D\u017awigi elektryczne s\u0105 urz\u0105dzeniami s\u0142u\u017c\u0105cymi do transportu nie tylko towar\u00f3w, ale r\u00f3wnie\u017c ludzi. O ile transport towar\u00f3w jest z g\u00f3ry ustalony (towar w czasie transportu nie przesuwa si\u0119 w kabinie), tak transport ludzi prowadzi do ci\u0105g\u0142ej zmiany obci\u0105\u017cenia kabiny, z uwagi na mo\u017cliwo\u015b\u0107 przemieszczenia si\u0119 w kabinie. W zwi\u0105zku z powy\u017cszym reakcje si\u0142 generowanych na prowadnicach s\u0105 \u015bci\u015ble powi\u0105zane i uzale\u017cnione od rozmieszczenia obci\u0105\u017cenia w kabinie. W artykule zosta\u0142y przedstawione wyniki teoretycznej analizy wp\u0142ywu obci\u0105\u017cenia na warto\u015b\u0107 reakcji<\/strong><\/p>\n \nD\u017awigi stosowane do transportu pionowego istniej\u0105 od dawna. Znacz\u0105cy prze\u0142om w tej bran\u017cy zosta\u0142 zapocz\u0105tkowany w oko\u0142o 1850 roku przez E. G. Otisa co spowodowa\u0142o, \u017ce d\u017awigi sta\u0142y si\u0119 praktycznym, bezpiecznym i godnym zaufania \u015brodkiem transportowym [2], [5]. W p\u00f3\u017aniejszych latach ten \u015brodek transportu rozwija\u0142 si\u0119 bardzo szybko ? obecnie istniej\u0105 na \u015bwiecie du\u017ce koncerny oferuj\u0105ce coraz to nowsze, bezpieczniejsze urz\u0105dzania transportowe zwane potocznie… windami. Do najwi\u0119kszych producent\u00f3w tych urz\u0105dze\u0144 mo\u017cna zaliczy\u0107 min.: ThyssenKrupp Elevator, Otis, Schindler, Kone. Wszyscy producenci d\u017awig\u00f3w borykaj\u0105 si\u0119 z tymi samymi problemami technicznymi. Wp\u0142yw rozmieszczenia obci\u0105\u017cenia w kabinie na reakcje wyst\u0119puj\u0105ce na prowadnicach jest jednym z wielu problem\u00f3w , kt\u00f3re nale\u017cy \u015bci\u015ble analizowa\u0107.<\/p>\n \nAnaliza obci\u0105\u017ce\u0144 prowadnic<\/strong><\/p>\n \nKabina d\u017awigu elektrycznego jest zamocowana w ramie, kt\u00f3ra jest prowadzona w dw\u00f3ch prowadnicach umieszczonych po bokach ramy kabinowej (rys. 1).<\/p>\n \nProwadzenie jest realizowane za pomoc\u0105 suwak\u00f3w \u015blizgowych lub rolkowych. Wyb\u00f3r prowadzenia zale\u017cy od wymaganego komfortu jazdy oraz reakcji na prowadnicach. Ca\u0142a konstrukcja kabiny z ram\u0105 jest zawieszona na stalowych linach za pomoc\u0105 zawiesi linowych. Wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 prowadnic kabinowych, ich zamocowania i po\u0142\u0105czenia powinny zapewni\u0107 przenoszenie bez odkszta\u0142ce\u0144 si\u0142y (reakcji) wyst\u0119puj\u0105cych w momencie: zadzia\u0142ania chwytaczy, urz\u0105dze\u0144 zakleszczaj\u0105cych i podchwyt\u00f3w oraz ugi\u0119cia w wyniku wyst\u0119powania nier\u00f3wnomiernego rozk\u0142adu obci\u0105\u017ce\u0144 w kabinie. Prowadnice s\u0105 produkowane jako ci\u0105gnione lub s\u0105 obrabiane<\/p>\n \nPolska Norma [7] dopuszcza stosowanie prowadnic zgodnych z norm\u0105 europejsk\u0105 ISO 7465 [6] o nast\u0119puj\u0105cych dopuszczalnych warto\u015bciach napr\u0119\u017ce\u0144 ?perm:<\/p>\n \nTABELA 1.