Kolotur elevatora: vrste, profili utora, vodič za pregled i savjeti za zamjenu

Što je remenica dizala i zašto je važna?

Kolotur dizala — koji se u tehničkoj terminologiji naziva i kotač — je kotač s žljebovima preko kojeg prolaze užad dizala ili čelični remeni za prijenos gibanja i podupiranje tereta kabine dizala i protuutega. Svaki sustav vučnog dizala ovisi o remenicama za preusmjeravanje kretanja užeta, umnožavanje mehaničke prednosti i prijenos pogonske sile s vučnog stroja na kabinu. Bez ispravno dizajniranih, proizvedenih i održavanih kotura dizala, užad bi se brzo istrošila, vučni stroj ne bi mogao učinkovito pomicati kabinu, a rizik od klizanja užeta ili mehaničkog kvara dramatično bi se povećao.

Pojmovi "kolotura dizala" i "kolotur dizala" koriste se naizmjenično u industriji, iako se tehnički kolotur posebno odnosi na užljebljenu remenicu koja se koristi s užetom ili kabelom. U inženjerstvu dizala, kotač se odnosi na sam kotač s utorima, dok se remenica ponekad odnosi na kompletan sklop uključujući osovinu, ležajeve i kućište. Bez obzira na terminologiju, ove komponente nalaze se u srcu mehaničkog sustava svakog vučnog dizala, a njihova geometrija, materijal, profil utora i stanje izravno određuju performanse dizala, vijek trajanja užeta i sigurnost putnika.

Ovaj članak pokriva kako rade remenice dizala, različite tipove koji se koriste u sustavima dizala, uključene materijale i proizvodne standarde, kako ih pregledati i održavati te na što treba obratiti pozornost pri specifikaciji zamjenskih ušnica. Bilo da ste tehničar za dizala, upravitelj zgrada ili inženjer koji projektira novu instalaciju, detaljno razumijevanje remenica dizala ključno je za siguran i učinkovit rad sustava dizala.

Kako remenice dizala rade u vučnom sustavu

U vučnom dizalu, pogonski stroj — električni motor spojen na mjenjač ili motor s direktnim pogonom bez mjenjača — okreće vučnu užnicu. Čelična žičana užad ili obloženi čelični pojasevi prebačeni su preko vučne koture, s kabinom dizala obješenom s jedne strane i protuutegom s druge strane. Trenje između užeta i žljebova vučnog kotura je ono što pokreće automobil gore-dolje — stroj ne vuče uže kao vitlo; hvata ga putem vuče. Ova temeljna razlika razlog je zašto profil utora, omjer promjera užeta i kotura i materijal utora imaju tako izravan utjecaj na performanse sustava.

Osim glavnog vučnog kotura, cijeli sustav dizala koristi nekoliko dodatnih remenica. Deflektorski koturi preusmjeravaju putanju užeta od vučnog stroja do vozila ili protuutega kada stroj nije postavljen izravno iznad dizalice. Pomoćni koturi održavaju napetost užeta i ispravno poravnavanje kroz sustav. U hidrauličkim dizalima s užadima i nekim sustavima za vuču, višestruke užnice raspoređene su u konfiguraciji blokova remenica kako bi se postigla mehanička prednost — rasporedi užadi 2:1 i 4:1 koji se koriste u mnogim sustavima dizala zahtijevaju deflektorske i pomoćne užnice da dovrše stazu užeta. Svaki kotur u sustavu doprinosi zamoru užeta od savijanja, tako da broj kotura, njihovi promjeri i kutovi savijanja utječu na životni vijek užadi.

Vrste remenica dizala i njihove specifične uloge

Kompletna instalacija dizala koristi nekoliko različitih vrsta užadi, od kojih je svaka dizajnirana za određenu funkciju u sustavu užadi. Razumijevanje što svaka vrsta radi i gdje se nalazi pomaže u dijagnosticiranju problema i određivanju točnih zamjena.

