Asansör askı halatının belirsizliğe dayalı mukavemet ve ömür analizi

Abstract

İnsan asansörleri, bir kabin içinde, bir kattan diğerine düşey yönde insan taşıyan ve elektrikli tahrik sistemleriyle çalışan bir araçtır. Asansör tasarımında, emniyet ve güvenilirlik öncelikli kriterlerden olmalıdır. Bu amaçla zorunlu standartlar ve yönetmelikler ortaya çıkmıştır. Tüm çabalara rağmen, halen insan asansörlerindeki kaza sayıları oldukça yüksektir. Kazaların en önemli sebeplerinden biri de asansör sistemi içindeki parça ve bileşenlerdeki belirsizliklerdir. Askı halatları, bu belirsizliklerin önemli kaynaklarındandır. Literatür incelendiğinde genelde, korozyon ve yangın gibi koşullarda halatın yorulma ve ömür analizleri, geleneksel (deterministik) yöntemlerle deneysel ve teorik incelenmiştir. Bu tez kapsamında, beş katlı bir konutta kullanılacak dört kişi kapasiteli elektrikli bir insan asansörü askı halatının hem deterministik hem de belirsizlik koşullarında mukavemet ve ömür analizleri Monte Carlo Simülasyon yöntemi kullanılarak detaylı bir şekilde gerçekleştirilmiştir. Stokastik analiz sonucunda halatın mukavemet değişkenleri (güvenlik katsayısı, sınır güvenlik katsayısı, kasnak yüzey basıncı, halat yüzde uzaması) ve ömür değişkenleri (ortalama çevrim sayısı, düzeltilmiş çevrim sayısı) için uygun dağılım türleri, değişim katsayısı (COV) değerleri ile minimum ve maksimum değerler elde edilmiştir. Bu işlemlerin sonucunda değişkenlerin çoğunluğunun Lognormal ve Weibull dağılım türlerine uyduğu görülmüştür. Ayrıca, düzeltilmiş çevrim sayılarının COV değerleri (0,0025 ve 0,0024 sırasıyla), bu değişkenlerde belirsizliğin çok az olduğunu göstermiştir. Stokastik yöntemin geleneksel halat tasarımına etkisini göstermek için deterministik ve karşılık gelen güvenilir stokastik değerler arasındaki % değişim miktarı hesaplanmıştır. Buna göre stokastik koşullarda, ömür değişkenlerinin, mukavemet değişkenlerine göre daha fazla etkilendiği görülmüştür. Sonuç olarak, emniyet ve güvenliği yüksek bir insan asansör tasarımı için askı halatlarındaki tüm rastgele değişkenlerin belirsizliklerinin çok hassas bir şekilde belirlenmesi veya modellenmesi gerekmektedir.

Passenger lift is a vehicle, which is driven by an electric drive system, vertically moves people from one floor to another through a cabin. Safety and reliability must be a high priority among the design criteria for a passenger lift. For this purpose, mandatory standards and regulations have been developed by official authorities. Despite all these efforts, the number of the lift accidents is known to still be relatively high. The main reason behind this challenge can be said to be the uncertainties not to be considered in the parts and components of the lift system. One of the important components having critical uncertainties is the wire rope. In the literature, the fatigue and life analysis of the wire ropes have been carried out experimentally or theoretically under the corrosion and fire conditions by using the traditional (deterministic) methods. In this thesis, strength and life analysis of the wire rope belonging to a four passenger lift for a five-storey building are elaborately carried out under both deterministic and stochastic conditions by using the method of Monte Carlo Simulation. At the result of the stochastic analysis, fitted distributions, coefficient of variation (COV), and the minimum and maximum values of the strength variables (safety coefficient, safety coefficient for control, surface pressure on pulley) and the life variables (average cycle number, corrected cycle number) of the wire rope are obtained. According to the results, the distributions of most of these variables are found to be Lognormal and Weibull distributions. Also, the COV values (0,0025 ve 0,0024) of the corrected cycle number refers that there is too less uncertainty in this variable. To explicitly show the influence of stochastic method on the traditional design of the wire ropes, the percentage difference between the deterministic results and the corresponding reliable stochastic results are calculated. From the comparison, it is observed that the uncertain case affects the life variables more than the strength variables. Therefore, to ensure a high safety and reliability for a passenger lift, the characterization or modelling of the uncertainties in all of variables included in the lift must be carefully and sufficiently incorporated into the lift design.