L'impatto del prestiro sulle funi degli ascensori

In questa Readers Platform, gli autori esaminano se le corde tese in fabbrica forniscono i risultati desiderati.

Introduzione

Questo articolo riassume i principali risultati delle indagini scientifiche effettuate su diversi tipi di funi per ascensori per quanto riguarda le loro prestazioni nelle aree di allungamento ed elasticità considerando il prestiro e fa luce sul prestiro rispetto al rigidezza ottimizzata e a basso allungamento opzioni di prodotto dall'attuale portafoglio di prodotti Gustav Wolf.

Come hanno mostrato i tuoi autori Comportamento elastico delle funi degli ascensori (ELEVATOR WORLD, luglio 2015),[1] l'aumento delle altezze degli edifici e dei viaggi, i livelli di utilizzo elevati, i moderni progetti di sistema, ecc., stanno aumentando le richieste sulle proprietà fisiche delle funi di sospensione negli ascensori. La tendenza al risparmio di costi ed energia riducendo le dimensioni e il peso delle masse in movimento rispetto ai carichi dinamici (ad esempio, parti di azionamento e rotanti) e ai carichi statici (ad esempio, la cabina o la cabina) sposta ulteriormente il punto di funzionamento delle moderne funi di sospensione in intervalli di carico inferiori della fune. Un'importante considerazione, oltre alla forza di rottura minima della fune e alla durata utile (o alle prestazioni di fatica da flessione), è il comportamento di allungamento ed elasticità di una fune sotto carico. L'allungamento e l'elasticità della fune sono direttamente correlati alla flessione compressiva della cabina sotto carico e quindi hanno un impatto significativo sul comportamento e sulle prestazioni dell'installazione dell'ascensore, nonché sulla percezione soggettiva del passeggero sul comfort del sistema (ad esempio, movimento della cabina durante il carico e lo scarico, rilivellamento della cabina e offset dei pianerottoli del vano corsa/soglie della cabina).

Inoltre, molti progettisti e utilizzatori di funi per ascensori si trovano di fronte alla scelta tra funi per ascensori prestirate e non prestirate, soprattutto quando si tratta di funi con anima in fibra naturale o sintetica. Alcuni produttori di funi consigliano funi per ascensori prestirate, altri no. Altri offrono funi per ascensori a bassa elasticità. Ma cosa significa esattamente il pre-stiramento e qual è l'effetto di esso? Ci sono alternative?

Metodi di prestiro delle corde

Secondo Draka Elevator,[2] il prestiro è definito come il pre-caricamento delle funi in modo che gli elementi principali della fune, come le fibre dell'anima, l'anima, i fili e i trefoli possano stabilizzarsi/stabilirsi sotto carico prima dell'installazione. La fase del processo di prestiro può avvenire durante o dopo il processo di produzione della fune, mentre gli effetti del prestiro durante la produzione della fune sono trascurabili, poiché il fattore di tempo impiegato è troppo breve per ottenere benefici in termini di processo di impostazione .

Migliorare il comportamento di allungamento mediante prestiro delle funi con anima in fibra naturale richiede un fattore tempo molto elevato; per questo motivo alcuni produttori offrono funi per ascensori post-produzione prestirate. Ma, anche se le funi vengono pre-stirate dopo il processo di produzione, l'effetto può essere valutato come minimo o nullo. Sebbene la velocità sia inferiore rispetto alla produzione della fune, il tempo per ottenere un allungamento inferiore significativo è insufficiente, a causa di un'impostazione permanente della fune. Le funi con anima in fibra naturale per ascensori con un pretensionamento efficace a lungo termine sarebbero troppo costose. In condizioni realistiche, le funi cambiano bobina alcune volte prima di essere installate sugli ascensori. In primo luogo, passano dalla produzione alle bobine principali e solitamente dalle bobine principali alle bobine di magazzino più piccole per la distribuzione. Alla fine vengono tagliati a misura e avvolti da bobine di magazzino a piccole bobine o bobine, pronte per essere installate.

