Anforderungen an die Bremsleistung von Aufzügen

Bremsleistungsanforderungen-von-Aufzügen-Abbildung-4
Abbildung 4

Umreißen von Problemen in A17.1 und EN 81-20

von Guangchi Liang

Die moderne Aufzugssicherheit hängt stark von der Bremsleistung des Aufzugs ab. Ein Bremsversagen führt zu Übergeschwindigkeit oder unbeabsichtigten Fahrzeugbewegungen (UCM) bei geöffneter Kabinentür, wodurch das Risiko von Tod oder schweren Verletzungen auf ein inakzeptables Maß erhöht wird. Von den mehr als 6 Millionen in China betriebenen Aufzügen steht die Zahl der durch Bremsversagen verursachten Unfälle an zweiter Stelle hinter denen durch Türversagen, während die Schwere an erster Stelle steht (Abbildung 1).

Obwohl in den letzten Jahren neue Aufzüge einen aufsteigenden Kabinen-Übergeschwindigkeitsschutz (ACOP) und einen UCM-Schutz (UCMP) basierend auf einem bestehenden Abwärts-Übergeschwindigkeits-Sicherheitsausrüstungsschutz hinzugefügt haben, beruht die erhöhte Schutzfunktion immer noch auf einer angemessenen und zuverlässigen Bremsleistung von redundanten oder relativ unabhängigen Bremsen. Eine ausreichende und zuverlässige Bremsleistung ist nach wie vor eine der wichtigsten Garantien für die Aufzugssicherheit. Die Bremsleistung des Aufzugs ist jedoch nicht umso größer, desto besser: Ein zu hohes Bremsmoment führt zu einer zu schnellen Kabinenverzögerung, die zu Verletzungen der Fahrgäste führen kann.

In diesem Artikel werden die Anforderungen an die Bremsfähigkeit und die bestehenden Probleme in zwei wichtigen Sicherheitsnormen für Aufzüge erörtert – ASME A17.1 und EN 81-20. Der Einfluss anderer Aufzugsbremsvorrichtungen, einschließlich Fangvorrichtungen, wird ebenfalls diskutiert.

Anforderungen aktueller Normen an die Bremsleistung

In A17.1-2013 sind die Anforderungen an die Bremsleistung für Personenaufzüge wie folgt zusammengefasst:

A. Die Mindestanforderung an die Bremsleistung Das Bremssystem kann den Fahrkorb von seiner Nenngeschwindigkeit abbremsen, wenn er seine 125% Nennlast in Abwärtsrichtung trägt, oder den Fahrkorb in Aufwärtsrichtung leeren, ausgehend von der Geschwindigkeit, auf die der Geschwindigkeitsbegrenzerschalter eingestellt ist. Die zulässigen Pufferaufprallgeschwindigkeiten werden berücksichtigt, und der Ausfall der Hauptleitungsleistung darf die Bremssystemkapazität nicht unter die hier angegebenen Anforderungen reduzieren (2.24.8.2.2).

1. Die Bremse der Antriebsmaschine kann den Fahrkorb mit seiner Nennlast von 125% in Ruhe halten und den leeren Fahrkorb in Aufwärtsrichtung von der Geschwindigkeit, auf die der Geschwindigkeitsschalter des Begrenzers eingestellt ist, verzögern, sicherstellen, dass die Aufprallgeschwindigkeit des Puffers . ist unter seinem zulässigen Wert (2.24.8.3).

2. Die Notbremse kann den Fahrkorb mit jeder Last bis 125% Nennlast (2.19.1.2(b), 2.19.2.2(b)) verzögern, stoppen und halten. Die Notbremsen müssen auch die anderen Bremsanforderungen von ACOP und UCMP erfüllen.

B. Maximale Bremsleistungsanforderung: Die vom Bremssystem (einschließlich Maschinenbremse oder in Kombination mit elektrisch unterstützter Bremsung, aber nicht der Notbremse) erzeugte durchschnittliche Fahrzeugverzögerung beträgt nicht mehr als 9.8 m/s2 (32.2 ft/s2) (2.24.8.2.2. 9.8). Die Notbremse allein bewirkt nicht, dass die durchschnittliche Verzögerung des Fahrkorbs 2 m/s32.2 (2 ft/s2.19.3.2) während der Anhalte- oder Verlangsamungsphase während der aufsteigenden Fahrkorbübergeschwindigkeit (XNUMX(h)) überschreitet.

