Yüksek Kat Asansörleri için Asansör Yükleme Gereksinimleri

Ville Josefsson ve Jaakko Kalliomäki tarafından

Bu makale Edinburgh, İskoçya'da düzenlenen 2023 Uluslararası Asansör ve Yürüyen Merdiven Sempozyumunda sunuldu.

Anahtar Kelimeler: Yüksek katlı asansör, yükleme, sürdürülebilir malzeme kullanımı, FEM

Özet

Asansörler genellikle asansörün yapısal tasarımını belirleyen yolcu veya eşya kullanımına göre sınıflandırılır. Uygulamada özellikle ticari binalarda hem yolcu hem de eşya taşımak amacıyla yük yolcu asansörleri kullanılmaktadır. Malzemelerin sürdürülebilir kullanımını teşvik eden, optimize edilmiş ancak güvenli yapılar tasarlamak için farklı senaryoların neden olduğu yükleri ve gerilimleri anlamak önemlidir. Bu, özellikle yüksek hareket mesafesinin aşırı boyutlandırmanın etkisini artırdığı yüksek katlı asansörler için önemlidir.

Bileşen boyutlandırmasında kullanılan yük durumları asansörün kullanım tipine ve asansör standart gereksinimlerine dayanmaktadır. Yük asansörleri için standartlar, alan kısıtlamaları veya bina yapısı nedeniyle çoğu zaman mümkün olmamasına rağmen, forklifti ana yük taşıma cihazı olarak kabul eder. Bunun yerine ticari binalarda genellikle daha hafif yük taşıma cihazları kullanılır. Gerçek kullanım ile standart gereklilikler arasındaki bu boşluk, aşırı boyutlandırmaya ve aşırı malzeme kullanımı nedeniyle gereksiz derecede yüksek çevresel etkiye yol açabilir.

Bu makale, hafif yük taşıma cihazları kullanılarak yüklemenin asansör üzerindeki etkisini analiz etmektedir. Asansör tasarımı, kabin askı sistemi modeli üzerinde Sonlu Elemanlar Yöntemi (FEM) kullanılarak analiz edilmiştir. Analiz aynı zamanda yaygın olarak kullanılan kabin boyutlarında yükün asansör kabininin içine nasıl yerleştirilebileceğini de kapsar. Sonuçlar asansör standartlarının gereklilikleri ile karşılaştırılmıştır.

Ana sonuçlar, kabin askı sistemi modellerinden bileşen düzeyinde gerilim dağılımı ve yer değiştirme sonuçlarını ve ortak kabin ve yük boyutları dikkate alınarak yük konumlandırma olanaklarını içerir. Sonuç olarak bu makale, daha yüksek hareket mesafesine sahip asansörlere odaklanarak, daha hafif yük taşıma cihazlarının asansör yükleme senaryolarının analizine dayalı olarak mevcut asansör standartlarının nasıl geliştirilebileceğini önermektedir.

1. Giriş

İnşaat yöntemleri, yapısal tasarım ve asansör sistemi tasarımı da dahil olmak üzere yüksek binaların tasarımıyla ilgili bir dizi önemli mühendislik zorluğu vardır. Yüksek binalarda uygun şekilde tasarlanmış bir asansör sisteminin önemi kritiktir; bu nedenle yüksek katlı asansörler bu makalenin odak noktasıdır.^[1] Yüksek hareket nedeniyle olası aşırı mühendislik, daha düşük hareket mesafeli asansörlere göre daha problemlidir. Örneğin, aşırı güç gereksinimleri nedeniyle askı ve kabine ağırlık eklenirse, bu daha büyük bir kılavuz rayına yol açabilir. 100 m hareket mesafesine sahip bir asansör için bu, 15 m hareket mesafesine sahip alçak bir asansörle karşılaştırıldığında çok daha önemli bir maliyet ve malzeme harcaması artışı anlamına gelecektir. Aynı prensip, seyahat yüksekliğine bağlı olan tüm bileşenler için de geçerlidir. Ayrıca askı halatlarına daha fazla ağırlık eklenmesi motor ve tahrik boyutunun artmasına neden olabilir. Bu nedenle, özellikle yüksek katlı asansörlerde aşırı mühendislikten kaçınmak, sürdürülebilir malzeme kullanımını teşvik etmek ve maliyetleri makul tutmak açısından çok önemlidir.

Yük yolcu asansörü, esas olarak kişilerin eşlik edebileceği malların taşınması için tasarlanmış bir asansördür.^[2] Asansör standartları, bir yük yolcu asansörünün yüklenmesi ve boşaltılması düşünüldüğünde genellikle denge ağırlıklı forklifti bir yük taşıma cihazı olarak kabul eder. Bu, daha hafif yük taşıma cihazlarının dayattığı yüklerden çok daha yüksek yükler üstlenen asansör standart gereklilikleri nedeniyle asansörün aşırı tasarlandığı bir durum yaratabilir. Uygulamada, otel veya ofis gibi ticari yüksek katlı binalarda, mevcut alan, bina yapısı veya yüzey kaplamaları açısından kısıtlamalar nedeniyle, yük taşıma cihazı olarak karşı ağırlıklı bir forkliftin kullanılması genellikle mümkün değildir.

