Innovativo sistema di controllo del coefficiente di equilibrio per ascensori

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Figura 3: pad interno in nylon

Tempo, denaro e manodopera possono essere risparmiati utilizzando un nuovo metodo di prova.

di Wang Weixiong, Liu Yingjie, Wu Xingjun, Wang Xinhua, Xie Chao, Song Yuechao e Li Gang a cura di Peng Jie, corrispondente di EW

Gli ascensori svolgono un ruolo importante nel trasporto verticale per facilitare la vita quotidiana delle persone. Con l'aumento del numero di ascensori, i problemi di sicurezza stanno attirando sempre più attenzione da parte dei ricercatori nel settore degli ascensori. Oggi quasi tutti gli ascensori sono soggetti a ispezione da parte di ispettori certificati come specificato dalle normative del codice. La verifica del coefficiente di equilibrio dell'ascensore in ispezione è un compito fondamentale per gli ispettori e di solito è correlato alla capacità di trazione della macchina. Il metodo tradizionale per testare il coefficiente di equilibrio è la misurazione della corrente, che richiede il posizionamento nell'auto di diversi blocchi di carico preimpostati per una serie di misurazioni. Quindi, l'auto viene avviata con il primo carico impostato e viene registrata la corrente di marcia. Questo viene quindi ripetuto con il secondo carico impostato e così via. Il coefficiente di equilibrio viene reso disponibile dopo aver tracciato curve e linee in base ai record di misurazione.

Il modo tradizionale costa molto più tempo, denaro e manodopera rispetto alla nostra innovazione. Questo sistema di verifica del coefficiente di bilanciamento del carico a vettura vuota viene proposto mediante la definizione di "coefficiente di bilanciamento". L'ispettore utilizza il sistema di prova per misurare rispettivamente i pesi dell'auto vuota e del contrappeso, da cui è possibile calcolare il coefficiente di equilibrio. I blocchi di carico preimpostati non sono più necessari. Il sistema è stato testato con ascensori in cantieri reali e la sua precisione di misurazione era allo stesso livello del metodo tradizionale. I tuoi autori sperano che il loro sistema migliorerà le procedure di test del coefficiente di equilibrio nel prossimo futuro.

sfondo

La sicurezza degli ascensori è al centro dell'attenzione sempre maggiore da parte dei ricercatori del settore. Come attrezzatura speciale, l'attrezzatura di sicurezza per ascensori richiede un'ispezione ogni anno secondo le normative del codice. La misurazione del coefficiente di equilibrio è uno dei compiti di ispezione importanti da svolgere con gli ascensori di nuova installazione. Il coefficiente di equilibrio è correlato alla capacità di trazione della macchina, definita come il rapporto della differenza di peso tra il contrappeso e la cabina vuota rispetto alla capacità nominale dell'ascensore.

Un peso aggiuntivo sul lato della cabina può modificare il coefficiente di bilanciamento e influire sulla capacità di trazione dell'ascensore (ad esempio, se gli utenti aggiungono decorazioni alla cabina). Di conseguenza, la cabina più pesante consente all'ascensore di funzionare in condizioni pericolose. È impossibile eseguire un test del coefficiente di equilibrio per ogni ascensore nella pratica di ispezione regolare (come in un'ispezione annuale) utilizzando la procedura di test tradizionale. Per vincere la sfida, abbiamo provato metodi di prova con auto vuote. In uno viene effettuata una misurazione indiretta della tensione sulle funi di sospensione (Figura 1a). Con ciò, è possibile calcolare il peso dell'auto vuota e del contrappeso. Il metodo dipende da calcoli per il coefficiente di bilanciamento con una precisione di misurazione relativamente approssimativa.[1]

Un altro metodo effettua una misurazione diretta del peso della cabina vuota e del contrappeso tramite un sensore di carico (Figura 1b). Tuttavia, è difficile fissare il sensore di carico in cantiere, quindi la sua applicazione pratica è limitata.[2 & 3]

