ĠSTANBUL TEKNĠK ÜNĠVERSĠTESĠ FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ
YÜKSEK LĠSANS TEZĠ Serkan ELMALI
Anabilim Dalı : Makina Mühendisliği Programı : Konstrüksiyon
KASIM 2011
Tezin Enstitüye Verildiği Tarih : 02 Kasım 2011 Tezin Savunulduğu Tarih : 16 Kasım 2011
Tez DanıĢmanı : Prof. Dr. Cevat Erdem ĠMRAK (ĠTÜ) Diğer Jüri Üyeleri : Doç. Dr. Serpil KURT (ĠTÜ)
Yrd. Doç. Dr. Cüneyt FETVACI (ĠÜ) ĠSTANBUL TEKNĠK ÜNĠVERSĠTESĠ FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ
YÜKSEK LĠSANS TEZĠ Serkan ELMALI
(503091237)
KASIM 2011
iii ÖNSÖZ
Tez çalışmalarım sırasında değerli zamanını bana ayırarak, bilgi, tecrübe ve görüşleriyle bana yol gösteren saygıdeğer hocam Prof. Dr. Cevat Erdem İMRAK’a teşekkürü bir borç bilirim.
Yüksek lisans öğrenimim boyunca yanımda olan ve tez çalışmalarım boyunca manevi desteğini esirgemeyen değerli arkadaşım Makine Mühendisi Mehmet ALTUNTAŞ’a, tez çalışmalarım sırasında gerçekleştirdiğim bütün analizlerde başından sonuna kadar bana destek olan Makine Mühendisi İlkay MEŞELİ’ye teşekkür ederim.
Yüksek lisans öğrenimime başlamama vesile olan, gerek derslerimde gerekse tez çalışmalarımda bana çalışma azmi kazandıran, elde ettiğim her başarıda büyük bir role sahip olan, göstermiş olduğu sabır, fedakârlık ve her türlü desteğiyle yanımda olan isim Özlem ÖZARPAT’a sonsuz teşekkür ederim.
Son olarak başarılarımda büyük payı olan, yardımlarını hiçbir zaman esirgemeyen Ünzile BAYRAKTAR’a, eğitim öğretim hayatım boyunca maddi manevi desteklerini esirgemeyen, her zaman yanımda olan aileme tüm içtenliğimle teşekkürlerimi sunarım.
Kasım 2011 Serkan ELMALI
v ĠÇĠNDEKĠLER Sayfa ÖNSÖZ ... iii ĠÇĠNDEKĠLER ... v KISALTMALAR ... vii ÇĠZELGE LĠSTESĠ ... ix ġEKĠL LĠSTESĠ ... xi ÖZET ... xv SUMMARY ... xvii 1. GĠRĠġ ... 1 2. ASANSÖRLER ... 3
3. KILAVUZ RAY VE RAY BAĞLANTI ELEMANLARI ... 7
3.1 Kılavuz Raylar ... 7
3.1.1 Kılavuz ray malzemesi ... 9
3.1.2 Kılavuz ray imalatı ... 10
3.1.2.1 Soğuk çekme ray imalatı 11 3.1.2.2 Talaşlı imalat yöntemiyle ray imalatı 12 3.1.3 Kılavuz rayların özellikleri ve boyutları ... 13
3.1.3.1 Ray boyutları 13 3.1.3.2 Ray yüzey sertlik değerleri 15 3.1.3.3 Ray sürtünme katsayısı 16 3.1.3.4 Ray yüzey pürüzlülüğü 18 3.1.3.5 Ray bıçak kalınlığı ve ray uçları 18 3.1.3.6 Ray doğrusallığı ve burkulma 20 3.1.3.7 Rayların kullanım ömrü 22 3.1.4 Kılavuz ray seçiminde önemli kriterler ... 22
3.2 Kılavuz Ray Bağlantı Elemanları ... 23
3.2.1 Kılavuz ray konsolları ... 24
3.2.1.1 Ray konsollarının özellikleri ve boyutları 25 3.2.1.2 Ray konsollarının montajı 27 3.2.2 Kılavuz ray tırnakları ... 29
3.2.3 Kılavuz ray bağlantı levhaları ... 31
3.2.4 Kılavuz ray patenleri ... 34
3.3 Kılavuz Rayların Asansör Kuyusuna Montajı... 35
3.4 Kabin ve Karşı Ağırlığın Kılavuzlanması ... 38
3.5 Kılavuz Rayların Hizalanması... 41
3.6 Ray ve Bağlantı Elemanlarının Seyir Konforu Açısından Önemi ... 43
3.7 Ray ve Bağlantı Elemanlarının Seyir Güvenliği Açısından Önemi ... 45
4. GÜVENLĠK TERTĠBATI ... 49
4.1 Hız Regülatörü ... 50
4.1.1 Sarkaçlı regülatör ... 52
vi
4.2 Paraşüt Fren ... 54
4.2.1 Ani olarak etki eden paraşüt tertibatı ... 56
4.2.2 Kademeli olarak etki eden paraşüt tertibatı ... 57
