معلمات التصميم وتحليل الإجهاد لأقواس سكة دليل المصعد

يقدم هذا البحث الهندسي نظرة على الجوانب المختلفة لقضبان التوجيه ومدى أهميتها لسلامة المصعد.

بقلم سرهات كوج ودكتور سي إردم إمراك وسيفا تارجيت

الملخص

تتكون أنظمة المصاعد من العديد من المكونات وتعتبر قضبان التوجيه هي الأكثر أهمية فيما يتعلق بسلامة المصعد. لسفر آمن وسلس ومريح ، يعد حامل سكة التوجيه أحد أهم المكونات جنبًا إلى جنب مع قضبان التوجيه. تستخدم أقواس مسار التوجيه لتركيب قضبان التوجيه على الحائط. في هذه الدراسة ، تم التعليق على نتائج حساب دليل السكك الحديدية لمواقف التحميل المختلفة وتحليل أقواس ومشابك السكك الحديدية.

1.Introduction

من الناحية العملية ، يتم تثبيت قضبان توجيه السيارة بطريقتين مختلفتين ، في الجزء العلوي من البئر (سكة التوجيه المعلقة) أو في الحفرة ويتم وضع دعامات سكة التوجيه على مسافات منتظمة من بعضها البعض على طول السكة لدعم السكة. تعتبر عمليات أجهزة السلامة مهمة في حسابات دليل السكك الحديدية (Day ، 2000 ؛ Imrak et al ، 2006). في هذه العملية ، من المهم جدًا إصلاح السيارة في الحفرة بشكل منتظم. إذا لم يتم تثبيت سكة التوجيه بشكل صحيح في الحفرة أثناء عمليات فك الأمان ، فإن أقواس سكة التوجيه تتعرض لأحمال رأسية شديدة. تم نمذجة هذه المواقف في هذه الدراسة باستخدام تحليل العناصر المحدودة باستخدام برنامج ABAQUS / CAE 6.6-1 وتم الحصول على توزيع الضغط على أقواس سكة التوجيه من أجل تحليل السلوك الثابت (Koç ، 2009).

تعد قضبان توجيه المصعد وملحقاته وتروس الأمان من أهم مكونات نظام المصعد الذي يحتاج إلى متطلبات أمان عالية. في ظل الظروف العادية ، تحدد قضبان التوجيه ببساطة مسارات المصاعد التي يركبها المصاعد على طول ويفترض أنها بمنأى عن الأحمال والقوى المفروضة على سيارات المصعد (Demirsoz et al ، 2005). أثناء انتقال المصعد ، ستكون القوى منخفضة نسبيًا ، خاصةً إذا كانت السيارة متوازنة جيدًا والحمل موزع جيدًا. ستكون الأحمال الأخرى التي يتم إجراؤها على القضبان من تشغيل معدات السلامة في ظل ظروف الطوارئ (Targit ، 2002). يمكن أن تكون الأحمال المبذولة عالية جدًا ، اعتمادًا على نوع معدات السلامة (Imrak et al 2006).

تم إجراء دراسات بحثية كبيرة حول قضبان توجيه المصعد وتروس السلامة كما تمت مناقشته في (Imrak et al 2008a). ولكن في الأدبيات ، تم نشر دراسات محدودة حول أقواس ومقاطع دليل السكك الحديدية.

2. دليل قوس السكك الحديدية

تشتمل أنظمة المصاعد عادةً على عربة مصعد تتحرك في اتجاه رأسي داخل الرافعة. عادةً ما يشتمل نظام المصعد على قضبان توجيه مثبتة داخل طريق الرافعة لتوجيه سيارة المصعد وثقل الموازنة أثناء الحركة بين طوابق المبنى. يتم تثبيت قضبان التوجيه على جدران الرافعة أو العوارض الهيكلية عن طريق كتائف التركيب. تكون أقواس التثبيت متباعدة عن بعضها البعض على فترات زمنية محددة على طول سكة التوجيه لدعم سكة التوجيه وتثبيت تثبيت جامد بدرجة كافية (Koç ، 2009).

نظام تثبيت سكة المصعد لوضع زوج من قضبان توجيه المصعد ، القادرة على توسيط عربة المصعد هناك بين قوس الرافعة على شكل حرف L ، يمكن تركيبه في الرافعة على مسافة قابلة للتعديل من جانب المدخل ، لتثبيت الزاوية العلاقات والمسافات بين قضبان التوجيه وعتبة الهبوط وإطار باب القاعة لضمان خلوص تشغيل مستمر بين كابينة المصعد وعتبة الهبوط وللحفاظ على المحاذاة المناسبة لكابينة المصعد وإطار باب القاعة.

