Kliplerde EN 81-20 ve EN 81-50'nin Etkisi

Bu makale ELEVCON Madrid 2016, Uluslararası Dikey Ulaşım Teknolojileri Kongresi'nde sunulmuş ve ilk olarak A. Lustig tarafından düzenlenen IAEE Elevator Technology 21 kitabında yayınlanmıştır. Uluslararası Asansör Mühendisleri Birliği IAEE'nin (web sitesi: www.elevcon.com).

İsa Sanz ve Jose Enrique Fernandez tarafından

EN 81-20 ve EN 81-50'ye göre, klipslerin kılavuz raylara uyguladığı sürtünme kuvvetleri kılavuz ray hesaplamasına dahil edilmelidir. Klips sürtünme kuvvetlerinin dikkate alınması gerçeği, daha yüksek malzeme maliyeti ile daha büyük kılavuz ray boyutlarının gerekmesine neden olabilir. Dövme gibi çok yüksek sürtünme kuvvetlerine sahip piyasada mevcut klipslerin kullanımı kısa binalarla sınırlı olurken, elastik davranışa sahip olanlar kılavuz-ray seçimini etkileyebilir. Bu makale, EN 81-20 ve EN 81-50 hesaplaması için uygun olan ultra düşük sürtünme kuvvetleri ve yüksek dirençli geleneksel klipsler ile yeni ayarlanabilir klips konseptini karşılaştırmaktadır.

1. Giriş

Sürüş yolundaki bozulmanın zamanla meydana gelmesine rağmen (kılavuz rayların burkulması ve braketlerin büyük deformasyonu, bina ve sürüş yolu arasındaki etkileşimin bilinmeyen etkileri olmamıştır), EN 81 normunun önceki versiyonları ihmal edilmiştir. sürüş yolunda meydana gelen bazı dikey kuvvetlerin dikkate alınması.

Önceki EN 81'in aksine, EN 81-20 ve EN 81-50, kılavuz raylar üzerindeki Fv düşey kuvvetini belirlerken aşağıdaki faktörleri ekleyin:

• Kılavuz rayların ağırlık yükü
• Klips ve kılavuz ray arasındaki sürtünme nedeniyle kılavuz raylar üzerinde itme kuvvetlerine neden olan bina oturması veya beton büzülmesinin etkisi

Standartta açıklanan bu yeni hesaplama, yükseklik endüstrisini piyasada bulunan klipsleri incelemeye ve analiz etmeye ve daha iyi performans sunan yeni kliplerin geliştirilmesini düşünmeye davet ediyor.

2. Klips ve Kılavuz Ray Arasındaki Etkileşim

Klipse etki eden iki tür kuvvet vardır: yanal ve dikey kuvvetler.

Kabinin veya karşı ağırlığın hareketi, güvenlik tertibatının çalışması veya bir depremin etkisi, kılavuz raylar üzerinde, sonunda klipsler tarafından dayanılması gereken yanal kuvvetlere neden olur.

Aksine, bina ve kılavuz raylar arasındaki farklı düşey yer değiştirmeler (esas olarak bina oturması, yapısal büzülme veya termal farklılıklar nedeniyle), klipsler üzerinde, sonunda kılavuz raylar ve eklemler tarafından taşınması gereken bazı dikey sürtünme kuvvetlerine neden olur, yani sürme yol. Bu göreceli yer değiştirmeler, binanın tamamlanmasından sonra altı ay ile iki yıl arasında değişebilen bir zaman diliminde meydana gelir. Bir binanın azalan oranını belirlemek için kapsamlı bir hesaplama yapılabilir, ancak bu makalenin amacı bu değildir ve toplam bina yüksekliğinde %0.1'lik bir azalma yaygın olarak kabul edilmektedir. Bu şekil, maksimum dikey göreceli yer değiştirmeyi tahmin etmek için hızlı bir kural verir (40 m yüksekliğindeki bir binanın maksimum göreceli yer değiştirmesi 40 mm'dir; 100 m yüksekliğindeyse 100 mm'dir, vb.).

Her nasılsa, kılavuz ray ve klipsler arasındaki etkileşim kuvvetleri, kuvvetin kaynağına bağlı olarak farklı özellikler gerektirir. Kılavuz raydan klipse iletilen kuvvet, klipste kuvvet gerektirirken, klipslerden sürüş yoluna iletilen kuvvetler, temasta düşük sürtünme kuvveti gerektirir. Her iki gereksinimin amacı, sürüş yolunun yapısal bütünlüğünü korumaktır.

