Bana bir fren ver

Emniyet freninin amacı, çözümleri, servis ve tasarım konuları

Asansör güvenlik freni, Elisha Graves Otis'in endüstride devrim yaratacak güvenlik frenini ilk kez gösterdiği 19. yüzyılın ortalarından bu yana çok yol kat etti. Güvenlik freni geliştirilinceye kadar asansörün popülerlik kazanmadığını söylemek doğru olur. Modern asansörler, kullanım ve tasarım kriterlerine bağlı olarak artık çeşitli farklı güvenlik frenleme teknolojileri kullanmaktadır. Genel prensip aynı kalır: yolcuların, kargonun ve ekipmanın güvenilir şekilde korunmasını sağlamak. Bu makale amacı, çözümleri ve nasıl çalıştıklarını, bakımını ve tasarım hususlarını inceleyecektir.

Dünyanın her yerindeki asansör ve vinç tasarımları ortak bir özelliği paylaşıyor: güvenlik freni. Fren bir hareket kontrol cihazıdır. İstenmeyen hareketi önler, yerinde tutar ve bazen aşırı hız koşullarını önler. Elektrik kesintisi veya anlık güç kaybı gibi acil durdurma için de kullanılır. Bugün endüstride birkaç çeşit fren var. Elektrik, hidrolik veya mekanik olarak çalıştırılabilirler. Birçoğu elektrikle çalıştırılır, bu yüzden öncelikle onlara odaklanacağız.

Frenler genellikle tork gereksinimine göre tasarlanır. Ağır bir yük, daha fazla tutma torku gerektirir. Tork, normalde fit pound-kuvvet (ft..lbf ) veya Newton metre (Nm) olarak belirtilen bir mesafede etki eden bir kuvvete eşdeğerdir. Beygir gücü ve rpm ile ilgili basit bir denklemden torku hesaplayabiliriz. Tork (ft..lbf ) = 5,252 * beygir gücü * servis faktörü/rpm. Fren seçiminde bir diğer önemli husus, yük hareket halindeyken dinamik frenleme veya acil frenleme için atalettir. Atalet değeri bilindiğinde bir yükü yavaşlatmak için gereken torku hesaplayabiliriz. Tork (ft..lbf ) = (atalet * rpm'deki değişim)/(308 * durmak için gereken süre). wk2 yansıyan ataleti temsil eder ve şu şekilde de yazılabilir: T = wk2 * Δ devir/308t.

Dinamik frenleme, büyük miktarda enerjiyi emmek için bir fren gerektirebilir. “Enerji emilimi” genellikle sürtünme yüzeylerinin ısısı ve aşınması anlamına gelir. Enerji, hızın karesiyle çarpılan atalete eşittir. Tutma frenleri, çoğunlukla eşleşen (sürtünme) yüzeyler için yüksek sürtünme katsayısına sahip malzeme ile tasarlanır.

Tutma frenindeki malzeme yüksek tork kapasitesine sahip olmasına rağmen, dezavantajı dinamik frenleme sırasında çabuk aşınabilmesidir. Bu nedenle, frenler genellikle belirli sayıda test veya acil durdurma için derecelendirilir; daha doğru bir şekilde ifade edildiğinde, zaman içinde belirli bir miktarda enerjiyi absorbe edecek şekilde derecelendirilirler. E = (1/2)mv2 aşağıdaki enerji denklemine bölünebilir:

Ee = (M * v2 * td)/[k *(td + tl)] (Denklem 1)

nerede Ee = angajman başına enerji; M = eylemsizlik; v = hız; td = dinamik tork; tl=yük torku; ve k bir sabittir.

Tamamen dinamik durma için tasarlanmış başka fren türleri de vardır. Sürtünme yüzeylerindeki aşınma miktarını sınırlayan (aşınma oranını azaltan) özel bir sürtünme malzemesine sahiptirler. Dinamik durdurucu sürtünme malzemesi hala güvenilir bir tork taşıma kapasitesini korur. Zamanla, dinamik durmanın aşınmaya neden olacağını ve sürtünme yüzeyleri arasındaki daha büyük bir hava boşluğunda aşınmanın kanıtlanacağını fark edeceksiniz. Bu yüzden bazen ayarlanabilir frenlerde hava aralığını ayarlamamız gerekiyor. Denklem 1'den, katılım başına enerjiyi kullanabilir ve bunu yaşam döngüsü formülüne koyabiliriz:

L = v/Ee*w (Denklem 2)

nerede L = döngülerdeki yaşam; v = toplam angajman alanı; ve w = aşınma oranı.

