الحبال الصغيرة - جوانب للاستخدام في تطبيقات المصاعد

يبحث هذا البحث في تأثيرات واستخدام الحبال المعلقة ذات القطر الصغير.

تم تقديم هذه الورقة في لوسيرن 2010 ، المؤتمر الدولي لتقنيات النقل العمودي ونشر لأول مرة في كتاب IAEE Elevator Technology 18 ، الذي حرره A. Lustig. إنها إعادة طبع بإذن من الرابطة الدولية لمهندسي المصاعد (موقع الكتروني: www.elevcon.com). هذه الورقة هي إعادة طباعة دقيقة ولم يتم تحريرها بواسطة ELEVATOR WORLD.

الملخص

سيزداد استخدام الحبال المعلقة التي يقل قطرها عن 8 مم في العديد من تركيبات المصاعد. لقد تم بالفعل تطوير سلسلة منتجات المصاعد لعدة سنوات. تتطلب الحبال ذات التصميم الخاص لهذه التطبيقات ، عند مقارنتها بمكونات الرفع التقليدية المدرجة في المعيار ، جهدًا أكبر في الموافقة على التصميم وقبول المصعد الفعلي. تُستخدم شهادات الاختبار الصادرة عن الهيئات المبلغة لدعم المنتجين ، مما يؤكد ملاءمة الحبال ذات التصميم الخاص لاستخدامها كحبال تعليق للمصعد. يوضح الملخص مدى توفر الشهادات التي تغطي جميع الطلبات أيضًا من الحد الأدنى لعدد الرحلات المودعة في EN81-1. حقيقة تقييم الخبراء المنفصل لهذه الحبال تجعل من المسموح به أن تنخفض إلى أقل من D / d = 40 وأيضًا أن تقل عن الحد الأدنى لقطر 8 مم للحبال المحددة في المعيار. من الضروري للغاية توضيح توقعات المستخدمين وعمر الحبال في التطبيق العملي بشكل أفضل قبل مرحلة التخطيط والتعاقد. تتم مناقشة مادة حزم الانحراف في كثير من الأحيان في حالة الاكتشاف الموثوق به لتجاهل الحبل. سيتم عرض تأثير الحزم البلاستيكية على العمر والتخلص منها.

1.Introduction

أدى الضغط على التكاليف والبيئة التنافسية الأكثر صرامة إلى حلول تقنية تتشكل فقط من خلال معايير تحسين التكلفة. ومع ذلك ، في خضم كل مناقشات تحديد التكلفة هذه ، لا ينبغي لنا أبدًا تجاهل متطلبات السلامة والموثوقية - خاصةً مع مصاعد أحزمة الجر التي تتعلق بالسلامة والمصلحة العامة.

يعتبر حبل السلك الفولاذي لعنصر الماكينة العنصر الأساسي في أي نظام مصعد ، مما يؤثر على خصائص الأداء وتكاليف النظام. الحبال الرقيقة ، مع نفس نسبة القطر لحزم الجر إلى حبل السلك الفولاذي D / d ، تؤدي إلى حزم أصغر ووحدات قيادة أصغر مع عزم دوران خرج أقل (تحديد التكلفة). ومع ذلك ، تسمح أقطار الحزم الأصغر أيضًا بمساحة تركيب أصغر ، وبالتالي تقليل مساحة الرأس. من الممكن أن تكون مساحات أرضية الكابينة أكبر. ولكن ماذا عن المتطلبات المتعلقة بالسلامة ، عند تشغيل حبل السلك الفولاذي ، وهي: مدة الخدمة ونقطة نبذ الحبل السلكي؟ أثناء تشغيلها فوق الحزم ، تتعرض حبال الأسلاك الفولاذية لمجموعة من السلالات مثل ضغوط الشد الأولية والثانوية ، وضغوط الانحناء ، والضغط والالتواء - بالإضافة إلى التآكل بسبب الحركات النسبية بين الحبل والحزم وداخل الأسلاك نفسها. وبسبب هذا النوع من الاستنزاف تحديدًا ، لا يمكن حساب عمر خدمة حبال الأسلاك الفولاذية بشكل مباشر حتى لو كانت هناك معرفة كافية بضغوط الأسلاك ؛ بدلاً من ذلك ، يجب التحقق من عمر الخدمة من خلال اختبارات الانحناء التعب. إن أجهزة اختبار إجهاد الانحناء المنتشرة لهذا الغرض ، وإجراءات الاختبار والتقييم الإحصائي موضحة بالتفصيل في Feyrer2002. وتجدر الإشارة هنا إلى أنه - بالإضافة إلى طول الانحناء ، وقوة السلك الاسمية وقطر الحبل - فإن نسبة قطر الحزم إلى الحبل بالإضافة إلى قوة شد الحبل لها تأثير كبير على عمر خدمة الحبل. لذلك تلعب هذه المعلمات دورًا رئيسيًا في "معادلة خدمة Feyrer لعمر خدمة الحبال" والتي يمكن من خلالها وصف نتائج اختبارات الانحناء والتعب ، أي العدد المؤكد لدورات الانحناء حتى نقطة الإهمال. في Feyrer2002 ، تم توحيد و / أو إنشاءات حبال منتشرة بشكل متكرر والتي تم اختبارها وتقييمها. علاوة على ذلك ، يتضمن Feyrer2002 عرضًا لطريقة يمكن من خلالها مراعاة الانحراف في نتائج الاختبار.