يشتمل الحامل على شكل حرف L على عضو متقاطع قابل للتعديل أفقيًا وعموديًا مركب من جانب مدخل الرافعة المجاور والمتوازي إلى حد كبير. زوج من أقواس السكك الحديدية المتوازية ، متباعدة بمسافة محددة مسبقًا وتمتد إلى مسار الرافعة بشكل عمودي من العضو المتقاطع ، تدعم قضبان التوجيه في مستوى عمودي موازٍ إلى حد كبير لجانب مدخل الرافعة والحفاظ على المسافة بين قضبان التوجيه عند قيمة ثابتة محددة سلفا.

قوس تثبيت الدليل ، الذي يشتمل على الأقل على جزء من الجسم ، ومشابك للسكك الحديدية وعناصر إحكام ، تتميز بأن واحدًا على الأقل من قضبان التوجيه مثبت في مكانه عن طريق أقواس تثبيت التوجيه. يحتوي كتيفة تثبيت الدليل على عنصر إحكام واحد على الأقل ، ويفضل أن يكون مسمارًا ، لربط وتشديد مشابك السكة وإمساك ما لا يقل عن سكة توجيه واحدة في مكانها ، وأن قوس تثبيت الدليل يحتوي على عنصر إحكام واحد فقط لقضيب توجيه واحد ليتم تثبيته. قوس تثبيت الدليل مصنوع من St37 ويتكون على الأقل من لوحة دعم مزودة بأماكن مناسبة لقضبان التوجيه والتي يمكن تركيبها على جزء الجسم.

عادةً ما تكون سكة التوجيه عبارة عن شعاع على شكل حرف T به جزء شفة مثبت على كتائف التثبيت ، والتي يتم تثبيتها على الحائط أو الحزم الهيكلية. تشتمل دعامات التثبيت عادةً على مشابك للسكك الحديدية تتداخل مع ذلك الجزء من سكة التوجيه المثبتة على الحائط أو شعاع هيكلي آخر داخل الرافعة. تقوم دعامات التثبيت ومشابك السكك الحديدية بتأمين جزء الحافة من سكة التوجيه وإحكام تثبيتها على الجدار الداخلي أو الشعاع الهيكلي داخل الرافعة.

أثناء التثبيت ، يجب نقل سكة التوجيه إلى موضع التثبيت المناسب قبل تثبيت الأقواس لتأمين سكة التوجيه في مكانها. غالبًا ما تدور الأقواس مع حركة سكة التوجيه مما يتسبب في التواء وقفل غير مرغوب فيه للمشابك مقابل سكة التوجيه. علاوة على ذلك ، فإن حركة سكة التوجيه من أجل المحاذاة والتعويض عن التناقضات في سكة التوجيه لا يمكن استيعابها بسهولة مع مشابك السكك الحديدية التقليدية.

وفقًا لذلك ، من المستحسن تطوير وتصميم حامل تثبيت قابل للتعديل لاستيعاب قضبان التوجيه ذات الأحجام المختلفة ، والتي يمكن تثبيتها بشكل متحرك على سكة التوجيه للمساعدة في التثبيت داخل الرافعة.

3. نمذجة النظام

طريقة العناصر المحدودة هي إجراء رقمي يمكن تطبيقه للحصول على حلول لمجموعة متنوعة من المشاكل في الهندسة. لا يمكن الحصول على التنبؤ الدقيق للضغوط التي تتعرض لها قضبان التوجيه إلا من خلال تطبيق تقنيات الهندسة الحسابية. تشكل حلول العناصر المحدودة لتوجيه السكك الحديدية والأقواس بشكل أساسي مناهج ثابتة ثنائية الأبعاد للضغوط (Moaveni ، 1999). من أجل تحليل السلوك الثابت لقضيب التوجيه ونظام القوس أثناء تشغيل معدات السلامة ، يتم تقديم المعلمات المطلوبة حول السيارة ، وسكة التوجيه لهذه الدراسة في الجدول 1.

يتم حساب الأحمال التي تعمل على قضبان التوجيه وفقًا لـ EN81-1 لتشغيل معدات السلامة التنازلية. تم جمع بيانات سكة توجيه المصعد من شركة ASRAY حيث تم استخدام الإنتاج الضخم لقضبان توجيه المصعد.

يتكون نموذج العناصر المحدودة للنظام من 37773 عقدة ، و 16476 عنصر رباعي السطوح رباعي العقد (C3D49) و 22736 عنصر من الطوب ثماني العقد مع تكامل مخفض (C3D8R) ، إجمالي 39212 عنصرًا. يظهر النموذج الصلب ونموذج العناصر المحدودة للنظام في الشكل 1.

