أجهزة قفل باب الهبوط

المقدمة

تنص المادة 5.3.9.3.4 من EN 81-20 على أنه "في حالة أبواب الهبوط التي يقودها باب السيارة ، إذا كان باب الهبوط مفتوحًا لأي سبب من الأسباب عندما تكون السيارة خارج منطقة الفتح ، فإن الجهاز (سواء الوزن أو الينابيع) يجب أن تضمن إغلاق وإغلاق باب الهبوط. " تشير المقالة ذات الصلة إلى شدة الخطر الذي قد يحدث عندما تصبح أبواب الهبوط مفتوحة. على الرغم من وجود تصميمات وتركيبات مختلفة لجهاز قفل باب الهبوط ، فقد نأخذ مسارًا مشتركًا ، والذي يمكن اعتباره نهجًا يتضمن طريقة التصميم من الناحية الفنية وتحليل الفوائد من حيث التكلفة ، لتحليل الخيارات. الغرض هنا هو تحديد جهاز قفل باب الهبوط الأمثل بنهج شامل.

الطرق المتاحة

يمكن تصميم أجهزة إغلاق وإغلاق باب الهبوط كنظام ميكانيكي كامل. المكونات الرئيسية لهذا النظام هي الكتلة المتحركة لباب الهبوط وعنصر النظام الذي يقوم بتجميع الطاقة. بشكل عام ، يتم استخدام زنبرك التمديد أو وزن ثابت لعنصر النظام هذا. يتم الاحتفاظ بالطاقة الحركية الناتجة عن حركة باب الهبوط في اتجاه الفتح كطاقة محتملة بواسطة عنصر تراكم الطاقة (الزنبرك أو الوزن الثابت) للنظام. يجب أن تكون هذه الطاقة الكامنة كبيرة بما يكفي للتغلب على القصور الذاتي للكتلة المتحركة الكلية ولإغلاق الباب وقفله. من أجل توليد طاقة كامنة كافية ، يعد التصميم المناسب لنظام تراكم الطاقة أمرًا بالغ الأهمية. خلاف ذلك ، فإن الثغرات الأمنية ستكون حتمية.

2.1 الينابيع

2.1 .1 تصميم الربيع

نوابض التمديد تخزن الطاقة بالطاقة الخارجية. في ظروف التشغيل التي لا تتجاوز فيها حدود التشوه المرن ، ستستخدم الزنبركات الطاقة المخزنة لإغلاق الألواح تمامًا بأقل خسارة. يجب تحديد القوة الدنيا لإغلاق وقفل باب الهبوط. يمكن استخدام طريقة التحليل الديناميكي لهذا الحساب. من أجل الحفاظ على السلامة والأمن ، يجب إجراء هذه القياسات عند خلوص الباب الأدنى ، وهو أيضًا الحد الأدنى لمسافة التحميل المسبق في الزنبرك. سيختلف تصميم زنبرك التمديد بناءً على حالة المكون وخصائص الزنبرك. في تصميم زنبرك التمديد ، يجب تحديد سماكة السلك وقطر الزنبرك الخارجي والطول الحر ومادة الزنبرك وعدد الملفات النشطة ونوع الخطاف ونطاق تشغيل القوة الخارجية.

باستخدام مدخلات التصميم هذه ، قد نصل إلى قيم القوة المحددة ، وثابت الزنبرك ، وضغط الحمل الأدنى والأقصى ، وقوة التحميل المسبق المطلوبة والحد الأقصى لطول الزنبرك. بالنسبة للقوى المحددة وخصائص الزنبرك ، يلزم إجراء تحليل ديناميكي مرة أخرى في برنامج التصميم. يتم تحديد حدود تشغيل باب الهبوط وقيمة قوة الاحتكاك وخصائص الزنبرك في التحليل. باستخدام هذه التعريفات ، يمكن إنشاء النتائج وتفسيرها قبل تنفيذ الأساليب التجريبية من خلال موضع اللوحة - مخطط الوقت ، ومخطط وقت السرعة للوحة ، ومخطط Spring Force-Time.

يتم بعد ذلك اختبار نوابض التمديد التي تم تصميمها وتحليلها نظريًا بشكل تجريبي باستخدام نموذج أولي. أثناء تحديد ثابت الزنبرك التجريبي (k) ، يتم فحص مقدار الاستطالة عند قوة معينة من خلال نظام اختبار الوزن الحر للزنبرك. 

يتم رسم القوة المطبقة على الزنبرك (F) كدالة للتغيير في طول الربيع (x). يتم رسم خط خطي يناسب نقاط البيانات وتظهر معادلة هذا الخط على الرسم البياني. يعطي المنحنى في مخطط مقدار القوة - الامتداد قيمة ثابت الربيع "التجريبي" (k = k ').