5. ASANSÖR KILAVUZ RAYLARINA AĠT HESAPLAMALAR... 59
5.1 Asansör Kılavuz Raylarına Etkiyen Yük ve Kuvvetler ... 59
5.2 Asansör Kılavuz Raylarında Eğilme Gerilmesi Hesabı ... 61
5.3 Asansör Kılavuz Raylarında Burkulma Gerilmesi Hesabı ... 62
5.4 Asansör Kılavuz Raylarında Birleşik Gerilmesi Hesabı ... 65
5.5 Asansör Kılavuz Ray Boynundaki Eğilme Gerilmesi Hesabı ... 66
5.6 Asansör Kılavuz Raylarında Oluşan Sehim ... 67
5.7 Asansör Kılavuz Raylarında İzin Verilen Gerilme ve Sehim Değerleri ... 70
6. YAPILAN ÇALIġMALAR ... 71
6.1 TS EN 81-1 Standardına Göre Kılavuz Rayın Gerilme ve Sehim Hesapları ... 71
6.1.1 Kılavuz ray bilgileri ... 72
6.1.2 Güvenlik tertibatının çalışması durumu ... 73
6.1.2.1 Eğilme gerilmesi hesabı 73 6.1.2.2 Burkulma gerilmesi hesabı 74 6.1.2.3 Bileşik gerilme hesabı 74 6.1.2.4 Ray boynundaki eğilme gerilmesi 75 6.1.2.5 Kılavuz ray sehimleri 75 6.2 Kılavuz Ray Konsollarının Sonlu Elemanlar Analizi ... 77
6.2.1 Kılavuz ray ve ray bağlantı elemanlarının modellenmesi ... 78
6.2.2 Modelin sonlu elemanlar ağının oluşturulması ... 80
6.2.3 Malzeme ve kesitin tanımlanması ... 82
6.2.4 Temas özelliklerinin belirlenmesi ... 82
6.2.5 Sınır şartlarının ve yüklerin uygulanması ... 83
6.2.6 Analiz tipinin belirlenmesi ... 85
6.2.7 Analiz sonuçları... 85
7. SONUÇLAR VE ÖNERĠLER ... 97
KAYNAKLAR ... 101
vii KISALTMALAR
AFNOR : Association Française de Normalisation ANSI : American National Standarts Institue ASME : American Society of Mechanical Engineers ASTM : American Society for Testing and Materials AT : Avrupa Topluluğu
BS : British Standard
CAD : Computer Aided Design
DIN : Deutsches Institut für Normung
EN : European Norm
FE : Demir
HB : Brinell Hardness
ISO : International Organization for Standardization SEM : Sonlu Elemanlar Metodu
St : Steel
TS : Türk Standardı
TSE : Türk Standartları Enstitüsü 3D : Three dimensional
ix ÇĠZELGE LĠSTESĠ
Sayfa
Çizelge 3.1 : Ray malzemeleri. ... 10
Çizelge 3.2 : Kılavuz ray ölçüleri [mm]. ... 14
Çizelge 3.3 : Kılavuz ray özellikleri. ... 14
Çizelge 3.4 : Çekme mukavemeti – yüzey sertlik değerleri ... 16
Çizelge 3.5 : Rayların yüzey pürüzlülük değerleri, Ra ... 18
Çizelge 3.6 : Doğrusallık oranı B/A ... 21
Çizelge 3.7 : İzin verilen burkulma açısı değerleri ... 21
Çizelge 3.8 : Gerilme hesaplarında kullanılan emniyet hesapları ... 22
Çizelge 3.9 : Standart kılavuz ray konsolu ölçüleri [mm] ... 27
Çizelge 3.10 : Ray sabitleme tırnağı boyutları [mm] ... 31
Çizelge 3.11 : Bağlantı levhası ölçüleri [mm] ... 33
Çizelge 3.12 : Kılavuz rayların hizalanmasında hassasiyet ... 45
Çizelge 4.1 : Regülatör çalışma hızları [m/s] ... 51
Çizelge 5.1 : Asansör kapasitesine göre s değerleri ... 60
Çizelge 5.2 : Farklı yük durumlarında göz önüne alınacak yükler ve kuvvetler ... 61
Çizelge 5.3 : Darbe katsayısı k1 ... 64
Çizelge 5.4 : Narinlik katsayısına göre omega değerleri ... 65
Çizelge 5.5 : Kılavuz raylar için güvenlik katsayıları ... 70
Çizelge 5.6 : İzin verilen gerilme değerleri ... 70
Çizelge 6.1 : Eksenden kaçıklık 200 mm iken farklı kabin beyan yüklerinde ray üzerinde oluşan gerilme ve sehim değerleri ... 75