Sürdürülebilir enerji üretimi biçimlerinin kullanılmasına yönelik artan baskı nedeniyle yüksek katlı yük yolcu asansörleri için özel bir uygulama alanı ortaya çıktı ve bu da yeni açık deniz rüzgar enerjisi santrallerinin sayısının artmasına yol açtı.[3] Açık deniz rüzgar enerjisi santralleri, üretim malzemelerini ve ekipmanlarını taşımak için asansörlere ihtiyaç duyulan, yüksekliği 200 m'ye kadar olan kulelerde üretilen yüksek gerilim deniz kablolarına ihtiyaç duyar.

Asansör yüklemesi hakkında daha önce çok az araştırma yayınlanmıştır. Yük yolcu asansörü çözümlerine olan ihtiyacın artması ve asansör standartlarında yükleme ve özellikle hafif yük taşıma cihazlarının dikkate alınmaması nedeniyle, bu makalede açıklanan zorluklar ilginç bir çalışma noktası olarak görülüyor.

Bu çalışmada, beyan yükü 2500 kg ve 5000 kg olan araba askı sistemleri dikkate alınarak gerilme ve deformasyon Sonlu Elemanlar Yöntemi (FEM) hesaplamaları yapılmıştır. Yükleme senaryoları, elektrikli transpaletle yüklemeyi ve EN 81-20 standart %60 eşik yüklemeli yük durumlarını içerir. Von Mises gerilim dağılımları seçilen bileşenlerden gözlemlenmiştir. Bu, askılı araba sistemindeki gerilim seviyeleri hakkında kaba bir tahmin verir ve farklı yük durumları arasında karşılaştırma yapmak için kullanılabilir. Yüksek katlı asansörlerde izolasyonlu askı platformları yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu nedenle zemin yer değiştirmesini tüm askı döşeme sisteminin yer değiştirmesiyle karşılaştırmak ilginçtir. Daha önce bahsedilen nominal yükler için kabin boyutları dikkate alınarak yaygın olarak kullanılan paletlerin asansör kabinlerinin içindeki konumlandırılması incelendi ve gerçek kullanım ile asansör standardı varsayımları arasındaki boşlukları anlamak için asansör standart gereklilikleri ile karşılaştırıldı.

2. Standartlara Genel Bakış

Standartlara genel bakış, ASME A17.1 ve EN 81-20 standartlarındaki asansör yüklemeyle ilgili ayrıntıları ve aynı zamanda belirli durumlarda uygulanan yükleri belirlerken referans olarak kullanılan bina standardı EN 1991-1-1'deki ayrıntıları kapsar. yük taşıma cihazları.

ASME A17.1, kullanılan yükleme ve yük taşıma cihazının tipine bağlı olarak beş farklı yükleme sınıfını tanımlar.^[4] Beş farklı yükleme sınıfından bu yazıda tartışılacak anlamlı sınıflar A Sınıfı, C1 Sınıfı ve C2 Sınıfıdır. Bu üç sınıf aşağıda daha ayrıntılı olarak sunulmaktadır.

Sınıf A: Genel Yük Yükleme. Herhangi bir malın tek bir parçasının ağırlığı veya malların ve yük taşıma cihazının toplam ağırlığı, asansörün nominal yükünün %25'inden fazla olmadığında. Yük, asansör kabini platformunun üzerinde ve dışında manuel olarak veya elle çalıştırılan bir yükleme cihazı aracılığıyla taşınır. Nominal yük, net platformun iç alanının en az 240 kg/m2'si esas alınacaktır.

• Sınıf C1: Endüstriyel Kamyon Yükleme. Yükleme ve boşaltma sırasındaki statik yükün nominal yükü aşmadığı yerler.
• Sınıf C2: Endüstriyel Kamyon Yükleme. Yükleme ve boşaltma sırasında statik yükün nominal yükü aşmasına izin verilen yerler.
• ASME A17.1, taşınan malların neden olduğu dönme momentinin hesaplanmasına ve farklı yükleme sınıfları için eşik yüklerinin hesaplanmasına yönelik hesaplama kuralları sağlar (Şekil 1).