<\/strong><\/em> Napr\u0119\u017cenia dopuszczalne dla prowadnic wg. ISO 7465 [6]<\/em><\/p>\n \nW czasie u\u017cytkowania d\u017awigu na prowadnice dzia\u0142aj\u0105 si\u0142y, kt\u00f3rych warto\u015b\u0107 jest uzale\u017cniona od: rozmieszczenia \u0142adunku w kabinie, wsp\u00f3\u0142czynnik\u00f3w dynamicznych, masy pustej kabiny wraz z ram\u0105, ud\u017awigu nominalnego oraz innych. Na rys. 2. przedstawiony zosta\u0142 schemat obci\u0105\u017cenia uk\u0142adu wraz z obci\u0105\u017ceniem prowadnic.\u00a0<\/p>\n \nProwadzenie kabiny w prowadnicach jest realizowane w spos\u00f3b nie zale\u017cny od konfiguracji urz\u0105dzenia oraz warunk\u00f3w budowlanych. W celu zobrazowania problemu przyjmiemy za\u0142o\u017cenia, \u017ce kabina jest prowadzona centralnie w stosunku do prowadnic i zawieszona jest w \u015brodku prowadnic, co przedstawia rys. 3, gdzie:<\/p>\n \nDx ? wymiar kabiny w kierunku osi X,<\/p>\n \nDy ? wymiar kabiny w kierunku osi Y,<\/p>\n \nxQ ? po\u0142o\u017cenie ud\u017awigu nominalnego Q w stosunku do \u015brodka symetrii prowadnic,<\/p>\n \nxP ? po\u0142o\u017cenie masy kabiny P w stosunku do \u015brodka symetrii prowadnic wzgl\u0119dem osi x,<\/p>\n \nyP ? po\u0142o\u017cenie masy kabiny P w stosunku do \u015brodka symetrii prowadnic wzgl\u0119dem osi y,<\/p>\n \nC ? \u015brodek kabiny,<\/p>\n \nS ? zawieszenie kabiny,<\/p>\n \nQ ? ud\u017awig nominalny,<\/p>\n \nP ? masa kabiny\u00a0<\/p>\n \nJak wynika z rys. 2., bezpo\u015bredni wp\u0142yw na warto\u015bci reakcji generowanych na prowadnicach maj\u0105: ud\u017awig nominalny, kt\u00f3rego po\u0142o\u017cenie nie zawsze mo\u017cna przewidzie\u0107 (transport ludzi) oraz \u015brodek masy kabiny, kt\u00f3ry jest przewa\u017cnie znany z geometrii kabiny.<\/p>\n \nWarunkami brzegowymi nier\u00f3wnomiernego obci\u0105\u017cenia kabiny mog\u0105 by\u0107 ?\u015bciany kabiny?, gdy\u017c \u0142adunek nie jest w stanie przesun\u0105\u0107 si\u0119 poza nie. Teoretycznie najbardziej niekorzystnie na obci\u0105\u017cenie prowadnic wp\u0142ywa sytuacja, gdy kabina nie jest obci\u0105\u017cona symetrycznie, co jest najcz\u0119stszym zjawiskiem w d\u017awigach osobowych.<\/p>\n \nWarunki wytrzyma\u0142o\u015bci prowadnic kabinowych<\/strong><\/p>\n \nZe wzgl\u0119du na z\u0142o\u017cono\u015b\u0107 oblicze\u0144 prowadnic, tok oblicze\u0144 przedstawiony jest w Polskiej Normie [7]. Prowadnice kabinowe musz\u0105 spe\u0142ni\u0107 trzy warunki obci\u0105\u017cenia jednocze\u015bnie w r\u00f3\u017cnych sytuacjach u\u017cytkowania:<\/p>\n \n1. w czasie zadzia\u0142ania chwytaczy,<\/p>\n \n2. w czasie normalnego u\u017cytkowania, w czasie jazdy,<\/p>\n \n3. w czasie normalnego u\u017cytkowania, w czasie za\u0142adunku,<\/p>\n \nKa\u017cdy z w\/w trzech warunk\u00f3w jest jeszcze podzielony na 6 dodatkowych. Dla poprawnego i kompletnego toku oblicze\u0144 prowadnice musz\u0105 bowiem spe\u0142ni\u0107 wymagania dotycz\u0105ce:<\/p>\n \n1. napr\u0119\u017cenia zginaj\u0105cego wzgl\u0119dem osi Y wywo\u0142anego si\u0142\u0105 boczn\u0105 Fx,<\/p>\n \n2. napr\u0119\u017cenia zginaj\u0105cego wzgl\u0119dem osi X wywo\u0142anego si\u0142\u0105 boczn\u0105 Fy,<\/p>\n \n3. wyboczenia prowadnic,<\/p>\n \n4. napr\u0119\u017ce\u0144 z\u0142o\u017conych,<\/p>\n \n5. zginania szyjki prowadnicy,<\/p>\n \n6. odkszta\u0142ce\u0144.