Çizelge 6.2 : Eksenden kaçıklık 300 mm iken farklı kabin beyan yüklerinde ray üzerinde oluşan gerilme ve sehim değerleri ... 75
Çizelge 6.3 : Eksenden kaçıklık 400 mm iken farklı kabin beyan yüklerinde ray üzerinde oluşan gerilme ve sehim değerleri ... 76
Çizelge 6.4 : Güvenlik tertibatının tek raya etki ettiği durum için ray üzerinde oluşan gerilme ve sehim değerleri ... 76
Çizelge 6.5 : Montajın sonlu elemanlar modelinde kullanılan eleman sayıları ... 82
Çizelge A.1 : = 370 N/mm2 için narinlik derecesine () göre, omega () değerleri ... 106
Çizelge A.2 : = 520 N/mm2 için narinlik derecesine () göre, omega () değerleri ... 107
xi ġEKĠL LĠSTESĠ
Sayfa
ġekil 2.1 : Asansörlerin kullanım amacına göre sınıflandırılması ... 4
ġekil 2.2 : Asansörlerin konstrüksiyon ve tahrik yöntemine göre sınıflandırılması.... 4
ġekil 2.3 : Asansör tesisinin genel bölümleri ... 5
ġekil 3.1 : Asansör kılavuz rayı ... 7
ġekil 3.2 : Kılavuz ray ve konsol montajı ... 8
ġekil 3.3 : T profilli kılavuz ray kesitleri ... 11
ġekil 3.4 : Asansör kılavuz rayları ... 13
ġekil 3.5 : Paraşüt düzeni üzerinde oluşan kuvvetler ... 17
ġekil 3.6 : Dengesiz frenleme kuvvetlerinden dolayı paraşütün raydan çıkması ... 17
ġekil 3.7 : Farklı kalınlıktaki ray bağlantısında paraşüt frenin konumu ... 19
ġekil 3.8 : İki kılavuz rayın montajı ... 19
ġekil 3.9 : Kılavuz ray üzerindeki erkek ve dişi kanallar ... 20
ġekil 3.10 : Hatalı merkezlenmiş ray bağlantısında paraşüt freninin konumu ... 20
ġekil 3.11 : Ray doğrusallığı ... 21
ġekil 3.12 : Ray boynundaki burkulma ... 21
ġekil 3.13 : Kılavuz ray – ray konsolu – ray sabitleme tırnağı bağlantısı ... 23
ġekil 3.14 : Kılavuz ray konsolu ... 25
ġekil 3.15 : Farklı tiplerde kılavuz ray-konsol bağlantısı ... 26
ġekil 3.16 : Standart kılavuz ray konsolu ... 27
ġekil 3.17 : Çelik ek parça ile güçlendirilmiş konsol bağlantısı... 28
ġekil 3.18 : Beton yapıya monte edilen ray konsolunun genel düzeni ... 29
ġekil 3.19 : Çeşitli tiplerde ray sabitleme tırnakları ... 30
ġekil 3.20 : Farklı tip tırnaklarla ray bağlantısı ... 31
ġekil 3.21 : Ray sabitleme tırnağının temel boyutları ... 31
ġekil 3.22 : İki rayın bağlantı levhalarıyla birbirine montajı... 32
ġekil 3.23 : Kılavuz ray bağlantı levhası ... 33
ġekil 3.24 : Kılavuzlamada kullanılan patenler ... 34
ġekil 3.25 : Tekerlekli paten-ray montajı ... 35
ġekil 3.26a : Ray bağlantılarının yerleşimi ... 35
ġekil 3.26b : Ray bağlantılarının yerleşimi ... 36
ġekil 3.27 : Kuyu içerisine yerleştirilen kılavuz ray ve bağlantıları... 36
ġekil 3.28 : Kabin ve karşı ağırlık konstrüksiyonu ... 39
ġekil 3.29 : Asansör tahrik sistemi ... 40
ġekil 3.30 : Kılavuz rayların konumu ... 40
ġekil 3.31 : Kılavuz rayların hizalanması ... 42
ġekil 3.32 : Kılavuz rayların yerleştirilmesi ... 43
ġekil 3.33 : Kılavuz ray düzgünsüzlükleri ... 45
ġekil 3.34 : Eksantrik yüklü kabinlerde kılavuz ray deformasyonları... 46
ġekil 4.1 : Güvenlik sistemi ... 49
xii
ġekil 4.3 : Çift sarkaçlı regülatör ... 52
ġekil 4.4 : Savrulma ağırlıklı hız regülatörü ... 53
ġekil 4.5 : Dynatech regülatör sisteminin detaylı montaj resmi ... 53
ġekil 4.6 : Ani olarak etki eden paraşüt tertibatları ... 56
ġekil 4.7 : Kaymalı paraşüt tertibatı ... 57