EN 81-20, taşıma cihazının ağırlığı, yükleme ve boşaltma sırasındaki seviyeleme doğruluğu ve hesaplamalarda kullanılan eşik yükleri gibi asansör yüklemesiyle ilgili bazı hususları dikkate alır. Genel olarak EN 81-20, malların yüklenmesi ve boşaltılmasına çok az önem vermektedir. EN 81-20, müşteri ile asansör tedarikçisi arasında görüşmelerin yapıldığını ve asansörün kullanım amacı ve yük taşıma asansörü olması durumunda yük taşıma cihazlarının tipi ve kütlesi hakkında bir anlaşmaya varıldığını varsaymaktadır. yükleme ve boşaltma amacıyla kullanılmak üzere tasarlanmıştır.^[2]

EN 81-20'ye göre her durakta ve kabin girişinde, malların yüklenmesi veya boşaltılması sırasında ortaya çıkan yüklere dayanabilecek yeterli mukavemete sahip bir eşik bulunacaktır. Eşiğin mukavemetini tanımlamak için EN 81-20, asansör kullanımına bağlı olarak eşik yükü olarak kullanılacak üç farklı kuvveti tanımlar. Eşiğe uygulanan kuvvet miktarı aşağıdaki denklemlerde gösterilmektedir; burada Fs, N cinsinden kuvvet miktarıdır, g, m/s2 cinsinden yerçekimi ivmesidir ve Q, asansörün kilogram cinsinden nominal yüküdür.^[2]

• Yolcu asansörleri için Fs=40%·g·Q
• Yük yolcu asansörleri için Fs=60%·g·Q
• Ağır taşıma cihazlarında, cihazın ağırlığının nominal yüke dahil edilmemesi durumunda yük yolcu asansörleri için Fs=%85·g·Q.

Bir asansörün yüklenmesi ve boşaltılması dikkate alındığında EN 1991-1-1, asansörlere de uygulanabilecek, binalara yönelik forkliftlerin uyguladığı yüklere ilişkin tavsiyeleri tanımlar.^[5] 

Forkliftler net ağırlığa, boyutlara ve kaldırma yüklerine bağlı olarak FL1'den FL6'ya kadar altı sınıfa ayrılır. FL sınıfları Tablo 1'de görülebilir. 

Forklift Sınıfı	Net ağırlık [kN]	Kaldırma yükü [kN]	Aks genişliği a [m]	Toplam genişlik b [m]	Toplam uzunluk b [m]
FL 1	21	10	0,85	1,00	2,60
FL 2	31	15	0,95	1,10	3,00
FL 3	44	25	1,00	1,20	3,30
FL 4	66	40	1,20	1,40	4,00
FL 5	90	60	1,50	1,90	4,60
FL 6	110	80	1,80	2,30	5,10

İncelenen üç standart - ASME A17.1, EN 81-20 ve EN 1991-1-1 - temel olarak denge ağırlıklı forkliftlere yönelik yönergeleri içeriyordu ve farklı yük taşıma cihazlarını ayrıntılı olarak ele almıyordu. Elle çalıştırılan yük taşıma cihazlarıyla yüklenen yük yolcu asansörleri için ASME A17.1, taşıma cihazının ve malların toplam ağırlığının asansörün nominal yükünün %25'inden fazla olmayacağı A Sınıfı yükleme kullanımına yönelik kılavuzlar. Bu %25'lik sınır, özellikle asansörün nominal yükünün düşük olması durumunda kolayca aşılabilir. Ağırlık, C25 sınıfı yüklemeyi kullanan ASME standart kılavuzlarının nominal değerinin %1'inden fazlaysa. Bu, elle çalıştırılan yük taşıma cihazlarıyla yüklenen asansörün, endüstriyel forklift yüklemesine yönelik C1 sınıfı yükleme gerekliliklerine göre tasarlanması gereken bir durum yaratır. Yükleme Sınıfı C1 aynı zamanda hesaplanan yükün, forkliftin varsayılan tekerlek izi genişliği olan 765 mm aralıklı iki eşit parçaya uygulanması gerektiğini de belirtir. Normalde bu genişlikteki bir tekerlek izi manuel transpaletler için çok geniş, gerçek forkliftler için ise çok dardır. Asansörün nominal yükünün büyük olması durumunda, A Sınıfı tarafından önerilen %25 zaten önemli bir ağırlık olabilir ve A Sınıfının kullanılması bazı ilgili tasarım kriterlerini göz ardı edebilir.

EN 81-20'de eşik yükü hesaplamalarına yönelik yönergeler vardır ve bunlar aynı zamanda kullanılan yük taşıma cihazına bağlı olarak gevşek bir şekilde yorumlanabilir. Ağır taşıma cihazı olması durumunda eşik yükü, nominal yükün %85'i olarak hesaplanmalı ve standart yük yolcu asansörü olması durumunda eşik yükü, nominal yükün %60'ı olarak hesaplanmalıdır. Elle çalıştırılan, manuel yük taşıma cihazlarının kullanımı düşünüldüğünde, eşik yükü hesaplamalarında %60 eşik yükü takip edilmelidir. EN 81-20, yükleme cihazının tekerlek izini dikkate almaz ancak eşik üzerindeki dikey kuvvetin eşik üzerinde merkezi olarak etkili olduğunun varsayılması gerektiğini yönlendirir.^[2] Ağır yük taşıma cihazının tanımı EN 81-20'de açık değildir ve bu, neyin ağır ve neyin hafif yük taşıma cihazı olarak kabul edildiği konusunda yoruma yer bırakmaktadır. Ayrıca EN 81-20, yalnızca cihazın ağırlığının nominal yüke dahil olmaması durumunda %85 eşik yükünün kullanılması talimatını verir. Bu, basitliği nedeniyle sıklıkla C17.1 tercih edilse bile, asansörün ASME A1 Sınıf C1 tipi kullanımını tamamen göz ardı eder. 