Pogonski kolut (pogonski kolut)

Vučni kotur je primarni pogonski element sustava dizala. Montira se izravno na izlaznu osovinu vučnog stroja — bilo preko mjenjača ili izravno na osovinu motora bez mjenjača — a njegova rotacija pokreće kabinu dizala i protuuteg kroz trenje užeta. Vučne koloture su najteže opterećene remenice u sustavu, podložne i punoj napetosti užeta i zamoru savijanja od užadi koja se kontinuirano savija preko površine kotura. Njihov profil utora mora biti precizno usklađen s promjerom užeta, a materijal utora mora omogućiti odgovarajuću trakciju bez pretjeranog trošenja užeta. Promjeri vučnog kotura kreću se od približno 320 mm na malim stambenim dizalima do preko 800 mm na brzim komercijalnim sustavima.

Deflektorska kotura

Deflektorski kotur koristi se za preusmjeravanje putanje užeta od vučnog stroja do ispravnog okomitog poravnanja preko kabine ili protuutega kada stroj nije postavljen izravno iznad središnje crte dizalice. U instalacijama dizala bez strojarnice (MRL), gdje je pogonski stroj montiran na vrhu dizalice, a ne u namjenskoj strojarnici, usmjerivači su posebno važni za uspostavljanje ispravne geometrije užeta. Deflektorske ušice se također koriste u instalacijama iznad strojarnice gdje je stroj pomaknut od središta dizalice. Nose značajna opterećenja zatezanjem užeta i moraju biti dimenzionirani i poduprti kako bi podnijeli te sile bez otklona ili vibracija.

Kolač za automobile i kotač za protuutege

U konfiguracijama užeta 2:1 — gdje uže putuje od fiksne sidrišne točke, dolje oko kotura na okviru automobila, natrag do deflektora ili gornjeg kotura i dolje do protuutega — kotur automobila i kotur protuutega montirani su na okvir automobila odnosno okvir protuutega. Ovi koturi dopuštaju vozilu i protuutegu da putuju upola manjom brzinom užeta od sustava 1:1, što smanjuje potrebnu brzinu užeta i omogućuje manjem vučnom stroju da pomiče isti teret. Kolopi automobila moraju biti projektirani s odgovarajućim razmakom od užeta unutar konstrukcije okvira automobila, a njihovi ležajevi moraju podnijeti puni viseći teret automobila plus nazivno opterećenje podijeljeno između vodova užeta.

Gornji kotur (sekundarni kotur)

Koloturnice iznad glave su fiksne remenice montirane na vrhu dizalice ili u nadzemnoj konstrukciji strojarnice koje preusmjeravaju užad između vučne kotura i kola ili kotura protuutega u višeslojnim ili složenim konfiguracijama užadi. U sustavima užadi 4:1 koji se koriste u nekim teretnim dizalima male brzine i velikog kapaciteta, višestruke gornje užnice dovršavaju raspored blokova remenica. Ovi koturi obično su manjeg promjera od vučnog kotura i dizajnirani su prvenstveno za preusmjeravanje staze užeta, a ne za pružanje vuče.

Nadoknada Sheave

U visokim zgradama gdje težina užeta postaje značajna - obično u zgradama višim od 30 metara - kompenzacijska užad ili lanci obješeni su ispod automobila i protuutega kako bi se uravnotežila težina užadi za podizanje dok se vozilo kreće. Kompenzacijski kotur montiran je u jamu dizala za vođenje kompenzacijskih užadi i održavanje odgovarajuće napetosti. Kompenzacijske užnice zategnute su gravitacijom i moraju se slobodno pomicati okomito unutar granica kako bi se prilagodile produljenju užeta i dinamičkom pomicanju užeta tijekom rada.

Profili utora kotura dizala i njihov učinak na vijek trajanja užeta

Profil utora an remenica elevatora je jedan od tehnički najkritičnijih aspekata dizajna dizala, koji izravno utječe i na vučnu izvedbu i na stopu trošenja užeta. Tri glavna profila utora koriste se u koturovima dizala, a svaki predstavlja drugačiji kompromis između vuče, pritiska užeta i vijeka trajanja užeta od zamora.

