أعطني الفرامل

الغرض والحلول والخدمة والاعتبارات التصميمية لفرامل الأمان

قطعت فرامل أمان المصعد شوطًا طويلاً منذ منتصف القرن التاسع عشر عندما أظهر إليشا جريفز أوتيس لأول مرة فرامل أمان من شأنها أن تحدث ثورة في الصناعة. من الإنصاف القول إن المصعد لم يكتسب شعبية حتى تم تطوير فرامل الأمان. تستخدم المصاعد الحديثة الآن مجموعة متنوعة من تقنيات فرامل الأمان المختلفة ، اعتمادًا على معايير الاستخدام والتصميم. يظل المبدأ العام كما هو: توفير حماية موثوقة للركاب والبضائع والمعدات. ستنظر هذه المقالة في الغرض والحلول وكيفية عملها وتقديم الخدمات واعتبارات التصميم.

تشترك تصميمات المصاعد والرافعات حول العالم في ميزة واحدة مشتركة: فرامل الأمان. الفرامل هي جهاز للتحكم في الحركة. يمنع الحركة غير المقصودة ويثبت في مكانه ويمنع أحيانًا ظروف السرعة الزائدة. يتم استخدامه أيضًا للإيقاف في حالات الطوارئ ، كما هو الحال في انقطاع التيار الكهربائي أو فقدان الطاقة اللحظي. هناك عدة أنواع من الفرامل في الصناعة اليوم. يمكن تشغيلها كهربائيًا أو هيدروليكيًا أو ميكانيكيًا. يتم تشغيل العديد منها كهربائيًا ، لذلك سنركز عليها بشكل أساسي.

تم تصميم الفرامل بشكل عام وفقًا لمتطلبات عزم الدوران. يتطلب الحمل الثقيل المزيد من عزم الدوران. يُعادل عزم الدوران القوة التي تعمل على مسافة ، يشار إليها عادةً بوحدة الأقدام ـ القوة (ft..lbf) أو نيوتن متر (Nm). يمكننا حساب عزم الدوران من معادلة بسيطة تتعلق بالحصان و rpm. عزم الدوران (قدم .. رطل / بوصة) = 5,252 * حصانا * عامل الخدمة / دورة في الدقيقة. اعتبار آخر مهم في اختيار الفرامل هو القصور الذاتي للفرملة الديناميكية أو الكبح الطارئ عندما يكون الحمل في حالة حركة. يمكننا حساب العزم المطلوب لإبطاء الحمل عندما تكون قيمة القصور الذاتي معروفة. عزم الدوران (ft..lbf) = (القصور الذاتي * التغيير في rpm) / (308 * الوقت المطلوب للتوقف). wk2 يمثل القصور الذاتي المنعكس ، والذي يمكن كتابته أيضًا T = wk2 * Δ دورة في الدقيقة / 308t.

يمكن أن تتطلب الكبح الديناميكي فراملًا لامتصاص كمية كبيرة من الطاقة. عادةً ما يعني "امتصاص الطاقة" الحرارة وتآكل الأسطح الاحتكاكية. الطاقة تعادل القصور الذاتي مضروبة في مربع السرعة. تم تصميم مكابح التثبيت في الغالب بمعامل احتكاك مرتفع لأسطح التزاوج (الاحتكاك).

على الرغم من أن المادة الموجودة في فرامل التعليق تتمتع بقدرة عزم دوران عالية ، إلا أن الجانب السلبي هو أنها يمكن أن تتآكل بسرعة أثناء الكبح الديناميكي. لذلك ، يتم تصنيف الفرامل عمومًا لعدد معين من الاختبارات أو التوقفات الطارئة ؛ بشكل أكثر دقة ، تم تصنيفها على أنها تمتص قدرًا معينًا من الطاقة بمرور الوقت. E = (1 / 2)mv2 يمكن تقسيمها إلى معادلة الطاقة التالية:

Ee = (M * v2 * td) / [k *(td + tl)] (المعادلة 1)

أين Ee = الطاقة لكل مشاركة ؛ M = القصور الذاتي v = السرعة td = عزم دوران ديناميكي tl= عزم الحمل و k هو ثابت.