Yükün asansör kabinindeki konumlandırılması dikkate alındığında da bazı sınırlamalar vardır. EN 81-20, nominal yükün kabinin en elverişsiz konumda dörtte üçüne eşit şekilde dağıtılması gerektiğini belirtir. Ancak farklı yük dağılımı olması durumunda, müşteri ile yapılan ilk görüşme sonrasında koşullar üzerinde anlaşmaya varılmış olup, bu koşullara göre ek hesaplamalar yapılacak ve en kötü durum dikkate alınacaktır.^[2] Ancak pratik deneyimler, bu verileri müşteriden almanın zor olduğunu ve önceden tanımlanmış yükleme koşullarının kullanılmasının daha iyi sonuç verdiğini göstermiştir; bu da genellikle ASME A17.1'in referans olarak kullanılması anlamına gelir.

ASME A17.1 varsayımı, konsantre yükün kabinin iç genişliğinin 1/4 katı kadar kabinin merkezine konumlandırıldığı ancak diğer yönlerdeki yük konumunu belirtmediği yönündedir. Bu varsayım, asansör kabinlerinin gerçek boyutlarını veya taşınacak malların türünü dikkate almamaktadır. Bu nedenle, yaygın olarak kullanılan palet boyutlarının incelenmesi, asansör kabini içindeki yükün gerçek konumlarının anlaşılmasına yardımcı olur.

3. Yük Taşıma Cihazları

Farklı yük taşıma cihazları türleri ve ilgili terminoloji ve sınıflandırma, uluslararası ISO 5053-1 standardında belirtilmiştir. Standarda göre yük taşıma cihazları, en az üç tekerleğe sahip, motorlu veya motorsuz tabanlı mekanizmaya sahip olabilen tekerlekli araçlardır.^[6] Bu makaledeki FEM analizi, belirli bir yük taşıma cihazı olan elektrikli transpalet dikkate alınarak yapılmıştır. Operatörlerin refahına yönelik kaygılar arttıkça elektrikle çalışan transpaletlerin kullanımı da arttı. Ergonomik açıdan bakıldığında, elle malzeme taşıma görevleri son derece güvensiz olma potansiyeline sahiptir.^[7] Özellikle örneğin transpaletin itme ve çekme hareketinin kas-iskelet sistemi bozuklukları riskini arttırdığı görülmüştür.^[8] Hafif yük taşıma cihazına örnek olarak Toyota LPE220 elektrikli palet kullanılmıştır. 

Yükleme ve boşaltma yük durumları asansör açısından ele alındığında önemli yük taşıma cihazı özellikleri Tablo 2'de sunulmaktadır. 

Varlığınızı		Toyota LPE220
Kendi kütlesi M	[kilogram]	826
Nominal yük kapasitesi QL	[kilogram]	2200
Toplam yüklü kütle MQ	[kilogram]	3026
Yük merkezi konumu c	[mm]	600
Dingil mesafesi boyutu b11	[mm]	370
Ön aks yükü F11)	[kilogram]	1513
Arka aks yüklemesi F21)	[kilogram]	1513
Arka aks yükünün toplam yüklü kütleye oranı	[%]	50
Lastik boyutu ön	[mm]	d85x100
1) Üreticinin veri sayfasına göre hesaplanmıştır.

4. Palet Kullanarak Yükleme

Paletlerin kullanıldığı ticari işlemler, büyük miktarlarda küçük bireysel paketlerin yüklenmesi uzun zaman alacağından, ağır malların asansörde taşınmasının en etkili yoludur. Paletler kullanılsa bile yükleme, asansörün gidiş-dönüş yolculuğundan daha fazla zaman almamalıdır. Bu analizdeki varsayım, genel verimliliği korumak için palet miktarının dörtten fazla olmaması ve paletlerin istiflenmemesi gerektiğidir. Taşıma cihazının ağırlığı, nominal yükün (Sınıf C1) bir parçası olarak kabul edilir, ancak ASME A17.1 gerekliliklerine göre bu zaten A Sınıfı yükleme kapsamına girse de dört palet dahil edilmiştir.  

Çoğunlukla kullanılan paletler standart ölçülere uygundur. Bazı örnekler Tablo 3'te verilmiştir. Daha hafif mallar için lojistik arabalar da yaygın olarak kullanılmaktadır, ancak bunların gereksinimleri tipik olarak yolcu yüklemenin gerekliliklerini aşmamaktadır ve bu nedenle burada hariç tutulmuştur.

