Wellenwirkungsgradberechnung in Aufzügen

Bestimmen, was zu verlorener Energie führt.

von Ali Razmavar und Amir Bahram Daraei

Einer der schwierigsten Teile bei der Berechnung der für einen Seilaufzug erforderlichen Leistung ist die Bestimmung der Effizienz des Aufzugsschachts oder der Energiemenge, die bei der Bewegung der Kabine verloren geht. Dieses Problem ist aufgrund der größeren Anzahl von Riemenscheiben bei einem Aufzugsaufhängungsverhältnis von 2:1 stärker ausgeprägt, so dass Aufzugshersteller bei der Auswahl der richtigen Motorleistung irreführend sein können. Außerdem erfordert der größte Teil der Berechnung des Wirkungsgrads von Aufzugsschächten experimentelle Tests und komplexe Berechnungen.

Für den Aufzugsschachtwirkungsgrad liegen die von den führenden Motorenherstellern angegebenen Werte in der Regel zwischen 60 % und 86 %; die genaue Bestimmung dieser Zahl hängt ganz von der Art des Aufzugs und der Anordnung der Teile innerhalb des Schachts ab. Dies bedeutet, dass einige Projekte möglicherweise die Motorleistung berücksichtigen müssen, die 60 % höher ist als die gewöhnlich berechnete Leistung. In diesem Artikel, der das Detail des Hauptartikels eines bekannten Automobilherstellers über die experimentelle Schätzung des Wirkungsgrads des Aufzugsschachts darstellt, erläutern wir die effektiven Faktoren und Berechnungen des Wirkungsgrads des Aufzugsschachts unter verschiedenen Installationsbedingungen.

Zu Beginn der Diskussion wird die Formel zur Berechnung der erforderlichen Leistung des Motors vorgestellt:

Berechnen Sie die erforderliche Motorleistung:

 ᶯ Gesamtsystemeffizienz (einschließlich Getriebeverluste und Aufzugsschachtverluste):

ᶯ = ᶯ_A * ᶯ_Anl

Diese Effizienz beinhaltet ᶯA Verluste im Getriebe (bei getriebelosen Motoren sind es 1) und ᶯAnl Effizienz des Aufzugsschachts. Die ᶯA der Wirkungsgrad, der der Getriebewirkungsgrad (bei Getriebemotoren) ist, wird aus der Tabelle der technischen Spezifikationen des Getriebes entnommen, und der Aufzugsschachtwirkungsgrad ist eine Variable, die vollständig von der Anordnung innerhalb des Aufzugsschachts abhängt; folgende formel lautet:

ᶯRF ist die Effizienz der am Bohrloch befestigten Riemenscheiben; Effizienz ist ᶯRL aus beweglichen Riemenscheiben, die an der Kabine und am Gegengewicht montiert sind; ᶯF ist die Effizienz der Führungsschienen der Kabine und des Gegengewichts; s ist das Seilgewicht, und Q ist die Nennlast des Aufzugs. Ebenfalls,  ist der ausgeglichene Prozentsatz (normalerweise 0.5), der wie folgt lautet:

• Hinweis 1: Das Verhältnis (Kabinengewicht)/(Nennlast) beeinflusst die Effizienz des Aufzugsschachts. Durch die Erhöhung dieses Verhältnisses (Kabinengewicht zu Nennlast) sinkt der Wirkungsgrad des Aufzugsschachts (Anlagenverluste steigen). Also, in Abschnitt B, niedrigerer Wert ᶯF ist für die schwere Kabine und den höheren Wert ᶯF  ist für die Lichtkabine. 

• Anmerkung 2: Das Verhältnis (Seilgewicht)/(Nennlast), das wir in den folgenden Berechnungen als 0.05 betrachten, zeigt, dass dieses Verhältnis deutlich von 0.05 abweicht. In Abschnitt D wird ein Koeffizient dargestellt, um diese Änderung zu berücksichtigen.

A: Wirkungsgrad für bewegliche und feste Rollen ᶯRL und ᶯRF:

Die Verluste in Riemenscheiben hängen von der Art der verwendeten Lager und der Einbauweise der Riemenscheibe ab. Feste Riemenscheiben (im Bohrloch oder Maschinenraum installiert) und bewegliche Riemenscheiben (an der Kabine und am Gegengewicht installiert) werden durch die Formel ᶯ berücksichtigt.RL und ᶯRF, bzw. Es ist klar, dass die Verluste bei festen Riemenscheiben größer sind als bei beweglichen Riemenscheiben. Außerdem sind die Verluste bei Riemenscheiben mit Rollenlagern geringer.