هناك أنواع أخرى من الفرامل مصممة للتوقف الديناميكي تمامًا. تحتوي هذه المواد على مادة احتكاك خاصة تحد من مقدار التآكل على أسطح الاحتكاك (تقلل من معدل التآكل). لا تزال مادة الاحتكاك ذات التوقف الديناميكي تحافظ على قدرة تحمل عزم دوران موثوقة. بمرور الوقت ، ستلاحظ أن التوقف الديناميكي سيؤدي إلى التآكل ، وسيظهر هذا التآكل في فجوة هوائية أكبر بين أسطح الاحتكاك. هذا هو السبب في أننا نحتاج أحيانًا إلى ضبط الفجوة الهوائية على الفرامل القابلة للتعديل. من المعادلة 1 ، يمكننا استخدام الطاقة لكل تفاعل ووضع ذلك في صيغة دورة الحياة:

L = v/Ee*w (المعادلة 2)

أين L = الحياة في دورات ؛ v = إجمالي مساحة المشاركة ؛ و w = معدل التآكل.

الفرامل الكهرومغناطيسية

تعمل الفرامل الكهرومغناطيسية مع فجوات هوائية مدمجة تمنع الاحتكاك / الكبح عندما تكون الماكينة في حالة حركة. يوجد منظر مفجر لفرامل كهرومغناطيسية بسيطة عند انقطاع التيار الكهربائي في الشكل 1. مقاسة بمقاييس المحسس عند تعشيق الفرامل (إيقاف التشغيل). لقياس الفجوة الهوائية بين أسطح الاحتكاك ، قم بفصل الفرامل إما عن طريق تطبيق القوة أو بآلية تحرير يدوية. من الواضح أنه يجب اتخاذ احتياطات خاصة عند فصل ميزة الأمان أثناء الصيانة. تعد الفجوة الهوائية ميزة مهمة للفرامل ، لأن التدفق المغناطيسي يحتاج إلى الانتقال عبر مسافة الفجوة الهوائية هذه لسحب لوحة الضغط إلى الداخل مغناطيسيًا. إذا كانت هذه الفجوة كبيرة جدًا ، فلن تتغلب القوة المغناطيسية على قوة نوابض الملف . من الناحية المثالية ، ستكون الفجوة الهوائية صغيرة قدر الإمكان دون السماح للمكونات بالفرك معًا. يوفر كل مصنع الفجوة الهوائية الموصى بها لكل منتج. عادةً ما تحتوي الفرامل الأصغر على فجوات هوائية أصغر.

في التشغيل الأساسي لفرامل كهرومغناطيسية عند انقطاع التيار الكهربائي ، يتم نزع طاقة الملف بشكل طبيعي (لا يتم تطبيق أي طاقة). توجد نوابض لولبية داخل الفرامل تستخدم القوة العادية لدفع لوحة الضغط ضد قرص الاحتكاك وتثبيتها على لوحة الغطاء الصلبة. يتم توصيل قرص الاحتكاك بمحور في الفرامل ، يتم تثبيته ميكانيكيًا بعمود ، مما يثبت ذلك العمود في مكانه. لتحرير الفرامل ، استخدم الطاقة (الحالية) على الملف. ثم يعمل الملف كمغناطيس كهربائي لسحب لوحة الضغط بعيدًا عن مادة الاحتكاك. حركة لوحة الضغط تضغط على نوابض لولبية ؛ بعد ذلك ، يتم قفل لوحة الضغط مغناطيسيًا بملف الحقل ، ثم يصبح العمود حرًا في الدوران. هناك العديد من الاختلافات في مكابح انقطاع التيار الكهربائي ، ولكن هذا هو المفهوم الأساسي.

