Fren Senkronizasyon Profillerinin Karşılaştırması

Asansör sistemlerinde kabin içerisinde taşınan yolcuların ve asansör kuyusunda çalışacak görevlilerin güvenliğini sağlamak için risk teşkil eden olasılıklara karşı çeşitli mekanik ve elektronik önlemler bulunmaktadır. Bu doğrultuda hazırlanmış ve farklı ülkelerde de uygulanan bir takım yönetmelik ve standartlar da bu önlemleri zorunlu kılmaktadır. Bu önlemler arasında yolcuların güvenliği açısından en kritik olanlardan biri de, paraşüt fren olarak da bilinen mekanik frenlerdir.

Mekanik frenler, asansör hızını takip ederek tetikleyici görevi üstlenen hız regülatörlerinin tetiklenmesi ile devreye giren ve kabini raylara asılı şekilde tutarak düşme ve çarpma tehlikesinin önüne geçmeyi sağlayan bileşenlerdir. Regülatör tarafından tetiklenen frenler çift taraflı olarak asansör raylarına sıkışarak tutunmakta ve hareketi durdurarak kabinin sabit asılı kalmasını sağlamaktadır. Bu çalışma prensibinde de çift taraflı frenleme davranışının senkronize olması güvenli duruş için önem teşkil etmektedir. Mekanik frenlerin senkronizasyonunu sağlamak için çeşitli yöntemler kullanılsa da, yaygın olarak olarak kullanılan yöntem; regülatörün tek bir freni tetiklemesi ve bir aktarım elemanı ile diğer frenin beraber tetiklenmesi yöntemidir. Bu yöntem çerçevesinde kullanılan profilin hareket aktarımı dengeli ve güvenli duruşu doğrudan etkilediği için boy, malzeme ve profil değişkenleri dikkatli seçilmelidir.

1.Profil Tasarımları

Çalışmada yaygın olarak kullanılan üç adet senkronizasyon profili seçilerek inceleme yapılmıştır. Tablo 1’de bu profillerin teknik özellikleri yer almaktadır. Kare ve dairesel profillerin birbirleri ile karşılaştırılmasının yanı sıra dairesel profilin içi boş ve dolu olmasının da etkileri mekanik olarak ele alınmıştır.

2.Mekanizma Tasarımı

Karşılaştırması yapılacak olan senkronizasyon profili, bir asansör karkasına bağlı gibi modellenerek mekanik fren, yataklama ve yay etkileri de uygulanmıştır. İnceleme kapsamında senkronizasyon profilinin etkisi incelendiği için profil değişken; tetikleme kolu ve yataklama elemanları sabit tutulmuştur. Bu elemanların değişkenliğinin etkileri başka bir çalışma olarak incelenebilir. Şekil 2’de model mekanizmasındaki parçalar listelenmiş, Şekil 3 ve Şekil 4’te ise mekanizma davranışı şematik olarak gösterilmiştir.

3.Tetikleme Koluna Etkiyen Faktörlerin İncelenmesi

Mekanik frenler yaygın olarak hız regülatörlerinin tetiklemesi ile devreye giren cihazlardır. Söz konusu tasarımda bu tetikleme etkisi, tetikleme koluna bir kuvvet olarak uygulanmaktadır. Asansör standartları konusunda en yaygın uygulanan standart olan TS EN 81-20 standardında, tetikleme kuvveti en az 300N olması yönünde kısıtlanmıştır. Bu çalışmada bu standart da referans alınarak uygulamalarda yaygın kullanılan mekanik frenlerin tavsiye edilen kuvvetleri ve fren gövdesi ağırlık eşlenikleri incelenmiştir. İnceleme sonrasında da tetikleme kuvveti 600N, tetikleme anında aktife olarak hareket eden fren gövdesi ağırlık eşleniği 1kg ve yay kuvveti 26N kabul edilerek ilerlenmiştir. Bu ağırlık ve kuvvet büyüklükleri farklı fren tasarımlarında farklılık gösterebilir.

4.Tetikleme Olmaksızın Yapılan Senkronizasyon Profili Analizi

Bu analizde frenleme anında senkronizasyon koluna tetikleme kuvveti etkisi olmaksızın hangi kuvvetlerin nasıl etki ettiği ve bu etkilerin altında nasıl davrandığı sonlu elemanlar yöntemi ile incelenmiştir. Frenleme anı referans alındığı için, yer çekimi ivmesi iki kat alınarak uygulanmış ve sac parçaların ilişkilendirmeleri ile analiz parametreleri bu doğrultuda tanımlanmıştır. Tetikleme kuvveti ihmal edildiği için tetiklenen kol (sol taraf) bu çalışmada sabitlenerek yalnızca senkronize edilmek istenen kolun (sağ taraf) tetiklemesiz koşullara vereceği tepki gözlenmiştir. Tablo 4’de parametreler listelenmiş ve Şekil 7’de şematik olarak gösterilmiştir. Bu etkiyen faktörler, tüm profil denemeleri için ortak kullanılmıştır.

İçi dolu dairesel profil analizi; senkronize edilen kolun fren bağlantı noktasında meydana gelen yer
değiştirme miktarı 0,230mm’dir (Şekil 8).