Elektromanyetik Frenler

Elektromanyetik frenler, makine hareket halindeyken sürtünmeyi/frenlemeyi önleyen yerleşik hava boşlukları ile çalışır. Basit bir kapanma elektromanyetik freninin patlatılmış bir görünümü Şekil 1'dedir. Fren devreye girdiğinde (güç kapatıldığında) kalınlık ölçerlerle ölçülmüştür. Sürtünme yüzeyleri arasındaki hava boşluğunu ölçmek için, güç uygulayarak veya manuel serbest bırakma mekanizmasıyla freni devre dışı bırakın. Açıkçası, bakım sırasında bir güvenlik özelliği devre dışı bırakılırken özel önlemler alınmalıdır. Hava boşluğu bir frenin önemli bir özelliğidir, çünkü manyetik akının basınç plakasını manyetik olarak içeri çekmek için bu hava boşluğu mesafesi boyunca hareket etmesi gerekir. Bu boşluk çok büyükse, manyetik kuvvet helezon yayların kuvvetini yenemez. . İdeal olarak, hava aralığı bileşenlerin birbirine sürtünmesine izin vermeden mümkün olduğunca küçük olacaktır. Her üretici, her ürün için önerilen hava aralığını sağlar. Daha küçük frenler tipik olarak daha küçük hava boşluklarına sahiptir.

Güç kapalı bir elektromanyetik frenin temel çalışmasında, bobinin enerjisi doğal olarak kesilir (güç uygulanmaz). Fren içinde, baskı plakasını sürtünme diskine doğru itmek ve sert kapak plakasına kelepçelemek için normal kuvvet uygulayan helezon yaylar vardır. Sürtünme diski, bir mile mekanik olarak bağlanan ve o mili yerinde tutan frendeki bir göbeğe bağlıdır. Freni serbest bırakmak için bobine güç (akım) uygulayın. Bobindeki Th daha sonra baskı plakasını sürtünme malzemesinden uzağa çekmek için bir elektromıknatıs gibi çalışır. Baskı plakasının hareketi helezon yayları sıkıştırır; daha sonra, baskı plakası alan bobinine manyetik olarak kilitlenir ve ardından mil serbestçe dönebilir. Kapatma frenlerinin çeşitli varyasyonları vardır, ancak bu temel konsepttir.

Bu tip fren güç olmadan uygulanmasına rağmen, serbest kalması için elektrik akımına ihtiyaç duyar. Manyetik akı, baskı plakasını alan bobinine doğru ve ona karşı çekerken, helezon yaylar sıkıştırılır. Baskı plakasını içeri çekmek ve yayları sıkıştırmak, baskı plakasını bobine kenetlenmiş ve freni devre dışı bırakmaktan daha fazla enerji gerektirir. Bu nedenle, bir güç kontrolörü, fren devreden çıkarken çok kısa bir süre için "aşırı uyarma" adı verilen hızlı bir güç patlaması sağlayabilir. Fren devre dışı bırakıldığında, güç kontrolörü, freni devre dışı bırakmak için darbe genişlik modülasyonu yoluyla gücü düşürebilir. Bu, esasen fren tarafından tüketilen toplam gücü azaltır ve onu daha enerji verimli hale getirir.

Yay Uygulamalı Frenler

Asansör endüstrisi için yaylı frenler, genel endüstriyel frenlere kıyasla genellikle özel tasarım özelliklerine sahiptir. Bu özellikler güvenlik, güvenilirlik, servis kolaylığı ve düşük gürültüye odaklanır. Bir örnek, yedeklilik için birlikte istiflenmiş iki frene sahip çift fren tasarımıdır (Şekil 3). Mini makine daireli (MMR), makine dairesiz (MRL) ve ev asansörlerinde kullanılır.

İki yarım ay armatürlü tek disk tasarımı da dahil olmak üzere başka tasarımlar da vardır (Şekil 4). Dar alanlar için bu ince profilli, düşük maliyetli fren, yüksek tork kararlılığı, düşük gürültü ve manuel serbest bırakma seçeneği sunar. MMR ve MRL asansörlerde kullanılır.

Yaylı bir kaliper freni (Şekil 5) aynı şekilde çalışır. Yaylar, freni mekanik olarak devreye sokmak için normal kuvvet uygular. Bobine elektrik akımı verilerek fren devre dışı bırakılır. Hidrolik yaylı frenlerde, bunun yerine hidrolik basınç uygulamak freni serbest bırakır. Her iki tip kaliper tipi fren için, tek bir diske birden fazla kaliper freni eklenerek sisteme ekstra güvenilirlik veya güvenlik faktörleri eklenebilir. Kaliper tarzı frenler, tutma kuvveti büyük bir disk yarıçapına etki ettiğinden, maliyete karşı yüksek tork sunabilir. Tork = kuvvet * mesafe (yarıçap).