\u00a0<\/p>\n \nPoszczeg\u00f3lne warunki w zale\u017cno\u015bci od sytuacji obci\u0105\u017cenia s\u0105 por\u00f3wnywalne z warto\u015bciami przedstawionymi w tabeli 1. Dodatkowo na warto\u015b\u0107 otrzymanych reakcji oraz napr\u0119\u017ce\u0144 maj\u0105 wp\u0142yw czynniki zwane tutaj wsp\u00f3\u0142czynnikami dynamicznymi, kt\u00f3re przedstawiono w tabeli 2. Czynniki wywo\u0142uj\u0105ce przeci\u0105\u017cenia uk\u0142adu kabiny w prowadnicach s\u0105 dodatkowymi czynnikami, jakie mog\u0105 powodowa\u0107 niesymetryczne obci\u0105\u017cenia, kt\u00f3re z kolei obci\u0105\u017caj\u0105 prowadnice.<\/p>\n \nSchemat oblicze\u0144 dla poszczeg\u00f3lnych warunk\u00f3w przedstawiony jest poni\u017cej. Dla wszystkich sytuacji u\u017cytkowania warunki do spe\u0142nienia s\u0105 takie same, r\u00f3\u017cni\u0105 si\u0119 tylko zmiennymi umieszczonymi we wzorach. I tak:<\/p>\n \nWszystkie oznaczenia zawarte w powy\u017cszych wzorach opisuje Polska Norma [7].<\/p>\n \nJak wynika z analizy powy\u017cszych zale\u017cno\u015bci, warto\u015bci si\u0142y, kt\u00f3re s\u0105 generowane na prowadnicach w czasie u\u017cytkowania d\u017awigu, s\u0105 uzale\u017cnione od wielu czynnik\u00f3w. Jako sta\u0142e czynniki mo\u017cemy przyj\u0105\u0107 min.: mas\u0119 kabiny, ramy kabinowej, przeciwwagi, wsp\u00f3\u0142czynniki dynamiczne, warto\u015bci wska\u017anik\u00f3w prowadnic na zginanie. Do zmiennych czynnik\u00f3w mo\u017cemy zaliczy\u0107 min.: po\u0142o\u017cenie \u015brodka kabiny [C] w stosunku do osi symetrii prowadnic, po\u0142o\u017cenie zawieszenia kabiny [S] w stosunku do osi symetrii prowadnic, po\u0142o\u017cenie \u015brodka masy kabiny [P] w stosunku do osi symetrii prowadnic, po\u0142o\u017cenie \u015brodka masy ramy [R] w stosunku do osi symetrii prowadnic, po\u0142o\u017cenie progu drzwi wzgl\u0119dem osi prowadnic. W zwi\u0105zku z tym, bior\u0105c pod uwag\u0119 czynniki sta\u0142e i czynniki zmienne, mo\u017cna zapisa\u0107 zale\u017cno\u015b\u0107 matematyczn\u0105, kt\u00f3ra opisze zale\u017cno\u015b\u0107 napr\u0119\u017ce\u0144 w prowadnicach:\u00a0<\/p>\n \nW warunkach praktycznych warto\u015bci napr\u0119\u017ce\u0144 zale\u017c\u0105 r\u00f3wnie\u017c od innych czynnik\u00f3w, ale w naszych rozwa\u017caniach mamy na celu pokazanie wp\u0142ywu rozmieszczenia poszczeg\u00f3lnych mas na warto\u015bci napr\u0119\u017ce\u0144.<\/p>\n \nAnaliza obci\u0105\u017ce\u0144 prowadnic<\/strong><\/p>\n \nW celu dokonania analizy wp\u0142ywu nier\u00f3wnomiernego obci\u0105\u017cenia kabiny na warto\u015b\u0107 napr\u0119\u017ce\u0144 w prowadnicach pos\u0142u\u017cymy si\u0119 danymi otrzymanymi z firmy Lift Service dla d\u017awigu elektrycznego o ud\u017awigu 630 kg [4].