Klipsler kılavuz rayı taban kanatlarından tutarak sabitler (Şekil 1). Kılavuz rayın bu özelliğinin kalınlığı, üretim sürecinin (sıcak haddehane) bir sonucu olarak ±0.75 mm'lik bir toleransa sahiptir. Özetle, klipsler, toplam varyasyon aralığı 1.5 mm olabilen bir özellik üzerindeki rayları sıkıştırabilmeli ve buna rağmen her durumda mukavemet ve sürtünme gereksinimlerinin karşılanmasını garanti etmelidir.

3. Piyasada Bulunan Klipler

Piyasada birçok farklı tipte klips bulmak mümkündür ancak bunlar üç ana grupta sınıflandırılabilir:

• sahte klipler
• Sac metal şekillendirilmiş klipsler
• Ayarlanabilir klipsler

Tablo 1 dövme, sac metal ve SH ayarlanabilir klipslerin bazı özelliklerini değerlendirmektedir.

3.1. Dövme Klipler

Dövme klipsler kompakttır ve temel özelliği dirençlerinin çok yüksek olmasıdır (Şekil 2).

Kurulduklarında kılavuz raya çok yüksek bir normal kuvvet uygularlar. Bu yüksek normal kuvvet, klipsler ve kılavuz raylar arasında yüksek bir dikey sürtünme kuvveti ile sonuçlanır.

Bu tip klips, sürüş yoluna sıkıca sabitlenmesi gereken bazı elemanların (örneğin makine dairesiz uygulamalardaki motor yapıları) sabitlenmesi ve klipsler ile klipsler arasındaki diferansiyel dikey yer değiştirmelerin olduğu düşük hareket yüksekliklerinde kılavuz rayların sabitlenmesi için uygundur. kılavuz raylar ihmal edilebilir. Bununla birlikte, orta bina yüksekliklerinde kullanımı tamamen sınırlıdır.

EN 81-20, 40 m'yi geçmeyen seyahat yükseklikleri için itme kuvvetinin göz ardı edilmesine izin verirken, aynı zamanda bu durumlar için binanın büzülmesine izin vermek için yeterli boşluklar gerektirir. Her nasılsa, bu gerçek çelişkili olarak anlaşılabilir ve hala neden 40 m'nin (yukarıda söylendiği gibi 40 mm nispi yer değiştirme) itme kuvvetini dikkate alma sınırı olduğu sorusunu açık bırakmaktadır. Bu itme kuvvetinin her durumda dikkate alınması, bina yüksekliği ne olursa olsun daha tutarlı olacaktır ve teknik bir hesaplamaya göre her kurulum için gerçekten uygun olan klipsin kullanılmasını zorunlu kılacaktır.

3.2. SL Sac Klipsler

Dövme klipslerin aksine, geleneksel olarak sac klipsler kayar (SL) klipsler olarak düşünülmüştür ve daha uzun hareket yüksekliklerine ulaşmak için tasarlanmıştır (Şekil 3).

Geçmişte, SL klipler, sahte kliplere kıyasla daha zayıf klipler olarak düşünülürdü. Plastik deformasyonlarına kurulum sırasında otomatik olarak ulaşılmalıdır ve bu nedenle normal kuvvet - ve daha sonra kılavuz ray ile sürtünme kuvveti - 1.5 mm'lik toplam kılavuz ray taban kalınlığı değişimine rağmen önemli ölçüde değişmemelidir.

On yıllar önce bu klipsler asansör endüstrisinde uygulandığında, varsayımsal veriler ve çok basit elastoplastik modeller (elastik bölge ve Etan sıfıra yakın plastik bölge) ile sadece sınırlı testler ve teorik hesaplamalar yapıldı. Ortaya çıkan veriler kabul edildi ve yakın zamana kadar geçerli kabul edildi, ancak çeşitli faktörler nedeniyle gerçeklikle farklılık gösterebilecekleri biliniyor:

• Kılavuz ray taban kalınlık toleransı ±0.75'tir.
• Temas noktası yüksekliği için normal klips toleransı ±1 mm'dir.
• Bir klipsten diğerine klips malzemesi akma sınırı değişimi
• Somunu sıkarken klipsin dönmesiyle oluşan yanal basınç
• Yanlış kurulum (boşluklu veya kılavuz ray yarıçapında temaslı)
• Braketin keskin kenarları (braket kıvrımları, yuvalar vb.)

Bu tip klipslerde normalde kullanılan çeliğin malzeme özelliklerine özellikle klips malzemesinin plastik bölgede çalışması beklendiği için dikkat çekmek önemlidir.