ومع ذلك ، في حالة بناء حبل خاص مثل Pfeifer DRAKO STX 4 ، لا ينبغي قبول نتائج الاختبار الحالية بسهولة شديدة. على العكس من ذلك ، يجب إعادة إنشاء المبادئ الأساسية المقابلة لمعادلة عمر الخدمة - وهذا عن طريق اختبارات ثني التعب المعدلة مع معلمات اختبار واقعية مثل نسبة القطر D / d وشكل الأخدود وما إلى ذلك.

In a first step, the diameter threshold of d ≥8mm was not adhered to. The diameter ratios between the sheave and the rope have been retained with D/d=40. In a first step the 4mm and 5mm ropes have been issued with product type test certificate G461 by TÜV Süd, Germany. This certification applies to elevator systems using traction sheaves with V-grooves of g =40° to g =50° and guide sheaves with round grooves at a diameter ratio D/d=40. In a further development, however, and for the above-mentioned reasons of cost, space requirement and use-able cabin floor area, the sheave diameter ratios were reduced to D/d=30. These small D/d ratios have finally been included in the type examination certificate G461/1. As regards the 250T Warrington 8x19 IWRC rope, it was also possible to at least reduce the D/d-thresholds defined in EN81-1 to d=6mm and d=6.5mm for the deflection pulleys – obviously after extensive lifetime tests had been performed – to D/d=25 (G491 and G491/1). All of the previously listed product type test certificates for small ropes

تشترك أيضًا في أن عامل الأمان Sf وفقًا للمواصفة EN81-1 ، يتم حساب الملحق N كدالة لعدد البكرات في منطقة الحبل التي تخضع لأعلى حمولة ، وشكل الأخدود ، وما إلى ذلك. توقظ المطالب والرغبات التالية والجديدة. في شهادة نوع اختبار المنتج G515 ، يتم تجاوز عتبات عامل الأمان هذه ولكن دون إهمال متطلبات السلامة الموضوعة على وسائل الدعم. فقط للتذكير ، بعض الجمل الخاصة بحساب عمر حبال الأسلاك الفولاذية مع اختبارات إجهاد الخطوات والحسابات الإحصائية وعملية التجميع.

2. اختبارات مدى الحياة

يبدأ الاختبار باختبارات إجهاد الانحناء ، والتي خلالها تتنوع معلمات الاختبار نسبة القطر من الحزم إلى الحبل D / d ، وقوة الشد للحبل والأخدود. يوضح الشكل 1 أجهزة اختبار إجهاد الانحناء في مركز الكفاءة الفنية Pfeifer DRAKO في Mülheim ad Ruhr ، ألمانيا. أجهزة اختبار إجهاد الانحناء هذه متطابقة عمليًا مع الآلات الموضحة في Feyrer2002 ، ولهذا السبب ، سنقوم هنا بالاستغناء عن وصف مفصل وإحالة القارئ إلى الأدبيات.

كل ما يجب أن يؤخذ في الاعتبار هنا هو أنه ، أثناء اختبارات ثني التعب ، تم حساب فواصل الأسلاك في مناطق الانحناء لأطوال مرجعية من l = 6xnominal حبل قطر d و l = 30xnominal قطر قطر د وأنه تم قياس قطر الحبل . معايير التخلص من حبال الأسلاك الفولاذية STX 4 التي سيتم تطبيقها هي فواصل الأسلاك للأطوال المرجعية l = 30xd و l = 6xd وقطر ينخفض ​​بنسبة 6٪ (والذي يتم تكثيفه مقارنة بـ DIN 15020 مع 10٪ مقابل قطر الحبل الاسمي) .

