ВЫБОР ТИПА ПРИВОДНОЙ СИСТЕМЫ ПАССАЖИРСКОГО ЛИФТА ДЛЯ МАЛОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА ЭКСПЕРТНОЙ КВАЛИМЕТРИИ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 621.86

DOI: 10.24412/2071-6168-2023-5-447-448

ВЫБОР ТИПА ПРИВОДНОЙ СИСТЕМЫ ПАССАЖИРСКОГО ЛИФТА ДЛЯ МАЛОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА ЭКСПЕРТНОЙ

КВАЛИМЕТРИИ

В.Ю. Анцев, П.В. Витчук, Н.А. Витчук, Д.С. Жилкин

Пассажиропоток в малоэтажных зданиях, как правило, имеет низкую интенсивность. Кроме этого, в малоэтажных зданиях финансирование приобретения, монтажа и эксплуатации лифта зачастую осуществляет не организация, а частное лицо. В таких случаях традиционная конструкция приводной системы лифта может оказаться менее эффективной, чем альтернативные конструкции. Поэтому на этапе согласования конструкции выбор типа приводной системы целесообразно осуществлять на основе сопоставления ее различных компоновочных схем с использованием заранее определенных критериев. В качестве таких критериев были выбраны: стоимость; расход электрической энергии; объем занимаемого пространства; плавность движения; шум и вибрация; интенсивность изнашивания элементов приводной системы. Стоимость, расход электрической энергии и объем занимаемого пространства были рассчитаны аналитическим путём. Оставшиеся критерии затруднительно оценить аналитическим путем с требуемой точностью. Поэтому выбор типа приводной системы осуществлялся с использованием метода экспертной квалиметрии. По итогам проведенного опроса экспертов и расчетов в качестве приводной системы пассажирского лифта для малоэтажных зданий был выбран привод с гидроцилиндром и мультипликатором.

Ключевые слова: критерий выбора, малоэтажное здание, пассажирский лифт, приводная система, квалиметрия, эксперт, ранжирование.

Пассажиропоток в малоэтажных зданиях, как правило, имеет низкую интенсивность. Кроме этого, в малоэтажных зданиях финансирование приобретения, монтажа и эксплуатации лифта зачастую осуществляет не организация, а частное лицо. В таких случаях традиционная конструкция приводной системы лифта, выполненная на основе шкива трения и редукторной или безредукторной лебедки, может оказаться менее эффективной с экономической точки зрения, чем альтернативные конструкции, выполненные на основе гидравлического цилиндра или тяговой звездочки.

Поэтому на этапе согласования конструкции выбор типа приводной системы целесообразно осуществлять на основе сопоставления ее различных компоновочных схем с использованием заранее определенных критериев и представления результатов такого сопоставления заказчику.

При выборе приводной системы пассажирских лифтов для малоэтажных зданий такими критериями могут служить: стоимость; расход электрической энергии; объем занимаемого пространства; плавность движения; шум и вибрация; интенсивность изнашивания элементов приводной системы.

Рассмотрим пример выбора типа приводной системы пассажирского лифта для трехэтажного здания (высота подъема H =9 м) с низкой интенсивностью пассажиропотока.

Был выполнен расчет по ГОСТ Р 52941-2008 (ISO 4190-6:1984) и Приложению 2 к СНиП 2.08.02, в результате которого определены требуемые параметры лифта: грузоподъемность Q =500 кг;

номинальная скорость движения кабины V =0,5 м/с.

Для выбора типа приводной системы предлагается рассмотреть несколько вариантов ее исполнения (рис. 1).

Были рассмотрены: привод с канатоведущим шкивом (рис. 1, а); привод с телескопическим гидроцилиндром (рис. 1, б); привод с гидроцилиндром и мультипликатором (рис. 1, в); привод с тяговой звездочкой (рис. 1, г). Приводные системы, выполненные на основе пневматики, не рассматривались, так как они не распространены в лифтостроении нашей страны. Приводные системы, выполненные по развернутой схеме с использованием тяговых барабанов, также не рассматривались ввиду конструктивной сложности обеспечения требуемого уровня безопасности лифта.

Привод с канатоведущим шкивом был рассчитан на основе [1-3] с учетом [4]. В результате расчета был получен привод, содержащий: электродвигатель 5AH160S6/18 мощностью 3,55 кВт; редуктор РГС-160; канатоведущий шкив диаметром 525 мм; 4 каната диаметром 10,5 мм по ГОСТ 3077-80.