يتم تنفيذ حرية التصرف في سكة التوجيه والقوس والمشابك باستخدام عناصر محددة ثلاثية الأبعاد C3D3R يتم حفظها في مكتبة برنامج CAD. إنه عنصر مناسب لتحليل هياكل الشعاع النحيلة إلى المتوسطة السميكة. يعتمد هذا العنصر أيضًا على الطوب الخطي المكون من 8 عقدة وتقليل التكامل مع التحكم في الساعة الرملية. عنصر ABAQUS C8D3R غير دقيق بعنصر سمك واحد ولكن مع زيادة هذا الرقم ، تحسنت النتائج.

تم تصميم سكة التوجيه والأقواس على أنها جزء مشوه وتم تصميم المقاطع على أنها جزء صلب غير قابل للتشوه في نمذجة العناصر المحدودة. تم تحديد الديناميكيات الصريحة كنوع تحليل في ABAQUS / CAE. المواد المستخدمة في نموذج سكة التوجيه مصنوعة من St 37 ومرنة متجانسة ومتجانسة وفقًا لقانون هوك ، ونموذج القوس مصنوع من St42 ومرن متجانسة الخواص وفقًا لقانون Hooke ، ونموذج القصاصة مصنوع من Cm45 وخصائص المواد هي الواردة في الجدول 2 (Koç ، 2009).

يحتوي نموذج العناصر المحدودة لقضيب التوجيه على 6885 عقدة و 4704 عنصرًا (C3D8R). وبالمثل ، يحتوي نموذج العناصر المحدودة لقوس سكة التوجيه على 6680 عقدة و 4508 عنصر (C3D8R). يتم تقسيم أقواس سكة التوجيه إلى 3 أجزاء ويتم وضع نموذج العناصر المحدودة وفقًا لهذه الأجزاء. يحتوي نموذج العناصر المحدودة للمقاطع على 1042 عقدة و 4119 عنصرًا (C3D4).

تم تحديد ثلاثة شروط حدية مختلفة لنموذج العنصر المحدود الذي تم إنشاؤه. وهذه هي:

1. بين قوس سكة التوجيه وجانب الجدار ، تأخذ إزاحة واحدة ودورتان صفرًا (U1 = UR2 = UR3 = 1)
2. بالنسبة للمسامير التي تُستخدم لتثبيت دعامة سكة التوجيه على جانب الجدار ، تأخذ جميع الإزاحات صفرًا (U1 = U2 = U3 = 0)
3. بين الجزء السفلي من سكة التوجيه والحفرة لإصلاح سكة التوجيه ، تستغرق جميع عمليات الإزاحة والدوران صفرًا

4. النتائج العددية والحاسوبية

تم حساب الأحمال التي تعمل على السكة والأقواس وفقًا للمعيار ذي الصلة (EN81-1) للحالات المختلفة ؛ التشغيل العادي ، الاستخدام العادي - التحميل ، تشغيل جهاز السلامة التنازلي ، تشغيل معدات السلامة التصاعدية مع توزيعات الأحمال المختلفة.

يتم تحديد وسائل حساب القوى ، والضغوط ، وبالتالي اختيار حجم سكة التوجيه في المواصفة القياسية ذات الصلة. في حسابات قضبان التوجيه ، التي يتم تثبيتها في الجزء السفلي من بئر المصعد ، يتم اعتبار ضغوط الشد بدلاً من ضغوط الانحناء. يتم قبول حسابات دليل السكك الحديدية على أساس القضايا المذكورة في (Imrak et.al، 2008a). في هذه الدراسة ، تم توضيح توزيع الحمولة في تكوين السيارة الموجه مركزيًا والمعلق والأبعاد ذات الصلة في الشكل 2 (Imrak et al ، 2008b).

عند حساب ضغوط الانحناء في المحور المختلف لقضيب التوجيه ، يمكن افتراض ما يلي:

1. سكة التوجيه عبارة عن شعاع مستمر بنقاط تثبيت مرنة على مسافات الطول l ،
2. تعمل القوى الناتجة التي تسبب ضغوط الانحناء في المنتصف بين نقاط التثبيت المتجاورة ،
3. تعمل لحظات الانحناء على المحور المحايد لملف تعريف سكة التوجيه

يتم دعم سكة التوجيه في الطرف السفلي في الحفرة ويتم وضع أقواس سكة التوجيه على مسافات منتظمة من بعضها البعض على طول سكة التوجيه (Janovsky ، 1999).

لتحليل توزيع الإجهاد والانحرافات لقوس سكة التوجيه ، يتم تحديد برنامج ABAQUS / CAE 6.6-1 كأداة لتحليل العناصر المحدودة. يتم توضيح توزيعات الإجهاد والتشوه في الشكل 3 لظروف التشغيل العادية وتوزيع الحمل في المقدمة.