يتم تعيين معلمات الاختبار لاختبارات الانحناء بسبب التعب بطريقة يمكن من خلالها الاحتفاظ بمدة الاختبار ضمن حدود معقولة وعدم غمر محتوى المعلومات من حيث تطبيقات المصاعد اللاحقة.

بالنسبة للاختبارات مع الأخاديد على شكل V أو الأخاديد المستديرة مع تقويض ، اخترنا عوامل أمان Sf ، min = 10. لا تحدث عوامل الأمان الأصغر هذه فعليًا في التطبيق اللاحق - أي يجب استقراء نتائج اختبارات الانحناء التعب إلى حد معين. وينطبق الشيء نفسه على اختبارات الأخاديد المستديرة التي تم إجراؤها باستخدام عوامل أمان منخفضة نسبيًا

سادس <8. تُظهر المقارنة مع عدد دورات الانحناء كما تم تأكيده بواسطة Feyrer2002 - لتركيبات الحبال المماثلة ، مع اختبار عوامل أمان الحبل ومع نسب D / d - أن حبال DRAKO تحقق عددًا أكبر بأربعة أضعاف من دورات الانحناء حتى نقطة تجاهل. ومع ذلك ، للبقاء في الجانب الآمن ، يتم استخدام عوامل زيادة أصغر لمزيد من الحساب لعدد الرحلات المتوقعة حتى نقطة التخلص.

3. توزيع الاحتمالات والانحراف

Other significant details – sometimes concealed beneath the basic requirements – include uniform rope tension within the ropes set out in parallel and the deviation of the rope properties within a given batch over a longer period of observation. Moreover, rope manufacturers must also be able to answer questions such as what influence does the deployment of plastic guide sheaves have on rope service life and, above all, on establishing the point of discard. Let us single out deviation by way of an example. From one production batch of STX 4 (Seale 6x17 WSC d=4mm) rope measuring approximately 8,000 m, we took rope specimens at five different places and subjected them to fatigue bending tests. The tests were all conducted on the same fatigue test rig using constant test parameters. The number of bending cycles up to the point of discard so ascertained were then recorded on a prob-ability graph – Figure 2. It can be stated that the number of bending cycles up to the point of discard can be described exceptionally well on the basis of logarithmic normal distribution. The deviation or the standard deviation – characterized by the steep course of the regression line – is with lgs=0.038 relatively small and lies at the lower margin of the deviation given in Feyrer2002 for several tests based on the same batch. The mean value is here even more than 2.5 times higher than literature based results. It can be stated too that the deviation for different production lots is in the same range.

4. عملية التجميع

لحساب عدد الرحلات ، تم أخذ عدد دورات الانحناء حتى نقطة التخلص من حبال الأسلاك الفولاذية في الأخدود المستدير وتشكيل الأخاديد ، وهذا بافتراض أن الجزء الأكثر إجهادًا من الحبل يمتد فوق حزمة الجر بالشكل أخدود وأكثر من حزمتين توجيهيتين مع أخدود دائري مع ثني واحد ، الشكل 3.

وفقًا لقاعدة Palmgren-Miner ، فإن عدد الرحلات المتوقعة هو إذن

5. نوع شهادة الامتحان G515

تؤدي التعريفات الموضحة في EN 81-1 ، الملحق N إلى محرك بحبال تكون مدة خدمته محدودة وفي كثير من الحالات ، على سبيل المثال في القطاع المتوسط ​​والعالي الارتفاع ، تعتبر منخفضة. يجب أن يؤخذ في الاعتبار هنا أن القصد من طريقة الحساب هذه هو في الغالب تلبية أهداف السلامة.

ومع ذلك ، فإن عالم المصاعد والمصاعد متنوع للغاية. على النقيض تمامًا من التركيبات عالية التردد التي تمت مناقشتها أعلاه ، في مجال المصاعد السكنية أو عند التعامل مع المنشآت المعروفة بأنها قليلة التردد ، فإن التعريف المقدم من EN 81-1 ، يُقال إن الملحق N "فخم" للغاية. عند التعامل مع هذا النوع من المصاعد ، فإن الحل الواضح هو تصميم محرك الحبل بطريقة تقلل نسبة D / d وعوامل الأمان من أجل توفير التكاليف المتعلقة بالجر وكذلك السماح بتحسين مساحة التثبيت. ومع ذلك ، كما هو متوقع ، تؤدي نسب D / d الأصغر وعوامل أمان الحبل إلى تقليل عمر خدمة الحبل.