Un altro metodo è proposto da TÜV SÜD: installando una pinza sulle funi di sospensione e un'altra pinza nella sala macchine, l'operatore rilascia manualmente il freno della macchina di trazione per acquisire il coefficiente di equilibrio dell'ascensore. Questo è più facile da eseguire, ma il fissaggio della pinza nella sala macchine può rappresentare una grande sfida per l'operatore, e anche il rilascio manuale del freno richiede all'operatore di avere abilità sofisticate.[3] Il metodo migliorato proposto dai vostri autori (Figura 1d) utilizza due pinze fissate sulle funi di sospensione, che esercitano una forza idraulica per allentare le funi metalliche tra le pinze; poi, il sensore di carico posto tra il cilindro e la pinza superiore misura il peso della cabina e/o del contrappeso.

Progetti di sistema

Confronti della struttura del progetto

Ci sono tre strutture progettuali proposte allo scopo di testare il coefficiente di equilibrio dell'ascensore. In Figura 2a, la struttura è composta da una pinza inferiore, una pinza superiore da fissare su una fune di sospensione, un cilindro per il sollevamento della cabina o del contrappeso, un sensore per la misurazione del peso, una puleggia e una fune metallica per la trasmissione la forza. Questa struttura di progettazione è facile da fabbricare e installare, ma ci sono carichi di polarizzazione durante il sollevamento dell'auto o del contrappeso. Nella Figura 2b, entrambe le pinze inferiori e superiori sono fissate alle funi di sospensione, vengono utilizzati quattro cilindri per sollevare la cabina e due sensori vengono utilizzati per misurare il peso. Il cilindro di estrazione spinge la pinza inferiore verso l'alto fino a quando le funi di sospensione tra la pinza inferiore e superiore diventano allentate in modo che la lettura dello schermo mostri il valore del peso della cabina vuota o del contrappeso. Tuttavia, il cilindro di estrazione richiede molta più altezza rispetto al cilindro di estrazione. In Figura 2c, il cilindro di traino solleva il carico, risparmiando l'altezza di lavoro del dispositivo. Quindi, è la più pratica di queste strutture di design.

Determinazione dei parametri

Il sistema di prova del coefficiente di equilibrio è progettato sulla base della struttura mostrata nella Figura 2c. Il carico nominale massimo Wmax è fissato a 3000 kg, l'unità completa pesa entro 30 kg, la misura disponibile dei diametri delle funi di sospensione è compresa tra 8 e 16 mm e il numero di funi metalliche di sospensione per l'intervallo di misurazione da due a cinque. 

Cuscinetti interni in nylon

Per evitare che le funi metalliche vengano danneggiate dalle pinze in acciaio durante la prova, un set interno di cuscinetti in nylon è fissato alla pinza in acciaio per proteggere le funi metalliche. La sua resistenza è verificata con il metodo degli elementi finiti. Le dimensioni finali del tampone sono 100 X 18 X 50 mm (Figura 3). Le funi metalliche si inseriscono all'interno di cinque scanalature, che includono tacche intagliate per aumentare l'attrito.

Parametri del bullone

Per sollevare il peso massimo Wmax, la forza di attrito Ff esercitata tra i pattini di presa interni e le funi di sospensione deve essere uguale o maggiore di Wmax; allora, Ff si calcola con:

Ff = 4 X ƒ XFv =Wmax               (Equazione 1)

Nell'equazione 1, ƒ è il coefficiente di attrito e Fv è la forza di pre-serraggio del bullone. Dopo aver sostituito il valore ƒ per 0.3 e il valore di Wmax per 3000 kg, il minimo F . richiestov risulta essere 25 kN. Facendo riferimento alla "Tabella di pre-serraggio dei bulloni" nel Manuale di progettazione meccanica, il bullone M8.8 di classe 14 è selezionato per Fv = 52 kN quando la coppia di pre-serraggio è 135 Nm.