In EN 81-20:2014 sind die Anforderungen an die Bremsleistung für Personenaufzüge wie folgt zusammengefasst:

Die Bremse der Antriebsmaschine muss allein in der Lage sein, die Maschine zu stoppen, wenn der Fahrkorb mit Nenngeschwindigkeit und 125 % Nennlast abwärts fährt.

Alle mechanischen Komponenten der redundanten Maschinenbremse (RMB), die an der Bremswirkung auf die Bremsfläche beteiligt sind, müssen mindestens in zwei Sätzen eingebaut werden. Funktioniert einer der Bremssätze durch Ausfall eines Bauteils nicht, so ist bei der Abwärtsfahrt mit Nenngeschwindigkeit und Nennlast im Fahrkorb oder nach oben mit leerem Fahrkorb (5.9.2.2.2.1 .XNUMX).

2. Wenn die RMB eine Bremse für ACOP und UCMP ist, gelten die Bremsleistungsanforderungen von ACOP und UCMP für die gesamte redundante Maschinenbremse, anstatt den Ausfall einzelner Bremskomponenten zu berücksichtigen (5.6.6, 5.6.7).

Wenn die Bremse der Antriebsmaschine selbsttätig den Aufzug mit Nenngeschwindigkeit und 125% Nennlast nach unten stoppt, darf die durchschnittliche Verzögerung der Kabine diejenige nicht überschreiten, die sich aus der Betätigung der Fangvorrichtung oder dem Stoppen auf dem Puffer ergibt.

Bei ACOP und UCMP darf während der Haltephase das Halteelement des Mittels keine Verzögerung des Fahrzeugs über Folgendes zulassen:

A. 1gn in Aufwärtsrichtung mit einem leeren Auto

B. Die für Geräte zum Schutz gegen freien Fall in Abwärtsrichtung akzeptierten Werte.

In China bestehen die meisten der jährlich 700,000 hergestellten Aufzüge aus permanentmagneterregten Synchronmotoren. Diese Aufzüge verwenden grundsätzlich RMBs als Bremskomponenten von ACOP und UCMP.

Probleme der aktuellen Bremsleistungsanforderungen

Die Anforderung, dass die Fahrmaschinenbremse die Abwärtsfahrt mit Nenngeschwindigkeit und 125% Nennlast in EN 81-20 stoppen kann, ist nach RMB-Anwendung zu gering. Wie in Tabelle 1 gezeigt, kann die Bremse bei einem Gleichgewichtskoeffizienten von 0.5 nur 87.5 % der Nennlast halten, wenn einer der beiden Bremssätze ausfällt. Fällt dagegen eine der Bremskomponenten aus, sind die Anforderungen an die Bremsleistung zum Abbremsen, Anhalten und Halten des abwärts fahrenden Fahrkorbs mit 100 % Nennlast in EN 81-20, Abschnitt 5.9.2.2.2.1 offensichtlich unzureichend, da die Der Aufzug darf nach den Anforderungen von Abschnitt 110 noch innerhalb von 5.12.1.2.2 % der Überlast betrieben werden.

Wenn der RMB als Bremse für ACOP und UCMP dient, ist es möglich, dass die aktuellen ACOP und UCMP aufgrund unzureichender Bremsleistung ausfallen, wenn eine der Bremskomponenten ausfällt. In EN 81-20, Abschnitte 5.6.6, 5.6.7, gelten die Bremsleistungsanforderungen von ACOP und UCMP für den gesamten RMB und berücksichtigen nicht den Ausfall einzelner Bremskomponenten.

Wie oben zu sehen ist, wird in A17.1 und EN 81-20 die Bremsleistung der Maschinenbremse und Notbremse nur ab dem Verhältnis der Nennlast (k). Es ist ein Problem, dass die

Sicherheitsabstand (Sa) der Bremsen ist bei gleichem Nennlastverhältnis unterschiedlich (k) mit verschiedenen Parametern wie Gleichgewichtskoeffizient (q).