Palet	Boyutlar gxdxy [mm]	Maks. Kapasite [kg]	Açıklama
Avro / Avro1 (32''x48'')	1200 x 800 x 144	4000 kg	Çoğu Avrupa kapısına ve 2,5 m genişliğindeki kamyonlara uyacak şekilde tasarlanmıştır. 2,352 mm iç genişliğe sahip deniz konteynerlerine pek uymaz.
EUR2 (40''x48'')	1200 x 1000 x 144	4000 kg	2,352 m genişliğindeki deniz konteynerlerine EUR'dan daha iyi sığacak şekilde tasarlanmıştır. Uluslararası ticarete yardımcı olmak için ABD 40''x48'' paletine benzer.
48''x48''	1219 x 1219 x 144	4000 kg	48 x 48 palet, kimya endüstrisinde kullanılan 4 x 200 l'lik (55 galon) varillerin (584 mm dış çaplı) kapladığı alana karşılık gelir.

Asansörlerin yüklenmesinde temel olarak paletler kullanıldığında, iki aşırı yük durumu ilgi çekicidir; 1) kabin, kabinin nominal yüküne kadar tek bir ağır paletle yüklenir; 2) Kabin, kabinin nominal yüküne kadar maksimum dört adet daha hafif paletle yüklenir. Yükleme cihazının özellikleri de dikkate alınmalıdır. Dört farklı tipteki işleme cihazının bazı kritik özellikleri Tablo 4'te verilmiştir. Veriler, belirli bir cihazın veri sayfalarına dayanmaktadır, ancak amaç, seçilen örneğin, cihazların kategorileri arasındaki farklılıkları göstermesidir. 

Taşıma cihazının özelliği	Asansör kabini sınırlaması		Manuel transpalet Toyota LHM300	Elektrikli transpalet Toyota LPE220	Elektrikli forklift Hala FM-X 14	Kaldırma kamyonu Toyota 8FBEK16T
Kapasite	Maksimum kullanılabilir yük	kg	3000	2200	1400	1600
Özkütle	Maksimum kullanılabilir yük	kg	105	826	3470	3002
Ağırlık merkezi (boş)1	Kılavuz pabuç vb.nin yüklenmesi.	mm	362	-275	-547	-1027
Ön tekerleklerin konumu1	Eşik yükleme	mm	950	957	348	-317
genişlik	Zemin alanına göre maksimum palet miktarı	mm	520	730	1270	1060
Arka Uzunluk1		mm	365	714	1252	1880
1) Çatalın ön yüzeyinden

Yukarıda belirtilen iki yük durumu ve taşıma cihazlarının özellikleri kullanılarak, 2500 ve 5000 kg nominal yüke sahip asansör kabini boyutları için EUR paletli bir yükleme analizi yapılmıştır. Analizde, araba duvarlarına her zaman bir miktar açıklık vardı; dolayısıyla her ne kadar ihtiyatlı olsa da, analiz edilen senaryolar mutlak en kötü durumlar değildir. Sonuçlar Tablo 5'te gösterilmektedir. İlgi alanları eşik yükü ve ağırlık merkezidir. Eşik yükü gereksinimi EN 60-81 20'ya göre %5.7.2.3.6·g·Q ve ASME A80 17.1'ya göre %8.2.2.6·g·Q'dur. Taşıma cihazının ağırlığı nominal yükün bir parçası olduğundan, EN 85-81'nin %20·g·Q eşik yükü burada geçerli değildir.

Araba yükü Q	kg	2500				5000
Kabin genişliği x derinlik	mm	1800x2700				2600x3400
Taşıma cihazı	Palet miktarı	Palet ağırlığı	Eşik yükü1	Ağırlık merkezi2		Palet ağırlığı	Eşik yükü1	Ağırlık merkezi2
		kg		W	D	kg		W	D
Manuel transpalet	1	2395	69%	25%	23%	3000	43%	15%	18%
	4	598	19%	1%	1%	1223	18%	1%	10%
Elektrikli transpalet	1	1674	56%	% 25 (% 17)	% 13 (% 16)	2200	36%	% 15 (% 11)	% 13 (% 13)
	4	418	18%	1%3 (0%)	% 0 (% 0)	1043	18%	% 4 (% 0)	% 3 (% 9)
Elektrikli forklift	1					1400	58%	% 12 (% 7)	% 3 (% 8)
Kaldırma kamyonu	1					1600	83%	% 23 (% 8)	% 2 (% 9)
Kabinin nominal yüküne göre eşik yükü Kabin genişliğinin (W) ve derinliğinin (D) yüzdesi olarak kabinin merkezine göre ağırlık merkezi. Parantezsiz değerler taşıma cihazını içerir, parantez içindeki değerler yalnızca paletleri içerir. Arabada sadece ön tekerlekler

EN 81-20'ye göre ağırlık merkezinin kabin merkezinden uzaklığı derinlik ve genişlik yönünde %12.5'tir. A17.1 Şekil 8.2.2.5.1'e göre genişlik yönündeki ofset %25'tir. Bahsedildiği üzere A17.1'de derinlemesine yönde açık bir kural bulunmamaktadır. Diğer şeylerin yanı sıra, ağırlık merkezinin kaymasından kaynaklanan yüklerin kılavuz ray boyutlandırması ve braket aralığı üzerinde etkisi vardır.