من أجل الاستخدام الأمثل للزنبرك حيث تتغلب الطاقة الكامنة المرنة للزنبرك على قوة الاحتكاك على باب الهبوط وأوزان اللوحة ، يجب مراعاة القضايا المذكورة أدناه:

• يجب ألا يتجاوز طول الزنبرك حد التشوه المرن
• يجب أن يتم التحميل المسبق المطلوب
• يجب تحديد قوة الاحتكاك
• يجب تحديد نتائج تصميم الزنبرك المراد استخدامه
• يجب حساب الطاقة الكامنة لمرونة الربيع
• يجب تحديد مواقع التثبيت المناسبة.
• صيغة الطاقة الكامنة للمرونة هي: E = 1/2 k.x²
• يجب تحديد ثابت الربيع (ك) بناءً على خصائص الزنبرك.
• يشير مقدار الاستطالة (x) إلى الطاقة المتراكمة على الزنبرك في حالة وجود خلوص حيث يتم تحرير النابض واللوحة المحملين مسبقًا.
• قوة الاحتكاك للوحات F_S=k_S م.ز
• معامل الاحتكاك (ك_S ) ، تم إجراء قياسات تباين القوة بشكل تجريبي من خلال التحليل الديناميكي ،
• وزن اللوحة (م).
• تسارع الجاذبية (ز)

باستخدام هذه الحسابات ، سيتم تحديد اختيار زنبرك التمديد المناسب تجريبيًا ونظريًا.

2.1 .2 مزايا وعيوب الينابيع

في حين أن استخدام زنبرك لجهاز إغلاق باب الهبوط أرخص من استخدام وزن ثابت ، إلا أنه ينطوي على مخاطرة من حيث ديناميكيات آلية الباب لأن قوة الزنبرك تختلف أيضًا باختلاف موضع الباب المتغير في اتجاه الفتح.

الطاقة المحتملة المتراكمة من الزنبرك عندما تكون السيارة خارج منطقة الفتح تخلق الحد الأدنى من القوة المطلوبة لإغلاق وقفل باب الهبوط ، كما هو مذكور في المادة 5.3.9.3.4 من EN 81-20. عندما يكون الباب مفتوحًا تمامًا ، تنتج الطاقة الكامنة المتراكمة في الزنبرك طاقة أكبر بكثير من الكمية التي تفي بمتطلبات المعيار. تؤثر الطاقة الكامنة ، والتي تختلف في اتجاه فتح الباب ، على ديناميكيات مشغل باب الكابينة. بينما تزداد قوة الزنبرك على مشغل باب السيارة في الاتجاه المعاكس أثناء حركة فتح الباب ، يتم إجبار المشغل دون داع. أثناء حركة إغلاق الباب ، تتناقص قوة الزنبرك ، مما يؤدي إلى تسريع الباب دون داع ويجعل من الصعب التحكم في مشغل باب السيارة.

في الرسم البياني 2 ، تم إعطاء النتائج التجريبية التي تم الحصول عليها في دراسات البحث والتطوير السابقة والتأثيرات الديناميكية لاستخدام النوابض والأوزان الثابتة موضحة بالأرقام. [1] وفقًا لهذه البيانات ، فإن القوة التي ينتجها مشغل الباب باستخدام زنبرك أعلى بنسبة 24٪ من القوة التي ينتجها مشغل الباب باستخدام وزن ثابت.

2.2 الوزن الثابت

2.2.1 تصميم الوزن الثابت

الوزن الثابت ، الذي يتم إزاحته بالتوازي مع حركة باب الهبوط في اتجاه الفتح ، يعمل ضد قوة الجاذبية. عندما يتم تحريره ، يحاول الوزن المعرض لقوة الجاذبية إغلاق ألواح باب الهبوط. نظرًا لأن القوة الناتجة عن الوزن الثابت في اتجاه الإغلاق هي نفسها في كل موضع من الباب ، فإن تحديد مقدار الوزن الثابت هو المعلمة الحاسمة الوحيدة للتصميم. لتحديد هذه المعلمة ، يكفي إيجاد قيمة قوة الاحتكاك التي تمنع حركة الكتلة الكلية. الوزن المحسوب بقسمة هذه القوة على تسارع الجاذبية يعطي القيمة الدنيا المطلوبة للوزن الثابت.

2.2.2 مزايا وعيوب الوزن الثابت

يعد استخدام الوزن الثابت لجهاز إغلاق أبواب الهبوط هو الممارسة الأكثر فائدة من حيث ديناميكيات النظام. بدلاً من القوى المتغيرة التي لها تأثير على مشغل السيارة عند استخدام الزنبرك ، لدينا هنا قوة ثابتة مستقلة عن موضع الباب في اتجاه الفتح أو الإغلاق. بالإضافة إلى ذلك ، فهي أكثر تكلفة بسبب الطريقة التي يتم بها دمج الوزن الثابت في آلية الباب. يتم دمج الزنبرك عن طريق توصيل أحد طرفي الزنبرك ميكانيكيًا بنقطة ثابتة على الآلية ، والطرف الآخر بجزء متحرك في الآلية بينما الترتيبات الميكانيكية البسيطة لن تكون كافية لدمج الوزن الثابت. يجب توجيه الوزن الثابت الذي يتحرك في وقت واحد مع حركة الباب داخل بناء الباب. نظرًا لأن هناك حاجة إلى مكونات إضافية ، فستزيد التكلفة بشكل مباشر.

2. اختتام

يمكن استخدام كلتا الطريقتين للوفاء بمتطلبات المعيار بشكل مختلف في كل نظام باب ، وقد يكون لهما آثار مختلفة. لذلك ، لا يوجد خيار صحيح مطلق. يجب فحص تأثيرات الخيارات من الناحيتين الفنية والمالية. نسبة الفائدة إلى التكلفة للطرق المطبقة هي المؤشر الأساسي الذي سيحدد دقة الاختيارات. لذلك ، يمكن تحسين الأجهزة المستخدمة لإغلاق أبواب الهبوط من خلال الهندسة في ضوء هذا المؤشر.