تأثير EN 81-20 و EN 81-50 في المقاطع

تم تقديم هذه الورقة في ELEVCON Madrid 2016 ، المؤتمر الدولي لتقنيات النقل العمودي ، وتم نشرها لأول مرة في كتاب IAEE Elevator Technology 21 ، الذي تم تحريره بواسطة A. Lustig. تمت إعادة طبعها بإذن من الرابطة الدولية لمهندسي المصاعد IAEE (موقع الويب: www.elevcon.com).

بقلم خيسوس سانز وخوسيه إنريكي فرنانديز

وفقًا لـ EN 81-20 و EN 81-50 ، يجب تضمين قوى الاحتكاك التي تمارس بواسطة المشابك الموجودة على قضبان التوجيه في حساب مسار التوجيه. يمكن أن تؤدي حقيقة التفكير في قوى احتكاك القصاصات إلى طلب أحجام أكبر لقضبان التوجيه بتكلفة مواد أعلى. سيقتصر استخدام المقاطع الموجودة في السوق ذات قوى الاحتكاك العالية جدًا ، مثل المشابك المزورة ، على المباني القصيرة ، في حين أن تلك المشابك ذات السلوك المرن يمكن أن تؤثر على اختيار سكة التوجيه. تتناقض هذه المقالة مع المقاطع التقليدية والمفهوم الجديد للمشابك القابلة للتعديل مع قوى احتكاك منخفضة للغاية ومقاومة عالية مناسبة لحساب EN 81-20 و EN 81-50.

1. مقدمة

على الرغم من حقيقة أن تدهور مسار الركوب يحدث مع مرور الوقت (لم يكن انحناء قضبان التوجيه والتشوه الكبير للأقواس آثارًا غير معروفة للتفاعل بين المبنى ومسار الركوب) ، إلا أن الإصدارات السابقة من المعيار EN 81 أغفلت مراعاة بعض القوى الرأسية التي تحدث في مسار الركوب.

على النقيض من EN 81 و EN 81-20 و EN 81-50 ، أضف العوامل التالية عند تحديد القوة الرأسية Fv على قضبان التوجيه:

• تحميل الوزن لقضبان التوجيه
• تأثير تسوية المبنى أو الانكماش الخرساني الذي يتسبب في قوى الدفع على قضبان التوجيه بسبب الاحتكاك بين المشبك وسكة التوجيه

يدعو هذا الحساب الجديد الموضح في المعيار صناعة الارتفاعات إلى مراجعة وتحليل المقاطع المتوفرة في السوق والنظر في تطوير مقاطع جديدة تقدم أداءً محسنًا.

2. التفاعل بين المقطع ودليل السكك الحديدية

هناك نوعان من القوى التي تؤثر على المقطع: القوى الجانبية والعمودية.

يتسبب تحرك السيارة أو ثقل الموازنة أو تشغيل معدات الأمان أو تأثير الزلزال في وجود قوى جانبية على قضبان التوجيه التي يجب أن تصمد أمام المشابك في النهاية.

على العكس من ذلك ، فإن عمليات الإزاحة الرأسية التفاضلية بين قضبان البناء وقضبان التوجيه (بسبب استقرار المبنى أو الانكماش الهيكلي أو الاختلافات الحرارية) تسبب بعض قوى الاحتكاك الرأسي على المقاطع التي يجب أن تتحملها قضبان التوجيه والمفاصل ، أي الركوب طريق. تحدث عمليات النزوح النسبية هذه في إطار زمني يمكن أن يتراوح بين ستة أشهر إلى سنتين بعد اكتمال المبنى. يمكن إجراء حساب شامل لتحديد النسبة المتناقصة للمبنى ، ولكن هذا ليس الغرض من هذه المقالة ، ومن المقبول على نطاق واسع تقليل ارتفاع المبنى بنسبة 0.1٪. يعطي هذا الشكل قاعدة سريعة لتقدير الحد الأقصى للإزاحة النسبية الرأسية (مبنى 40 م له أقصى إزاحة نسبية 40 مم ؛ إذا كان طوله 100 م ، فهو 100 مم ، إلخ).