لمعرفة آثار تثبيت سكة التوجيه في الحفرة في عمليات جهاز السلامة ، تم تحليل حالة أخرى في هذه الدراسة. كما يتضح من الجدول 3 ، يتم نقل الحمل الرأسي بواسطة السكة نفسها وجزئيًا بواسطة الأقواس عندما يتم تثبيت سكة التوجيه في الحفرة وتكون قيم الضغط والإزاحة ضمن الحدود المسموح بها. بالنسبة لحالة مختلفة ، يوضح الشكل 4 توزيع الإجهاد وإزاحة أقواس دليل السكك الحديدية والمشابك لعدم التثبيت في موقف الحفرة.

تم جدولة القيم التي تم الحصول عليها من الضغوط وقيم الإزاحة لأقواس ومشابك قضبان التوجيه في الجدول 3. يتم الحصول على هذه النتائج من برنامج ABAQUS / CAE.

كما يتضح من الجدول ، فإن أهم حالة بالنسبة للأقواس والمشابك هي عمليات جهاز الأمان. لكن قيم الضغوط وقيم الإزاحة حدثت في أقواس سكة التوجيه ، في هذه الدراسة ، كبيرة لجميع توزيعات ومواقف الأحمال.

يؤخذ في الاعتبار سكة التوجيه غير المثبتة في حالة الحفرة ويتم حساب قيم الضغوط والتشرد. يوضح الجدول 3 أيضًا مقارنة قيم الإجهاد والإزاحة للظروف الثابتة وغير الثابتة.

5. النتائج والمناقشات

في هذه الدراسة ، تم اعتبار أقواس السكك الحديدية لتوجيه المصعد لتوزيعات التحميل المختلفة في حالات التشغيل المختلفة. تتم إدارة نمذجة العناصر المحدودة وتحليلات النظام باستخدام برنامج ABAQUS / CAE التجاري. تظهر التحليلات في الدراسة أن قيم الإجهاد والإزاحة التي حدثت في أقواس قضبان التوجيه كبيرة ولكن المواقف الأكثر خطورة هي عمليات أجهزة السلامة. تظهر النتائج أن تثبيت سكة التوجيه مهم جدًا لقضيب التوجيه وأقواس سكة التوجيه. يتم حمل الحمل الرأسي في الغالب بواسطة أقواس سكة التوجيه وتصبح قيم الإجهاد والإزاحة أكبر من الحدود المسموح بها. يجب تثبيت سكة التوجيه بشكل صحيح مع مراعاة بدل الحركة العمودية أثناء تشغيل معدات السلامة.

شكر وتقدير

هذا البحث هو جزء من العمل الخاص بالمشروع الممول من صندوق أبحاث الاتحاد: الرقم الكبير: 11_06_106 "التحقيق في معلمات التصميم وتحليل كتل معدات السلامة التقدمية".

مراجع حسابات
اليوم ، ص (2000). أنظمة النقل في دليل المباني D ، CIBSE ، نورويتش. Demirsöz، R، Imrak، CE، Targıt، S. (2005). تحليل العناصر المحدودة لقضبان دليل المصعد أثناء تشغيل معدات السلامة ، تكنولوجيا المصعد 15 ، Proc. من ELEVCON'2005 ، ص 41-50.
Imrak ، CE ، Bozdag ، E. ، Sunbuloglu ، E. ، Toprak ، T. ، Targıt ، S. (2006). تحليل الإجهاد التجريبي لقضبان التوجيه ، تكنولوجيا المصعد 16 ، Proc. من ELEVCON'2006 ، ص 111 - 119.
Imrak ، CE ، Bedir ، S. ، Targıt ، S. (2008a). التحقيق في الضغوط على قضبان التوجيه وتروس السلامة ، تكنولوجيا المصعد 17 ، Proc. من ELEVCON '2008 ، ص 111 - 119.
إمراك ، سي ، بدير ، س ، كاياوجلو ، إي (2008 ب). نمذجة العناصر المحدودة وتحليل الإجهاد على قضبان التوجيه أثناء تشغيل معدات السلامة ، ندوة في ميكانيكا الهياكل النحيلة MoSS 2008 ، بالتيمور ، الولايات المتحدة الأمريكية.
جانوفسكي ، إل (1999). Elevator Mechanical Design، الطبعة الثالثة، Ellis Horwood Publ.، London، 322 pp.
كوتش ، س. (2009). دليل المصعد دليل السكك الحديدية تحليل الإجهاد ، ماجستير. أطروحة ، الاتحاد الدولي للاتصالات ، اسطنبول.
مافيني ، س. (1999). تحليل العناصر المحدودة: النظرية والتطبيق مع ANSYS ، برنتيس هول ، نيو جيرسي.
Targıt، S. (2002). قضبان دليل المصعد ، التثبيت والمحاذاة ، Elevator World سبتمبر 2002 ، ص 102-105.