84

BR ASANSR KABN SSPANSYONU N DME ANALZ

Zeki KIRAL, Binnur GREN KIRAL ve Mustafa ZKAN Dokuz Eyll niversitesi, Mhendislik Fakltesi, Makine Mhendislii Blm,

35100, Bornova-zmir, Tel: 0232 3883138, Faks: 0232 3887868 zeki.kiral@deu.edu.tr, binnur.goren@deu.edu.tr, mustafa.ozkan@ogr.deu.edu.tr

ZET Bu almada, bir asansr kabini sspansiyonunun dme durumu iin dinamik cevab incelenmitir. Analiz iin kullanlan kabin sspansiyonu modeli bir test asansr esas alnarak oluturulmutur. Asansr kabininin halat kopmas veya aa ynde ar hzlanma durumu iin gvenlik tertibatnn almamas durumlarnda kuyu dibine arpmas, gereklemesi en arzu edilmeyen trden bir asansr kazasdr. Dme analizi ile kabin sspansiyonu zerinde oluan dinamik yer deitirme ve gerilme deerleri, arpma anndaki 200 mikrosaniyelik sre iin COSMOSWorks sonlu elemanlar program ile hesaplanmtr. Dme yksekliinin, sspansiyonda arpma sonucunda oluan yer deitirme ve gerilme deerleri zerindeki etkisi incelenmitir. Analizler elastik ve elasto-plastik malzeme zellikleri iin yaplmtr. Dme ykseklii arttka oluan gerilme ve yer deitirme deerlerinin de artt grlmtr. 1. GR ehir nfuslarndaki srekli art, dikey yndeki yaplamann temel nedenlerindendir. Dikey yndeki yaplamaya paralel olarak asansr kullanm da artmaktadr. Bu youn kullanmla birlikte bazen zc asansr kazalar da yaanmaktadr. Asansr kabininin kuyu dibine dmesi, gnmz asansrleri iin en dk olaslkl kaza ekli olmakla birlikte, sonular asndan en riskli olandr. Bu almada, bir test asansrne ait kabin sspansiyonu esas alnarak oluturulan model zerinde dme testi sonlu elemanlar yntemi ile saysal olarak modellenmi ve sonular incelenmitir. Sspansiyon modeli SolidWorks program [1] ile oluturulmu, saysal analizler COSMOSWorks program [2] ile gerekletirilmitir. 2. MODEL Kabin dme analizinin gerekletirildii asansr modeli ve sspansiyon detay ekil 1de verilmitir. Sspansiyon konstrksiyonu temel olarak NPU100 ve L50 profillerden olumaktadr. Balant ve destek elemanlar olarak sac plaka malzemeler kullanlmtr. Sspansiyon yap elemanlar malzemesi olarak St 37 elik kullanlmtr. Analizler hem elastik hem de elasto-plastik malzeme zellikleri iin yaplmtr. Malzemenin mekanik zellikleri Tablo 1 de verilmitir. Mevcut sspansiyon modelinin toplam arl 44.81 kgdr. Tablo 1. St 37 malzemenin mekanik zellikleri

85

Elastisite Modl (GPa) Poisson Oran

Akma Mukavemeti (MPa)

Tanjant Modl (MPa)

Younluk (kg/m3)

200 0.3 225 100 7860

ekil 1. Asansr modeli ve kabin sspansiyonu.

3. SAYISAL ANALZLER Bu almada, kabin sspansiyonu iin dme analizi COSMOSWorks sonlu elemanlar program ile gerekletirilmitir. Analiz iin sspansiyona ait ekil 2de grlen sonlu elemanlar modeli oluturulmutur. Sonlu elemanlar modelinde her dmnde 3 teleme serbestliine sahip 10 dml gen prizma elemanlar kullanlm olup modeldeki toplam eleman ve dm says ekil zerinde belirtilmitir. COSMOSWorks ile gerekletirilen dme analizinde dme ykseklii (h) temel analiz parametresidir. Bu almada, sspansiyonun 9 m, 12 m, 15 m, 18 m ve 21 m yksekliklerden dmesi durumlar iin sspansiyon zerinde oluan en byk yer deitirme ve gerilme deerleri elastik ve elasto-plastik malzeme zellikleri iin elde edilmitir.