Bu analizden şu sonuçlar çıkarılabilir:

1. Kabinin nominal yükünün küçük olması ve ayrı ayrı yüklenen paletlerin ağır olması koşuluyla, hafif taşıma cihazlarıyla %60·g·Q eşik yükü aşılabilir. 
2. Ağır taşıma cihazlarıyla, taşıma cihazının ağırlığı nominal yükte dikkate alınsa bile, %60·g·Q eşik yükü de aşılabilir. 
3. EN 81-20'nin ağırlık merkezi varsayımı, çoğu elleçleme cihazında küçük ve büyük oranlı yüklere sahip tek ağır paletlerle aşılabilir; ASME A25'e göre %17.1'lik ofset, tek ağır paletli senaryoları iyi bir şekilde karşılıyor gibi görünmektedir. paletler.
4. Birden fazla daha hafif palet için hem eşik yükü hem de ağırlık merkezi gereksinimleri, analiz edilen senaryoları geniş bir marjla karşılar.

Sonlu Elemanlar Model Analizi ve Sonuçları

5.1 Model açıklaması

Sonlu elemanlar modeli (FEM) analizi, uygulanan yüklemenin EN 81-20 %60 eşik yük durumu ile seçilen yük taşıma cihazı elektrikli transpalet arasında değiştiği iki farklı askılı araba sistemi modelinden oluşur.

Yükleme analizinin odak noktası olan kritik bileşenler asansör standartlarında tanımlandığı gibi asansör seviyesi FEM analizi sonucunda da belirlenebilmektedir. ASME A17.1 asansör standardı, asansör yükleme açısından askı üst kirişini, askı dikmelerini, askı alt kirişini, eşikleri, zemini, kılavuz raylarını ve braketleri kritik bileşenler olarak tanımlar.[4] FEM analizi, farklı yük durumlarında daha yüksek gerilim altında olan bileşenlerin belirlenmesine yardımcı olur. Örneğin, ASME A17.1, kabinin üst sabitlemesini yükleme açısından kritik bir bileşen olarak tanımlamaz, ancak sabitleme tasarımına bağlı olarak bu, yükleme durumu sırasında hala gerilim altında olan bir bileşendir. Yay izolasyonlu platformlarda uygulanan eşik yükü, yatay hareketin kısıtlandığı üst kabin sabitlemesinde yatay bir kuvvet bileşenine neden olur ve bu nedenle strese neden olur. Bu nedenle analizde kabinin üst sabitlemesi dikkate alınmalıdır. Analizde dikkate alınan ana bileşenler Şekil 4'te gösterilmektedir.

Analiz için biri 2500 kg'lık nominal yükü, diğeri 5000 kg'lık nominal yükü dikkate alan iki FEM modeli modellendi. Belirtilen platform ölçülerine sahip FEM modelleri Şekil 5'te görülmektedir. Zeminde üst yüzey olarak kontraplak malzeme kullanılmıştır. Montajdaki diğer malzemeler yapısal çelik olarak kabul edilir.  

Sonlu elemanlar ağı Şekil 6'da görülmektedir. Eleman boyutu 10 mm uygulanmıştır. Tüm kiriş profilleri ve plaka parçaları kabuk elemanlarla modellenmiştir. Eşik profili katı elemanlarla modellenmiştir. Cıvataların tamamı, deliklerine rijit elemanlarla bağlanan kiriş elemanları olarak modellenmiş ve bu çalışmada anlamlı olmadığından herhangi bir öngerme uygulanmamıştır. Cıvata bağlantısıyla birbirine temas eden bileşenler arasında sürtünmesiz kontaklar kullanıldı. Kaynaklı bağlantılarda bağlı bağlantılar veya paylaşımlı topoloji kullanıldı. Bunlar çalışmanın kapsamı dikkate alındığında yeterince doğru modelleme yöntemleri olarak görülmüştür.

1:1 süspansiyonu temsil etmek için uzak bir noktaya (C) yer değiştirmenin Y yönünde sabitlendiği uzak yer değiştirme eklendi. Uzak nokta, deforme olabilen elemanlarla üst kirişe tutturuldu. Kabin kütlesi, üst kabin sabitlemelerine ve zeminin üç tarafına rijit elemanlarla tutturulan uzak bir noktaya (B) uygulandı. Q=2500 kg model araba için 2000 kg, Q=5000 kg model araba için ise 4000 kg uygulanan araba kütlesi uygulanmıştır. Eşik yükü, yükleme cihazının tekerlek boyutlarını temsil eden bir alana (elektrikli transpalet yük durumları) veya hat yükü olarak merkezi olarak (EN 81-20 yük durumları) eşik profiline uygulandı. Yükler ve sınır koşulları Şekil 7'de gösterilmektedir.

