Calcolo dell'efficienza dell'albero negli ascensori

Determinare cosa porta alla perdita di energia.

di Ali Razmavar e Amir Bahram Daraei

Una delle parti più impegnative del calcolo della potenza richiesta per un ascensore a trazione è determinare l'efficienza del vano ascensore o la quantità di energia persa nel movimento della cabina. Questo problema è più evidente nel rapporto di sospensione dell'ascensore 2:1 a causa del maggior numero di pulegge, quindi i produttori di ascensori possono trarre in inganno nella scelta della corretta potenza del motore. Inoltre, la maggior parte del calcolo dell'efficienza del vano ascensore richiede prove sperimentali e calcoli complessi.

Per l'efficienza del vano ascensore, i valori forniti dai principali produttori di motori sono generalmente compresi tra il 60% e l'86%; l'esatta determinazione di questo numero dipende interamente dal tipo di ascensore e dalla disposizione delle parti all'interno del pozzo. Ciò significa che alcuni progetti potrebbero dover considerare la potenza del motore il 60% in più rispetto alla normale potenza calcolata. In questo articolo, che è il dettaglio dell'articolo principale di una famosa casa automobilistica riguardante la stima sperimentale dell'efficienza del vano ascensore, spieghiamo i fattori effettivi e i calcoli dell'efficienza del vano ascensore in diverse condizioni di installazione.

All'inizio della discussione viene presentata la formula per calcolare la potenza richiesta del motore:

Calcola la potenza del motore richiesta:

 ᶯ Efficienza totale del sistema (comprese le perdite del cambio e le perdite del vano ascensore):

ᶯ = ᶯ_A *ᶯ_Anl

Questa efficienza include ᶯA perdite nel cambio (nel motore senza ingranaggi è 1) e ᶯAnl efficienza del vano ascensore. Il ᶯA l'efficienza, che è l'efficienza del riduttore (nei motoriduttori) è estratta dalla tabella delle specifiche tecniche del riduttore, e l'efficienza del vano ascensore è una variabile che dipende completamente dalla disposizione all'interno del vano ascensore; la seguente formula è:

ᶯRF è l'efficienza delle pulegge fissate al pozzo; l'efficienza è ᶯRL di pulegge mobili montate sulla cabina e contrappeso; ᶯF è l'efficienza delle guide della cabina e del contrappeso; s è il peso della corda, e Q è il carico nominale dell'ascensore. Anche,  è la percentuale bilanciata (solitamente 0.5), che è la seguente:

• Nota 1: Il rapporto (peso cabina)/(carico nominale) influisce sull'efficienza del vano ascensore. Aumentando questo rapporto (peso della cabina e carico nominale), l'efficienza del vano ascensore diminuisce (aumento delle perdite del sistema). Quindi, nella sezione B, abbassare il valore ᶯF è per la cabina pesante e un valore più alto ᶯF  è per la cabina leggera. 

• Nota 2: Il rapporto (peso della fune)/(carico nominale), che consideriamo 0.05 nei seguenti calcoli, mostra che questo rapporto è significativamente diverso da 0.05. Un coefficiente è presentato nella sezione D per considerare questo cambiamento.

A: Efficienza per pulegge mobili e fisse ᶯRL e ᶯRF:

La quantità di perdite nelle pulegge dipende dal tipo di cuscinetti utilizzati e dall'installazione della puleggia. Le pulegge fisse (installate nel pozzo o nella sala macchine) e le pulegge mobili (installate sulla cabina e sul contrappeso) sono considerate dal ᶯRL e ᶯRF, rispettivamente. È chiaro che le perdite nelle pulegge fisse sono maggiori che nelle pulegge mobili. Inoltre, le perdite nelle pulegge con cuscinetti a rulli sono inferiori.

B: Efficienza delle guide:

Le perdite dovute a pattini e rulli di guida della cabina e del contrappeso hanno un grande impatto sull'efficienza complessiva. Questo parametro dipende da diversi fattori, tra cui:

• Peso auto
• Tipo di sospensione
• Tipo e materiale delle scarpe
• Come è distributivo il carico in cabina
• Precisione di montaggio, installazione e lubrificazione delle guide

Negli ascensori con sospensione asimmetrica di cavi non verticali e distribuzione sbilanciata del carico, le forze esercitate sui binari di guida sono elevate, il che è molto forte ᶯF effetto (soprattutto telai di auto di tipo L), ma qui (a causa della complessità dei calcoli) è meglio non considerare l'effetto di queste forze e non considerare perdite aggiuntive. Il coefficiente di attrito delle scarpe può dipendere dal tipo di scarpe e binari, dal materiale e dal tipo di lubrificazione.

Il valore fornito dai seguenti calcoli e prove sperimentali dipende dal normale funzionamento del sistema e dalla distribuzione del carico normale in cabina (non telaio di cabina di tipo L) e dalla buona precisione di installazione su binari di guida. Come abbiamo detto prima, la minore efficienza è correlata alla cabina più pesante e la maggiore efficienza è legata alla cabina più leggera:

(Per scarpe da slitta)
ᶯF= 0.9 …0.95 
(Per pattini a rotelle)
ᶯF= 0.93 …0.98

Come regola generale, la media dei dati sperimentali può essere considerata:

(Per scarpe da slitta)
ᶯF= 0.93
(Per pattini a rotelle)
ᶯF= 0.95 ᶯ

Va notato che nei telai delle auto di tipo L, a causa dell'elevato attrito delle rotaie (perdite elevate), questo coefficiente è molto più basso, il che è molto efficace nella scelta della potenza del motore, quindi in questi ascensori la potenza dei motori deve essere maggiore rispetto agli ascensori con sospensione ordinaria.

Sulla base dei dati di cui sopra, è possibile ottenere con precisione l'esatta potenza (persa) richiesta dal sistema per l'apparecchiatura installata. Tuttavia, questi coefficienti sono diversi per ascensori ad alta velocità e grattacieli.

C: Tabella dell'efficienza media dell'albero dell'ascensore:

Per il normale funzionamento dell'ascensore, non è necessario calcolare nessuna delle situazioni, quindi di seguito è riportato il valore medio dell'efficienza del pozzo per gli ascensori convenzionali calcolato dalla Formula 1:

D: Fattore di efficienza per casi speciali:

Il valore medio dei pozzi presentato nella tabella 2 può essere aumentato o diminuito, a seconda del tipo di parti e di apparecchiature aggiuntive. Va notato che le informazioni presentate nella Tabella 2 si basano su valori di sistema di 0.5 = percentuale bilanciata =  e 0.05 = (peso della fune)/(carico nominale). I seguenti coefficienti possono essere utilizzati per diversi valori: 

Così:

Conclusione

Basato sull'importanza della potenza minima richiesta nei motori degli ascensori, questo articolo rileva che uno dei parametri che influiscono sulla potenza del motore mette in esame l'efficienza dell'albero.

I parametri che influiscono sull'efficienza dell'albero includono l'attrito delle rotaie e dei pattini (sul lato della cabina e del contrappeso), il tipo e il numero e la disposizione delle pulegge. Inoltre, sono efficaci parametri come il peso della cabina rispetto al carico nominale e il peso della fune rispetto al carico nominale, che è presentato in dettaglio in questo articolo.

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