Durante tale manipolazione, trefoli e fili cambiano posizione e tendono a perdere qualsiasi beneficio di un processo di prestiro. Questo è un altro motivo per cui l'effetto del prestiro delle funi è estremamente ridotto o assente.

Oggigiorno, i produttori esperti di funi per ascensori utilizzano materiali e metodi di produzione adeguati per ridurre al minimo l'allungamento permanente ed elastico delle funi per ascensori e per ottimizzare la rigidità della fune nel punto di carico. I risultati sono funi per ascensori con la proprietà di "basso allungamento", i cui dati nominali in termini di allungamento mostrano prestazioni migliorate rispetto alla maggior parte delle funi offerte come "prestirate". La ISO 4344 indica la forza di trazione massima applicata sia durante il processo di prestiro che durante le fasi del processo.

Gli effetti del pre-stiramento

Il modulo finale della fune non è un valore quantitativo costantemente disponibile subito dopo l'installazione della fune. La struttura in fune è invece soggetta ad un comportamento di assestamento; dopo che l'assestamento è avvenuto, la rigidità specifica della fune è costantemente presente in un determinato intervallo di carico. La figura 1 illustra un modulo elastico della fune compreso tra il 2% e il 10% del carico di rottura minimo in funzione del numero di cicli di carico assiale. Tutti i moduli elastici sono stati correlati al valore di regolazione finale del rispettivo tipo di fune in modo che le differenze quantitative relative al modulo di elasticità dei tipi di fune valutati a questo punto non vengano volutamente considerate.

Si può notare che, qualitativamente, il fatto che una fune abbia subito un processo di prestiro mostra solo una minima influenza sul suo comportamento in termini di raggiungimento o raggiungimento della saturazione del suo modulo di elasticità assiale. Sebbene il modulo iniziale nel primo ciclo di carico mostri un aumento di circa il 18% dovuto al prestiro, entrambe le curve si avvicinano molto rapidamente, a seconda del numero di cicli di carico. Tra diversi cicli di carico da z = 10 a z = 80, si può ipotizzare una differenza di modulo elastico di circa 2-2.5%. Da diversi cicli di z = 100 in poi, non è stata rilevata alcuna differenza significativa nel modulo elastico.

Ovviamente si è verificato il fenomeno di assestamento intrinseco della fune, in cui i componenti della fune si comprimono sotto carico, manifestandosi nella dipendenza del modulo elastico di regolazione in funzione dei cicli di carico assiale. Inoltre, ciò è avvenuto nonostante i precedenti processi di prestiro. Tuttavia, questo processo può essere visto come un fenomeno a breve termine che raggiunge la saturazione subito dopo l'installazione. Osservando la Figura 1, è evidente che non è stato possibile ottenere alcuna differenza nel modulo di elasticità finale mediante il prestiro, poiché entrambi i campioni hanno raggiunto lo stesso valore nella loro fase di saturazione.

I suddetti risultati dei test di laboratorio potrebbero anche essere convalidati in test sul campo di ascensori in scala reale. Come mostrato in precedenza, va notato che per le funi con anime in fibra sintetica (SFC), il comportamento di presa può essere più pronunciato, quindi potrebbe essere necessario un periodo di presa più lungo.[1] Naturalmente, i risultati mostrati nella Figura 1 dipendono dal carico ciclico effettivo applicato nelle prove o nell'applicazione effettiva e possono variare quantitativamente ma non qualitativamente.

A volte si ritiene che il pretensionamento riduca (ma non elimini) la quantità di allungamento permanente delle funi degli ascensori appena installate, con l'obiettivo di eliminare la necessità di accorciare le stesse dopo l'installazione. La figura 1 indica che, per quanto riguarda le quantità di allungamento permanente ed elastico, non si realizza alcuna differenza significativa attraverso il prestiro, a parte le prestazioni in termini di modulo della fune.