5.2 Sonuçları

Farklı yükleme senaryoları arasındaki karşılaştırma için kullanılan sonuçlar Şekil 8'de sunulmaktadır. Stres sonuçlarından, bu çalışmaya göre bir asansörün yüklenmesi sırasında üst kabin sabitlemesi ve eşiğin en fazla strese maruz kalan bileşenler olduğu görülebilir. Yay izolasyonlu platform kirişlerinin kullanılması üst kabin sabitlemesinde momenti arttırır ve dolayısıyla gerilme seviyeleri artar. Yük eşik üzerine uygulandığından eşik stres altındadır. Eşiğin yapısı gerilim seviyelerini, herhangi bir takviye elemanının yük taşıma cihazının tekerlek izine göre konumlandırılmasının gerilim sonuçlarını etkileyeceği şekilde etkiler. Bu nedenle eşik yapısı tasarımında kullanılan yük taşıma cihazı dikkate alınmalıdır. Kabin zemini yer değiştirme sonuçları, yükleme sırasında zemin yapısının toplam ve Y yönündeki yer değiştirmesini içerir. Yer değiştirme, farklı bileşenlerin sapması ve yükleme sırasında yaylı platform yaylarının sıkışmasının toplamıdır. 

5.3 Sonuçlar

Q=2500 kg modeli için standart ve elektrikli transpalet yük durumları arasındaki gerilim değerleri benzerdi. Gerilim değerleri çoğu durumda malzemenin akma sınırının altındadır. Bu çalışmanın amacı sadece farklı yükleme durumlarını basitleştirilmiş bir askı yapısıyla karşılaştırmak olduğundan güvenlik faktörleri dikkate alınmamıştır. Asansör tasarımı için standart yüklemenin kullanılması, yalnızca hafif yük taşıma cihazları kullanılsa bile, aşırı mühendislik gerektiren bir çözüme yol açmayacaktır. 

Q=5000 kg modeli için farklar daha belirgindir. Gözlemlenen bileşenlere göre gerilimlerdeki en yüksek farklılık, üst kabin sabitlemesinde ve eşikte görülebilir. Yük doğrudan eşik üzerine uygulandığından ve eşik yapısında yüksek gerilime neden olduğundan bu beklenen bir durumdur. Yalıtılmış kabin platformlarında eşik yükü aynı zamanda üst kabin sabitlemesinde de yüksek moment oluşmasına neden olur.  

Hafif yük taşıma cihazları kullanıldığında, daha büyük cihazlarla karşılaştırıldığında yük akslar arasında daha eşit şekilde paylaştırılsa bile, oluşan en kritik yükleme eşik yüküdür. Ayrıca tekerlek sayısı yükün nasıl dağıtıldığını da etkiler. Daha küçük aks yükü, daha düşük eşik yüküne neden olur ve bu da asansör mühendisliğini etkiler. Standart eşik yükü durumlarından EN 81-20 %60 eşik yükü kuralı, hafif yük taşıma cihazı yüklemeleriyle en iyi uyumu sağlar. Yüksek dereceli yükler için, ASME A25'deki %17.1 kuralı bile bazen hafif yük taşıma cihazlarına uygulanabilir. %85 veya %80 eşik yüklerine sahip yüksek dereceli bir yük asansörü tasarlamanın, yalnızca hafif yük taşıma cihazlarının kullanılması durumunda eşik, kabin ve askı tasarımlarının gereksiz güçlendirilmesine yol açabileceği açıktır. Ayrıca, yüksek eşik yükleri ile kabin deplasmanını kabul edilebilir bir seviyede tutmaya çalışmak, karmaşık ve maliyetli çözümlere yol açabilir.

Cihazın tekerlek izi ve yükün eşik üzerindeki konumu, özellikle eşik ve eşik ile zemin arasındaki arayüz üzerindeki gerilimler üzerinde etkiye sahiptir. Farklı türde yük taşıma cihazları arasında büyük farklılıklar bulunduğundan, belirli bir tekerlek izinin tanımlanması anlamlı olmayabilir. Bunun yerine, spesifik eşik tasarımına dayalı en kötü durum kontrol edilmelidir. Hafif yük taşıma cihazı için bir tekerlek izinin belirtilmesi gerekiyorsa, yaygın olarak kullanılan paletlere uyacak şekilde 340 mm ile 390 mm arasında bir değer olmalıdır.

6. Tartışma

Palet yükleme analizinden, asansörün tek ağır eşyalarla yüklenmesi amaçlanıyorsa EN 81-20 gerekliliklerinin mutlaka yeterli olmadığı sonucuna varılabilir. Ancak mallar birden fazla hafif palet üzerine yüklenirse gereksinimler aşırı mühendisliğe yol açabilir. Uygun ağırlık merkezi tahminleri, kılavuz ray boyutunda bir azalmaya ve braket aralığında bir artışa yol açabilir.

