Numerical and experimental analysis of the progressive gear body with the use of finite-element method

• Autorzy: Lonkwic P. , Różyło P. , Dębski H.

Identyfikatory

DOI

10.17531/ein.2015.4.9

Warianty tytułu

PL

Badania numeryczne i doświadczalne konstrukcji chwytacza progresywnego z wykorzystaniem metody elementów skończonych

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The article presents the results of experimental and numerical simulations of the braking process of new type CHP 2000 progressive gear roller. The gear which is a main element of the friction drive lift safety during braking is exposed to overloading connected with changeable weight loading the gear. Reliable operation of the braking system of the lift, especially in emergency situations, is the basis for the safe operation of these devices. Presented in this paper progressive gear design solution was subjected to tests on test stand and simulations numerical aimed at confirming the required strength and proper functionality of structures subjected to operational loads. Numerical analysis simulation was gear roller displacement during braking from the neutral position to the maximum displacement and the impact load on the alternating stress levels in the gripper elements. The results of numerical calculations verified by experimental studies, analyzing braking distance. The instrument used was a commercial numerical package for calculations using the finite element method – a program Abaqus®.

PL

W artykule zaprezentowano wyniki badań eksperymentalnych oraz symulacji numerycznych procesu hamowania rolki chwytacza progresywnego nowego typu CHP 2000. Chwytacz będący głównym elementem bezpieczeństwa dźwigu ciernego podczas hamowania narażony jest na przeciążenia związane ze zmienną masą obciążającą układ hamowania. Niezawodna praca układu hamowania dźwigu, zwłaszcza w sytuacjach awaryjnych, stanowi podstawę bezpiecznej eksploatacji tych urządzeń. Zaprezentowane w artykule rozwiązanie konstrukcyjne chwytacza progresywnego poddane zostało próbom stanowiskowym oraz symulacjom numerycznym, mającym na celu potwierdzenie wymaganej wytrzymałości oraz właściwej funkcjonalności konstrukcji poddanej obciążeniom eksploatacyjnym. Analizie numerycznej poddano symulację przemieszczenia rolki chwytacza w trakcie hamowaniaz pozycji neutralnej do pozycji maksymalnego przemieszczenia oraz wpływ zmiennego obciążenia na poziom naprężeń w elementach chwytacza. Wyniki obliczeń numerycznych weryfikowano badaniami eksperymentalnymi, poddając analizie długość drogi hamowania. Zastosowanym narzędziem numerycznym był komercyjny pakiet do obliczeń z wykorzystaniem metody elementów skończonych – program Abaqus®.

Słowa kluczowe

EN

friction drive lift; progressive gears; safety; numerical simulation; FEM

PL

dźwig cierny; chwytak progresywny; bezpieczeństwo; symulacje numeryczne; metoda elementów skończonych

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 17, no. 4
• Strony: 544--550
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Lonkwic P.

• LWDO Lift Service S.A. ul. Roztocze 6, 20-722 Lublin, Poland

autor

Różyło P.

• Department of Mechanical Engineering Lublin University of Technology ul. Nadbystrzycka 36, 20-618 Lublin, Poland

autor

Dębski H.

• Department of Mechanical Engineering Lublin University of Technology ul. Nadbystrzycka 36, 20-618 Lublin, Poland

Bibliografia

• 1. Abaqus HTML Documentation.
• 2. Banaszek J. Przykłady obliczeń z podstaw konstrukcji maszyn cz. II. Wydawnictwo Uczelniane, 1996; 196-197.
• 3. Bolin Y. A Surface Composite Coating Elevator Safety Gear Wedge. Advanced Materials Research 2014; 838-841 and 148-151.
• 4. Feng L. High Speed Elevator Car Frame's Finite Elements Analysis. Advanced Materials Research 2012; 298-303.
• 5. Ferdynus M. An energy absorber in the form of a thin-walled column with square cross-section and dimples, Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability2013; 15(3): 253-258.
• 6. Filas J., Mudro M. The dynamic equation of motion of driving mechanism of a freight elevator. Procedia Engineering 2012; 48: 149-152, http://dx.doi.org/10.1016/j.proeng.2012.09.498.
• 7. Gutkowski W., Latalski J. Structural optimization with member dimensional imperfections. Structural and Multidisciplinary Optimization2005; 30: 1-10, http://dx.doi.org/10.1007/s00158-004-0383-2.
• 8. Kayaoglu E. Study on Stress and Deformation of an Elevator Safety-Gear Brake Block Using Experimental and FEA Methods. Advanced Materials Research 2011; 308-310 and 1513-1518.
• 9. Lonkwic P. Analysis of the system dynamics intended to tighten the speed limiter line in the passenger lifts - XIth Scientific & Technical Conference LOGITRANS. Poland, 2014.
• 10. Lonkwic P. Testing methodology of main progressive gears - XIth Scientific & Technical Conference LOGITRANS. Poland, 2014.
• 11. Lonkwic P. Using disk spring solver application for prototyping disk spring in passenger lift catchers. Applied Computer Science 2014; 10:67-74.
• 12. Lonkwic P., Gardyński L. Testing polymer rollers memory in the context of passenger lift car comfort. Journal of Vibroegineering 2014; 1:225-230.
• 13. Lonkwic P., Szydło K. Selected Parameters of the Work of Speed Limiter Line Straining System in a Frictional Lift. Advances in Science and Technology 2014; 8(21): 73-77.
• 14. Onur Y. A., Imrak C. E. Reliability analysis of elevator car frame using analytical and finite element methods. Building Services Engineering Research & Technology 2011; 33(3): 293-305, http://dx.doi.org/10.1177/0143624411413168.
• 15. Polish Standard PN-EN 81-1+A3:2010, Safety Regula¬tions Concerning the Structure and Installation of Lifts, Part I. Electric Lifts.
• 16. Taplak H. The Use of Neural Network Predictors for Analyzing the Elevator Vibrations. Mechanical Engineering 2014; 39: 1157-1170, http://dx.doi.org/10.1007/s13369-013-0632-z.
• 17. Triboullier F., Levrard J. Elevator safety gear: European Patent EP 1460020 [P], 2008; 10-15.
• 18. Zhang Z., Tan M., Tian H., Duan K. Research on a New Type of Elevator Safety Catch. Applied Mechanics and Materials 2012; 178-181 and 2837-2840.
• 19. Zhu W. D.,Ren H.A linear model of stationary elevator traveling and compensation cables. Journal of Sound and Vibration 2013; 332: 3086-3097, http://dx.doi.org/10.1016/j.jsv.2013.01.009.
• 20. Zienkiewicz O.C., Taylor R.L. Finite Element Method (5th Edition) Volume 2 – Solid Mechanics. Elsevier, 2000.