<\/p>\n \nDane do oblicze\u0144:<\/strong><\/p>\n \nUd\u017awig nominalny Q = 630 kg,<\/strong><\/p>\n \nMasa kabiny Pk = 550 kg,<\/strong><\/p>\n \nMasa ramy kabinowej Pr = 300 kg,<\/strong><\/p>\n \nTeoretyczna masa przeciwwagi Mcwt = 1190 kg,<\/strong><\/p>\n \nPr\u0119dko\u015b\u0107 d\u017awigu v = 0,63 m\/s<\/strong>,<\/p>\n \nZa\u0142\u00f3\u017cmy wst\u0119pnie, \u017ce w fazie pocz\u0105tkowej \u015brodek ci\u0119\u017cko\u015bci kabiny, ramy oraz ci\u0119\u017car wynikaj\u0105cy z ud\u017awigu jest w tym samym punkcie, na \u015brodku kabiny (pkt 1). Kabin\u0119 podzielmy teoretycznie na cztery \u0107wiartki ? dla lepszego zobrazowania problemu. G\u0142\u00f3wne wymiary kabiny s\u0105 przedstawione na rysunku 4. Warto\u015bci reakcji zosta\u0142y wyznaczone na podstawie powy\u017cszych wzor\u00f3w.<\/p>\n \nNast\u0119pnie b\u0119dziemy analizowa\u0107 wp\u0142yw umieszczenia \u015brodka ci\u0119\u017caru wynikaj\u0105cego z przemieszczenia masy ud\u017awigu Q. W ca\u0142ej analizie punkty C, S, P b\u0119d\u0105 w tym samym punkcie 1. W nast\u0119pnych fazach analizy, punkt Q b\u0119dzie si\u0119 przemieszcza\u0142 w I \u0107wiartce w kierunku naro\u017cnika kabiny co 100 mm w kierunku x i y. Nast\u0119pnie punkt Q przeniesiemy do II, III i IV \u0107wiartki, a nast\u0119pnie b\u0119dziemy go kolejno przemieszcza\u0107 w kierunku naro\u017cnik\u00f3w poszczeg\u00f3lnych \u0107wiartek. Wed\u0142ug wst\u0119pnych za\u0142o\u017ce\u0144 wi\u0119kszo\u015b\u0107 reakcji b\u0119dzie najwi\u0119ksza wtedy, gdy punkt Q b\u0119dzie w pobli\u017cu naro\u017cnik\u00f3w kabiny.<\/p>\n \nNa poni\u017cszych wykresach przedstawione s\u0105 wyniki tylko niekt\u00f3rych warto\u015bci napr\u0119\u017ce\u0144 oraz odkszta\u0142ce\u0144, jakie generuj\u0105 si\u0119 na prowadnicach. Analiza obci\u0105\u017cenia ma na celu pokazanie, jaki wp\u0142yw ma po\u0142o\u017cenie obci\u0105\u017cenia na generowane warto\u015bci reakcji na prowadnicach. Na wykresie 1 przedstawione s\u0105 wyniki oblicze\u0144 rozk\u0142adu napr\u0119\u017ce\u0144 z\u0142o\u017conych ?1 w czasie zadzia\u0142ania chwytaczy.<\/p>\n \nJak wynika z powy\u017cszego wykresu, najwi\u0119ksze warto\u015bci napr\u0119\u017ce\u0144 generuj\u0105 si\u0119 w I i III \u0107wiartce obci\u0105\u017cenia kabiny, z czego w I \u0107wiartce warto\u015bci napr\u0119\u017ce\u0144 s\u0105 wi\u0119ksze ni\u017c… w III \u0107wiartce. Na wykresie 2 przedstawiony jest rozk\u0142ad napr\u0119\u017ce\u0144 z\u0142o\u017conych ?2 w czasie zadzia\u0142ania chwytaczy. Por\u00f3wnuj\u0105c go z wykresem 1 mo\u017cna zauwa\u017cy\u0107 zmiany w warto\u015bciach wyliczonych napr\u0119\u017ce\u0144, natomiast rozk\u0142ad napr\u0119\u017ce\u0144 generuje si\u0119 podobnie.<\/p>\n \nZgodnie z tym, odkszta\u0142cenie prowadnicy w kierunku ?x? i kierunku ?y? powinny przebiega\u0107 analogicznie, tzn. im bardziej odsuni\u0119ty punkt obci\u0105\u017cenia, tym wi\u0119ksze odkszta\u0142cenie prowadnicy. Rezultaty oblicze\u0144 przedstawione s\u0105 na wykresie 3 i 4.