Привод с телескопическим гидроцилиндром был рассчитан на основе [5]. В результате расчета был получен привод, содержащий гидроагрегат GMV T3 с производительностью насоса 300 л/мин, а также телескопический гидроцилиндр с тремя секциями.

Привод с гидроцилиндром и мультипликатором был рассчитан на основе [5] с учетом [4]. В результате расчета был получен привод, содержащий: гидроагрегат GMV T2 с производительностью насоса 100 л/мин; гидроцилиндр прямого действия; мультипликатор кратностью 2 (диаметр обводного блока 400 мм, 6 канатов диаметром 10,5 мм по ГОСТ 3077-80).

Привод с тяговой звездочкой был рассчитан на основе [1, 2]. В результате расчета был получен привод, содержащий: мотор-редуктор RV-90-50-18-2,2-B14 мощностью 2 кВт; две тяговые звездочки диаметром 228 мм; цепи 2ПР-31,75-177.

Далее с использованием данных открытых каталогов оборудования была рассчитана стоимость компонентов всех рассматриваемых вариантов приводных систем, результаты приведены в табл. 1.

Рис. 1. Рассматриваемые схемы лифтов: а - привод с канатоведущим шкивом; б - привод с телескопическим гидроцилиндром; в - привод с гидроцилиндром и мультипликатором; г - привод с тяговой звездочкой; 1 - кабина; 2 - противовес; 3 - канатоведущий шкив; 4 - система ограничителя скорости; 5 - телескопический гидроцилиндр; 6 - блок мультипликатора; 7 - гидроцилиндр прямого действия; 8 - тяговая звездочка

Таблица 1

Расчет стоимости компонентов приводных систем_

Вариант приводной системы Стоимость компонентов, тыс. руб.

Привод с канатоведущим шкивом 193

Привод с телескопическим гидроцилиндром 244

Привод с гидроцилиндром и мультипликатором 185

Привод с тяговой звездочкой 229

Для расчета электрической энергии, потребляемой рассматриваемыми вариантами приводных систем, был использован метод нормализованного энергопотребления [6], базирующийся на формуле

гк1к2Ишах Р

Е =-

3600V

(1)

где Z - среднегодовое число циклов работы лифта; - коэффициент загрузки; &2 - коэффициент высоты шахты; ¿шах - максимальная высота шахты; Р - мощность двигателя; V - скорость лифта.

Данный метод позволяет с требуемой точностью оценить энергопотребление лифта на этапе проектирования [7-10]. Результаты расчета представлены в табл. 2.

Расчет энергопотребления приводных систем

Таблица 2

Вариант приводной системы Среднемесячное потребление электрической энергии, кВт-ч

Привод с канатоведущим шкивом 125

Привод с телескопическим гидроцилиндром 135

Привод с гидроцилиндром и мультипликатором 110

Привод с тяговой звездочкой 105

Для определения приблизительного объема пространства, занимаемого лифтом, были рассчитаны их габаритные размеры [1, 3] и составлены компоновочные схемы лифтов с рассматриваемыми вариантами приводных систем (рис. 2). Результаты представлены в табл. 3.

Таблица 3

Расчет приблизительного объема пространства, занимаемого■ лифтом_

Вариант приводной системы Объем, м3

Привод с канатоведущим шкивом 50,4

Привод с телескопическим гидроцилиндром 23,7

Привод с гидроцилиндром и мультипликатором 28,4

Привод с тяговой звездочкой 51,4

Исполнение 3

Испшение 4/

Г-Г

[115)

Г я

ш

Е-Е

рш

Рис. 2. Компоновочные схемы лифтов с рассматриваемыми вариантами приводной системы

На этапе проектного расчета оставшиеся критерии (плавность движения; шум и вибрация; интенсивность изнашивания элементов приводной системы) затруднительно оценить аналитическим путем с требуемой точностью. Поэтому выбор типа приводной системы пассажирского лифта для малоэтажных зданий будем вести с использованием метода экспертной квалиметрии.

С целью реализации данного метода были привлечены семь экспертов, компетентных в решении поставленной задачи, - сотрудники ОАО «Калугалифтремстрой», ООО «Экспертлифт», ООО «Калу-галифтмонтажналадка» (г. Калуга), занимающиеся вопросами монтажа, эксплуатации и оценки соответствия лифтов требованиям безопасности. Для определения количественных значений критериев сравниваемых объектов и их весовых коэффициентов были подготовлены 2 бланка опросного листа, представленные на рис. 3.

