Acil Durdurma Operasyonel Koşullarında Asansör Kabin-Çerçeve Sisteminin Bilgisayar Destekli Yapısal Analizi

Yazarlarınız, kabin stresi tahminleriyle ilgili olarak CAA modelini açıklıyor.

Mohammad Ghaleeh, Stefan Kaczmarczyk, Shafqat Rasool, Jonathan Adams ve Nawar Al-Esawi tarafından

Bu makale ilk olarak, İngiltere'de Northampton Üniversitesi tarafından 23-25 ​​Eylül 2020 tarihlerinde Çevrimiçi Asansör ve Yürüyen Merdiven Teknolojileri Sempozyumu'nda sunulmuştur; daha fazla bilgi için, ziyaret edin asansörsempozyumu.org.

Anahtar Kelimeler: Araba, Çerçeve, Tamponlama, Dinamikler, Bükme, Sapmalar, İzin Verilen Gerilme

Özet. Bu makale, bir asansör kabin çerçeve sisteminin Bilgisayar Destekli Analiz (CAA) modelini sunmaktadır. Acil durumlarda sistemde oluşan tepkileri ve gerilimleri tahmin etmek için Sonlu Elemanlar Metodu (FEM) uygulanarak yapısal analizler yapılır. Makalede sunulan acil durum senaryosu, arabanın aşırı hareketi sırasında meydana gelen bir tampon çarpma olayını içerir. Model daha sonra sistemin güvenli çalışmasını sağlamak için tasarımı optimize etmek için kullanılabilir.

Giriş

Asansörler (asansörler) gibi dikey ulaşım sistemleri (VTS), özellikle yüksek katlı bina ortamında, yapılı çevrede kilit unsurlardır. VTS tasarımının bina sakinlerine ve kullanıcılara verimli ve güvenli hizmet sağlaması son derece önemlidir.^[1]

Dinamik yükler, normal çalışma ve acil durum koşulları sırasında asansör sisteminin bileşenlerine etki eder. Bu durumda, asansör kabini çerçeve yapısında yüksek seviyelerde dinamik gerilimler meydana gelebilir. Güvenlik standartlarının gerekliliklerini yerine getirmek ve kabul edilebilir hizmet kriterlerini karşılamak için, uygulanan mühendislik ilkelerinin ve uygulanan modellerin tam olarak anlaşılması, sistem hesaplamalarının yürütülmesinde büyük önem taşımaktadır.^[2]

Bu çalışmanın amacı, bir acil durum senaryosu sırasında ortaya çıkan dinamik yanıtların bilgisayar destekli bir çözümünü ve analizini göstermektir. Kabin, asansör kuyusunun altındaki belirlenmiş terminal katının üzerinden geçtiğinde acil durdurma başlatılır. Araba iskeleti yapı bileşenlerinin FEM yapısal analizinde olay sırasında ortaya çıkan dinamik yükler belirlenir ve uygulanır.

Araba Aşırı Seyahat ve Acil Tutuklama

Aşırı hareket durdurma mekanizması, kabinin altındaki (ve genellikle karşı ağırlığın altındaki) tamponlardan oluşur.^[2] Güvenlik kodları tarafından üç tip tampona izin verilir^[3]: doğrusal, enerji biriktirme tipi tamponlar; doğrusal olmayan, enerji biriktirme tamponları; ve enerji dağıtma tamponları. Araba bir enerji dağıtım tamponuna çarptığında bir senaryo düşünün (Şekil 1).

Araba hızla hareket ederken sistemin dinamiklerini tanımlayan hareket denklemi V bir enerji dağıtım tamponu devreye girdi (tamponlama olayı) olarak verilir

nerede g yerçekimi ivmesidir, x yer değiştirmedir, M araba çerçevesi tertibatının kütlesidir, c sönümleme katsayısını temsil eder ve k tamponun sertlik katsayısını belirtir. Tampon çarpma plakasına etki eden tampon şu şekilde belirlenir:

Araba çerçevesinin bu modelinde, tampon dinamikleri, araba çerçevesinin katı bir gövde olarak ele alındığı temel mod ile temsil edilir. Hareket denklemini (1) çözerek, tampon kuvveti daha sonra denklem (2)'den kolayca değerlendirilebilir.

Araba-Çerçeve Grubunun Yapısal Analizi

Kabin-çerçeve tertibatının dinamik deformasyonlarını ve stres seviyelerini belirlemek için sistem, Sonlu Elemanlar Metodu (FEM) uygulanarak analiz edilebilir. Yapının davranışı daha sonra aşağıdaki denklem ile temsil edilir.^[4]

nerede [M] kütle matrisidir, [C] sönümleme matrisidir, [K] sertlik matrisidir,  yük vektörüdür ve  yer değiştirme vektörünü gösterir.