بطريقة ما ، تتطلب القوى المتفاعلة بين سكة التوجيه والمشابك خصائص مختلفة اعتمادًا على أصل القوة. تتطلب القوة المنقولة من سكة التوجيه إلى المشبك قوة في المقطع ، بينما تتطلب القوى المنقولة من المشابك إلى مسار الركوب قوة احتكاك منخفضة في التلامس. الهدف من كلا المطلبين هو الحفاظ على السلامة الهيكلية لمسار الركوب.

تثبت المشابك سكة التوجيه ، وتمسكها من أجنحتها القاعدية (الشكل 1). سماكة هذه الميزة لقضيب التوجيه لها تفاوت ± 0.75 مم نتيجة لعملية التصنيع (مطحنة الدرفلة على الساخن). تلخيصًا ، يجب أن تكون المقاطع قادرة على تثبيت القضبان على إحدى الميزات ، والتي يمكن أن يصل نطاق التباين الإجمالي لها إلى 1.5 مم ، وعلى الرغم من ذلك ، يجب أن تضمن استيفاء متطلبات القوة والاحتكاك في جميع الحالات.

3. المقاطع المتوفرة في السوق

من الممكن العثور على العديد من أنواع المقاطع المختلفة في السوق ، ولكن يمكن تصنيفها في ثلاث مجموعات رئيسية:

• مقاطع مزورة
• مقاطع من الصفائح المعدنية
• مقاطع قابلة للتعديل

يقيم الجدول 1 بعض خصائص مقاطع معدنية مزورة ومشابك قابلة للتعديل.

3.1. مقاطع مزورة

المقاطع المزورة مضغوطة ، وخاصيتها الرئيسية هي أن مقاومتها عالية جدًا (الشكل 2).

إنها تمارس قوة طبيعية عالية جدًا على سكة التوجيه عند تثبيتها. ينتج عن هذه القوة الطبيعية العالية قوة احتكاك رأسية عالية بين المشابك وقضبان التوجيه.

هذا النوع من المشابك مناسب لإصلاح بعض العناصر التي يجب تثبيتها بإحكام في مسار الركوب (على سبيل المثال ، الهياكل الحركية في التطبيقات التي لا تحتوي على غرفة الماكينة) ولإصلاح قضبان التوجيه في ارتفاعات السير المنخفضة حيث تكون عمليات الإزاحة الرأسية التفاضلية بين المشابك و يمكن إهمال قضبان التوجيه. ومع ذلك ، فإن استخدامه مقيد تمامًا في ارتفاعات المباني المتوسطة.

يسمح EN 81-20 بتجاهل قوة الدفع لارتفاعات السفر التي لا تتجاوز 40 مترًا ، في حين أنه يتطلب أيضًا تصاريح كافية للسماح بانكماش المبنى لهذه الحالات. بطريقة ما ، يمكن فهم هذه الحقيقة على أنها متناقضة ، ولا تزال تترك السؤال مفتوحًا حول لماذا 40 مترًا (40 ملم من الإزاحة النسبية ، كما قيل أعلاه) هو الحد للنظر في قوة الدفع. سيكون اعتبار قوة الدفع هذه في جميع الحالات أكثر اتساقًا ، بغض النظر عن ارتفاع المبنى ، وسيتطلب استخدام مقطع مناسب حقًا لكل تثبيت وفقًا لحساب تقني.

3.2 مقاطع الصفائح المعدنية SL

على عكس المقاطع المزورة ، تقليديًا ، تم اعتبار مقاطع الصفائح المعدنية مقاطع منزلقة (SL) ، وقد تم تصميمها للوصول إلى ارتفاعات سفر أطول (الشكل 3).

