È nella scanalatura

In questa piattaforma dei lettori, il tuo autore sottolinea che la corda preferisce una scanalatura a U.

Che si tratti di baseball quando un battitore è "in the groove" e sembra schiacciare la palla, o un giocatore di golf che ha il suo "putt groove on" e scarica ogni putt, essere nel groove è dove uno ama essere. Quando si tratta di corde, questa affermazione ha alcune qualificazioni. Una fune non solo preferisce una scanalatura a U, ma preferisce una scanalatura a U a tutto tondo, con un raggio maggiore del 6% rispetto a quello del diametro nominale della fune. Se così non fosse, possiamo iniziare a calcolare lo schiacciamento della corda, invece della palla, e il prosciugamento della vita della corda invece dei putt. Gli effetti delle scanalature più aggressive, come le scanalature a V e le scanalature a U sottosquadro, non sono sconosciuti e si dovrebbero comprendere gli effetti, sia i vantaggi che i costi, dell'utilizzo di questi tipi di scanalatura aggressivi. Prima di poter discutere di qualsiasi calcolo, diamo un'occhiata ad alcuni dei diversi tipi di groove che vengono utilizzati oggi e alle ragioni alla base del loro utilizzo.

Innanzitutto, con lo spazio che diventa sempre più costoso, sono stati fatti sforzi per consumarne meno con le sale macchine degli ascensori, come dimostra il numero di ascensori senza locale macchina (MRL) in uso oggi. Questo desiderio di occupare meno spazio ha portato a macchine più piccole, che liberano spazio ma non senza un costo. Quando si esaminano i requisiti di coppia di una macchina di grandi dimensioni (che possono essere direttamente correlati al consumo di energia) rispetto a quelli di una macchina più piccola, è facile vedere che la macchina più piccola richiede meno coppia e, quindi, meno consumo di energia, il che è positivo ma , ancora una volta, non senza un costo.

Ai fini dell'esame della coppia, considerare la "dimensione della macchina" uguale alla "dimensione della puleggia di trazione". La definizione di base della coppia è ", " in quale  = coppia, r = raggio, F = forza e  = l'angolo tra F e il cosiddetto "braccio del momento". In un ascensore a fune, si può considerare  essere uguale a 90° e, poiché il , possiamo dire , o coppia necessaria, è uguale al raggio della puleggia di trazione per la forza richiesta. Da lì, si può vedere che man mano che il raggio si riduce, il requisito di coppia si riduce. Questo è un aspetto positivo in quanto riguarda le dimensioni del motore, ma cosa ha fatto questo alla trazione del sistema? Con una puleggia più piccola, e quindi un arco di contatto tra fune e puleggia ridotto e la necessità di ottenere la stessa trazione disponibile, si deve aumentare la pressione tra fune e puleggia, cioè la pressione della scanalatura. Questo può essere fatto tagliando la scanalatura a U o utilizzando una scanalatura a V. L'effetto pratico della riduzione della scanalatura a U o dell'utilizzo di una scanalatura a V è che la fune non è più completamente supportata nella scanalatura a U e l'area della fune a contatto con la puleggia è inferiore. Se abbiamo gli stessi carichi distribuiti su un'area più piccola, è facile vedere come la stessa “pressione di scanalatura” aumenterebbe.

Comprendendo alcune ragioni dietro il desiderio o la necessità di avere queste scanalature più aggressive, possiamo ora esaminare alcuni metodi per calcolare il numero di pieghe che ci si può aspettare con i diversi tipi di scanalature, nonché un metodo per equipararne una curva di una scanalatura "aggressiva" a quella di una scanalatura a U a tutto tondo. Una volta fatto questo, possiamo valutare il lato dei costi dell'equazione per vedere se il beneficio vale il costo, o almeno capire quali dovrebbero essere le nostre aspettative.

Innanzitutto, diamo un'occhiata all'equazione standard utilizzata da molti nel settore. Viene comunemente chiamata "Equazione della durata di vita di Feyrer", che è stata sviluppata dal professor Klaus Feyrer dell'Università di Stoccarda a Stoccarda, in Germania. Di seguito è riportata l'equazione di base per determinare il numero di curve semplici che ci si potrebbe aspettare:

Ci sono vari fattori che devono essere presi in considerazione quando si utilizzano le equazioni di Feyrer, ma non verranno discussi in modo approfondito qui. Invece, ci concentreremo su un fattore indicato da Feyrer come "fattore di resistenza", noto come  e pertinente alla scanalatura della puleggia. Questi fattori di resistenza sono fattori che, se moltiplicati per il numero calcolato di piegature ottenuto dall'equazione della durata di Feyrer, producono un numero corretto di piegature previste.

 è il fattore che descrive l'effetto che il design della scanalatura ha sulla durata della fune. Come accennato in precedenza, una fune preferisce operare in una scanalatura che abbia un raggio maggiore del 6% rispetto al diametro nominale della fune di sollevamento. Questo si vede quando si esaminano i fattori per le varie dimensioni delle scanalature a U standard.