ġekil 5.1 : Paraşüt sisteminin etkisiyle oluşan kuvvetler ... 63
ġekil 5.2 : Kılavuz ray eksenleri ve ray boyun genişliği ... 67
ġekil 5.3 : Kılavuz ray üzerine etki eden kılavuz kuvvetleri ... 68
ġekil 5.4 : Kabin boyutları ve kılavuz ray hesaplarında kullanılan değerler ... 68
ġekil 6.1 : Kılavuz ray kesiti ve ölçüleri ... 72
ġekil 6.2 : x eksenindeki yük durumu ... 73
ġekil 6.3 : Ray konsollarının gerilme analizi için akış şeması ... 77
ġekil 6.4 : Modellenen kılavuz ray konsolunun ölçüleri [mm] ... 78
ġekil 6.5 : Kılavuz ray ve ray bağlantı elemanlarının CAD modeli ... 79
ġekil 6.6 : Analizde kullanılan eleman tipleri ... 80
ġekil 6.7 : Ray montajının sonlu elemanlar modeli ... 81
ġekil 6.8 : Kılavuz rayda tanımlanan mesnetleme sınır şartı ... 83
ġekil 6.9 : Cıvata bağlantıları için tanımlanan rijit elemanlar ... 84
ġekil 6.10 : Konsolların duvara sabitlenmesi ... 84
ġekil 6.11 : Uygulanan kuvvetler ve kuvvet uygulama yüzeyleri ... 85
ġekil 6.12 : Alt konsol sisteminde meydana gelen gerilmeler ... 86
ġekil 6.13 : Üst konsol sisteminde meydana gelen gerilmeler ... 86
ġekil 6.14 : Alt konsol sisteminde meydana gelen sehimler ... 87
ġekil 6.15 : Üst konsol sisteminde meydana gelen sehimler ... 87
ġekil 6.16 : Farklı yüklerde, eksenden kaçıklık (xQ) durumuna göre alt konsollarda oluşan maksimum gerilme değerleri ... 88
ġekil 6.17 : Farklı yüklerde, eksenden kaçıklık (xQ) durumuna göre üst konsollarda oluşan maksimum gerilme değerleri ... 88
ġekil 6.18 : Farklı yüklerde, eksenden kaçıklık (xQ) durumuna göre alt konsollarda oluşan maksimum sehim değerleri ... 89
ġekil 6.19 : Farklı yüklerde, eksenden kaçıklık (xQ) durumuna göre üst konsollarda oluşan maksimum sehim değerleri ... 89
ġekil 6.20 : Farklı yüklerde, kuvvet uygulama noktalarına göre alt konsollarda oluşan maksimum gerilme değerleri ... 90
ġekil 6.21 : Farklı yüklerde, kuvvet uygulama noktalarına göre alt konsollarda oluşan maksimum sehim değerleri ... 90
ġekil 6.22 : Farklı yüklerde, güvenlik tertibatının etki ettiği ray sayısına göre alt konsollarda oluşan maksimum gerilme değerleri ... 91
ġekil 6.23 : Farklı yüklerde, güvenlik tertibatının etki ettiği ray sayısına göre alt konsollarda oluşan maksimum sehim değerleri ... 92
ġekil 6.24 : Farklı yüklerde, ray konsol kalınlığına göre alt konsollarda oluşan maksimum gerilme değerleri ... 92
ġekil 6.25 : Farklı yüklerde, ray konsol kalınlığına göre alt konsollarda oluşan maksimum sehim değerleri ... 93
ġekil 6.26 : Farklı yüklerde, konsolların birbirlerine olan uzaklıklarına göre alt konsollarda oluşan maksimum gerilme değerleri ... 93
ġekil 6.27 : Farklı yüklerde, konsolların birbirlerine olan uzaklıklarına göre alt konsollarda oluşan maksimum sehim değerleri ... 94
ġekil 6.28 : Farklı yüklerde, konsolların delik çaplarına göre alt konsollarda oluşan maksimum gerilme değerleri ... 94
xiii
ġekil 6.29 : Farklı yüklerde, konsolların delik çaplarına göre alt konsollarda oluşan
maksimum sehim değerleri ... 95
ġekil B.1 : Kılavuz ray konsolu ... 108
ġekil B.2 : Kılavuz ray sabitleme tırnağı ... 108
ġekil B.3 : Kılavuz ray – konsol – tırnak montajı (üstten görünüş) ... 109