في الماضي ، تم تصميم مقاطع SL على أنها مقاطع أضعف مقارنة بالمقاطع المزورة. يجب الوصول إلى تشوهها البلاستيكي تلقائيًا أثناء تركيبها ، وبالتالي ، يجب ألا تتغير القوة العادية - وبالتالي قوة الاحتكاك مع سكة ​​التوجيه - بشكل كبير ، على الرغم من اختلاف سمك قاعدة السكة الإرشادية الإجمالي البالغ 1.5 مم.

منذ عقود ، عندما تم تنفيذ هذه المقاطع في صناعة المصاعد ، تم إجراء اختبارات وحسابات نظرية محدودة فقط باستخدام بيانات افتراضية ونماذج مرنة للغاية (منطقة مرنة ومنطقة بلاستيكية مع Etan قريبة من الصفر). تم قبول البيانات الناتجة واعتبرت صالحة حتى وقت قريب ، ولكن من المعروف أنها يمكن أن تختلف مع الواقع بسبب عوامل مختلفة:

• تحمل سماكة قاعدة سكة التوجيه ± 0.75.
• يكون تفاوت المقطع العادي لارتفاع نقطة الاتصال ± 1 مم.
• قص تباين حد إنتاجية المواد من مقطع إلى آخر
• الضغط الجانبي الناجم عن قلب المشبك عند شد الصامولة
• التركيب الخاطئ (مع وجود فجوات أو مع وجود تلامس في نصف قطر قضيب التوجيه)
• حواف حادة للقوس (انحناءات كتيفة ، فتحات ، إلخ)

من المهم لفت الانتباه إلى خصائص مادة الفولاذ المستخدمة عادة في هذا النوع من المشابك ، خاصة بسبب حقيقة أنه من المتوقع أن تعمل مادة القصاصة في منطقة البلاستيك.

تحدد ST37 (أو ما يعادلها ، S235JR) فقط أقل حد إنتاج مسموح به للصلب عند 235 ميجا باسكال ، لكن حد العائد الحقيقي يمكن أن يختلف بشكل مهم من دفعة إلى أخرى.

يتراوح تباين حد العائد في 20 عينة تم تحليلها من 113٪ إلى 164٪ فيما يتعلق بالقيمة المرجعية البالغة 235 ميجا باسكال.

هذا هو السبب في أن أنواع الفولاذ المختلفة المتوافقة مع ST37 تتصرف بشكل مشابه في البداية ، أثناء شد البرغي ، لأنها تبدأ العمل في المنطقة المرنة. ينشأ الاختلاف بمجرد وصول الفولاذ إلى حد الخضوع: لا تستمر القوة العادية في الزيادة خطيًا ، ولا يزال الفولاذ الآخر مرنًا بدرجة أكبر قليلاً. سيؤدي ذلك إلى قوى طبيعية مختلفة على سكة التوجيه ، وبالتالي ، احتكاكات مختلفة ومقاومات مختلفة.

يُظهر التحليل العميق لأداء مقطع الصفائح المعدنية مع جميع المتغيرات المذكورة أعلاه انحرافات كبيرة بين معلمات القصاصة النظرية والسلوك الحقيقي للمقطع.

مع الأخذ في الاعتبار كل هذا ، من الضروري تحديد مقاومة هذا النوع من المشابك ، مع الأخذ في الاعتبار أدنى حد إنتاج مسموح به من مادته الخام ، ولكن يجب تحديد قوة الاحتكاك مع الأخذ في الاعتبار الحد الأقصى للإنتاجية التي يمكن العثور عليها. ومع ذلك ، فإن هذه القيمة القصوى غير متوفرة ، حيث إنها غير محددة في تعريف المواد الخام للمعايير.

3.3 مقاطع SH قابلة للتعديل

بهدف الحصول على قوى احتكاك منخفضة للغاية ومقاطع عالية المقاومة ، نشأ مفهوم جديد مع المشابك القابلة للتعديل (الشكل 4).

ليس من المفترض أن تمارس المشابك من النوع SH أي ضغط على سكة التوجيه عند تثبيتها. لهذا الغرض ، يمكن تثبيتها باستخدام أبعاد دليل السكك الحديدية في النقطة التي يتم فيها تجميعها.