La tabella seguente mostra i fattori per tali scanalature.

Se esaminiamo il file  fattore per una scanalatura più grande del 6% rispetto alla fune nominale, , vedremo che il valore di  è 1.0. In un altro modo, se si è calcolato che la vita prevista in una data installazione è di 1,000,000 (1 milione) di curve, applicare il  fattore, si dovrebbe semplicemente moltiplicare il numero calcolato di pieghe per il fattore per ottenere il "numero corretto di pieghe", ovvero 1,000,000 x 1.0 = 1,000,000. Possiamo vedere che la base per il fattore di scanalatura è la scanalatura a U a tutto tondo più grande del 6%. Se questa stessa installazione avesse una scanalatura che fosse, ad esempio, del 10% più grande, la durata sarebbe ridotta. Sebbene sia ancora una scanalatura a U completa, la fune non è supportata come dovrebbe e il numero corretto di curve sarebbe 1,000,000 x 0.79 = 790,000 curve. Sebbene non faccia parte dei fattori di scanalatura rotonda forniti come parte della ricerca di Feyrer, e il fatto che la maggior parte delle funi sia prodotta leggermente più grande del loro valore nominale, si pensa che qualsiasi scanalatura a U rotonda sia inferiore al 6% rispetto al diametro nominale della fune avrà anche un effetto negativo sulla durata della fune.

Rimanendo con la stessa installazione data con 1,000,000 di curve calcolate, esaminiamo la modifica del tipo di scanalatura in un sottosquadro. Ciò può essere necessario, come detto in precedenza, a causa dell'esigenza di trazione. I fattori per questa geometria della scanalatura sono stati sviluppati da 75° fino a 105° con incrementi di 5°, come mostrato di seguito.

Effettuando lo stesso calcolo di prima, ma con una gola ad U sottosquadro di 90°, si otterranno i seguenti risultati: 1,000,000 x 0.20 = 200,000, ovvero una riduzione dell'80% della vita della fune rispetto ad una gola ad U tonda. In alcuni casi, a causa dei requisiti di trazione, è necessario arrivare fino a un sottosquadro di 105°. In questi casi, si calcolerebbe 1,000,000 x 0.066 = 66,000 viaggi, ovvero una riduzione della durata della fune superiore al 93%.

La scanalatura finale che esamineremo è la scanalatura a V. Questo tipo di scanalatura ha il vantaggio di generare la massima trazione quando è nuovo o se sufficientemente temprato da prevenire la perdita della sua forma, ma ha anche il costo maggiore ad esso associato. Se la trazione può essere ottenuta con un'apertura di 45°, allora il costo è “solo” il 75% della vita della fune, ma se dovessimo arrivare all'estremo di una V di 35°, calcoleremmo (sempre con lo stesso dato installazione) 1,000,000 x 0.054 = 54,000 pieghe o una riduzione del 94.6% della durata.

Un altro metodo per esaminare l'effetto che i profili o le forme delle scanalature hanno sulla durata della fune è equiparare il numero di piegature su una scanalatura aggressiva, sottosquadro o V, al numero di piegature necessarie per causare lo stesso "danno" se la piegatura avvenisse su una scanalatura a U a tutto tondo, o "pulegge equivalenti". Secondo Lubomir Janovsky, si può valutare un sistema calcolando la quantità di pieghe equivalenti se il profilo fosse ancora più grande del 6% rispetto a una scanalatura a U nominale completa.

La seguente equazione può essere utilizzata per calcolare il numero equivalente di pulegge: . Il valore per  possono essere selezionati dalla tabella sottostante. Ad esempio, se osserviamo l'ultima scanalatura a V considerata nei fattori di resistenza sopra, 35°, selezioneremmo 18.5 come valore per .

Migliori  è il rapporto tra la puleggia di trazione e la puleggia di rinvio media. Il  è il numero di deflettori con curve semplici, e il  è il numero di deflettori con piegature inverse. Questo metodo è facilmente mostrato con un esempio utilizzando il semplice sistema di seguito.                                 

Considera le seguenti variabili:

La puleggia di trazione ha una scanalatura a U rotonda da 24 pollici

La puleggia del deflettore è di 20 pollici. poiché stiamo equiparando a una scanalatura a U rotonda equivalente.

  La puleggia di trazione è di 24 pollici. 

Solo una puleggia deflettore, quindi non è necessario fare la media. Se ci fossero più pulegge deflettori con diametri diversi, si prenderebbe semplicemente la media come

 . C'è solo un deflettore con una semplice curva

      . Non ci sono deflettori con le curve inverse.