Kampana Frenler

Kampanalı fren (Şekil 6-9), başka bir fren türüdür. Bir motorun arka tarafına monte edilen döner yaylı frenlerin veya büyük kampana diskine monte edilen kaliper frenlerin aksine, bu frenler doğrudan tamburun kendisine fren kuvveti uygulamak için monte edilebilir. Tek tip, genişleyen tip bir fren, tamburun içine monte edilir. Kampana iç çapı, frenin sürtünme yüzeyidir. Ekstra güvenlik ve güvenilirlik için, tamburun içine birden fazla fren monte edilebilir. Tutma kuvvetinin yay kuvveti ile elde edilmesi ve elektrikle çalıştırılması (serbest bırakılması) bakımından diğer yayla uygulanan frenlere çok benzer şekilde çalışır.

Kampana içinde yer yoksa veya başka nedenlerle, harici bant tipi kampanalı fren kullanılabilir. Bu durumda tamburun dış çapı sürtünme yüzeyidir. Fren, bakım için kolayca çıkarılmasını kolaylaştıran ince bir profil taşır. Manuel serbest bırakma seçenekleri mevcuttur ve daha fazla güvenlik ve güvenilirlik için tek bir kampanada birden fazla fren kullanılabilir. Bir kaliper freni gibi, büyük bir yarıçapa uygulanan kuvvet, yüksek düzeyde bir frenleme torku sağlayabilir.

Hidrolik Frenler

1972'den önce, tüm hidrolik asansörler silindir emniyet cihazı olmadan kurulmaktaydı. 50 yıl önce, tek perde arızalarıyla ilgili birkaç kaza, bazı kodların yeniden yazılmasına neden oldu. Hidrolik sistemdeki silindirlere ve diğer kritik yeraltı bileşenlerine verilen hasarın ana kaynağının elektroliz olduğu bilinmektedir. Ekstra bir güvenlik faktörü sağlamak için çift bölmeli silindirler veya başka bir araba güvenlik özelliği kullanılabilir. Adams Elevator Equipment Co.'nun LifeJacket® sistemi (Şekil 10 ve 11) kendi başına popüler bir çözümdür. Bir asansörün istenmeyen aşağı doğru hareket etmesini önleyen tek piston-kıskaç tarzı güvenlik cihazıdır. Hidrolik basınç kaybı veya kontrolsüz aşağı doğru hareket varsa, asansörü kontrollü bir şekilde durdurmak için pistonu çalıştırır ve kavrar. Kontrol silindirinde basınç düştüğünde, piston tutucusu ayarlanır. Bu, LifeJacket set valflerine enerji verilerek veya asansör sistemindeki basınç düşüşü nedeniyle hidromekanik olarak elde edilir. İki kontrol valfi, güvenli çalışma için yedeklilik sağlar.

Bakım ve Sorun Giderme

Frenlerin amaçlandığı gibi çalışmamasının nedenleri, her ne pahasına olursa olsun onlardan uzak tutulması gereken yağ veya gres içerir. Sürtünme yüzeylerinin kirlenmesi, fren torkunu büyük ölçüde azaltacaktır. Su ve buz da frenden uzak tutulmalıdır. Bazı sürtünme malzemeleri nem tarafından diğerlerinden daha fazla engellenir, ancak genellikle bir fren için iyi değildir. Toz, sürtünme yüzeylerine bulaşırsa da sorun olabilir, bu nedenle girişini önlemek için fren kapakları veya toz kayışları gerekebilir. Bir frene de uygun gücün uygulanması gerekir: çok fazlası freni aşırı ısıtabilir ve çok azı frenin serbest kalmamasına neden olabilir. Bir fren bobininin hasar görmesi mümkün olsa da, yanlış bağlantılar, hasarlı teller, yanlış kablo boyutları veya aralıklı güç kaybı daha olasıdır. Üreticinin tavsiyelerine uyulmalıdır.

Gürültü bir sorunsa, kontaminasyon olup olmadığını ve hava boşluklarını kontrol edin. Bu fren tipi için uygunsa, hizalamayı kontrol edin. Frende herhangi bir ısı izi veya aşınma olup olmadığını da kontrol edebilirsiniz. Son olarak, servis yakın zamanda yapıldıysa, frende manuel serbest bırakmanın etkinleştirilmediğinden emin olun. Bu, kalıcı olarak devre dışı kalmasına neden olur.