ġekil B.4 : Kılavuz ray – konsol – tırnak montajı (yandan görünüş) ... 109
ġekil C.1 : Farklı yüklerde, kuvvet uygulama noktalarına göre üst konsollarda oluşan maksimum gerilme değerleri ... 110
ġekil C.2 : Farklı yüklerde, kuvvet uygulama noktalarına göre üst konsollarda oluşan maksimum sehim değerleri ... 110
ġekil D.1 : Farklı yüklerde, güvenlik tertibatının etki ettiği ray sayısına göre üst konsollarda oluşan maksimum gerilme değerleri ... 111
ġekil D.2 : Farklı yüklerde, güvenlik tertibatının etki ettiği ray sayısına göre üst konsollarda oluşan maksimum sehim değerleri ... 111
ġekil E.1 : Farklı yüklerde, ray konsol kalınlığına göre üst konsollarda oluşan maksimum gerilme değerleri ... 112
ġekil E.2 : Farklı yüklerde, ray konsol kalınlığına göre üst konsollarda oluşan maksimum sehim değerleri ... 112
ġekil F.1 : Farklı yüklerde, konsolların birbirlerine olan uzaklıklarına göre üst konsollarda oluşan maksimum gerilme değerleri ... 113
ġekil F.2 : Farklı yüklerde, konsolların birbirlerine olan uzaklıklarına göre üst konsollarda oluşan maksimum sehim değerleri ... 113
ġekil G.1 : Farklı yüklerde, konsolların delik çaplarına göre üst konsollarda oluşan maksimum gerilme değerleri ... 114
ġekil G.2 : Farklı yüklerde, konsolların delik çaplarına göre üst konsollarda oluşan maksimum sehim değerleri ... 114
xv
KILAVUZ RAY BAĞLANTI ELEMANLARININ GERĠLME ANALĠZĠ ÖZET
Asansörler, günlük hayatımızda düşey taşımada kullandığımız vazgeçilmez transport araçlarıdır. Asansör sistemleri pek çok elemandan oluşmaktadır ve kılavuz raylar, asansör sisteminin emniyet açısından en önemli elemanlarıdır. Kılavuz rayların temel fonksiyonları; düşey hareket boyunca kabini ve karşı ağırlığı yapıya sabitlemek ve bu hareket sırasında yatay hareketi olabildiğince en aza indirgemek ve merkezden kaçık yükleme durumu için kabinin eğilmesini engellemektir. Ayrıca kılavuz raylar, halat kopması ile kabin hızının aşağı veya yukarı yönde ani artması durumunda paraşüt sistemi ile birlikte güvenli duruşu sağlarlar. Kılavuz rayları duvar yüzeyine sabitlemeye yarayan ray konsolları ve sabitleme tırnakları rayların doğrusallığını sağlamak, buna bağlı olarak da güvenli ve konforlu bir seyahat sağlamak açısından kılavuz raylar ile birlikte asansör sisteminin en önemli parçalarıdır.
Asansör kabininin hareketi sırasında ve güvenlik tertibatının devreye girmesi esnasında ray üzerinde kuvvetler oluşur. Bu kuvvetler raylar üzerinde eğilme ve burkulma gerilmelerine neden olmaktadır. Literatürdeki önceki çalışmalar incelendiğinde, çalışmaların genellikle kılavuz ray üzerinde meydana gelen gerilmelerin analizi ile sınırlı kaldığı görülmüştür. Bu çalışmada ise, ray hesapları ile yetinilmeyip, konsollar üzerinde oluşan gerilmeler ve deformasyonlar incelenmiştir. Bunun için kılavuz ray, ray konsolları ve tırnaklar modellenmiş ve ray konsollarının sonlu elemanlar gerilme analizi gerçekleştirilmiş ve sonuçlar yorumlanmıştır. Literatürde bu konuda, özellikle de kılavuz ray konsolları ile alakalı olarak, yeterli sayıda ve kapsamda çalışma mevcut değildir. Bu çalışmada, daha önce yapılan bazı çalışmalar temel alınarak var olan eksikliklerin kapatılması hedeflenmiştir.