Parametro cilindroetà

Vengono applicati due cilindri per sollevare la pinza inferiore, secondo le specifiche di progetto. Per aumentare il carico massimo di Wmax (3000 kg), devono essere determinati il ​​diametro del pistone d e il diametro interno del cilindro D (entrambi in millimetri). Viene selezionato un tipo di cilindro leggero, con una pressione nominale p di circa 5 MPa. Quindi, entrambi i valori del diametro possono essere calcolati dall'Equazione 2. È preferito un cilindro con una dimensione di 25 X 15 X 100 mm.

π/4(D2 – d2) X p X 2 > Wmax         (Equazione 2)

Esperimenti

Calibrazione

Nel sistema di prova vengono utilizzati due sensori di forza. Entrambi devono essere calibrati per garantire la loro precisione di lavoro. Per la calibrazione vengono utilizzati blocchi di carico preimpostati del peso rispettivamente di 500 kg e 1000 kg. La Figura 4 mostra il sito di calibrazione, dove un'estremità del sensore è collegata con un gancio di gru, mentre l'altra estremità è collegata con un blocco di carico preimpostato. Dopo la calibrazione, la deviazione della misurazione del sensore è compresa tra +/- 0.1% del fondo scala.

Successivamente, il sistema di prova completo viene calibrato utilizzando il blocco di carico preimpostato da 500 kg (Figura 5a). A causa del peso aggiuntivo dei cilindri, della pinza inferiore, del tubo e della fune metallica, il valore visualizzato sullo schermo indica 40 kg in più rispetto ai 500 kg del blocco di carico preimpostato come mostrato (Figura 5b). Sono state apportate modifiche per compensare il peso aggiuntivo inerente al sistema di prova.

Test su un tipico ascensore MRL con fune 2:1

Un tipico ascensore senza locale macchina (MRL) è stato utilizzato per testare l'efficienza e la precisione del sistema di nuova concezione per la misurazione del coefficiente di equilibrio. Per l'esperimento, che viene eseguito sulla parte superiore della cabina, viene scelto un ascensore con una capacità nominale di 1000 kg e una velocità nominale di 1.75 mps. Dapprima si misura il peso della cabina vuota, con il dispositivo di prova fissato su un lato delle funi di sospensione (Figura 6a). Quindi, il pistone viene estratto manualmente dalla pompa per sollevare la pinza inferiore in modo da allentare le funi di sospensione tra le pinze superiore e inferiore (Figura 6b). Lo schermo dovrebbe quindi leggere 1160 kg, indicando il peso misurato dell'auto vuota.

Il secondo passo consiste nel misurare il peso del contrappeso prima e dopo il sollevamento del contrappeso (Figura 6c-d), con funi metalliche allentate tra le pinze superiore e inferiore. Il peso del contrappeso è di 1,655 kg. Il coefficiente di equilibrio di questo ascensore può essere calcolato dalle misurazioni di cui sopra, risultando nel valore di 0.49. Rispetto al valore di misurazione di 0.48 con il metodo tradizionale, i valori dei due metodi di prova concordano molto tra loro.

Test su un tipico ascensore con fune 2:1

È stato inoltre selezionato un tipico ascensore con sala macchine (Figura 7a) per testare l'efficienza e la precisione del sistema di nuova concezione. La capacità nominale dell'ascensore è di 1000 kg e la sua velocità nominale è di 1.75 mps. Il test del contrappeso rivela che il suo peso è di 1,484 kg. Il test dell'auto vuota (Figura 7b) rivela che il suo peso è di 1,018 kg. Pertanto, il coefficiente di equilibrio della portanza è pari a 0.47, che è lo stesso valore di 0.47 risultante da una prova eseguita con il metodo tradizionale.

Fattori che influenzano le misurazioni

Applicazione delle pinze

Entrambi i lati delle funi di sospensione sono disponibili per il fissaggio delle pinze del dispositivo di prova. Tuttavia, a causa dell'impatto dell'attrito statico tra la puleggia e le funi, vi è una certa differenza su quale lato delle funi di sospensione fissarle. Le misurazioni vengono raccolte e confrontate più volte per la differenza (Figura 8).