86

ekil 2. Kabin sspansiyonu sonlu elemanlar modeli. Kabin sspansiyonunun h yksekliinden serbest dmesi sonucunda arpma anndaki hz denklem (1) ile hesaplanr.

gh2v = (1) Burada g=9.81 m/s2 yerekimi ivmesidir. Sonlu elemanlar program belirtilen bir h dme ykseklii iin arpma anndaki hz hesaplar. Denklem (2) ile verilen hareket denkleminin zm ile arpma neticesinde oluan dinamik yer deitirmeler ve bunlara bal gerilmeler zamana bal olarak hesaplanabilir. [ ]{ } [ ]{ } { }tRqKqM =+ (2) Burada [M] ve [K] yapya ait ktle ve direngenlik matrisleri, { }q ve { }q dmsel ivme ve yer deitirme vektrleridir. { }tR ise arpma annda oluan kuvvetleri ifade etmektedir. COSMOSWorks program dme analizini Nonlinear Explicit Time Integration yntemi ile gerekletirir. Bu almada, sspansiyonun kuyu dibinde kat zemine arpt kabul edilmitir. Kuyu dibindeki tampon iin [3] elastik zemin modellemesi ile esnek zemine arpma durumu da incelenebilir. ekil 3 te elastik malzeme zellikleri iin h=9 mlik ykseklikten dme sonucunda oluan yer deitirme dalmlar grlmektedir.

87

ekil 3. 9 m dme ykseklii iin sspansiyon ve taban plakasndaki yer deitirme dalm (elastik malzeme). Yer deitirme deerleri incelendiinde arpmadan 200 mikrosaniye sonra sspansiyon taban plakas zerinde oluan en byk yer deitirme deeri 3.374 mm dir. 9 m lik dme ykseklii iin sspansiyon ve taban plakas zerindeki gerilme (von Mises) dalm ise ekil 4te verilmitir.

ekil 4. 9 m dme ykseklii iin sspansiyon ve taban plakasndaki gerilme deerleri (elastik malzeme). ekil 4 te grld gibi sspansiyon zerindeki gerilme deerleri, iaretlenen blgelerde en byk deerine ulamtr (1248.7 MPa). Bu deer yap malzemesinin kopma mukavemetinin olduka zerinde olup yapdaki byk bir hasar gstermektedir. Analizler elastik malzeme zellii kullanlarak yapld iin elde edilen sonular gerek durumu tam olarak yanstmamaktadr. Bu sebeple analizler elasto-plastik malzeme zellikleri kullanlarak tekrar edilmitir. ekil 5, dme analizinde kullanlan elasto-plastik malzemenin zorlanma-gerilme diyagramn gstermektedir.

max

88

ekil 5. Elasto-plastik malzemenin zorlanma-gerilme diyagram

ekil 6, elasto-plastik malzeme zellikleri kullanlmas durumunda 9 mlik dme yksekliinde meydana gelen yer deitirme dalmn gstermektedir. Bu durumda, 200 mikrosaniye sonunda oluan en byk yer deitirme deeri 3.365 mm dir.

ekil 6. 9 m dme ykseklii iin sspansiyon ve taban plakasndaki yer deitirme deerleri (elasto-plastik malzeme). Elasto-plastik malzeme zellikleri iin 9 m lik dme yksekliinde sspansiyon ve taban plakas zerindeki gerilme (von Mises) dalm ekil 7 de verilmitir. En byk gerilme deeri elastik malzeme zellikleri kabul edildiinde 1248.698 MPa iken elasto-plastik malzemede 902.223 MPa olarak elde edilmitir.

89

ekil 7. 9 m dme ykseklii iin sspansiyon ve taban plakasndaki gerilme deerleri (elasto-plastik malzeme). Elastik ve elasto-plastik malzeme zellikleri iin farkl dme yksekliklerinde sspansiyon zerinde oluan en byk yer deitirme ve von-Mises gerilme deiimleri ekil 8 ve 9 da verilmitir.

3

3,5

4

4,5

5

5,5

6

7 9 11 13 15 17 19 21 23

Dme Ykseklii (m)

En B

yk

Yer

De

itir

me

(mm

Elastik Elasto-Plastik

ekil 8. En byk yer deitirme deerleri

0

500

1000

1500

2000

2500

7 9 11 13 15 17 19 21 23

Dme Ykseklii (m)

En B

yk

Ger

ilme

(MPa

)

Elastik Elasto-Plastik

ekil 9. En byk von-Mises gerilme deerleri ekil 8 ve 9 da grld gibi elasto-plastik malzeme zellikleri kullanldnda yer deitirme ve gerilme deerleri dmektedir. Bununla birlikte elasto-plastik malzeme zellikleri kullanlmas durumunda yaplan analiz sonular dme sonucundaki hasar gstermektedir.