xvii
STRESS ANALYSIS OF GUIDE RAIL ANCHORS SUMMARY
Elevators are indispensable transportation vehicles which we use in vertical travel in our everyday life. Elevator systems consist of too many components and guide rails are the most important ones in terms of elevator safety. Basic functions of guide rails; to guide the car and counterweight in their vertical travel and to minimize their horizontal movemont, to prevent tilting of the car due to eccentric load. Furthermore, guide rails provide safe stop with safety gear on the situation of accelerating of car speed instantly upward direction or downward direction through rope breakage. Guide rail brackets and clips which are used for fastening the guide rails on the wall surface are the most important components for providing a safe, smooth and comfortable travel along with guide rail.
Forces occur on the guide rails during elevator car movement and on the application of safety gear. These forces cause bending and buckling stress on the rails. When previous studies is searched on literature, it is seen that studies are usually remain limited with analysis of bending stress occured on the guide rails. As for that study, occured stress and deformations on the guide rail brackets have been investigated being not contented with rail calculations. Hence, guide rail, rail brackets and clips were modelled and finite element stress analysis of guide rail brackets was done and results were commented. Studies about this topic, especially about guide rail brackets, are not enough in literature. In this study, it is targeted to overcome the deficiencies that exist taking as a reference some studies done previously.
1 1. GĠRĠġ
Asansörler kot farkı bulunan yerler arasında hızlı, kolay, rahat ve güvenli taşımayı gerçekleştiren transport makineleridir. Son yıllarda şehirleşmede çok katlı binaların artışı ile asansörler de gündelik hayatın vazgeçilmezi haline gelmiştir [1]. Asansörlerin artışı ile asansör güvenliği konuları da önem kazanmıştır.
Asansör sistemleri pek çok elemandan oluşmaktadır ve söz konusu insanların bir yerden bir yere taşınması olduğunda, bu elemanlar için emniyet faktörü çok büyük önem kazanmaktadır [2]. Asansör yapısı ve tarifine giren kılavuz raylar, asansör sisteminin emniyeti açısından en önemli elemanlarıdır. Hakkında standart oluşturulan tek asansör elemanı olan kılavuz raylar asansör tesisinde; kabini ve karşı ağırlığı düşey hareketlerde ayrı ayrı kılavuzlamak ve yatay hareketlerini minimuma indirmek, paraşüt tertibatının çalışması durumunda kabini durdurmak, kabin ve karşı ağırlığın düşey doğrultularını korumak, dönmesini engellemek maksadıyla kullanılmaktadırlar. Aynı zamanda, paraşüt düzeninin kabini tutmak için kullanacağı elemanlar da kılavuz raylardır [3].
Kılavuz raylar birbirlerine bağlantı levhalarıyla uç uca eklenmekte ve duvar yüzeyine konsollar aracılığı ile sabitlenmektedir. Konsollar ve raylar arasındaki bağlantı ise ray sabitleme tırnakları ile sağlanmaktadır. Asansörün güvenli çalışmasını sağlamak için kılavuz raylar, kılavuz ray bağlantıları ve tespit yerleri bunları etkileyen yüklere ve kuvvetlere yeterince dayanım göstermelidir [4].
Kılavuz ray konsolları ve tırnakları, rayları hizada tutan ray donanımları olduğundan tasarımları çok önemlidir. Konsollar, bağlantıları ve destekleri, kabinin düzensiz yüklenmesi sonucu oluşan yatay kuvvetlere dirençli olmalı ve toplam eğilme miktarı asansörün normal çalışmasını etkilemeyecek bir değerde sınırlandırılmalıdır [5]. Ayrıca, kılavuz ray konsolları, güvenlik tertibatının devreye girmesi anında kabinin raylar üzerinden çıkmasını engellemek için destek görevi görmektedirler.
Günümüzde ray bağlantılarıyla ilgili özellikle de kılavuz ray konsolları ile alakalı olarak yeterli sayıda ve kapsamda çalışma mevcut değildir. Bu yapılan çalışmayla,
2
daha önce yapılan bazı çalışmalar referans alınarak var olan eksiklikler kapatılmaya çalışılmıştır.
