НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

ФГБОУ ВПО МГТУ им. Н.Э. Баумана» Калужский филиал

zzzVentor@ya.ru

deni91-91@mail.ru

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:

,

где:  - количество лифтов i-го типа;  и  - время кругового рейса лифта для различных высот подъема;  – максимальное время кругового рейса лифта;  - грузоподъемность лифта i-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.

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 n-этажного здания могут использоваться N лифтов грузоподъемностью Q₁ и скоростью V₁, или N лифтов грузоподъемностью Q₂ и скоростью V₂, или  лифтов грузоподъемностью Q₃ и скоростью V₃ 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:

,

где: D – диаметр КВШ; d– 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.