ما يعادل S_a = 2 و k = 1.5). إذا فشل أحد المكونات ، و q = 0.4، k = 1 و S_a = 1 ، يمكن أن تحمل الفرامل بأكملها حمولة مقدرة بنسبة 160٪ (أي ما يعادل Sa = 2 و k = 1.6). ولكن ، في حالة فشل أحد مكونات المكابح ، لا توجد قدرة كافية على الكبح لإبطاء السيارة وإيقافها مع الاستمرار في حملها لأسفل بنسبة 110٪ يسمح لها بالعمل وفقًا لمعيار EN 81-20. من الواضح أن هذا ليس زائداً عن الحاجة وبالتالي غير مقبول (الجدول 1 والشكل 2 (ب)).

في رأي المؤلف الخاص بك ، إلى جانب ذلك k, S_a يجب أن تكون مطلوبة كما في الشكل 3. هذا صحيح بشكل خاص إذا q القيمة ليست مطلوبة في المعيار (المعايير). إذا كان هناك ملف Sa المتطلبات، k يمكن تخفيضها بشكل مناسب.

في الصين ، يوجد معيار آخر لآلة جر المصعد (GB / T 24476-2009) يتطلب عزم دوران للفرامل يتم التفاوض عليه مع مستخدمي آلة الجر وفقًا لـ GB 7588-2003 (EN 81-1: 1998) ، أو 2.5 ضعف عزم الدوران المقدر المحول إلى عجلة الكبح (قرص). هذا يعادل S_a هو 2.5 للرنمينبي بالكامل ، وبعد فشل أحد مكونات الكبح (وهناك مكونان للفرامل) ، S_a = 1.25.

لذلك ، فإن الاقتراحات المتعلقة بإعداد اللوائح الفنية لسلامة المصاعد في الصين هي كما يلي:

1. كما يوضح الشكل 3 (أ) والجدول 1 ، في حالة فشل أحد مكوني الكبح ، يمكن أن تتباطأ سعة الكبح وتتوقف وتحمل سيارة حمولة مصنفة بنسبة 110٪ عند السرعة المقدرة ، أي ما يعادل Sa = 1.17 (q = 0.4) إلى 1.2 (q = 0.5). يمكن أن يحمل الرنمينبي بالكامل 170٪ (q = 0.5) إلى 180٪ (q = 0.4) الحمولة المقدرة.
2. كما يوضح الشكل 3 (ب) والجدول 1 ، إذا فشل أحد مكوني الكبح ، فإن هامش أمان عزم الكبح Sa لا تقل عن 1.25 ، أي ما يعادل k = 1,125 (q = 0.5) إلى 1.15 (q = 0.4). يمكن أن يحمل الرنمينبي بالكامل 175٪ (q = 0.5) إلى 190٪ (q = 0.4) الحمولة المقدرة.

هذه التوصيات بدلاً من أن تكون فرامل آلة القيادة قادرة على تحمل حمولة السيارة المقدرة بنسبة 125٪ ، وأن تكون فرامل الطوارئ قادرة على التباطؤ وإمساك السيارة

مع أي حمولة تصل إلى 125٪ حمولة مصنفة (A17.1) أو قدرة الكبح على التباطؤ ، قم بإيقاف السيارة المتراجعة مع حمل مقدر بنسبة 100٪ عند تعطل أحد مكونات الفرامل (EN 81-20). أي ، بعد فشل أحد مكونات الكبح ، تكون التوصية بقدرة الكبح k ≥ 110٪ و Sa ≥ 1.25.

تأثير الفرامل المتعددة على تباطؤ المصعد

يتم عرض تحليل مخاطر التباطؤ المفرط للمكابح المتعددة في الجدول 2. ويظهر تحليل مستوى المخاطر في الجدول 3.

نتيجة التحليل

• لأعلى: أي تباطؤ في سرعة السيارة يتجاوز 9.8 م / ث 2 (32.2 قدم / ثانية 2) غير مقبول.
• لأسفل: أي تباطؤ في السيارة يتجاوز الحد الأقصى للتباطؤ في عمل معدات السلامة غير مقبول.
• في A17.1 و EN 81-20 ، لا توجد سوى متطلبات إبطاء لكل فرملة تعمل بمفردها. لا توجد متطلبات تباطؤ عندما تعمل فرامل متعددة (فرامل آلة القيادة ، فرامل الطوارئ ، الفرامل الكهربائية والأمان) في وقت واحد.

مكابح متعددة مع حركة هبوطية متزامنة

في العمل المتزامن لفرامل الماكينة ، والفرامل الكهربائية ، وفرامل الطوارئ ، وخزانات الأمان إلى أسفل (كما في الشكل 4) ، هناك حالتان يجب مراعاتهما:

1) للإرسال المرن ، بمجرد استرخاء الحبل السلكي ، لن تتراكب القوة بين طرفي الحبل.
2) لنقل الاحتكاك ، فإن قوة النقل محدودة بسبب انزلاق الاحتكاك.