Test ripetuti rivelano che la differenza tra i valori di peso misurati fissando le pinze su uno o sull'altro lato delle funi di sospensione è di circa 6 kg. Al fine di rendere più accurata la prova, suggeriamo di eseguire la prova due volte, riposizionando le pinze sull'altro lato delle funi in una seconda prova per le misurazioni della cabina vuota o del contrappeso, quindi facendo la media dei due registrati valori per il risultato finale del test.

Angolo di inclinazione

Le misurazioni variano a seconda dell'angolo di inclinazione del fissaggio della pinza. Per capire quale angolo si adatterebbe con il giusto intervallo di tolleranza in pratica per i test in cantiere, abbiamo provato a misurare il peso delle auto vuote con angoli diversi (Figura 9). Abbiamo riscontrato che le misurazioni tendono ad aumentare con l'aumentare degli angoli di inclinazione del fissaggio della pinza. La giusta tolleranza dell'angolo di inclinazione per il fissaggio della pinza rimane entro un intervallo di 3º per un tasso di errore di fissaggio massimo dello 0.3% del fondo scala del dispositivo di prova del coefficiente di equilibrio.

Affidabilità

Per verificare l'affidabilità del nuovo sistema di collaudo, è stata effettuata una serie di esperimenti su diversi ascensori. Lo stesso test è stato ripetuto sei volte su ciascuno degli ascensori selezionati per la valutazione dell'affidabilità del sistema di prova. Nei risultati (Figura 10), siamo stati soddisfatti di trovare un tasso di deviazione desiderabile (0.04%) del fondo scala del sistema di prova del coefficiente di bilanciamento dell'ascensore.

Conclusione

Il nuovo sistema di prova è stato testato più volte nei cantieri. I nostri risultati sperimentali mostrano che il sistema può svolgere bene le attività di misurazione previste senza utilizzare blocchi di carico preimpostati, che sono pesanti, ridondanti e richiedono molta manodopera. L'innovativo sistema può raggiungere la stessa precisione di misurazione del metodo tradizionale, risparmiando tempo e denaro preziosi. Il nuovo sistema ha dimostrato l'affidabilità nella pratica da ripetuti test. Riteniamo che troverà un'ampia applicazione nel settore degli ascensori nel prossimo futuro.

Riconoscimento

Questo lavoro è sostenuto dall'Amministrazione generale per la supervisione della qualità, l'ispezione e la quarantena della Repubblica popolare cinese (2011kj 18, 2011QK321, 2012QK065 e 2012104016-4).

Riferimenti
[1] Kai, Liu. "Il test del coefficiente di equilibrio per l'ascensore", Industria degli ascensori, vol. 25(5), pag. 45-48, 2006.
[2] Cheng, Shi; Zhao, Jiang; e Zhu, Yu. "Lo sviluppo del dispositivo di prova del coefficiente di equilibrio", Machinery Design & Manufacturing, vol. 10(2) pag. 76-80, 2010.
[3] Lixin, dom. "La discussione sulla tecnologia di prova del coefficiente di equilibrio dell'ascensore", 2014 (wenku.baidu.com/view/e51eec33f12d2af90342e61b.html).
inhua, Xie Chao, Song Yuechao e Li Gang a cura di Peng Jie,

inhua, Xie Chao, Song Yuechao e Li Gang a cura di Peng Jie,

Wang Weixiong, Liu Yingjie, Wu Xingjun, Wang Xinhua, Xie Chao e Li Gang lavorano presso l'Accademia di ispezione e collaudo di attrezzature speciali di Guangzhou a Guangdong, in Cina.

Song Yuechao lavora presso l'Istituto di tecnologia di misurazione e collaudo di Guangzhou, sempre nel Guangdong.

Peng Jie, corrispondente di EW

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