Okrugli utor (U-utor)

Okrugli žlijeb ima kružni poprečni presjek s polumjerom malo većim od polumjera užeta - obično je polumjer utora 0,53-0,55 puta veći od promjera užeta. Uže dolazi u kontakt s utorom preko velikog luka (približno 120–150°), ravnomjerno raspoređujući kontaktni pritisak na široko područje. Ovaj nizak kontaktni pritisak proizvodi minimalnu deformaciju užeta i maksimalnu izdržljivost užeta, čineći koturove s okruglim utorima preferiranim izborom za sve deflektorske koturove, kotače za automobile i koturove iznad glave gdje nije potrebna vučna sila. Ograničenje okruglih žljebova na vučnim užadima je u tome što oni osiguravaju manju trakciju (trenje) nego urezani žljebovi, što može biti nedovoljno za sustave s niskim omjerima protuutega ili velikim zahtjevima za ubrzanjem.

Udubljeni V-utor

Udubljeni utor kombinira V-oblik s udubljenjem malog radijusa na dnu. Zakošene strane utora stišću uže, generirajući učinak klina koji značajno povećava normalnu silu između užeta i utora — i stoga povećava raspoloživu trakciju — u usporedbi s okruglim utorom pod istom napetosti užeta. Koeficijent vuče koji se može postići s utorom s utorom obično je 50–80% veći nego s okruglim utorom ekvivalentnog kuta utora, zbog čega su utori s utorom standardni profil za utore za vuču u većini modernih instalacija dizala. Kompromis je veći kontaktni pritisak na žice užeta na rubovima utora, što ubrzava trošenje užeta i smanjuje vijek trajanja užeta od zamora. Kutovi podrezanih žljebova obično se kreću od 90° do 105°, s dubljim urezima koji osiguravaju veću trakciju po cijenu brže degradacije užeta.

V-utor (puni V)

Puni V-utor bez udubljenja stvara maksimalnu vuču kroz ekstremno djelovanje klina, ali po cijenu vrlo visokih kontaktnih pritisaka koji uzrokuju brzo trošenje užeta. Puni V-utori rijetko se koriste u vučnim ušcima modernih putničkih dizala, ali se mogu naći u starijim instalacijama ili u nekim primjenama teretnih i servisnih dizala. Visoki kontaktni pritisak užeta na utor u V-utoru također uzrokuje brzo trošenje samog utora, zahtijevajući češću zamjenu vučne ušnice u usporedbi s konstrukcijama s utorima. Tamo gdje se u postojećim instalacijama naiđe na pune V-utore, njihovo stanje treba pažljivo procijeniti tijekom pregleda održavanja.

Materijali i standardi proizvodnje za remenice dizala

Koluti dizala proizvedeni su od materijala odabranih da pruže ispravnu kombinaciju tvrdoće, žilavosti, obradivosti i otpornosti na trošenje za svoju ulogu u sustavu. Donja tablica sažima glavne korištene materijale i njihove karakteristike:

Koluti dizala moraju biti u skladu s relevantnim sigurnosnim standardima uključujući EN 81-20 i EN 81-50 u Europi, ASME A17.1 u Sjevernoj Americi i GB 7588 u Kini. Ovi standardi određuju minimalne omjere promjera užnice i užeta (obično D/d ≥ 40 za vučne užnice gdje je D promjer koraka užnice, a d promjer užeta), tolerancije profila utora, zahtjeve mehaničkih svojstava materijala i kriterije inspekcije. Usklađenost s ovim standardima obavezna je za odobrenje tipa dizala i provjerava se tijekom proizvodnje i periodičnih sigurnosnih inspekcija.

Omjer D/d: Zašto je promjer koluta u odnosu na promjer užeta kritičan

Omjer promjera koraka kotura (D) i promjera užeta (d) — univerzalno zapisan kao D/d — jedan je od najvažnijih parametara u dizajnu užadi i sustava kotura dizala. Svaki put kad se uže savije preko kotura, vanjske žice užeta rastegnute su u napetosti dok su unutarnje žice stisnute. Što je kolut manji u odnosu na uže, to je ovo naprezanje na savijanje veće i uže brže akumulira oštećenje od zamora. Omjer D/d od 40:1 — minimum koji tipično nalažu sigurnosni standardi dizala za vučne koture — znači da je za uže od 13 mm minimalni promjer koraka kotura 520 mm.