Die Sicherheitsmarge des Bremsmoments (Sa) ist wie ein Sicherheitsfaktor, der verwendet wird, um sicherzustellen, dass die Bremse selbst unter gewissen Unsicherheiten (kalt und heiß, dynamisch und statisch, vor und nach dem Verschleiß usw.) noch sicher ist. Ein passender Stall Sa ist ein Schlüssel zur Gewährleistung der Sicherheit und Zuverlässigkeit der Bremsleistung. EIN k garantiert keinen stabilen Sa.

Die Beziehung zwischen Sa und k, abhängig von mehreren Parametern (statischer Zustand), bei perfekter Kompensation und unabhängig von der Masse des Hängekabels:

Sa = (p + kQ - Mcwt) / (p + Q - Mcwt) = (k - q)/(1 – q) (2)

woher Sa ist die Sicherheitsmarge des Bremsmoments; k ist das Nennlastverhältnis; Q ist Nennlast; P ist die Masse des leeren Autos; und q ist der Gleichgewichtskoeffizient, der das Gegengewicht der Nennlast durch das Gegengewicht angibt; und Mcwt ist die Masse des Gegengewichts (P + qQ).

In A17.1, wenn die Notbremse auf die Arbeitsfläche der Maschinenbremse wirkt und beide Bremsen gleichzeitig betätigt werden, wenn q = 0.5, k = 1.25 und Sa = 1.5 für jede Bremse,

für zwei Bremsen (Sa = 3), die beiden Bremsen können 200% Nennlast halten (k = 2). In der gleichen Situation, wenn q = 0.4, k = 1.25 und Sa = 1.42 für jede Bremse, für zwei Bremsen (Sa = 2.84), die beiden Bremsen können 210% Nennlast halten (k = 2.1) (Tabelle 1 und Abbildung 2(a)).

In EN 81-20, wenn eine der Bremsenkomponenten ausfällt und q = 0.5, k = 1 und Sa = 1, der gesamte RMB kann 150% der Nennlast halten (entspricht Sa = 2 und k = 1.5). Wenn eine Komponente ausfällt und q = 0.4, k = 1 und Sa = 1, die gesamte Bremse kann 160% der Nennlast halten (entspricht Sa = 2 und k = 1.6). Wenn jedoch eine der Bremskomponenten ausfällt, reicht die Bremsleistung nicht aus, um die abwärts fahrende Kabine mit 110% Überlast zu verzögern, zu stoppen und zu halten, die gemäß EN 81-20 betrieben werden darf. Dies ist eindeutig nicht redundant und daher inakzeptabel (Tabelle 1 und Abbildung 2(b)).

Außerdem nach Meinung Ihres Autors k, Sa sollte wie in Abbildung 3 erforderlich sein. Dies gilt insbesondere, wenn q Wert ist in der/den Norm(en) nicht erforderlich. Wenn es einen gibt Sa Anforderung, k kann entsprechend reduziert werden.

In China gibt es einen weiteren Standard für Aufzugsantriebsmaschinen (GB/T 24476-2009), der ein mit den Benutzern von Antriebsmaschinen gemäß GB 7588-2003 (EN 81-1:1998) ausgehandeltes Bremsmoment oder das 2.5-fache des umgerechneten Nenndrehmoments fordert zum Bremsrad (Scheibe). Dieses Äquivalent zu Sa 2.5 für den gesamten RMB beträgt und nachdem eine der Bremskomponenten ausgefallen ist (und es zwei Bremskomponenten gibt), Sa = 1.25.

Daher sind die Vorschläge zur Vorbereitung der technischen Vorschriften für die Aufzugssicherheit in China wie folgt:

  1. Wie Abbildung 3(a) und Tabelle 1 zeigen, kann die Bremsleistung bei Ausfall einer der beiden Bremskomponenten verlangsamen, stoppen und 110 % der Nennlast des Fahrkorbs bei Nenngeschwindigkeit halten, was entspricht Sa = 1.17 (q = 0.4) bis 1.2(q = 0.5). Der gesamte RMB kann 170% (q = 0.5) bis 180 % (q = 0.4) Nennlast.
  2. Wie Bild 3 (b) und Tabelle 1 zeigen, ist bei Ausfall einer der beiden Bremskomponenten die Bremsmoment-Sicherheitsmarge Sa nicht kleiner als 1.25 ist, entspricht k = 1,125 (q = 0.5) bis 1.15 (q = 0.4). Der gesamte RMB kann 175% (q = 0.5) bis 190 % (q = 0.4) Nennlast.

