CC BY
99
электронное
научно-техническое и з л а н и е
НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ
Эл № ФС 77 - 30569. Государственная регистрация №0421100025. ISSN 1994-0408
77-30569/234034 К вопросу о долговечности канатно-блочной системы лифта
# 11, ноябрь 2011
авторы: Витчук П. В., Абрамов Д. Ю.
УДК 621.86
ФГБОУ ВПО МГТУ им. Н.Э. Баумана» Калужский филиал
222УепЬг@,уа.ш deni91-91 @таЛ.ги
К вопросу о долговечности канатно-блочной системы лифта
Известно, что успешная эксплуатация лифта в значительной мере зависит от показателей надежности его канатно-блочной системы (КБС). Для КБС лифта определяющими критериями надежности являются безотказность и долговечность.
Обширные экспериментальные исследования на пробежных машинах и эксплуатационные наблюдения показывают, что на долговечность КБС влияют самые разнообразные факторы, связанные с условиями эксплуатации, характеристиками и качеством изготовления [5, 6, 8]. Эти факторы можно разбить на следующие группы, применительно к элементам конструкции лифта:
■ тяговый шкив (КВШ) или блок: расчетная величина диаметра шкива (блока); форма ручья КВШ; материал шкива и его физические свойства; точность изготовления ручьев шкива; однородность структуры материала ручьев шкива;
■ канат лифта: конструкция каната; количество и направление перегибов; материал проволоки и его физические свойства; затягивание каната под влиянием угла отклонения между продольной осью каната и радиальной плоскостью ручья обода;
■ высота подъема кабины;
■ спектр нагрузки: абсолютная величина сил натяжения в канатах лифтов; разница сил натяжения набегающей и сбегающей со шкива ветви каната; разница сил натяжения в отдельных ветвях каната лифта (в одном и том же месте);
■ технические параметры приводного механизма и других узлов лифта: значение ускорения и торможения кабины; тяговая способность шкива; скорость канатов лифта; вибрация канатов лифта;
■ прочие факторы: смазывание канатов, их хранение, обращение и монтаж; условия окружающей среды и техническое обслуживание.
Очевидно, что смазывание канатов лифта, их хранение, обращение и монтаж, а также ряд других факторов являются величинами, зависящими от квалификации обслуживающего персонала, наличия соответствующей материально-технической базы и др. и их влияние не может быть учтено на стадии проектирования.
Интенсивность износа КБС лифта определяется силами трения между канатом и ручьём КВШ, которые в свою очередь зависят от оптимальности взаимосвязанных геометрических, кинематических и силовых параметров, изменяющихся в процессе эксплуатации. Основными факторами, влияющими на ресурс канатно-блочной системы лифта, являются: величина удельного контактного давления в ручьях КВШ и величина пассажиропотока.
Расчет параметров КБС можно представить тремя этапами:
■ определение нескольких вариантов числа лифтов, их грузоподъемности и скорости движения кабины исходя из конструктивных и функциональных особенностей здания, а также разных видов пассажиропотоков (рис.1);
■ подбор параметров канатно-блочной системы для каждого из рассчитанных вариантов (рис.2);
■ технико-экономический анализ получившихся сочетаний «лифтовая установка - КБС».
Этажность здания (конструктивная особенность) и заселенность этажа (функциональная особенность) определяются непосредственно для каждого конкретного здания (жилой дом, офис, торговый центр и др.). Класс здания определяет степень использования лифта во времени. Например, для жилых зданий характерна высокая заполняемость кабины и большое время ожидания лифта при вызове его на этаж. К офисным зданиям такой принцип неприменим - здесь в первую очередь необходимо обеспечить высокую комфортность при
пользовании лифтом: малое время ожидания при заполняемости кабины не выше 60%. При необходимости проектирования серийного лифта для типовых объектов возможно использование среднестатистических данных о заселенности этажей.
Если лифтовая система обеспечит критический пассажиропоток, то она обеспечит и любой другой пассажиропоток в любое время суток. Критический поток офисного здания (или любого другого производственного, административного, учебного) определяется утренним «часом пик», т.е. временем, когда количество пассажиров лифта, поступающих в лифтовый холл за единицу времени, максимально. Если максимальный пассажиропоток значителен (10-12 часов), то это сути не меняет. Если же пассажиропоток относительно постоянен в течение суток, задача существенно упрощается, так как лифтовая система призвана обеспечить именно этот постоянный по величине поток.
Количество и грузоподъемность лифтовой системы определяются исходя из условия ее достаточной пропускной способности:
N Т- Г"
1; у1
где: - количество лифтов ¿-го типа; и - время кругового рейса лифта для различных высот подъема; ■*■ -
максимальное время кругового рейса лифта; - грузоподъемность лифта г-го типа; . количество пассажиров, поступающих
за единицу времени в течение «часа пик».