تتمثل ميزة عدم ممارسة أي ضغط على سكة التوجيه - في الواقع ، تظهر بعض القوة العادية المتبقية بسبب عيوب مختلفة - في أن قوة الاحتكاك تصبح منخفضة جدًا.

ومع ذلك ، هناك بعض العيوب المهمة لهذا النوع من المشابك ، مثل صعوبة التجميع الصحيح ، والارتداء المبكر لنقاط التلامس تحت الأحمال الدورية الجانبية المعتدلة بسبب نقطة التلامس المائلة ، ومخاطر فك الارتباط بقضيب التوجيه ، وما إلى ذلك.

بشكل أساسي ، يحول التلامس المائل على نصف قطر سكة التوجيه تفاعل التلامس (R1) إلى حملين مكونين: أحدهما عمودي (Ry) والآخر أفقي (Rx) يميل إلى فتح المقاطع بعيدًا (الشكل 5). يؤدي هذا إلى إزاحة نسبية أكبر عند التلامس بين المشبك وسكة التوجيه مما يؤدي إلى التآكل المبكر لنقاط التلامس عندما تخضع المشابك لاختبارات التحمل ، وإذا كان الحمل مرتفعًا بدرجة كافية ، يؤدي إلى فك ارتباط خطير لقضيب التوجيه من المقاطع.

تظهر نتائج اختبارات التحمل مع Fx = 1,700 N ، حيث تتحمل المقاطع ملايين الدورات ، أن مقطع SH يتآكل ويقدم التصاريح التالية:

• الفجوة الجانبية: 0.5 مم بعد 150,000 دورة و 1 مم بعد 670,000 دورة
• الفجوة العمودية: فجوة 0.5 مم بعد 620,000 دورة

4. أحدث المقاطع

يستهدف السوق مقاطع تجمع بين المزايا المذكورة أعلاه ولكنها تقلل من العيوب والمخاطر.

نتيجة لهذه الحاجة ، تم تطوير مقاطع جديدة. يمكن تصنيف مقاطع SLS في عائلة مقاطع الصفائح المعدنية التي تمارس ضغطًا منخفضًا ، وتنتمي مقاطع SCA إلى عائلة المشابك القابلة للتعديل.

4.1 SLS الصفائح المعدنية منخفضة الاحتكاك ومقاطع مقاومة معتدلة

من الناحية المثالية ، يجب أن يمارس المشبك قوة منخفضة للغاية يمكن التحكم فيها على سكة التوجيه عند تجميعها. ومع ذلك ، مع مشابك الصفائح المعدنية القياسية ، فهذا يعني أيضًا وجود مقاومة منخفضة لتحمل الأحمال الجانبية على سكة التوجيه.

تجلب مقاطع SLS مفهومًا جديدًا لمقاطع الصفائح المعدنية إلى السوق. أولاً ، يقلل هذا النوع الجديد من المشابك القوة الطبيعية عند التلامس مع سكة ​​التوجيه باستخدام مشبك ضعيف. حقيقة أنه أكثر مرونة من مشبك SL القياسي يقلل أيضًا من تأثير العوامل الأخرى (مثل المشبك وتفاوتات مسار التوجيه). ثانيًا ، يجب أن يكون المشبك مزودًا بآلية أو جزء احتياطي يعزز المشبك الضعيف في حالة تجاوز الحمل الجانبي على السكة القوة العادية التي يمارسها المشبك.

الهدف من هذه المقاطع هو الوصول إلى مقاومة مقاطع SL مع تقليل قوة الاحتكاك. يوضح الشكل 6 أحد المفاهيم المتاحة لدمج آلية التعزيز في المقطع.

يسمح هذا المزيج من السلوكيات المتمايزة (أضعف أثناء التشديد ولكن أقوى عند تحمل الأحمال الجانبية) بتقليل قوة الاحتكاك النظرية لمقاطع SL ، في حين يتم الحفاظ على معلمات المقاومة الخاصة بها.