CAD Modeli

Asansör kabini şasisi grubu, üç farklı bileşenin birleşimidir: kabin gövdesi (muhafaza), askı (çerçeve) ve kabin platformu. Çalışmada kullanılan bir CAD modeli Şekil 2'de gösterilmektedir.

Araba Çerçevesi Tampon Sisteminin Temel Mod Analizi

Denklem (1), temel mod parametreleri açısından şu şekilde yeniden formüle edilebilir:

nerede  sönüm oranıdır ve  araba çerçevesi tampon sisteminin temel frekansını temsil eder.

Denklem (4) daha sonra sırasıyla 2 m/s'lik kabin hızı, z = 0.25, 0.75 sönüm oranı ve 1.63 Hz olarak kabul edilen temel frekans dikkate alınarak çözülür. Sonuçlar Şekil 3'te gösterilmektedir.

Dinamik sapmalar Şekil 3(a)'da, tampon kuvvetleri ise sırasıyla Şekil 3(b)'de gösterilmiştir.

Tamponların derecelendirmesi, aracı %115 nominal hızdan (aşırı hız regülatörü elektrik açma hızı) durdurmaya dayalıdır. Güvenlik kodları^[4] enerji dağıtma tamponlarının toplam olası darbesinin en azından yerçekimi durdurmasına eşit olmasını şart koşar. Arabanın anma hızında ve yerçekimi durma mesafesinde tampona çarptığı göz önüne alındığında, V = 2 m/s, şu şekilde hesaplanır = 0.2696 m, tamponun maksimum sapmalarının minimum tampon darbesinden daha küçük olduğu açıktır.

FEM Simülasyonu ve Sonuçları

Araba çerçeve montajının FEM simülasyonunda, tampon kanal kiriş yapısı seçilir. Eğilme gerilmeleri (Şekil 4) ve sehim seviyeleri (Şekil 5) Şekil 3(b)'de gösterildiği gibi maksimum yük koşulları altında belirlenir.

ASME A17.1'de belirtilen tamponlama koşulları altında kabin şasi tampon tahtasında izin verilen maksimum gerilimler 189.6 MPa (27,500 psi) olarak verilmiştir. Dikkate alınan yükleme koşulları altında, maksimum gerilme seviyelerinin (sırasıyla 142.4 MPa ve 112.9 MPa olarak belirlenmiştir) izin verilen değeri aşmadığı açıktır. Tampon kanal kirişi (emniyet tahtası) yapısına etki eden yüklerle başa çıkmak için normal uygulama, sapmaların aşağıdakilerden daha fazla olmamasını sağlamaktır. kanalların açıklığının th'i. 2350.7 mm açıklık uzunluğu göz önüne alındığında, maksimum sapmalar (sırasıyla 0.9687 mm ve 0.7679 mm olarak belirlenmiştir) kabul edilebilir aralıktadır.

Sonuç

Bu yazıda sunulan analiz ve sonuçlar, kabinin aşırı hareketi tarafından tetiklenen bir acil durdurma olayı sırasında bir asansör sisteminde büyük deformasyonların ve stres seviyelerinin meydana gelebileceğini göstermektedir. Tampon kanallarındaki stres ve sapma, en kötü çalışma durumunda değerlendirilmelidir. Bu, makalede gösterildiği gibi, arabelleğe alma olayları sırasında olabilir.

Referanslar

[1] S. Mirhadizadeh, S. Kaczmarczyk, N. Tongue, H. Al-Jelawy, P. Feldhusen, W Delk, K. Anderson, F. Dudde, “Modelling and Computer Simulation of aerodynamic Interactions in High-Rise Lift Systems ” 5. Asansör ve Yürüyen Merdiven Teknolojileri Sempozyumu Bildiriler Kitabı. Cilt 5, Eylül 2015, Northampton, Birleşik Krallık, s. 117–123.

[2] JP Andrew ve S. Kaczmarczyk, Asansörlerin Sistem Mühendisliği. Elevator World, Mobil, AL (2011).

[3] İngiliz Standartları Enstitüsü, Asansörlerin inşası ve kurulumu için güvenlik kuralları — İnsan ve eşya taşımacılığına yönelik asansörler Bölüm 20: Yolcu ve mal yolcu asansörleri. BS EN 81-20:2014.

[4] SS Rao, Mekanik Titreşim. Prentice Hall, Singapur (2005)

Editörün notu: Yazarlar, University of Northampton, University Drive, Northampton NN1 5PH, İngiltere Sanat, Bilim ve Teknoloji Fakültesi (FAST) üyeleridir.