Бланк опросного листа для проведении экспертной опенки на этапе aiiа.ива

Обдас ШМИЖ_

ФИО эксперта Должность:__

Oucuim важность юго или шюго критерия в прнкдшнш при нолях На

0 лип к|Н( lepiin сгашиск "Л1И метка (ihkk iuii 1 ¡точка):

1 -NrtHWittiuW K|4ir«pufl:

2 балл зянлыыИ критерий:

А балла 6ш»е имчииым критерий;

4 ôxii.ta наиболее эваншяЛ критерий:

5 оал.тп trient иичпмыП критерий-

ИНСПУИЙ Оч

1 , 2 S * -5

Стиншикгь

Га^риты

СДОЯнОСТ» иЛиТ.1,

lu.-..

-.1 IWr rpomtpfMH

К.mик опросного листа для проведения экспертной опенки на л апе анализа

Обмкт анализа:_

Ф1 И> эксперта:_

Дояшнсп:_

Оценить важнос-гь того iuui ни«л о кршерш н ириьедешш.ч приводах. На один критерий ставится одна метка (плюс или галочка):

1 балл незначимый критерий.

2 балл энашшхй критерия:

3 балла более личимьш icpuit'|)iin.

4 балла - наиболее значимый кригсрпй;

5 fixIUOb - ОЧСНЬ 11Ц1Ч11МЫ11 криicpuii.

Рис. 3. Бланки опросного листа

Эксперты оценивали критерии приводных систем по пятибалльной шкале, где 1 балл - незначимый критерий, а 5 баллов - очень значимый критерий.

На первом этапе на основе результатов экспертного оценивания были определены коэффициенты весомости выделенных критериев [11, 12]:

gi =-

n

Z Qj i=i

(2)

п;т

е ау

> =1; 3 =1

где п - количество оцениваемых критериев; т - количество экспертов; Пгз - ранг, присвоенный ]-м

У

экспертом г-му критерию.

Значения рассчитанных коэффициентов весомости критериев представлены в табл. 4.

Коэффициенты весомости критериев

Таблица 4

Критерий Коэффициент весомости ( gj )

Стоимость 0,16

Габариты 0,13

Сложность монтажа 0,13

Плавность работы 0,15

Шум и вибрация 0,16

Расход электроэнергии 0,15

Износ тяговых элементов 0,12

Итого 1

На следующем этапе использования метода экспертной квалиметрии были определены количественные значения критериев по каждому сравниваемому объекту. На основе количественных значений критериев сравниваемых объектов и их весовых коэффициентов были определены значения обобщенных показателей рассматриваемых вариантов приводных систем по формуле [11, 12]:

Саб = = £• ), (3)

I=1 I=1

где дср! - средняя оценка по каждому критерию, определенная по результатам опроса экспертов; g■ -

коэффициент весомости критерия.

Полученные значения обобщенных показателей приводных систем сведены в табл. 5.

Таблица 5

Определение обобщенных показателей приводных систем _

Критерий gi Привод с телескопическим гидроцилиндром Привод с гидроцилиндром и мультипликатором Привод с канатове-дущим шкивом Привод с тяговой звездочкой

Qсрi Gi Qaрг Gi ^рг Gi ^рг Gi

Стоимость 0,16 3,6 0,58 4 0,64 3,6 0,58 3,6 0,58

Габариты 0,13 3,2 0,42 3,3 0,43 2,3 0,30 2,7 0,35

Сложность монтажа 0,13 2,7 0,35 3,1 0,40 3,3 0,43 3 0,39

Плавность работы 0,15 3,4 0,51 4 0,60 2,8 0,42 2,5 0,38

Шум и вибрация 0,16 3,7 0,59 3,4 0,54 3 0,48 2,4 0,38

Расход электроэнергии 0,15 3,4 0,51 3,6 0,54 3,1 0,47 3,6 0,54

Износ тяговых элементов 0,12 2,6 0,31 2,8 0,34 3,3 0,40 3 0,36

Обобщенный показатель 3,27 3,49 3,08 2,98

По итогам проведенного опроса экспертов и расчетов обобщенных показателей в качестве приводной системы пассажирского лифта для малоэтажных зданий был выбран привод с гидроцилиндром и мультипликатором.

Список литературы

1. Лифты. Учебник для вузов / под общей ред. Д.П. Волкова. М.: Изд-во АСВ, 1999. 480 с.

2. Яновски Л. Проектирование механического оборудования лифтов. Третье издание: монография. М.: Изд-во АСВ, 2005. 336 с.

3. Архангельский Г.Г., Ионов А.А. Основы расчета и проектирования лифтов. М.: МИСИ, 1985.