Conclusione

Come mostrato in precedenza,[1] le funi di sospensione con anime in fibra naturale e sintetica mostrano inizialmente una rigidità della fune e, quindi, modulo (circa 50-60% del modulo finale) significativamente ridotti e si avvicinano lentamente alla loro rigidità finale, rispetto alle funi dotate di anime miste o interamente in acciaio, che sono naturalmente depositate a causa della loro costruzione. Tuttavia, le funi con anima in fibra possono presentare vantaggi in termini di robustezza di allungamento ed elasticità, considerando la torsione della fune e altri aspetti specifici dell'installazione o dell'applicazione.[5] Le funi per ascensori posate in parallelo con anime miste o in acciaio sono particolarmente delicate e tendono a districarsi facilmente durante l'installazione se non maneggiate correttamente. Con questa eccezione, le funi posate parallelamente mostrano un comportamento di allungamento abbastanza buono.

Quando si considera l'applicazione di funi con anima in fibra naturale, particolare attenzione dovrebbe essere prestata alle effettive prestazioni della fune in termini di allungamento e modulo. Ciò dipende in larga misura dalla qualità del nucleo della fibra, dai suoi componenti e dal processo di produzione.[2] L'anima in fibra sostiene i trefoli quando la fune è sotto carico. Un buon nucleo in fibra naturale rimane fermo e non viene compresso dalla pressione del trefolo, prevenendo così un eccessivo allungamento della corda. Un buon nucleo in fibra naturale ha un'influenza significativa sulla riduzione dell'allungamento della fune e fornisce una prestazione del modulo stabile. Per questo motivo, i produttori di funi con la produzione interna di anime possono integrare e controllare la produzione all'interno dei propri sistemi di qualità.

Spesso, il termine "prestirato" viene utilizzato per una fune che mostra in realtà un allungamento significativamente ridotto e, quindi, un basso allungamento e un aumento delle prestazioni del modulo della fune. Come mostrato in Figura 1, si può affermare che gli effetti ottenuti con il prestiro sono trascurabili in condizioni d'uso realistiche e non sostituiscono gli aspetti sopra menzionati per quanto riguarda un'anima in fibra a “basso allungamento”. In effetti, le indagini hanno dimostrato che le anime in fibra "a bassa elasticità" di produttori noti in tutti i casi avevano un allungamento strutturale inferiore rispetto alle funi con il predicato "prestirato".

Le corde con anime in fibra naturale mostrano comunemente un modulo di elasticità e rigidità assiale inferiore rispetto alle corde con un'anima mista (fibra e acciaio) o un'anima completamente in acciaio.[1] Tuttavia, per le corde con un'anima in fibra, questa caratteristica può essere aumentata. Da un lato, ciò può essere ottenuto tramite un appiattimento (compattazione) dei fili/trefoli esterni, come effettuato con il Gustav Wolf CompactTrac (ELEVATOR WORLD, marzo 2006)[3] o con una sostituzione dell'anima in fibra naturale con un'anima in fibra sintetica ad alto modulo e alta resistenza come con l'HyTrac di Gustav Wolf (EW, luglio 2012).[4] La Figura 2 riassume le prestazioni dei tipi di corda di Gustav Wolf in termini di rigidità assiale della corda, forza di rottura minima e durata della fatica da flessione per fornire un uso orientato all'applicazione.

Con la serie “Trac”, Gustav Wolf ha sviluppato una nuova generazione di funi per ascensori. Dovrebbero essere presi in considerazione per le richieste sempre crescenti sui sistemi di ascensori e, in particolare, per le installazioni a molti piani.

Referenze
[1] Franz, A., Stahr, K. "Elasticity Behavior of Elevator Ropes", EW, luglio 2015, vol. 60, numero 7, pag. 86-92.
[2] Ascensore Draka. "Funi per ascensori prestirate e a bassa elasticità", Tech Tip 16, 2012.
[3] Wolf, E., Franz, A. "Sviluppo di funi per ascensori", EW, marzo 2006, p. 122-126.
[4] Franz, A. "Sviluppo di funi ibride per ascensori", EW, luglio 2012, vol. 60, numero 7, pag. 90.
[5] Gustavo Lupo. The Rope Handbook, revisione 2, settembre 2017.