Время кругового рейса определяется по известной методике [7]. При наличии путевых регистраторов на лифтах, возможно накопление данных об использовании лифта во времени с последующей их статистической обработкой. Это позволит: упростить расчет параметров проектируемого объекта; настраивать работу лифтовой лебедки в зависимости от сезона и времени суток с целью экономии потребляемой электроэнергии; оценить число знакопеременных движений канатно-блочной системы за определенный промежуток времени, что можно использовать при определении путей повышения ее долговечности. Время кругового рейса можно также получить, используя имитационную модель лифта в виде компьютерной программы. Исходными данными в этом случае будут: параметры здания (количество и высота этажей, число сотрудников, работающих на каждом этаже), характеристики лифта (скорость движения кабины в номинальном режиме, ускорение при пуске и торможении, время закрытия и раскрытия дверей). Программа моделирует количество остановок, их состав и на выходе выдает среднее значение периода и среднее квадратичное отклонение при разном числе экспериментов.
Данные дли проектирования лифт§
Этажность Здания Заселенность Класс 1 этажа здании
Результаты расчета
Число лифтов Грузоподъемность С корость лифта лифта
Рис. 1. Схема расчета основных параметров лифтовой установки
В результате расчета получают ряд вариантов, характеризуемых следующими параметрами: число лифтов, грузоподъемность и скорость каждого из лифтов. Например, для и-этажного здания могут использоваться N лифтов грузоподъемностью 2} и скоростью V},
или Л^ лифтов грузоподъемностью и скоростью У2, или лифтов грузоподъемностью (¿з и скоростью У3 и т.д.
Остальные параметры лифта, необходимые для расчета параметров КБС (масса кабины, масса противовеса и др.), определяются по известным закономерностям [7].
Рис. 2. Схема расчета параметров канатно-блочной системы лифта
Расчет параметров КБС лифта изложен в работе [9]. При этом в результате многовариантных расчетов определяются диаметр и тип тяговых канатов, их число, а также диаметр канатоведущего шкива и тип профиля его ручьев. Расчет проводится исходя из условия повышения долговечности КБС лифта. В результате для каждой из рассматриваемых лифтовых установок получается несколько вариантов соотношения параметров КБС.
Приближенно считается по [3, С.27-28], что выносливость каната при прочих равных условиях изменяется прямо пропорционально величине:
а а
р }
где: В - диаметр КВШ; <1- диаметр каната;
напряжение растяжения в канате.
Исходя из этого, величина среднего удельного давления может в значительной мере являться мерилом долговечности каната (при одинаковом материале и форме канавки). С другой стороны, из источника [1] известно, что при расчете тяговому канату с большим номинальным диаметром следует отдавать предпочтение с целью уменьшения контактного давления в ручьях КВШ и увеличения долговечности канатов и ручьев. В европейской практике иногда используются канаты на два типоразмера больше расчетного. Это противоречит приведенной выше зависимости. Известно также, что форма ручья (канавки) КВШ оказывает непосредственное влияние на величину удельного контактного давления в ручье и коэффициент тяговой способности, поэтому этот фактор нельзя игнорировать при расчете.
Следует отметить, что расчет параметров КБС лифта строится, исходя из условия минимизации контактного давления между поверхностями канавок КВШ и канатом при одновременном обеспечении достаточности тяговой способности. Такой подход в ряде случаев может привести к избыточной долговечности КБС (выше нормативного срока эксплуатации, равного 25 лет).
Список литературы:
1. Яновски Л. Проектирование механического оборудования лифтов. Третье издание:-М.: Монография. Издательство АСВ, 2005;
2. Витчук П.В., Анцев В.Ю., Сероштан В.И. Влияние величины диаметров каната и канатоведущего шкива на значение контактного давления в ручье// Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 3. Тула: Изд-во ТулГУ, 2011 - С. 8-10;
3. Дукельский А. И. Подвесные канатные дороги и кабельные краны: учебник для машиностроительных втузов / А. И. Дукельский. -Изд. 4-е, перераб. И дополн. - М.; Л. : Машгиз, 1966;
4. Ермишкин В.Г. и др. Наладка лифтов.-М.: Стройиздат, 1990;
5. Житков Д.Г., Поспехов И.Т. «Стальные канаты для подъемно-транспортных машин» М. «Металлургиздат», 1953;
6. Колчин А.И., Стальные канаты, М., Машгиз, 1950;
7. Лифты. Учебник для вузов /под общей ред. Д.П.Волкова. - М.: изд-во АСВ, 1999;
8. Масленников К.М., Исследование и расчеты крановых металлоконструкций и канатов// Сборник статей, № 23, М., ВНИИПТМАШ. Исследование узлов и деталей ПТМ, вып.7(29), М.,1962;
9. Витчук П.В. Обобщенная методика расчета канатно-блочной системы лифта// Лифт. - 2011. - №2. - С. 19-23;
10. Витчук П.В., Сероштан В.И. Тяговые возможности канатоведущих шкивов// Лифт. - 2010. - .№10. - С. 37-41.