Bu çalışmada seçilen kılavuz rayların gerilme ve sehim hesapları TS 10922 EN 81-1 standardında belirtilen hesap esaslarına uygun olarak yapılmıştır. Kabin beyan yükünün artırılması ve ağırlık merkezinin ray eksenine uzaklığı değiştirilmesi durumunda kılavuz raylardaki durum yeniden incelenmiştir. Hesaplarda elde edilen kuvvet değerleri ray konsollarının sonlu elemanlar analizinde kullanılmıştır. Kılavuz ray, ray konsolları ve ray sabitleme tırnakları Solidworks programında modellenmiş ve Hypermesh programında sonlu elemanlar ağı oluşturulmuştur. Sonrasında Nastran ile analizi yapılarak gerilme ve sehim değerleri elde edilmiştir.
Yapılan çalışmalarda, kabin beyan yükünün ve ağırlık merkezinin ray konsolları üzerindeki etkisi incelenmiştir. Bunun yanı sıra konsol kalınlığı, konsolların birbirine olan uzaklıkları ve konsol delik çapları değiştirilerek analizler tekrarlanmış ve elde edilen sonuçlar yorumlanmıştır.
3 2. ASANSÖRLER
Asansörler; yük ve insanları, kılavuz raylar arasında hareketli kabin veya platformları ile düşey doğrultuda yapının belli duraklarına taşımaya yarayan elektrikli araçlar olarak tarif edilmektedir [3].
Asansörler, bir kabin veya platformdan oluşan, kılavuz raylar arasında hareket eden, iki veya daha fazla durak arasında insan ve yolcu taşıyan sistemdir. Bu genel tanımlamalar etrafında 20’den fazla asansör çeşidi bulunmaktadır. Asansörler 100 yıldan daha uzun bir zaman diliminde insanlara yüksek katlı binalarda hizmet vermektedir. Yüksek katlı binalar var oldukları sürece, tesis edilmiş bulunan asansörler de bazı yenilemelerle varlıklarını devam ettireceklerdir [3].
Asansörler, 95/16/AT Asansör Yönetmeliği’ne göre ‘Binalarda ve inşaatlarda, belirli seviyelerde hizmet veren, esnek olmayan ve yatay düzlemle 15°’den fazla bir açı oluşturan sabit raylar boyunca hareket eden bir kabine sahip olan ve; insanların, insanların ve yüklerin ve kabine girilebiliyorsa, yani bir kişi zorlanmadan kabine girebiliyorsa ve kabin içine ya da kabin içindeki bir kişinin kolayca ulaşabileceği şekilde yerleştirilmiş kontrollerle teçhiz edilmiş ise, sadece yüklerin taşınmasına yönelik bir tertibat’ olarak tanımlanmıştır [6].
TS 10922 EN 81/1-2 standartları düşey asansörleri kapsar ve standartta bu tanım, ‘Asansör, boyutları ve yapımı itibariyle insanları da içine alacak bir kabini olan, tam düşey veya düşey doğrultuya 15 dereceden daha az eğimli olabilen, kılavuz raylar arasında belli duraklara insan ve yük taşıyan araçtır’ şeklindedir. Burada üzerinde durulan, düşey asansörlerdir. Düşey asansörlerin yatay asansörlerden ana farkı, raylara konan patenlerin taşıma görevi görmemesi, sadece kılavuzluk yapmasıdır [4]. Yatay asansörlerde raylar ve patenler veya tekerlekler aynı zamanda taşıyıcı görevi görürler ve ayrıca hesaplanmaları gerekir. Düşey açının 150° ve üzerinde olması durumunda patenler taşıyıcı görevi görmeye başladığı için yatay asansör sınıfına girerler. Düşey ile 150°’nin altındaki açılardaki asansörlerde patenlerin sadece
4
kılavuz görevi gördüğü kabul edildiği için, patenlerde ayrıca taşıyıcı hesabı yapılması gerekmez [7].
Asansör tesislerinin sınıflandırılmasında kullanım amacı, konstrüksiyon ve tahrik yöntemi gibi farklı özellikler göz önünde bulundurulmaktadır. Şekil 2.1 ve Şekil 2.2’de bu sınıflandırılmalar gösterilmektedir.
ġekil 2.1 : Asansörlerin kullanım amacına göre sınıflandırılması [3].
