Determinación de cargas que actúan sobre la fijación de rieles guía en determinadas condiciones de carga

por Sühan Atay, Eren Kayaoğlu, Adem Candaş,
C. Erdem İmrak, Sefa Targıt y Yusuf Z. Kocabal

Este trabajo fue presentado en  París 2014, el Congreso Internacional de Tecnologías de Transporte Vertical, y publicado por primera vez en el libro de la IAEE Tecnología de ascensores 20, editado por A. Lustig. Es una reimpresión con permiso de la Asociación Internacional de Ingenieros de Ascensores.  (sitio web: www.elevcon.com). Este artículo es una reimpresión exacta y no ha sido editado por ELEVATOR WORLD.

Resumen

En términos de proporcionar seguridad y un desplazamiento suave, los rieles de guía y sus componentes de fijación son elementos esenciales del sistema de ascensor completo. Las cargas que actúan sobre los rieles de guía y los sujetadores se producen durante el recorrido normal de la cabina del ascensor y provocan tensiones de flexión y pandeo (o tracción). En este estudio se explican los cálculos numéricos según EN 81-1 para determinadas condiciones de carga. Las tensiones y deformaciones que se producen en los componentes de fijación (pernos y clips en T) se examinan experimentalmente. Finalmente, se comparan y discuten los resultados obtenidos del cálculo numérico y los resultados de las pruebas.

1. Introducción

Los sistemas de ascensores se componen de muchos elementos. Los soportes de riel y los clips de acero se utilizan para fijar los rieles de guía a la pared del eje y proporcionan la linealidad de los rieles de guía. Estos son los elementos esenciales de un sistema completo de fijación de rieles. Los rieles de guía son, por razones de seguridad, el elemento más importante de los sistemas de ascensores. Las funciones básicas de los rieles de guía y los sujetadores de riel en el sistema de ascensor son guiar la cabina del ascensor y el contrapeso en su recorrido vertical, para minimizar el movimiento horizontal de la cabina tanto como sea posible, para evitar la inclinación de la cabina debido a la carga excéntrica. , y también para proporcionar una postura segura y para detener el automóvil durante el funcionamiento del equipo de seguridad activado en caso de caída libre del automóvil de pasajeros. Se producen diversas fuerzas durante el desplazamiento de la cabina del ascensor, el funcionamiento del equipo de seguridad y las actividades sísmicas sobre los rieles de guía y los sujetadores de riel. Cuando los rieles de guía no están montados correctamente, especialmente durante el funcionamiento del freno de seguridad, los soportes del riel de guía estarían sujetos a cargas excesivas. Estas fuerzas sobre ellos conducen a tensiones de flexión y pandeo (o tracción) que afectan a los sujetadores y elementos de montaje. La revisión de la literatura sobre el tema muestra que los estudios relacionados con el análisis de tensión y deflexión de rieles guía, soportes y clips en T de acero generalmente se limitaron al entorno informático (Atay 2013).

2. Rieles de guía, soportes y sujetadores

En este estudio, se trataron los sujetadores bajo ciertas condiciones de carga. Los rieles de guía y el sistema completo de sujeción de rieles se muestran en la Figura 1.

La idea de examinar el comportamiento de los soportes de ascensores y sus conexiones bajo cargas estáticas y dinámicas con un estudio experimental surgió del conocimiento que se obtuvo como resultado del análisis de tensión experimental de rieles de guía de ascensores y estudios de modelado y simulación de elementos finitos en las tecnologías de ascensores (ascensores). Laboratorio, Facultad de Ingeniería Mecánica de la UIT, y un conjunto experimental presentado por el Dr. Merz de la firma HILTI en los artículos completos (Merz 2008, 2010).

El sistema de conexión del soporte realizará desplazamientos o movimientos relativos bajo las cargas aplicadas durante las pruebas. Cargas sobre soportes de carril y sus juntas que para la fijación de los carriles de guía a la pared del hueco del ascensor, estudiadas experimentalmente. En este caso, los soportes se montan con pernos pretensados ​​(Figura 3). Donde por la aplicación de fuerzas transversales entre las partes, un μF_pre fuerza de fricción, (F_fric) ocurre. Se dan los principios teóricos de los sujetadores para hacer efectiva la junta mecánica (1).

F_fric = µF_pre ≥ F / yo μF_pre = c0 F / I (1)

Donde i es el número de pernos y c0 = 1.1 - 1.5 es el factor de seguridad contra el deslizamiento. A partir de esta ecuación, se puede calcular la fuerza necesaria para asegurar la unión.

Los pernos M12 y los pernos en T T3 son adecuados para los rieles de guía T90 de acuerdo con las normas (Imrak y Gerdemeli, 2000).