73 с.

4. Витчук П.В., Рейхерт Н.Д., Витчук Н.А. Выбор и расчет тяговых элементов механизма подъема лифта // Научно-технический вестник Брянского государственного университета. 2021. №3. С. 205216.

5. Архангельский Г.Г., Бабичев С.Д., Ваксман М.А., Котельников М.А. Гидравлические лифты. М.: МИСИ, 2002. 350 с.

6. Nipkow J., Schalcher M. Energy consumption and efficiency potentials of lifts // Swiss agency for efficient energy use S.A.F.E. [Электронный ресурс] URL: http://www.arena-energie.ch/d/ data/EEDAL-ID131 Lifts Nipkow.pdf. (дата обращения 30.03.2023).

7. Селик Ф. Потребление энергии малоиспользуемыми лифтами в режиме ожидания // Лифт, 2010. №1. С. 47-51.

8. Барни Д. Эффективность использовании энергии в лифтах - предложение по классификации с точки зрения потребления энергии // Лифт, 2010. №5. С. 25-28.

9. Афонин В.И. Вопросы энергопотребления массовых лифтовых приводов // Лифт, 2010. №9.

С.21-25.

10. Анцев В.Ю., Витчук П.В., Славкина Е.В., Витчук Н.А., Рейхерт Н.Д. Обоснование метода расчета энергопотребления лифтов на основе квалиметрической оценки и определение его точности // Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2022. Вып. 2. С. 612-617.

11. Федюкин, В. К. Основы квалиметрии. Управление качеством продукции. М.: Филин, 2004.

296 с.

12. Анцев В.Ю., Витчук Н.А., Курдюбов Н.Н. Обоснование комплектации грузового лифта на основе методологии экспертной квалиметрии // Вестник Брянского государственного технического университета, 2018. № 6 (67). С. 46-51.

Анцев Виталий Юрьевич, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, Anzev@tsu.tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Витчук Павел Владимирович, канд. техн. наук, доцент, Vitchuk@bmstu.ru, Россия, Калуга, Калужский филиал ФГБОУ ВО «Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)»,

Витчук Наталья Андреевна, канд. техн. наук, Vitchuk.Natalya@mail.ru, Россия, Калуга, Калужский государственный университет им. К.Э. Циолковского,

Жилкин Дмитрий Сергеевич, студент, Jilkin.dima2013@yandex.ru, Россия, Калуга, Калужский филиал ФГБОУ ВО «Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)»

SELECTION OF PASSENGER ELEVATOR DRIVE SYSTEM TYPE FOR LOW-RISE BUILDINGS USING

EXPERT QUALIMETRY METHOD

V.J. Anzev, P.V. Vitchuk, N.A. Vitchuk, D.S. Zhilkin

Passenger traffic in low-rise buildings, as a rule, has low intensity. In addition, in low-rise buildings, financing for the acquisition, repair and operation of an elevator is often carried out not by an organization, but by a private person. In such cases, the conventional construction of the elevator drive system may be less efficient than alternative designs. Therefore, in the construction co-announcement step, it is advantageous to select the type of drive system based on the comparison of its different layout schemes using predetermined criteria. As such criteria were chosen: cost; electric power consumption; the amount of space consumed; smooth movement; noise and vibration; efficiency of wear of drive system elements. The cost, consumption of electrical energy and the amount of space occupied were calculated analytically. The remaining criteria are difficult to evaluate analytically with the highest accuracy. Therefore, the selection of the type of drive system was carried out using the method of expert qualimetry. According to the results of a survey of experts and calculations, a drive with a hydraulic cylinder and a multiplier was chosen as the driving system of the passenger elevator for low-rise buildings.

Key words: selection criterion, low-rise building, passenger elevator, drive system, qualimetry, expert, ranking.

Anzev Vitaliy Jur'evich, doctor of technical science, professor, manager of department, An-zev@tsu.tula.ru, Russia, Tula, Tula State University,

Vitchuk Pavel Vladimirovich, candidate of technical science, docent, zzzVentor@yandex. ru, Russia, Kaluga, Bauman Moscow State Technical University Kaluga Branch,

Vitchuk Natalia Andreevna, candidate of technical science, docent, vitchuk.natalya@mail. ru, Russia, Kaluga, Kaluga State University named after K.E. Tsiolkovsky,

Zhilkin Dmitry Sergeevich, student, Jilkin.dima2013@yandex.ru, Russia, Kaluga, Bauman Moscow State Technical University Kaluga Branch