İçi boş dairesel profil analizi; senkronize edilen kolun fren bağlantı noktasında meydana gelen yer
değiştirme miktarı 0,274mm’dir (Şekil 9)

İçi boş kare profil analizi; senkronize edilen kolun fren bağlantı noktasında meydana gelen yer
değiştirme miktarı 0,661mm’dir (Şekil 10)

Yapılan üç analize göre; frenleme anında tetikleme kuvvetinin olmadığı ve tetikleme kolunun sabit
olduğu varsayılınca, senkronize olan kolun bağlantı noktasının yer değişim miktarları Tablo 4’teki şekilde elde edilmiştir. Fren bağlantı noktası yer değişim yörüngesi ise Şekil 11’de şematik olarak gösterilmiştir.

5.Tetikleme Kuvveti Altında Senkronizasyon Profilinin Analizi

Bu analizde frenleme anında tetikleme kuvvetinin senkronizasyon profillerinde oluşturduğu burulma
etkileri ve bu etki sonucunda kolda meydana gelen yer değişimi incelenmiştir. Bu çalışmada amaç profillerin tetikleme kuvveti etkisi altındayken burulmaya karşı ne kadar rijit bir davranış gösterdiklerini incelemek ve karşılaştırmaktır. Tetikleme kuvveti, 2.4.1 başlığında uygulanan yay ve fren gövdesi ağırlık eşleniği etkilerinden çok daha büyük olduğu için, bu çalışmada bu kuvvet etkileri ihmal edilmiştir. Frenleme anı referans alındığı için de yerçekimi ivmesi iki kat uygulanmıştır. Çalışmada senkronize olan kol (sol taraf) sabitlenerek, tetiklenen kola (sağ taraf) kuvvet etkisi uygulanmıştır. Tablo 5’de parametreler listelenmiş ve Şekil 12’de şematik olarak gösterilmiştir.

İçi dolu dairesel profil analizi; senkronize edilen kolun fren bağlantı noktasında meydana gelen yer
değiştirme miktarı 2,188mm’dir (Şekil 13)

İçi boş dairesel profil analizi; senkronize edilen kolun fren bağlantı noktasında meydana gelen yer
değiştirme miktarı 2,883mm’dir (Şekil 14)

İçi boş kare profil analizi; senkronize edilen kolun fren bağlantı noktasında meydana gelen yer
değiştirme miktarı 6,728mm’dir (Şekil 15)

Yapılan üç analize göre senkronize edilen kolu sabit kabul edip diğer kola tetikleme kuvveti etkisi
uygulandığında fren bağlantı noktasının yer değişim miktarları Tablo 6’deki şekilde elde edilmiştir. Fren bağlantı noktası yer değişim yörüngesi ise Şekil 16’de şematik olarak gösterilmiştir. Bu yer değişim değerleri bir taraf sabit diğer taraf kuvvet etkisinde elde edildiği için, profillerin burulmaya karşı mukavemetlerini görmemizi sağlamaktadır. Sonuçlara göre de burulmaya karşı en rijit duran ve en az yer değişikliği gösteren profil, içi dolu dairesel profildir.

6.Sonuç ve Değerlendirme

Yapılan kıyaslamalar sonucunda eşit boyda alınan profillerin kuvvet etkileri altındaki tepkileri, dairesel
profilin kare profile göre burulma etkisi altında daha rijit davrandığını göstermektedir. Dairesel profilleri kendi aralarında değerlendirmek gerekirse de; içi boş ve dolu profillerin konu özelinde mukavemet açısından ciddi bir farklılık yaratmadığı gözlenmiştir. Fakat bu noktada da malzeme sarfiyatı, montaj kolaylığı ve sehim etkileri

göz önünde bulundurulursa, daha hafif olan içi boş dairesel profilin dolu olandan daha avantajlı olduğunu söylememiz mümkündür. Söz konusu parametreler grafik olarak Grafik 1’de düzenlenmiştir. Profiller için elde edilen yer değiştirmeler toplam olarak yatay ekseni oluşturmakta, metre başına denk gelen kütle miktarları da dikey ekseni oluşturmaktadır.

Asansör sistemlerinde tercih edilen farklı fren, regülatör veya karkas tasarımlarından dolayı fren
senkronizasyonu için kare profiller de tercih edilmektedir. Yataklama konusunda dairesel profilden daha avantajlı olması, montaj ve bakım çalışmaları göz önüne alındığında tercih edilme sebeplerinden biridir. Fakat bu çalışma göstermektedir ki; kısa boylu senkronizasyon profillerinde kare tercih edilebilse dahi, boy uzadıkça dairesel profile yönelim gerekmektedir. Boy faktörünün senkronizasyon üzerinde etkisi başka bir çalışma olarak incelenebilir.

 

Hazırlayanlar  :

Ozan TOSUN1 ,Oğuz Han BENLİ2, Mesut SELEK3

1 Ar-Ge Departmanı, Wittur Asansör San. Ve Tic. A.Ş., İstanbul, Türkiye, ORCID: 0000-0002-3541-011X, ozan.tosun@wittur.com

2 Ar-Ge Departmanı, Wittur Asansör San. Ve Tic. A.Ş., İstanbul, Türkiye, ORCID: 0000-0001-5766-2564, oguzhan.benli@wittur.com

3 Ar-Ge Departmanı, Wittur Asansör San. Ve Tic. A.Ş., İstanbul, Türkiye, ORCID: 0000-0002-1741-0044, mesut.selek@wittur.com