3. Configuración de prueba

Se diseñaron e instalaron para tal fin aquellas partes que componen los elementos básicos del sistema de ascensores, examen del comportamiento de los diferentes casos de carga, monitoreo y nuevas medidas constructivas a tomar para investigar un conjunto experimental. Experimentos que se realizarán utilizando este conjunto experimental; con los elementos básicos del sistema de ascensores se pretende obtener datos concretos tangibles. Para un estudio experimental sobre los soportes de carril guía y sus conexiones, se diseñaron y establecieron posibilidades dentro del sistema de conjuntos experimentales con el apoyo y aportes de las empresas patrocinadoras. El conjunto experimental, diseñado, que se intentó tener las cualidades que permitirán que los informes de cumplimiento y la investigación y la investigación sean más exhaustivas en el futuro sobre una variedad de soportes de riel guía y sus conexiones. Este sistema de conjuntos experimentales consta de cuatro estructuras principales. Se trata de un bastidor estructural portador que se utiliza para conectar los elementos a ensayar en estudios experimentales, unidad de potencia hidráulica que proporciona cargas variables a aplicar, unidad de control-accionamiento y sensores. El marco estructural portador se utiliza para conectar los elementos experimentales, que está hecho de material St37, es una estructura formada por el método de soldadura utilizando perfiles de rieles de guía T90. El sistema diseñado para simular cargas de cabina de ascensor aplicadas durante el funcionamiento de un ascensor fue para la aplicación de cargas de tracción y cizallamiento de una unidad de carril guía.

Durante los estudios experimentales se utilizó un equipo de adquisición y medición de datos. La configuración de prueba se diseñó para el análisis de tensión experimental de sistemas completos de sujeción de rieles de guía, los soportes y sujetadores se conectaron a los rieles de guía T90 / B en la torre de prueba en la Facultad de Ingeniería Mecánica de la UIT (Figura 4). Sensores disponibles y sistema de adquisición de datos conectados a los sujetadores del riel guía. Los datos en tiempo real se obtuvieron examinando diferentes condiciones de carga de la cabina de prueba del ascensor. Las pruebas se llevaron a cabo en la torre de pruebas que tiene 7.3 m de altura.

El propósito de las pruebas fue investigar las fuerzas de los sujetadores y soportes de los rieles de guía bajo diferentes condiciones de carga de la cabina del ascensor e interpretar los resultados de manera experimental.

El dispositivo de interfaz de sensor USB se utiliza para transferir datos de los sensores al entorno de la PC (software DigiVision) (Figura 5). Tiene una resolución de 16 bits y permite hasta 2500 mediciones por segundo.

Los sensores de medición de carga se dividen en dos categorías; estos son la celda de carga de tensión y compresión y la celda de carga en forma de rosca (Figura 6). En este estudio, se utilizaron celdas de carga en forma de rosca para investigar las cargas de compresión en los pernos.

En la prueba, se investigó una cabina de ascensor para 8 personas con casos vacíos y cargados (100% llenos). Se utilizaron pesos de fundición de acero, cada uno con un peso de 17.3 kg, en el marco de la cabina del ascensor para garantizar el estado vacío y lleno (Figura 7).

Elementos de soportes, hechos de material St37, y se utilizaron en la torre de prueba. Los resultados de la prueba se tomaron de las celdas de carga de tipo anillo (rosquilla) colocadas en sujetadores de riel guía (clips de acero) (Figura 8). Durante el recorrido del auto de prueba, las fuerzas aplicadas sobre los soportes y las juntas del soporte se observaron a través de celdas de carga en forma de rosca.

En las pruebas se utilizó carril guía estándar tipo T90 / B. Los rieles de guía se colocaron en la base con cuatro cojinetes y hay una distancia de 2000 mm entre los soportes de montaje del riel de guía. En la Fig.9 se pueden ver diferentes casos de prueba y configuraciones.

Los pernos se sujetaron con diferentes pares de apriete. Estos pares provocaron 3 condiciones de precarga diferentes: 2000, 2500, 3000 N. Punto cero calibrado de acuerdo con estas precargas. Las fuerzas por debajo de los valores de precarga son negativas y por encima de estos valores son positivas. Los resultados se pueden encontrar en la sección de la Tabla 1 y 2.

4. Resultados de la prueba y conclusión

El tema de las actividades sísmicas en los sistemas de ascensores no es una discusión nueva, pero se ha puesto en duda especialmente después de Van Earthquake 2011 en Turquía. El aspecto de seguridad mejorada debe subrayarse con respecto a la seguridad estructural y la confiabilidad durante las actividades sísmicas. Por lo tanto, este documento se centró en las cargas de actividad sísmica y sus efectos en los sujetadores de rieles guía. Así, los soportes y los pernos fueron sometidos a cargas similares al caso de las actividades sísmicas.

Como se puede ver en la Tabla 1 y la Tabla 2, la carga máxima que se produjo en los pernos es de -470.6 N en la Prueba-3 en una condición de precarga de 3000 N desde la celda de carga C1. Según la Ec. 1, la fuerza para desatar esta conexión debe ser superior a 7549-8088 N debido a las normas (BS EN ISO 898-1: 1999). La comparación de estos dos valores muestra que el factor de seguridad es aproximadamente 16.

Agradecimiento

Este documento está respaldado por Machinery Promotion Group, Central Anatolian Exporters Union.