4.2 مقاطع SCA قابلة للتعديل

توفر مقاطع SCA قوة احتكاك منخفضة للغاية ، بينما يمكنها تحمل الأحمال الجانبية العالية نظرًا لتصميمها القوي.

نظرًا لكونها قابلة للتعديل ، فإن عملها الأساسي يتكون من إمساك سكة التوجيه دون ممارسة ضغط على نقاط الاتصال بين المشبك وسكة التوجيه. لديهم آلية يمكن تعديلها بسهولة أثناء التثبيت (الشكل 7). أولاً ، يتم الضبط الجانبي عن طريق تثبيت البرغي الرئيسي (1). بعد ذلك ، يناسب جزء الضبط سمك قاعدة قضيب التوجيه بشكل مستقل عن الخطوة السابقة (2 و 3). يعمل تمايز التعديلات (عرض قاعدة قضيب التوجيه من ارتفاع قاعدة قضيب التوجيه) على تسهيل تجميع المشبك ويسمح بقوى احتكاك منخفضة بشكل ملحوظ.

بالإضافة إلى ذلك ، يتميز المقطع بالمزايا التالية:

• واجهة مانعة للانقلاب مع الحامل: يتم إبقاء المقطع أفقيًا دون استخدام أدوات إضافية.
• الحفاظ على جودة مسار الركوب: تتجنب قوة الاحتكاك المنخفضة للغاية الضغوط في مفاصل حواجز التوجيه التي يمكنها تعديل جودة الركوب التي يتم الحصول عليها أثناء التثبيت.
• ميل القوس المسموح به: يمكن أن يتسبب التفاوت في الجدار ، خاصة تلك ذات الأسطح الخرسانية ، في ميل قوس فيما يتعلق بسكة التوجيه. تؤدي مقاطع SCA دائمًا ما يصل إلى 3 درجات إمالة.
• التكلفة: تؤدي بساطتها وطريقة تصنيعها الموحدة إلى سعر تنافسي. علاوة على ذلك ، تسمح قوة الاحتكاك المنخفضة للغاية بتحسين الأقواس ، ونتيجة لذلك ، توفر المواد.

5. مقارنة بين المقاطع المنزلقة

يقارن الجدول 2 مقاطع الصفائح المعدنية التقليدية مع مقاطع SLS والمشابك القابلة للتعديل التقليدية مع مقاطع SCA بنفس المعايير كما في الجدول 1.

6. الاستنتاجات

تعد قوة الاحتكاك المنخفضة للمقطع أمرًا حيويًا للحفاظ على جودة مسار الركوب بمرور الوقت. هذه الخاصية مفيدة أيضًا لحساب سكة التوجيه نظرًا لمتطلبات EN 81-20 للنظر في قوة الدفع.

على الرغم من أن EN 81-20 يسمح بتجاهل قوة الدفع لارتفاعات السفر التي لا تتجاوز 40 مترًا ، سيكون من الأكثر تماسكًا التفكير دائمًا في قوة الدفع ، ثم استخدام أي مقطع صالح وفقًا للحساب.

لا يساعد تحليل المقاطع المتوفرة في السوق فقط في معرفة المقاطع المفيدة من وجهة نظر الاحتكاك ، ولكنه أيضًا فرصة لتقييم الخصائص الأخرى المتوقعة من عملية القصاصة.

تجذب المقارنة بين المقاطع المنزلقة المختلفة الانتباه إلى مفاهيم القصاصات الجديدة التي ، بصرف النظر عن تحسين الجوانب الأخرى ، تقلل أيضًا من قوة الاحتكاك.

من ناحية أخرى ، توفر مقاطع SCA قوى احتكاك منخفضة ومقاومة عالية جدًا. من ناحية أخرى ، تعمل مقاطع SLS على تحسين أداء الاحتكاك لمقاطع الصفائح المعدنية الحالية المتوفرة في السوق ، مع الحفاظ على مستويات مقاومة مماثلة.