90

Ayrca, kabin sspansiyonu alt blgesinde bulunan ve ekil 10da gsterilen drt farkl nokta iin arpma anndan itibaren 200 mikrosaniye ierisinde oluan dinamik yer deitirme ve gerilmeler incelenmitir.

ekil 10. Kabin sspansiyonu alt blgesinde dinamik cevap elde edilen noktalar.

ekil 11, belirtilen noktalar iin elde edilen zamana bal yer deitirme deerlerini gstermektedir. N3 ve N4 noktalar iin 200 mikrosaniye sonunda ekil deitirmenin devam ettii grlmektedir.

ekil 11. 9 m dme ykseklii iin zamana bal dinamik yer deitirme deerleri.

ekil 12de ayn noktalar iin saysal analiz sonucunda elde edilen dinamik gerilme deerleri verilmitir. Tm noktalar iin arpma sonucunda oluan dinamik gerilme deerlerinin sspansiyon ve taban plakasna ait malzemenin kopma mukavemeti deerinden olduka yksek olduu ve sspansiyonda byk hasarn oluaca saysal olarak gzlemlenmektedir.

91

ekil 12. 9 m dme ykseklii iin zamana bal dinamik gerilme deerleri. SONU Bu almada, bir test asansrnn sspansiyonunun dme analizi farkl dme ykseklikleri iin sonlu elemanlar yntemi kullanlarak saysal olarak incelenmitir. Dme ykseklii arttka beklenildii zere sspansiyon zerindeki yer deitirme ve gerilme deerleri artmaktadr. Elde edilen gerilme deerleri tm dme ykseklikleri iin oluacak byk hasar gstermektedir. Sonlu elemanlar yntemi kullanlarak elde edilen saysal sonular, dmeye bal kabin ii hasar en aza indirecek sspansiyon tasarmlarn gerekletirmekte kullanlabilir. KAYNAKLAR 1. Bayrak, S. ve Turgut, M., SolidWorks, COSMOSWorks, SOLIDCam, Sekin Yaynclk, 2007. 2. COSMOSWorks 2007 Online Tutorial. 3. Tavaslolu, S. Asansr Uygulamalar, 2005.

/ColorImageDict > /JPEG2000ColorACSImageDict > /JPEG2000ColorImageDict > /AntiAliasGrayImages false /CropGrayImages true /GrayImageMinResolution 300 /GrayImageMinResolutionPolicy /OK /DownsampleGrayImages true /GrayImageDownsampleType /Bicubic /GrayImageResolution 300 /GrayImageDepth -1 /GrayImageMinDownsampleDepth 2 /GrayImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeGrayImages true /GrayImageFilter /DCTEncode /AutoFilterGrayImages true /GrayImageAutoFilterStrategy /JPEG /GrayACSImageDict > /GrayImageDict > /JPEG2000GrayACSImageDict > /JPEG2000GrayImageDict > /AntiAliasMonoImages false /CropMonoImages true /MonoImageMinResolution 1200 /MonoImageMinResolutionPolicy /OK /DownsampleMonoImages true /MonoImageDownsampleType /Bicubic /MonoImageResolution 1200 /MonoImageDepth -1 /MonoImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeMonoImages true /MonoImageFilter /CCITTFaxEncode /MonoImageDict > /AllowPSXObjects false /CheckCompliance [ /None ] /PDFX1aCheck false /PDFX3Check false /PDFXCompliantPDFOnly false /PDFXNoTrimBoxError true /PDFXTrimBoxToMediaBoxOffset [ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 ] /PDFXSetBleedBoxToMediaBox true /PDFXBleedBoxToTrimBoxOffset [ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 ] /PDFXOutputIntentProfile () /PDFXOutputConditionIdentifier () /PDFXOutputCondition () /PDFXRegistryName () /PDFXTrapped /False

/Description > /Namespace [ (Adobe) (Common) (1.0) ] /OtherNamespaces [ > /FormElements false /GenerateStructure false /IncludeBookmarks false /IncludeHyperlinks false /IncludeInteractive false /IncludeLayers false /IncludeProfiles false /MultimediaHandling /UseObjectSettings /Namespace [ (Adobe) (CreativeSuite) (2.0) ] /PDFXOutputIntentProfileSelector /DocumentCMYK /PreserveEditing true /UntaggedCMYKHandling /LeaveUntagged /UntaggedRGBHandling /UseDocumentProfile /UseDocumentBleed false >> ]>> setdistillerparams> setpagedevice