على الرغم من أن هذا النوع من الفرامل يتم استخدامه بدون طاقة ، إلا أنه يحتاج إلى تيار كهربائي لتحريره. يتم ضغط نوابض الملف حيث يقوم التدفق المغناطيسي بسحب لوحة الضغط تجاه ملف الحقل وضده. يتطلب سحب لوحة الضغط وضغط الزنبركات مزيدًا من الطاقة أكثر مما تتطلبه للحفاظ على لوحة الضغط مثبتة بالملف وفك تعشيق الفرامل. لهذه المسألة ، يمكن أن توفر وحدة التحكم في الطاقة دفعة سريعة من الطاقة ، تسمى "الإثارة المفرطة" ، لفترة قصيرة جدًا ، أثناء فصل الفرامل. بمجرد فصل الفرامل ، يمكن لوحدة التحكم في الطاقة إسقاط الطاقة من خلال تعديل عرض النبضة للحفاظ على فصل الفرامل. هذا يقلل بشكل أساسي من إجمالي الطاقة التي تستهلكها الفرامل ويجعلها أكثر كفاءة في استخدام الطاقة.

مكابح زنبركية

غالبًا ما تتميز المكابح المطبقة بنابض لصناعة المصاعد بخصائص تصميمية خاصة، مقارنة بالمكابح الصناعية العامة. تركز هذه الخصائص على السلامة والموثوقية وسهولة الصيانة وانخفاض الضوضاء. ومن الأمثلة على ذلك تصميم المكابح المزدوجة الذي يتميز بفراملين مكدسين معًا لتوفير التكرار (الشكل 3). يتم استخدامه في المصاعد ذات غرف الماكينات الصغيرة (MMR) والمصاعد التي لا تحتوي على غرف ماكينات (MRL) والمصاعد المنزلية.

هناك أيضًا تصميمات أخرى ، بما في ذلك تصميم قرص واحد مع اثنين من تجهيزات نصف القمر (الشكل 4). بالنسبة للمساحات الضيقة ، توفر هذه المكابح رفيعة المستوى منخفضة التكلفة ثباتًا عاليًا لعزم الدوران وضوضاء منخفضة وخيار تحرير يدوي. يتم استخدامه في مصاعد MMR و MRL.

تعمل فرامل الفرجار الزنبركية (الشكل 5) بنفس الطريقة. تستخدم النوابض قوة عادية لتعشيق الفرامل ميكانيكيًا. يتم فصل الفرامل عن طريق تطبيق تيار كهربائي على الملف. في حالة الفرامل الهيدروليكية الزنبركية ، يؤدي الضغط الهيدروليكي بدلاً من ذلك إلى تحرير الفرامل. بالنسبة لأي نوع من أنواع الفرامل ذات الفرجار ، يمكن دمج عوامل الموثوقية أو السلامة الإضافية في النظام عن طريق إضافة مكابح متعددة الفرجار على قرص واحد. الفرامل ذات الفرجار قادرة على توفير عزم دوران مرتفع مقابل التكلفة ، لأن قوة الإمساك تعمل على نصف قطر قرص كبير. عزم الدوران = القوة * المسافة (نصف القطر).

طبلة الفرامل

فرامل الأسطوانة (الأشكال 6-9) هي نوع آخر من الفرامل. على عكس المكابح ذات الزنبرك الدوارة المثبتة على الجانب الخلفي للمحرك أو مكابح الفرجار المثبتة على قرص الأسطوانة الكبير ، يمكن تركيب هذه المكابح لتطبيق قوة الكبح مباشرة على الأسطوانة نفسها. نوع واحد ، فرامل من النوع المتمدد ، يتصاعد داخل الأسطوانة. القطر الداخلي للأسطوانة هو سطح احتكاك الفرامل. لمزيد من الأمان والموثوقية ، يمكن تركيب مكابح متعددة داخل الأسطوانة. إنها تعمل مثل الفرامل الأخرى التي تعمل بالزنبرك ، حيث تتحقق قوة التثبيت من خلال قوة الزنبرك ، ويتم تشغيلها (إطلاقها) كهربائيًا.