ST37 (veya eşdeğeri, S235JR), çeliğin yalnızca 235 MPa'da izin verilen en düşük verim sınırını tanımlar, ancak gerçek verim sınırı bir partiden diğerine önemli ölçüde farklılık gösterebilir.

Analiz edilen 20 numunedeki verim limiti değişimi, 113 MPa referans değerine göre %164 ile %235 arasında değişmektedir.

Bu nedenle ST37'ye uygun farklı çelikler, elastik bölgede çalışmaya başladıkları için cıvata sıkılırken başlangıçta benzer davranırlar. Fark, çelik akma sınırına ulaştığında ortaya çıkar: normal kuvvet doğrusal olarak artmaya devam etmez ve diğer çelik hala biraz daha elastiktir. Bu, kılavuz ray üzerinde farklı normal kuvvetlere ve dolayısıyla farklı sürtünmelere ve farklı dirençlere neden olur.

Yukarıda bahsedilen tüm değişkenlerle birlikte sac metal klips performansının derinlemesine bir analizi, teorik klips parametreleri ile klipsin gerçek davranışı arasında önemli sapmalar olduğunu göstermektedir.

Tüm bunlar göz önünde bulundurularak, bu tip klipsin direncini, hammaddesinin izin verilen en düşük akma limiti dikkate alınarak tanımlamak gerekir, ancak sürtünme kuvveti de bulunabilecek maksimum akma limiti dikkate alınarak tanımlanmalıdır. Ancak bu maksimum değer, standartların hammadde tanımında belirtilmediği için mevcut değildir.

3.3. SH Ayarlanabilir Klipsler

Ultra düşük sürtünme kuvvetleri ve yüksek dirençli klipsleri hedefleyen ayarlanabilir klipslerle yeni bir konsept ortaya çıktı (Şekil 4).

SH tipi klipslerin, monte edildiklerinde kılavuz ray üzerinde herhangi bir baskı yapmaları beklenmemektedir. Bu amaçla monte edildikleri noktada kılavuz ray ölçülerine uygun olarak monte edilebilirler.

Kılavuz raya herhangi bir baskı uygulamamanın avantajı - aslında, farklı kusurlardan dolayı bir miktar artık normal kuvvet ortaya çıkar - sürtünme kuvvetinin çok düşük olmasıdır.

Bununla birlikte, bu tip klipsin, doğru montajın zorluğu, eğimli temas noktası nedeniyle orta yanal çevrimsel yükler altında temas noktalarının erken aşınması, kılavuz rayın ayrılma riski vb. gibi bazı önemli dezavantajları vardır.

Temel olarak, kılavuz ray yarıçapındaki eğimli temas, temas reaksiyonunu (R1) iki bileşen yüküne dönüştürür: biri dikey (Ry) ve diğeri klipsleri açma eğiliminde olan yatay (Rx). Bu, klips ile kılavuz ray arasındaki temasta daha büyük bir göreli yer değiştirmeye neden olur ve bu da klipsler dayanıklılık testlerinden geçtiğinde temas noktalarının erken aşınmasına ve yük yeterince yüksekse kılavuz rayın raydan tehlikeli bir şekilde ayrılmasına neden olur. klipler.

Klipslerin milyonlarca döngüye dayandığı Fx = 1,700 N ile yapılan dayanıklılık testlerinin sonuçları, SH klipsinin aşındığını ve aşağıdaki boşlukları sunduğunu göstermektedir:

• Yan boşluk: 0.5 döngüden sonra 150,000 mm ve 1 döngüden sonra 670,000 mm
• Dikey boşluk: 0.5 döngüden sonra 620,000 mm boşluk

4. Son Teknoloji Klipler

Piyasa, yukarıda belirtilen avantajları birleştiren ancak dezavantajları ve riskleri azaltan klipsleri hedeflemektedir.

Bu ihtiyacın bir sonucu olarak yeni klipler geliştirilmiştir. SLS klipsleri düşük basınç uygulayan sac klips ailesinde sınıflandırılabilir ve SCA klipsler ayarlanabilir klips ailesine aittir.

4.1. SLS Sac-Metal Düşük Sürtünmeli ve Orta Dirençli Klipsler

İdeal olarak, klips monte edildiğinde kılavuz ray üzerinde çok düşük, kontrollü bir kuvvet uygulamalıdır. Ancak standart sac klipsler ile, kılavuz ray üzerindeki yanal yüklere dayanmak için düşük bir dirence sahip olmak anlamına da gelir.