B: Wirkungsgrad von Führungsschienen:

Die Verluste durch Führungsschuhe und Rollen der Kabine und des Gegengewichts haben einen großen Einfluss auf den Gesamtwirkungsgrad. Dieser Parameter hängt von mehreren Faktoren ab, darunter:

• Auto gewicht
• Art der Aufhängung
• Art und Material der Schuhe
• Wie sich die Last in der Kabine verteilt
• Genauigkeit der Montage, Installation und Schmierung von Führungsschienen

Bei Aufzügen mit asymmetrischer Aufhängung von nicht senkrechten Seilen und ungleicher Lastverteilung sind die auf die Führungsschienen ausgeübten Kräfte hoch, was ein sehr starkes ᶯ istF Wirkung (insbesondere L-Typ-Autorahmen), aber hier ist es (aufgrund der Komplexität der Berechnungen) besser, die Wirkung dieser Kräfte nicht zu berücksichtigen und zusätzliche Verluste nicht zu berücksichtigen. Der Reibungskoeffizient der Schuhe kann von Schuh- und Schienentyp, Material und Art der Schmierung abhängen.

Der durch die folgenden Berechnungen und experimentellen Tests gegebene Wert hängt vom normalen Betrieb des Systems und der Verteilung der normalen Last in der Kabine (nicht L-Wagenrahmen) und der guten Genauigkeit der Installation auf den Führungsschienen ab. Wie wir bereits gesagt haben, bezieht sich die geringere Effizienz auf die schwerere Kabine und die höhere Effizienz auf die leichtere Kabine:

(Für Gleitschuhe)
ᶯF= 0.9 …0.95 
(Für Rollschuhe)
ᶯF= 0.93 …0.98

Als allgemeine Regel kann der Durchschnitt der experimentellen Daten betrachtet werden:

(Für Gleitschuhe)
ᶯF= 0.93
(Für Rollschuhe)
ᶯF= 0.95 ᶯ

Es ist zu beachten, dass dieser Koeffizient bei Fahrkorbrahmen des L-Typs aufgrund der hohen Schienenreibung (hohe Verluste) viel niedriger ist, was bei der Auswahl der Motorleistung sehr effektiv ist. Daher muss bei diesen Aufzügen die Motorleistung höher sein als Aufzüge mit Routineaufhängung.

Basierend auf den obigen Daten kann die genaue (Verlust-)Leistung, die vom System benötigt wird, für die installierte Ausrüstung genau ermittelt werden. Diese Koeffizienten sind jedoch für Hochgeschwindigkeitsaufzüge und Hochhäuser unterschiedlich.

C: Tabelle der durchschnittlichen Aufzugswelleneffizienz:

Für den normalen Aufzugsbetrieb ist es nicht erforderlich, eine der Situationen zu berechnen, daher ist unten der durchschnittliche Wert der Brunneneffizienz für herkömmliche Aufzüge, berechnet nach Formel 1:

D: Effizienzfaktor für Sonderfälle:

Der in Tabelle 2 dargestellte Durchschnittswert der Brunnen kann je nach Art der Teile und Zusatzausrüstung erhöht oder verringert werden. Es ist zu beachten, dass die Angaben in Tabelle 2 auf Systemwerten von 0.5 = Prozent ausgeglichen = basieren  und 0.05 = (Seilgewicht)/(Nennlast). Die folgenden Koeffizienten können für verschiedene Werte verwendet werden: 

Damit:

Fazit

Basierend auf der Bedeutung der minimalen Leistung, die in Aufzugsmotoren erforderlich ist, stellt dieser Artikel fest, dass einer der Parameter, die die Motorleistung beeinflussen, die Welleneffizienz untersucht.

Zu den Parametern, die den Wellenwirkungsgrad beeinflussen, gehören die Reibung von Schienen und Schuhen (auf der Kabinen- und Gegengewichtsseite), Art und Anzahl und Anordnung der Riemenscheiben. Auch Parameter, wie das Kabinengewicht zur Nennlast und das Seilgewicht zur Nennlast, wirken sich aus, was in diesem Artikel ausführlich dargestellt wird.

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