<\/p>\n \nJak mo\u017cna zauwa\u017cy\u0107, prowadnice odkszta\u0142caj\u0105 si\u0119 w kierunku osi ?x? oraz ?y? z ro\u017cnymi warto\u015bciami. Nie mo\u017cna si\u0119 dopatrywa\u0107 analogii do napr\u0119\u017ce\u0144 prowadnic. W naszych za\u0142o\u017ceniach \u0142adunek jest punktowy, w rzeczywisto\u015bci masa ? jak\u0105 przewozi d\u017awig ? roz\u0142o\u017cona jest na pewnej powierzchni. Warto\u015bci odkszta\u0142ce\u0144 w kierunku poszczeg\u00f3lnych osi rozk\u0142adaj\u0105 si\u0119 w r\u00f3\u017cnym stopniu. W przypadku osi ?x? najwi\u0119ksze warto\u015bci mo\u017cna zaobserwowa\u0107 w I i IV \u0107wiartce, podobnie jak rozk\u0142ad napr\u0119\u017ce\u0144. Najwi\u0119ksze odkszta\u0142cenia w kierunku osi ?y? generuj\u0105 si\u0119 w I i II \u0107wiartce. Jednakowy trend wzrostu poszczeg\u00f3lnych warto\u015bci mo\u017cna zaobserwowa\u0107 w kierunku naro\u017cnik\u00f3w, co wydaje si\u0119 by\u0107 logiczne z punktu widzenia wytrzyma\u0142o\u015bci konstrukcji.<\/p>\n \nWnioski<\/strong><\/p>\n \nWarto\u015b\u0107 napr\u0119\u017ce\u0144 w prowadnicach nie zale\u017cy tylko od rozmieszczenia masy w kabinie, ale r\u00f3wnie\u017c od warto\u015bci moment\u00f3w zginaj\u0105cych, wsp\u00f3\u0142czynnik\u00f3w zawartych w normie [7] oraz od warto\u015bci wska\u017anik\u00f3w wytrzyma\u0142o\u015bci na zginanie. St\u0105d zasadne wydaje si\u0119 stwierdzenie, i\u017c nie nale\u017cy wyci\u0105ga\u0107 daleko id\u0105cych wniosk\u00f3w z wst\u0119pnych oblicze\u0144. Odkszta\u0142cenia prowadnic s\u0105 bardzo istotnym czynnikiem wp\u0142ywaj\u0105cym na bezpiecze\u0144stwo d\u017awigu. W obliczeniach nale\u017cy zwraca\u0107 szczeg\u00f3lnie uwag\u0119 na najs\u0142absze punkty prowadnic (szyjk\u0119 prowadnicy ? przyp. autor\u00f3w). Obliczenia potwierdzaj\u0105 jedynie fakt, \u017ce im dalej od \u015brodka zawieszenia tym wi\u0119ksze generuj\u0105 si\u0119 warto\u015bci napr\u0119\u017ce\u0144 oraz odkszta\u0142ce\u0144.<\/p>\n \nW rzeczywistych warunkach pracy d\u017awigu na warto\u015bci napr\u0119\u017ce\u0144 maj\u0105 r\u00f3wnie\u017c wp\u0142yw takie czynniki jak: pionowo\u015b\u0107 prowadnic, stan techniczny prowadnic, czy d\u017awig pracuje na prowadnicach smarowanych czy na sucho (np.: z braku odpowiedniej konserwacji), stan techniczny suwak\u00f3w kabiny oraz… stanu technicznego ca\u0142ego urz\u0105dzenia.<\/p>\n \nW celu wyeliminowania wi\u0119kszo\u015bci przypadk\u00f3w niew\u0142a\u015bciwego doboru warunk\u00f3w pracy d\u017awigu, zosta\u0142a opracowana nowa norma, kt\u00f3ra zaostrzy\u0142a warunki jakie nale\u017cy spe\u0142ni\u0107 dla prowadnic. Zgodnie z wymogami Europejskimi, zagadnienia w normie [7] s\u0105 potraktowane obszerniej, ni\u017c w normie poprzedniej. Zagadnienia oblicze\u0144 prowadnic, cierno\u015bci, warunk\u00f3w bezpiecze\u0144stwa s\u0105 poparte skomplikowanymi wzorami, kt\u00f3re staraj\u0105 si\u0119 odzwierciedli\u0107 warunki panuj\u0105ce w czasie rzeczywistej pracy d\u017awigu [3], [8].<\/p>\n \u00a0<\/em>Literatura<\/em><\/p>\n [1] Janovsky L.: Elevator Mechanical Design, Published by: Elevator World, Inc 1970<\/em><\/p>\n [2] Kwa\u015bniewski J., D\u017awigi osobowe i towarowe, Budowa i eksploatacja, UWND, Krak\u00f3w 2004<\/em><\/p>\n [3] Lonkwic P.: Analysis of elevator configuration influence on the operation and safety conditions of lifting ropes. Lift Report 6\/2004<\/em><\/p>\n [4] Materia\u0142y firmy Lift Service S.A., <\/em>www.lift.pl<\/em><\/a><\/p>\n
\n