Korištenje većih omjera D/d značajno produljuje vijek trajanja užeta. Istraživanja i terenski podaci dosljedno pokazuju da povećanje D/d sa 40 na 60 može više nego udvostručiti vijek trajanja užeta pod jednakim opterećenjem. Sustavi dizala velike brzine, velikog ciklusa - poput onih u visokim komercijalnim zgradama koji obavljaju stotine putovanja dnevno - često određuju omjere D/d od 60-80 ili više kako bi se postigao prihvatljiv radni vijek užeta između zamjena. Omjer D/d mora se održavati za sve koture u sustavu, a ne samo za vučni kotur, jer je zamor užeta savijanjem kumulativan za svaki kotur s kojim uže dolazi u kontakt tijekom svakog ciklusa okretanja. Deflektorski koturovi i gornji koturi ponekad imaju manji promjer od vučnog kotura, ali njihov doprinos zamoru užeta mora se uzeti u obzir u proračunu ukupnog životnog vijeka užeta.

Pregled remenice dizala: Što provjeriti i kada

Redoviti pregled kotura dizala obavezan je element održavanja dizala prema svim glavnim sigurnosnim standardima. Provjera kotura ima dvije svrhe: identificiranje istrošenih ili oštećenih kotura prije nego što prouzrokuju oštećenje užeta ili kvar sustava i provjeru da sustav kotura i dalje pruža odgovarajuću vuču i vijek trajanja užeta. Sljedeće stavke inspekcije treba uključiti u svaki periodični posjet dizalu:

• Mjerenje istrošenosti utora: Upotrijebite mjerač utora (mjerač profila za kretanje/nepokretanje usklađen s nominalnim profilom utora) za mjerenje dubine i profila svakog utora. Žljebovi koji su istrošeni iznad tolerancije proizvođača - obično više od 10-15% povećanja radijusa žljeba ili vidljivo izravnavanje udubljenog profila - moraju se ponovno obraditi ili zamijeniti utor. Istrošeni žljebovi smanjuju vuču u vučnoj užnici i povećavaju kontaktni pritisak užeta u deflektorskim užnicama, ubrzavajući trošenje užeta.
• Stanje površine utora: Pregledajte ima li na površinama utora brazda, pukotina, rupa ili korozije. Zareze — uzdužni žljebovi urezani u žljeb ušnice slomljenim žicama užeta — stvaraju koncentraciju naprezanja u užetu i dramatično ubrzavaju degradaciju užeta. Svaki utor s urezanim utorima mora se ponovno obraditi kako bi se povratila glatka površina utora ili zamijeniti ako dubina utora padne ispod minimuma nakon ponovne obrade.
• Konzistencija dubine utora: Izmjerite dubinu utora na svim utorima na utoru s više utora. Nejednake dubine utora uzrokuju nejednaku raspodjelu opterećenja preko užadi — najplići utor nosi najveće opterećenje, dok užad u dubljim utorima nosi manju napetost. Ova neravnoteža opterećenja ubrzava trošenje preopterećenog užeta i smanjuje ukupni faktor sigurnosti sustava. Utore treba ponovno obraditi ako varijacija dubine premašuje 0,5 mm između utora na istoj užnici.
• Stanje ležaja: Provjerite ima li u ležajevima kotura buke, hrapavosti ili prekomjerne zračnosti okretanjem koluta rukom s uklonjenim užadima. Grubi, bučni ili labavi ležajevi ukazuju na kvar podmazivanja ili istrošenost ležajeva i moraju se odmah zamijeniti. Pokvareni ležajevi koturača dopuštaju neusklađenost koturača što uzrokuje ubrzano trošenje užeta i abnormalno opterećenje osovine koturača i potporne strukture.
• Poravnanje utora: Provjerite je li kotur pravilno poravnat s putanjom užeta — koturi koji nisu poravnati uzrokuju kretanje užeta pod kutom preko utora, stvarajući bočne sile koje troše uže i utor asimetrično i mogu uzrokovati da uže preskače utor pri velikim brzinama. Poravnanje se provjerava korištenjem ravnala ili laserskog alata za poravnanje preko površina utora.
• Stanje štitnika za utor: Provjerite jesu li svi štitnici utora na mjestu, neoštećeni i ispravno postavljeni kako bi se spriječilo iskliznuće užeta iz tračnica. Sigurnosni standardi zahtijevaju štitnike na svim koturama dizala kako bi zadržali uže u utoru u slučaju iznenadnog gubitka napetosti.