Diese Empfehlungen ersetzen, dass die Bremse der Antriebsmaschine 125% der Nennlast des Fahrzeugs halten kann und die Notbremse das Fahrzeug verlangsamen und halten kann

bei beliebiger Last bis 125 % Nennlast (A17.1) oder der Bremsleistung zum Abbremsen, Anhalten und Halten des abwärts fahrenden Fahrkorbs mit 100 % Nennlast bei Ausfall einer Bremskomponente (EN 81-20). Das heißt, nach dem Ausfall einer der Bremskomponenten lautet die Bremsleistungsempfehlung k ≥ 110 % und Sa 1.25.

Der Einfluss mehrerer Bremsen auf die Aufzugsverzögerung

Die Gefahrenanalyse einer übermäßigen Verzögerung mehrerer Bremsen ist in Tabelle 2 dargestellt. Die Risikoanalyse ist in Tabelle 3 dargestellt.

Analyseergebnis
  • Aufwärts: Jede Fahrzeugverzögerung über 9.8 m/s2 (32.2 ft/s2) ist nicht akzeptabel.
  • Abwärts: Jede Fahrzeugverzögerung, die die maximale Verzögerung der Fangvorrichtung überschreitet, ist nicht akzeptabel.
  • In A17.1 und EN 81-20 gibt es nur Verzögerungsanforderungen für jede einzeln wirkende Bremse. Bei gleichzeitiger Betätigung mehrerer Bremsen (Antriebsmaschinenbremse, Notbremse, elektrische Bremse und Sicherungen) besteht keine Verzögerungsanforderung.
Mehrere Bremsen mit gleichzeitiger Abwärtsbewegung

Bei der gleichzeitigen Wirkung von Maschinenbremse, Elektrobremse, Notbremse und Sicherungen nach unten (wie in Bild 4) sind zwei Situationen zu berücksichtigen:

1) Bei einer flexiblen Übertragung überlagert sich die Kraft zwischen den beiden Seilenden nach dem Entspannen des Drahtseils nicht.
2) Bei Reibungsübertragung wird die Übertragungskraft durch den Reibungsschlupf begrenzt.

Für die Maschine:

M1 + M2 + M3 – M4 = J (3)

Für das Auto:

F1 + T3 – gm1 = a1m1 (4)

In Gl. 3 und 4, M1 ist das Maschinenbremsmoment; M2 ist das Notbremsmoment; M3 ist das Bremsmoment, das durch eine sternförmige elektrische Bremse oder eine andere elektrische Bremse erzeugt wird; M4 = R(T1 - T2); Bremsleistungsanforderungen-von-Aufzügen-2 die Winkelbeschleunigung des Antriebsrades ist;  Bremsleistungsanforderungen-von-Aufzügen-3   J ist die Rotationsträgheit der Maschine; F1 ist die Bremskraft der Sicherungen; R der Knotenkreisradius des Antriebsrades ist; a1 ist die Autobeschleunigung; und m1 ist Automasse.

Ist die von der Maschinenbremse erzeugte Verzögerung größer als die von den Fangvorrichtungen erzeugte, wird das Seil zwischen Maschine und Kabine gespannt und die Verzögerung wird überlagert. Glücklicherweise ist die Wahrscheinlichkeit einer solchen Situation nicht allzu groß, denn Bremsen erzeugen im Allgemeinen weniger Verzögerungen als Fangvorrichtungen. Auch wenn dies geschieht, ist dieses Beispiel bei größeren Maschinenbremsmomenten der Fall, die durch den Reibungsschlupf zwischen Treibrad und Seil begrenzt werden. Allerdings ist die Gefahr der Verzögerungsüberlagerung zu bedenken. Insbesondere in den letzten Jahren erfordert der Kompromiss der Traktionsbedingungen keinen Schlupf in Haftbedingungen, was die Wahrscheinlichkeit einer Verzögerungsüberlagerung erhöht.