في حالة عدم توفر مساحة داخل الأسطوانة أو لأسباب أخرى ، يمكن استخدام فرامل أسطوانية من نوع النطاق الخارجي. في هذه الحالة ، القطر الخارجي للأسطوانة هو سطح الاحتكاك. تتميز الفرامل بمظهر جانبي رفيع ، مما يسهل إزالتها من أجل الصيانة. تتوفر خيارات التحرير اليدوي ، ويمكن استخدام فرامل متعددة على أسطوانة واحدة لمزيد من الأمان والموثوقية. مثل الفرامل ذات الفرجار ، يمكن للقوة التي تمارس على نصف قطر كبير أن توفر مستوى عالٍ من عزم الكبح.

الفرامل الهيدروليكية

قبل عام 1972 ، تم تركيب جميع المصاعد الهيدروليكية بدون جهاز أمان أسطواني. تسببت بعض الحوادث التي حدثت على مدار الخمسين عامًا السابقة والمتعلقة بفشل الحاجز الفردي في إعادة كتابة بعض الرموز. من المعروف أن التحليل الكهربائي هو المصدر الرئيسي لتلف الأسطوانات والمكونات الأساسية الأخرى الموجودة تحت الأرض في النظام الهيدروليكي. يمكن استخدام أسطوانات الحاجز المزدوج أو أي ميزة أخرى لسلامة السيارة لتوفير عامل أمان إضافي. يعد نظام LifeJacket® من شركة Adams Elevator Equipment Co. (الشكلان 50 و 10) حلاً شائعًا بحد ذاته. إنه جهاز الأمان الوحيد على غرار المكبس الذي يمنع المصعد من الحركة الهبوطية غير المرغوب فيها. إذا كان هناك فقدان للضغط الهيدروليكي أو حركة هبوط غير متحكم فيها ، فإنه يقوم بتشغيل الكباس وإمساكه لإيقاف المصعد بشكل متحكم فيه. عندما ينخفض ​​الضغط في أسطوانة التحكم ، يتم ضبط قابض المكبس. يتم تحقيق ذلك إما عن طريق تنشيط صمامات مجموعة LifeJacket ، أو ميكانيكيًا بسبب انخفاض الضغط في نظام المصعد. اثنان من صمامات التحكم يوفران فائضًا للتشغيل الآمن.

الدورية واستكشاف الأخطاء وإصلاحها

تشمل أسباب عدم عمل الفرامل على النحو المنشود الزيت أو الشحوم ، والتي يجب إبعادها عنها بأي ثمن. سيقلل تلوث أسطح الاحتكاك بشكل كبير من عزم دوران الفرامل. يجب أيضًا إبقاء الماء والجليد بعيدًا عن الفرامل. تتسبب الرطوبة في إعاقة بعض مواد الاحتكاك أكثر من غيرها ، ولكنها عمومًا ليست جيدة للفرامل. يمكن أن يكون الغبار أيضًا مشكلة إذا حدث على أسطح الاحتكاك ، لذلك قد تكون هناك حاجة لأغطية الفرامل أو أحزمة الغبار لمنع دخولها. يجب أيضًا استخدام القوة المناسبة للفرامل: قد يؤدي الإفراط في تسخينها ، وقد يؤدي القليل جدًا إلى عدم تحريرها. في حين أنه من الممكن أن يتلف ملف الفرامل ، فإن المشتبه به الأكثر ترجيحًا هو التوصيلات غير الصحيحة أو الأسلاك التالفة أو تحجيم الأسلاك غير الصحيح أو فقدان الطاقة المتقطع. يجب اتباع توصيات الشركة المصنعة.

إذا كانت الضوضاء تمثل مشكلة ، فتحقق من وجود تلوث ، وتحقق من الفجوات الهوائية. تحقق من المحاذاة ، إذا كان ذلك مناسبًا لنوع الفرامل هذا. يمكنك أيضًا التحقق من وجود أي علامات حرارية أو تآكل الفرامل. أخيرًا ، إذا تم إجراء الخدمة مؤخرًا ، فتأكد من عدم تنشيط التحرير اليدوي على الفرامل. هذا من شأنه أن يتسبب في فك ارتباطها بشكل دائم.