Kada zamijeniti kolut dizala

Odlučivanje kada zamijeniti remenicu dizala, a ne nastaviti s radom ili ponovnom strojnom obradom žljebova, je procjena koja mora uravnotežiti sigurnost, vijek trajanja užeta i troškove održavanja. Sljedeći uvjeti zahtijevaju zamjenu kotura ili ponovnu obradu utora i trebaju se tretirati kao obvezne radnje kada se identificiraju tijekom pregleda:

• Istrošenost utora izvan tolerancije: Kada mjerenja mjerača istrošenosti utora pokažu da su utori istrošeni izvan proizvođačeve specificirane tolerancije za radijus utora ili geometriju udubljenja, i kada preostane dovoljno materijala da se omogući ponovna obrada bez smanjenja baze utora ispod minimalne debljine stijenke, utore treba ponovno obraditi. Ako ostane nedovoljno materijala za ponovnu obradu, zamijenite kolotur.
• Pukotina ili lom: Sve vidljive pukotine na tijelu kotura, glavčini ili naplatku zahtijevaju hitnu zamjenu kotura. Pukotine u ušcima od lijevanog željeza brzo se šire pod cikličkim opterećenjem i mogu rezultirati katastrofalnim lomovima. Ne pokušavajte popraviti napuknute kotače zavarivanjem ili na neki drugi način.
• Urezi u žljebu koji se ne mogu strojno obraditi: Ako su brazde dovoljno duboke da bi ponovna obrada radi uklanjanja brazdi smanjila dubinu utora ispod minimalne dubine, potrebna je zamjena.
• Oštećenje od korozije: Značajna korozija udubljenja na površinama utora ili na tijelu koturača u okruženjima s visokom vlagom, izloženošću kemikalijama ili obalnom slanom zraku može zahtijevati zamjenu kada dubina udubljenja ugrožava strukturalni integritet utora ili glatkoću kontaktne površine užeta.
• Trošenje kućišta ležaja: Ako je provrt kućišta ležaja istrošen ili oštećen tako da se vanjski prsten ležaja ne može sigurno držati, kolut se mora zamijeniti — pokušaj korištenja prevelikih ležajeva ili ljepljivih spojeva za popravak u istrošenom kućištu nije prihvatljiva sigurnosna praksa u sustavima dizala.

Koloturnice dizala u modernim MRL i sustavima velikih brzina

Tehnologija dizala bez strojarnice (MRL), koja je od kasnih 1990-ih naovamo postala dominantna vrsta instalacije za niske do srednje zgrade, uvela je nove izazove i konfiguracije za sustave kotura dizala. U MRL instalacijama, stroj za vuču montiran je unutar dizalice — obično na vrhu — a geometrija užeta mora se uspostaviti pomoću deflektorskih kotura postavljenih unutar ograničenog prostora konstrukcije dizalice. To postavlja mnogo veće zahtjeve za točnost pozicioniranja utora, projektiranje konstrukcijske potpore i planiranje pristupa održavanju od konvencionalnih instalacija u strojarnici. MRL usmjerivači često su integrirani u sklop postolja stroja ili montirani na namjenske čelične nosače zavarene ili pričvršćene vijcima na konstrukciju dizalice.

Dizala velike brzine koja opslužuju visoke zgrade - ona koja putuju brzinom od 4 m/s i više - postavljaju ozbiljne zahtjeve u pogledu performansi vučnog utora. Pri velikim brzinama, vibracije užeta, aerodinamički učinci i dinamičke udarne sile na ulaznim i izlaznim točkama konopa užeta značajno se povećavaju. Brzi vučni koturi uvijek su od kovanog čelika ili nodularnog lijeva visoke čvrstoće, precizno uravnoteženi kako bi se minimalizirale vibracije, opremljeni visoko preciznim ležajevima i dizajnirani s pažljivo optimiziranim profilima utora koji minimaliziraju zamor užeta uz održavanje odgovarajuće trakcije. Pojava sustava čeličnih remena s ravnim premazom (kao što su Schindlerov Multibelt i Otisov Gen2) za brzine do 4 m/s uvela je užnice obložene poliuretanom kao alternativu užljebljenim željeznim užnicama, pružajući tiši rad i duži životni vijek remena u primjenama srednje visine uz pojednostavljenje proizvodnje užnica u usporedbi s vučnim užnicama s preciznim užljebljenim užljebovima.