Unter besonderen Umständen kann es dennoch vorkommen, dass bei gleichzeitiger Betätigung von Maschinenbremsen, Elektrobremsen, Notbremsen und Fangvorrichtungen das Bremsmoment (Kraft) sowie die Bremsverzögerung des Fahrzeugs überlagert werden. Daher muss die durch die mögliche gleichzeitige Betätigung verschiedener Bremsen verursachte Fahrzeugverzögerung folgende Anforderungen erfüllen:

  • Bei einer Aufwärtsbewegung beträgt die Fahrzeugverzögerung nicht mehr als 9.8 m/s2 (32.2 ft/s2).
  • Bei der Abwärtsbewegung beträgt die Kabinenverzögerung nicht mehr als der Maximalwert der Fangvorrichtung. (Die Aktion der Fangvorrichtung der Klasse A muss berücksichtigt werden.)
Gleichzeitige Aufwärtsbewegung mehrerer Bremsen

Die gleichzeitige Wirkung der Maschinenbremse, der elektrischen Bremse, der Seilklemme (Notbremse) und der Sicherungen des Gegengewichts nach oben ist in Abbildung 5 dargestellt. Die gleichzeitige Wirkung mehrerer Bremsen ist nach unten ähnlich.

Fazit

Für Personenaufzüge empfiehlt Ihr Autor folgendes für die Bremsleistung:

  • Nennlastverhältnis: k ≥ 1.1: Fällt eine der beiden Bremskomponenten aus, kann die Bremsleistung bei Nenngeschwindigkeit 110% der Fahrkorbnennlast verzögern, anhalten und halten.
  • Sicherheitsmarge des Bremsmoments: Sa 1.25. Fällt eine der beiden Bremskomponenten aus, beträgt die Bremsmoment-Sicherheitsmarge Sa ist nicht kleiner als 1.25.

Für den Einfluss mehrerer Bremsen auf die Aufzugsverzögerung kann unter besonderen Umständen das Bremsmoment mehrerer Aufzugsbremsen gleichzeitig überlagert werden. Dies erhöht die Verzögerung des Autos und schadet den Passagieren. Insbesondere beim Umbau eines Aufzugs mit RMB mit Seilklemme werden nicht alle Bremskräfte überlagert. Sie überlagern sich auch nicht, wenn das Drahtseil locker ist. Darüber hinaus begrenzt auch der Traktionsreibungsschlupf den Einfluss der Maschinenbremskraft auf das Fahrzeug. In diesem Fall ist es notwendig, die Fahrzeugverzögerung zu begrenzen. Für eine Aufwärtsbewegung empfiehlt Ihr Autor eine Fahrzeugverzögerung von nicht mehr als 9.8 m/s2 (32.2 ft/s2). Für die Abwärtsbewegung empfiehlt Ihr Autor, die Kabinenverzögerung nicht mehr als den maximalen Wert der Fangvorrichtungsaktion zu überschreiten.

Die Bremsleistung ist weder „je größer, desto besser“ noch sollte sie „genau richtig“ sein. Eine unzureichende Bremsleistung kann zum Tod oder zu schweren Verletzungen führen. Ein gewisser Sicherheitsabstand ist erforderlich. In besonderen Fällen ist darauf zu achten, dass sich mehrere Bremskräfte überlagern können. Das Problem der Bremsleistung muss sorgfältig behandelt werden.

Guangchi Liang

Guangchi Liang

Leitender technischer Experte und Professor-Ingenieur des Shenzhen Institute of Special Equipment Inspection and Test in Shenzhen, China. Als leitender Inspektor von Aufzügen beschäftigt er sich seit 1989 mit der Inspektion und Typprüfung von Aufzügen. Er ist Mitglied des Nationalen Ausschusses für Sicherheitstechnik für Sonderausrüstungen und stellvertretender Direktor des Unterausschusses für Aufzüge, Mitglied des Nationalen Prüfungsausschusses für Sonderausrüstungsinspektoren, Präsident der Elevator Technology Society der Provinz Guangdong und stellvertretender Vorsitzender der ASME A17 China International Working Group.

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