بالنسبة للحبل السلكي الفولاذي DRAKO من النوع 250T d = 6 مم ، d = 6.5 مم و d = 8 مم ، يتم حساب عدد الرحلات للتخلص عمليًا لأي نسب اختيارية لقطر الحزم إلى الحبل ، عوامل الأمان بشكل مستقل عن EN 81 -1 حساب وأخاديد الحزم ذات الأشكال المختلفة. ينطبق هذا هنا على الحالة التي يمر فيها قسم الحبل المفروض مسبقًا على أعلى مستويات الضغط على بكرة الجر وبكرتين منحرفتين. يتم تحليل كل من الأقطار المتطابقة في بكرات الجر والانحراف DTraction sheave = DD البكرة المنحرفة والأقطار المختلفة DTraction sheave DD يتم تحليل البكرة العاكسة.

بالنسبة لحزم الجر ، يتم استخدام الأخاديد على شكل V من g = 35 ° إلى g = 60 ° و U-grooves بزوايا مقطوعة b = 75 ° إلى b = 105 °. يتم تطبيق عوامل التخفيض وفقًا للمواصفة EN 81-1 ، الملحق N. يتم تحديد عوامل الخفض غير المدرجة عن طريق الاستقراء.

يعتمد EN 81-1 على الحد الأدنى لعدد الرحلات إلى عمر البطاقة ، والذي لا يمكن تحقيقه في بعض الحالات بنسب قطر الحزم إلى الحبل أعلاه. الهدف الآن هو إظهار عدد الرحلات التي يمكن توقعها حتى عمر التخلص مع نسب D / d الصغيرة لعوامل أمان الحبال المختلفة Sf والأخاديد ذات الأشكال المختلفة ومجموعات الحزم المختلفة.

نظرًا لأن المعلمات التي نتعامل معها هنا غير تقليدية في قطاع إنشاء المصاعد ، فإن الحساب يخطئ في جانب السلامة ، على سبيل المثال من خلال الأخذ في الاعتبار الزيادات في قوة الحبل بسبب توتر الحبل غير المتكافئ والاحتكاك والتسارع وما إلى ذلك. يتم أخذ أداء الانحناء العالي في حبال DRAKO مقارنةً بإجمالي السكان وفقًا لـ Feyrer في الاعتبار "بحذر".

حبل السلك الفولاذي DRAKO 250T مخصص للمصاعد داخل وخارج المتطلبات المنصوص عليها في EN 81-1.

قد ينحرف عامل الأمان Sf و / أو إحزم الجر لانحراف نسبة قطر البكرة D / d عن متطلبات EN 81-1. إذا كان عامل الأمان Sf يندرج ضمن متطلبات EN 81-1 ، الملحق N ، فإن المصعد المعني يتوافق مع المعيار. ليست هناك حاجة إلى تدابير إضافية للتشغيل. إذا كان عامل الأمان Sf يقع خارج متطلبات EN 81-1 ، الملحق N ، فإن المصعد المعني هو واحد مع "عدد رحلات مخفض". إجراءات إضافية مطلوبة للتشغيل ، مثل عداد رحلة موثوق.

عندما ينتقل قسم الحبل المعرض لأعلى مستوى من الضغط فوق بكرة الجر وبكرتين منحرفتين (مع تحديد طول الانحناء على الجانب الآمن المقابل لمسافتين بين طابقين) ، يمكن تقدير عدد الرحلات المتوقعة لنسب القطر المختلفة D / d وعوامل الأمان- Sf وفقًا للرسومات البيانية المتاحة ، حيث تم أخذ "صنف واحد D / d" ونسب D / d مختلفة للجر وانحراف البكرة في الاعتبار. يمكن استيفاء القيم الوسيطة باستخدام طريقة متوفرة. أخيرًا ، يتم تلخيص نطاق صلاحية شهادة اختبار النوع G515 في الجدول 1.