Se inseriamo questi valori nella parte appropriata dell'equazione, il calcolo produce un risultato di 3.074 fasci equivalenti. Ci si potrebbe chiedere: "Se la puleggia motrice e il deflettore sono entrambi scanalature a U rotonde, perché i risultati non erano 2?" La ragione di ciò è che la puleggia del deflettore è più piccola, o più stretta, con una curvatura che avviene in corrispondenza del deflettore. Si vede questo nella porzione del calcolo e può vedere il rapporto tra la trazione grande e il deflettore più piccolo produrre 1.074 curve aggiuntive, quando si considerano le curve sulla puleggia di trazione più grande. Se il deflettore avesse lo stesso diametro della trasmissione, questo sarebbe stato il caso.

Ora, consideriamo la stessa installazione mostrata con lo stesso 24-in. puleggia di trazione di diametro e 20 pollici. deflettore, ma con la puleggia di trazione avente un sottosquadro di 105°.

Dalla tavola a sinistra, una scanalatura a U con sottosquadro di 105° ha un . Un altro modo di pensare a questo è considerare un viaggio attraverso una scanalatura a U sottosquadro di 105° è l'equivalente di 15.2 viaggi attraverso una scanalatura a U rotonda.

Ora, il calcolo restituisce:

Quindi, cosa si guarderebbe e si direbbe che chiaramente ha solo due curve nel sistema? A causa della geometria della scanalatura e della puleggia di rinvio più piccola sono equivalenti ad un sistema con scanalature a U a tutto tondo composto da una puleggia di trazione e 16 pulegge di rinvio aggiuntive, per un totale di poco più di 17 curve equivalenti per corsa come rappresentato sopra .

Infine, entrambi questi metodi riflettono il danno accumulato alla fune o, in altre parole, riflettono la riduzione della durata causata da queste scanalature aggressive. Se dovessimo confrontare i fattori dei due diversi metodi di calcolo dell'effetto del solco sulla fune, vedremmo che sono sostanzialmente d'accordo. Moltiplica semplicemente il Feyrer  fattore per la corrispondente puleggia equivalente per un dato profilo di scanalatura e i risultati produrranno 1. Vedere la tabella 1.

Tabella 1

Questo significa che non si dovrebbero usare le varie scanalature a V o le scanalature a U sottosquadro nel loro sistema? Non è questo il punto di questa informazione. Il punto principale è che ci sono molte cose che devono essere considerate quando si decide come progettare un sistema e cosa ci si può aspettare da una data configurazione. Se il vantaggio di più spazio nell'edificio supera il costo aggiuntivo di proprietà, o la riduzione del consumo di energia supera la manutenzione aggiuntiva, allora la decisione è stata presa per la giusta ragione. C'è un'ultima cosa da capire quando si osserva l'effetto che il solco ha sulle corde, e cioè, tutte le corde non sono uguali. Questo potrebbe essere meglio dire che tutti i tipi di corda non sono gli stessi.

Ripensando alle grandi macchine D-to-d, dove le funi scorrevano in una scanalatura a U completamente circolare, le funi standard 8x19 si comportavano bene e la durata non era un problema. Con gli attuali rapporti di 40:1 tra pulegge di trazione e diametro della fune, combinati con le pressioni più elevate generate dalla scanalatura aggressiva, l'unica soluzione è utilizzare funi ad alte prestazioni (HP). Si tratta di funi con anima in acciaio indipendente (IWRC) o con anima in acciaio parallelo (PWRC). Entrambi i tipi di fune HP sono prodotti sia in acciaio puro che con anima mista, ovvero una combinazione di acciaio e polipropilene, oppure di acciaio e sisal. Quando si tratta di scegliere la fune HP più adatta, ci sono alcuni punti da tenere a mente. Innanzitutto, non esiste un unico tipo di fune adatto a tutte le installazioni. Sia le funi IWRC che le PWRC presentano vantaggi e svantaggi specifici. Comprendere questi aspetti aiuterà a selezionare la fune migliore per una particolare installazione. In secondo luogo, nessuna fune, nemmeno una fune ad alte prestazioni, potrà annullare gli effetti che pulegge più piccole e scanalature aggressive hanno sulla durata di una fune. Ciò che può fare è fornire risultati "migliori" o una durata "maggiore" rispetto a una fune standard 8x19, se si sceglie la fune HP appropriata. Se si considera il costo leggermente superiore di una fune HP rispetto al costo di sostituzione di una fune 8x19 meno costosa – in alcuni casi anche più volte – non è difficile comprendere i vantaggi delle funi ad alte prestazioni.

Se comprendiamo il costo rispetto al beneficio, possiamo essere sicuri della decisione che stiamo prendendo. Che si tratti della pianificazione della manutenzione, del calcolo dei costi operativi o, nel migliore dei casi, di specificare ciò che si desidera in anticipo in modo da poter prendere la decisione migliore, il vecchio adagio è valido: "Conoscenza è potere". Sapere cosa hai, cosa stai ricevendo o cosa stai fornendo dovrebbe essere l'obiettivo per tutti.