للجهاز:

M1 + M2 + M3 - M4 = J (3)

من أجل السيارة:

F1 + T3 - gm1 = a1m1 (4)

في Eqs. 3 و 4 ، M1 هو عزم دوران فرامل الآلة ؛ M2 هو عزم دوران الفرامل في حالات الطوارئ. M3 هو عزم الكبح الذي تم إنشاؤه بواسطة فرامل كهربائية مانعة للتسرب على شكل نجمة أو مكابح كهربائية أخرى ؛ M4 = R(T₁ - T₂); هو التسارع الزاوي لعجلة الجر ؛   J هو الجمود الدوراني للآلة ؛ F₁ هي قوة كبح السلامة ؛ R هو نصف قطر الدائرة العقدية لعجلة الجر ؛ a₁ هو تسريع السيارة و m₁ هي كتلة السيارة.

إذا كان التباطؤ الناتج عن فرامل الآلة أكبر من التباطؤ الناتج عن تروس الأمان ، فإن الحبل بين الماكينة والسيارة متوتر ، وسيتم فرض التباطؤ. لحسن الحظ ، فإن احتمال حدوث مثل هذا الموقف ليس كبيرًا جدًا ، لأن الفرامل عمومًا تنتج تباطؤًا أقل من تروس الأمان. أيضًا ، حتى لو حدث هذا ، فإن هذا المثال في حالة عزم دوران مكابح الماكينة الأكبر ، والذي سيكون مقيدًا بانزلاق الاحتكاك بين عجلة الجر والحبل. ومع ذلك ، يجب أن نفكر في خطر تراكب التباطؤ. خاصة في السنوات الأخيرة ، لا تتطلب تسوية ظروف الجر الانزلاق في ظروف الاحتجاز ، مما يزيد من فرصة تراكب التباطؤ.

في ظل ظروف خاصة ، لا يزال من الممكن عند تشغيل فرامل الماكينة ، والفرامل الكهربائية ، وفرامل الطوارئ ، وتروس الأمان في نفس الوقت ، أن يتم فرض عزم الكبح (القوة) ، وكذلك تباطؤ فرملة السيارة. لذلك ، يجب أن يفي تباطؤ السيارة الناجم عن الإجراء المتزامن المحتمل للمكابح المختلفة بالمتطلبات التالية:

• بالنسبة للحركة الصعودية ، لا يزيد تباطؤ السيارة عن 9.8 م / ث 2 (32.2 قدم / ثانية 2).
• بالنسبة للحركة الهبوطية ، لا يتجاوز تباطؤ السيارة الحد الأقصى لقيمة عمل معدات السلامة. (يجب مراعاة إجراءات معدات السلامة من الفئة أ.)

الحركة التصاعدية المتزامنة للفرامل المتعددة

العمل المتزامن لفرامل الماكينة ، والفرامل الكهربائية ، ومشابك الحبل (فرامل الطوارئ) ، وخصائص ثقل الموازنة عند التصور لأعلى في الشكل 5. يكون الإجراء المتزامن متعدد المكابح متشابهًا في الاتجاه الهبوطي.

خاتمة

بالنسبة لمصاعد الركاب ، يوصي مؤلفك بما يلي لسعة الكبح:

• نسبة الحمولة المقدرة: k ≥ 1.1: في حالة فشل أحد عنصري الكبح ، يمكن أن تتباطأ قدرة الكبح وتتوقف وتحتفظ بنسبة 110٪ من حمولة السيارة المقدرة بالسرعة المقدرة.
• هامش أمان عزم الكبح: Sa ≥ 1.25. في حالة فشل أحد مكونات الكبح ، يتم توفير هامش أمان لعزم الكبح Sa لا تقل عن 1.25.

لتأثير الفرامل المتعددة على تباطؤ المصعد ، في ظل ظروف خاصة ، قد يتم فرض عزم الكبح لفرامل المصعد المتعددة في نفس الوقت. يؤدي هذا إلى زيادة تباطؤ السيارة ، وبالتالي إلحاق الضرر بالركاب. خاصة عند تعديل المصعد بالرنمينبي باستخدام مشبك حبل ، لا يتم فرض كل قوى الكبح. ولا يتم تركيبها عندما يكون حبل السلك مفكوكًا. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الانزلاق الاحتكاكى للجر يحد أيضًا من تأثير قوة فرملة الماكينة على السيارة. من الضروري الحد من تباطؤ السيارة في هذه الحالة. للحركة الصعودية ، يوصي مؤلفك بتقليل سرعة السيارة بما لا يزيد عن 9.8 م / ث 2 (32.2 قدم / ثانية 2). بالنسبة للحركة الهبوطية ، يوصي مؤلفك بإبطاء السيارة بما لا يزيد عن الحد الأقصى لقيمة إجراء معدات الأمان.

قدرة الكبح ليست "الأكبر ، الأفضل" ، ولا يجب أن تكون "صحيحة تمامًا". قد تتسبب قدرة الكبح غير الكافية في الوفاة أو الإصابة الخطيرة. هناك حاجة إلى هامش أمان معين. في بعض الحالات الخاصة ، يجب توخي الحذر من أن قوى الفرملة المتعددة قد يتم فرضها. يجب التعامل مع مشكلة قدرة الكبح بعناية.