6. بكرات تحويل بلاستيكية

شهادة اختبار نوع المنتج G515 صالحة لبكرات تحويل الصلب أو البكرات البلاستيكية. يمكن العثور على مزايا بكرات تحويل البلاستيك في الوزن المنخفض والتجميع. علاوة على ذلك ، يكون العمر أطول عندما تكون حبال الأسلاك الفولاذية فوق بكرات بلاستيكية أطول مما كانت عليه عندما تمر فوق بكرة فولاذية من نفس القطر. ومع ذلك ، يمكن أن يكون اكتشاف حالة الاستبدال للتآكل أكثر صعوبة عند استخدام بكرات بلاستيكية بسبب فواصل الأسلاك المرئية من الخارج بأطوال مرجعية. بشكل عام ، ليس هناك شك فيما يتعلق باكتشاف موثوق لحالة التآكل البديلة لأن الركض فوق حزام الجر مع أخاديد الشكل يؤدي إلى تعرض الحبل لكسر سلكي مرئي خارجيًا. جانب مثير للاهتمام على الرغم من هذا هو تأثير بكرات تحويل البلاستيك على البكرات التي يتم دحرجتها في الرفع الناتج عن الاحتكاك. تم إجراء اختبارات الانحناء المرهق لهذا الغرض ، حيث تمر المنطقة التي تتعرض لأعلى حمل دائمًا فوق بكرة التحويل وبكرة الاحتكاك. تم إجراء اختبارات مقارنة مع بكرات تحويل من الصلب وبكرات بلاستيكية ، كل منها مدمج مع بكرة الاحتكاك الفولاذية. تم اختبار بكرة التحويل بشكل إضافي باستخدام بكرة إلى حبل نسبة قطرها D_U/d_NOM= 40 ود_U/d_NOM= 25. كانت نتيجة اختبارات الانحناء المتعبة أن تطور كسر الأسلاك يتباطأ قليلاً عند استخدام بكرات تحويل بلاستيكية ، مقارنة ببكرات تحويل الصلب. مجموعة بكرة الاحتكاك الفولاذية / بكرة انحراف الصلب ، تم الوصول إلى حالة استبدال التآكل في وقت أبكر مما كان عليه الحال مع بكرة الاحتكاك الفولاذية / البكرة البلاستيكية. استمرت الاختبارات بعد الوصول إلى حالة التآكل البديلة ثم تم إجهاضها عند دورة الانحناء N = 2 مليون. أدت الفترة بين تحقيق حالة الاستبدال من التآكل وإجهاض الاختبارات إلى تحقيق عدد من دورات الانحناء التي تتوافق مع 3 سنوات رفع على الأقل لنظام يتردد بشدة. الحبال لم تنكسر في تلك اللحظة من الزمن. حبال الاختبار التي استخدمت في اختبار الشد اللاحق من أجل تحديد قوة الكسر المتبقية تم صبها على كلا الجانبين. أثناء اختبارات الشد ، كانت منطقة الانحناء في منتصف طول الاختبار الحر. لا تزال قوى الانحناء الحقيقية المحسوبة للحبال المستخدمة تقترب من الوصول إلى الحد الأدنى من قوة الانحناء عندما يكون الحبل في حالة جديدة.

7. اختتام

عادةً ما يعني استخدام الحبال الرقيقة في المصاعد المدفوعة بالاحتكاك تجاوز متطلبات EN81-1. ومع ذلك ، هذا لا يمكن أن يضحي بسلامة المستخدمين. ستوفر التدابير الإضافية الواسعة دليلاً على تكافؤ الحل الجديد مع متطلبات المعايير ، بالإضافة إلى هيئة مُبلغ عنها يتم توثيقها في شهادات اختبار نوع المنتج. من الممكن أيضًا استخدام محركات محسّنة من حيث التكلفة لمصاعد البكرات الاحتكاكية ذات التردد الضعيف والمتوسط. يسير تخفيض التكلفة على جانب القيادة دائمًا جنبًا إلى جنب مع تقليل نسبة البكرة إلى الحبل D / d. هذا التخفيض مقيد بمتطلبات EN 81-1. شهادة اختبار نوع المنتج G515 من Pfeifer DRAKO والتدابير الإضافية التي تمت صياغتها فيها مدعومة في أوقات الأمان ، مما يفتح الطريق للأنظمة التي تحتوي عمليًا على أي شكل من أشكال بكرة الاحتكاك ، ونسب قطر D / d ≥ 25 وعوامل أمان الحبل التي تنحرف عن طرق الحساب في EN 81-1 ، الملحق "ن". لا يؤثر اختيار بكرات التحويل المصنوعة من الصلب أو البلاستيك على اكتشاف حالة استبدال تآكل حبال الأسلاك الفولاذية المعنية.

مراجع حسابات
فيرير ، ك. (2002). دراتسيلي. Springer Verlag Berlin 2002