SLS klipsleri, pazara yeni bir sac metal klips konsepti getiriyor. İlk olarak, bu yeni tip klips, zayıflamış bir klips kullanarak kılavuz ray ile temastaki normal kuvveti azaltır. Standart bir SL klipsinden daha esnek olması, diğer faktörlerin (klips ve kılavuz ray toleransları gibi) etkisini de azaltır. İkinci olarak, ray üzerindeki yanal bir yükün, klips tarafından uygulanan normal kuvveti aşması durumunda, klips, zayıflamış klipsi güçlendiren bir destek mekanizması veya parçası ile donatılmalıdır.

Bu klipslerin amacı, SL klipslerin direncine ulaşmak ancak sürtünme kuvvetlerini azaltmaktır. Şekil 6, takviye mekanizmasının klipse entegre edilmesi için mevcut konseptlerden birini göstermektedir.

Farklılaştırılmış davranışların bu kombinasyonu (sıkıştırma sırasında daha zayıf ama yanal yüklere dayandığında daha güçlü), pratikte, direnç parametreleri korunurken SL klipslerinin teorik sürtünme kuvvetinin azaltılmasına izin verir.

4.2. SCA Ayarlanabilir Klipsler

SCA klipsleri ultra düşük sürtünme kuvveti sunarken, sağlam tasarımları sayesinde yüksek yanal yüklere dayanabilir.

Ayarlanabilir olduklarından, çalışma prensibi, klips ile kılavuz ray arasındaki temas noktalarına baskı uygulamadan kılavuz rayı tutmaktan ibarettir. Montaj esnasında kolayca ayarlanabilen bir mekanizmaya sahiptirler (Şekil 7). İlk olarak ana cıvata (1) sabitlenerek yanal ayar yapılır. Ardından ayar parçası, önceki adımdan (2 ve 3) bağımsız olarak kılavuz ray taban kalınlığına uyar. Ayarlamaların farklılaşması (kılavuz-ray taban genişliği ile kılavuz-ray taban yüksekliğinden) klips montajını kolaylaştırır ve oldukça düşük sürtünme kuvvetlerine izin verir.

Ek olarak, klip aşağıdaki avantajlara sahiptir:

• Braket ile dönme önleyici arayüz: klips, ekstra alet kullanmadan yatay tutulur.
• Sürüş yolu kalitesinin korunması: Ultra düşük sürtünme kuvveti, kurulum sırasında elde edilen sürüş kalitesini değiştirebilen kılavuz ray bağlantılarındaki gerilimleri önler.
• Braket eğimine izin verilir: duvardaki pürüzlülük, özellikle beton yüzeyli olanlar, kılavuz raya göre braket eğimine neden olabilir. SCA klipsleri, her zaman 3º'ye kadar braket eğme gerçekleştirir.
• Maliyet: basitliği ve standartlaştırılmış üretim yöntemi, rekabetçi bir fiyatla sonuçlanır. Ayrıca, ultra düşük sürtünme kuvveti braketlerin optimize edilmesini sağlar ve sonuç olarak malzeme tasarrufu sağlar.

5. Kayar Klips Arasındaki Karşılaştırma

Tablo 2, SLS klipsli geleneksel sac metal klipsleri ve Tablo 1'dekiyle aynı kriterlere sahip SCA klipsli geleneksel ayarlanabilir klipsleri karşılaştırır.

6. sonuçlar

Düşük klips sürtünme kuvveti, zaman içinde sürüş yolu kalitesini korumak için hayati önem taşır. Bu özellik, EN 81-20'nin itme kuvvetini dikkate alması nedeniyle kılavuz ray hesaplaması için de faydalıdır.

EN 81-20, 40 m'yi aşmayan hareket yükseklikleri için itme kuvvetinin göz ardı edilmesine izin verse de, her zaman itme kuvvetini dikkate almak daha tutarlı olacaktır, sonra hesaplamaya göre geçerli olan herhangi bir klipsi kullanın.

Piyasadaki mevcut klipslerin analizi, sadece sürtünme açısından hangi klipslerin avantajlı olduğunun bilinmesine yardımcı olmakla kalmaz, aynı zamanda klips operasyonundan beklenen diğer özellikleri de değerlendirmek için bir fırsattır.

Farklı kayar klipslerin karşılaştırılması, dikkatleri, diğer yönleri iyileştirmenin yanı sıra sürtünme kuvvetini de azaltan yeni klips konseptlerine çeker.

Bir yandan SCA klipsleri olağanüstü düşük sürtünme kuvvetleri ve çok yüksek direnç sunar. Öte yandan, SLS klipsleri, benzer direnç seviyelerini korurken, piyasada bulunan mevcut sac klipslerin sürtünme performansını artırır.