FEM analizi, daha yüksek değerli yük vagonları için, asansör mühendisliğinin temeli olarak hafif bir yükleme cihazının kullanılmasının, özellikle eşik yüküyle ilgili olarak faydalı olabileceğini göstermektedir; ancak ağır yüklerin de hafif araçlarla taşınabileceğini unutmamak önemlidir. Cihazları yükleme. Eşik yüklerinin optimize edilmesi, tüm asansör sistemi üzerinde kümülatif malzeme tasarrufuna yol açabilir. 

Çevresel etkinin en aza indirilmesini sağlamak için hem ağırlık merkezinin hem de eşik yükünün doğru şekilde boyutlandırılması, yüksek katlı uygulamalarda özellikle önemlidir; çünkü birçok bileşenin fazla malzeme tüketimi, hareket yüksekliği nedeniyle artar.

Malzeme tüketimini azaltırken güvenliği tehlikeye atmamak için, bireysel eşyaların maksimum ağırlığı asansör spesifikasyonunun önemli bir parçası olmalı ve eşik yüküyle ilişkili olan maksimum aks yüküyle birlikte asansör kullanıcılarına açıkça belirtilmelidir. Son olarak, hafif taşıma cihazlarını dikkate alacak şekilde küresel asansör standartlarının geliştirilmesi ve müşterinin dikey taşıma ihtiyaçlarını tanımlamasına yardımcı olacak boyutlandırma kurallarının temeli olarak standart paletlerin kullanılması genel ilgi alanı olacaktır.

7. Referanslar

[1] R. Roberts, "Yüksek bina/yüksek hızlı asansörlerin kontrolü", Amerikan Kontrol Konferansı Tutanakları, s. 3440-3444, Philadelphia, 1998. 

[2] “EN 81-20 Asansörlerin yapımı ve montajı için güvenlik kuralları - Kişi ve eşya taşımacılığı için asansörler - Bölüm 20: Yolcu ve yük asansörleri”, Avrupa Standardizasyon Komitesi, 2020.

[3] W. Musial, P. Beiter, P. Spitsen, J. Nunemaker, V. Gevorgian, A. Cooperman, R. Hammond ve M. Shields, “2019 Offshore Wind Technology Data Update,” Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı. nrel.gov/docs/fy21osti/77411.pdf. 79 s, Altın, CO, 2020.

[4] “ASME A17.1/CSA B44 Asansörler ve Yürüyen Merdivenler için Güvenlik Kodu,” Amerikan Makine Mühendisleri Derneği, 2019.

[5] “Eurocode 1: Yapılar Üzerindeki Etkiler - Bölüm 1-1: Genel Etkiler, Yoğunluklar, öz ağırlık, binalar için uygulanan yükler”, Avrupa Standardizasyon Komitesi, 2002.

[6] “Endüstriyel forkliftler - Terminoloji ve sınıflandırma - Bölüm 1: Endüstriyel forklift türleri”, Uluslararası Standardizasyon Örgütü, 2015.

[7] S. Mudiyanselage, P. Nguyen, M. Rajabi ve R. Akhavian, "sEMG Giyilebilir Sensörler ve Makine Öğrenimi Kullanılarak Manuel Malzeme Taşımada Otomatik İşçilerin Ergonomik Risk Değerlendirmesi" Elektronik 2021, cilt. 10, hayır. 2558, s. 14, 2021. 

[8] M. Hoozemans, A. van der Beek, M. Frings-Dresen, F. van Djik ve L. van der Woude, "Kas-iskelet sistemi bozukluklarıyla ilişkili olarak itme ve çekme: risk faktörlerinin gözden geçirilmesi" Ergonomi, cilt 41, hayır. 6, s. 757-781, 1998. 

[9] TMH Europe, “Platformlu alçak kaldırma kamyonu 2.0 - 2.5 ton,” [Çevrimiçi]. Mevcut: toyota-viljuskari.me/1557402996-bt-levio-lpe-200-220-250_HI.pdf. [Erişim tarihi 22/9/2023].

[10] T. A.Ş., “Standart Palet Boyutu Boyutları Nelerdir?”, [Çevrimiçi]. Mevcut: tranpak.com/faq/standard-pallet-size-dimensions/. [Erişim tarihi: 2].

[11] TMH Avrupa, “El transpalet 3.0 ton,” [Çevrimiçi]. Mevcut: media.toyota-forklifts.eu/published/24114_Original%20document_toyota%20mh.pdf. [Erişim tarihi: 09].

[12] S. GmbH, “FM-X Teknik Veriler Sürücü Koltuklu Reach Truck,” [Çevrimiçi]. Mevcut: data.still.de/assets/products/Vehicles/Reach_Trucks/FM-X/pdfs/FM-X_EN_TD.pdf?mod=1603103060&download=1&s=b0298c61ff3f4555ff557e3880df433b. [Erişim tarihi: 09].

[13] TMH Europe, “Elektrikli forklift 1.5 - 2.0 ton,” [Çevrimiçi]. Mevcut: media.toyota-forklifts.eu/published/21447_Original%20document_toyota%20mh.pdf. [Erişim tarihi 22/09/2023].