ġekil 2.2 : Asansörlerin konstrüksiyon ve tahrik yöntemine göre sınıflandırılması [3]. Son yıllarda şehirleşmede çok katlı binaların artışı ile gündelik hayatın vazgeçilmezi haline gelen asansörlerin belli başlı bölümleri; asansör kuyusu (boşluğu), kabin, karşı ağırlık, kılavuz raylar, makine dairesi, asansör makinesi, askı elemanı (tel halat), kat kapıları, paten, hız regülatörü, paraşüt düzeni, tamponlar, son kat şalteri, kumanda düzeni, elektrik donanımı olarak sıralanabilir [2,3].
Yaygın olarak binalarda tesis edilen halatla tahrik edilen asansörlerin genel bölümleri ile kullanılan makine parçaları Şekil 2.3’te gösterilmiştir.
5
7
3. KILAVUZ RAY VE RAY BAĞLANTI ELEMANLARI
3.1 Kılavuz Raylar
Asansör kılavuz rayları, asansörlerin seyir yaptığı güzergâhı tanımlayan asansör sistemi komponentleridir [9]. Kılavuz raylar asansör tesisinde; kabini ve karşı ağırlığı düşey hareketlerde ayrı ayrı kılavuzlamak ve yatay hareketlerini minimuma indirmek, paraşüt tertibatının çalışması durumunda kabini durdurmak, kabin ve karşı ağırlığın düşey doğrultularını korumak, dönmesini engellemek maksadıyla kullanılmaktadırlar. Aynı zamanda, paraşüt düzeninin kabini tutmak için kullanacağı elemanlar da kılavuz raylardır [3]. Şekil 3.1’de asansör kılavuz ray örneği gösterilmiştir.
ġekil 3.1 : Asansör kılavuz rayı [10].
Kılavuz raylar, asansör yapısına ve tarifine giren temel elemanlar olup, kılavuz rayların temel fonksiyonları aşağıda sıralanmıştır:
1) Düşey hareket boyunca kabini ve karşı ağırlığı yapıya sabitlemek ve bu hareket sırasında yatay hareketi olabildiğince en aza indirgemek,
2) Merkezden kaçık yükleme durumu için kabinin eğilmesini engellemek, 3) Halat kopması ve çeşitli nedenlerle kabin hızının aşağı veya yukarı yönde ani
8
Kılavuz ray, hakkında standart hazırlanmış tek asansör elemanı olup, özellikleri ‘ISO 7465 (2001) Passenger lifts and service lifts - Guide rails for lift cars and counterweights - T-Type’ adıyla anılan standartta verilmiştir. Türk Standartları Enstitüsü’nün kılavuz raylarla ilgili yayınladığı TS 4789 ISO 7465 (Aralık 2002) numaralı standart uluslararası standartla uyumlu hale getirilmiştir [11,12].
Asansörün güvenli çalışmasını sağlamak için kılavuz raylar, kılavuz ray bağlantıları ve tespit yerleri bunları etkileyen yüklere ve kuvvetlere yeterince dayanım göstermelidir. Bununla birlikte kılavuz raylardaki eğilmeler; durak kapıları kilitlerinin istenmeden açılmayacağı, güvenlik tertibatının çalıştırılmayacağı, hareketli parçaların diğer parçalara çarpmayacağı bir ölçüde sınırlandırılmalıdır [3,5]. Kılavuz rayların konsollara ve binaya tespiti, binanın normal oturmasından veya betonun çekmesinden kaynaklanan etkileri ya kendiliğinden ya da basit bir ayarlama ile dengelemeye imkân vermelidir. Ayrıca bağlantı elemanlarının, kılavuz rayların yerinden kurtulmasına yol açabilecek şekilde dönmesi önlenmelidir [13]. Kılavuz raylar genellikle her kat seviyesinde bulunan konsollar üzerine tırnaklar aracılığıyla monte edilir. Şekil 3.2 kılavuz ray ve konsol montaj yerleşimini göstermektedir. Bunun yanı sıra kılavuz raylar ara konsol bağlantılarıyla güçlendirilebilir [14].
9
Kabin ve karşı ağırlığın düşey yönde üniform bir seyir yapmasını sağlamak için bazı kılavuz rayı formları gereklidir. Yuvarlak ve diğer profiller kullanılmasına rağmen, günümüzde neredeyse sadece T profil raylar kullanılmaktadır. Yüzey işlemesi ve düzlemesi gibi çelik düzenlemeleri ray imalatçıları arasında çeşitlilik göstermektedir. Yirminci yüzyılın ortalarına doğru kılavuz rayların standartlaştırılmasından dolayı, kılavuz rayların inovasyonu ve raylar üzerinde herhangi bir değişiklik yapmak hem zor hem de yüksek maliyetlere neden olmaktadır [15,16].
Güvenlik sistemi çalıştığında kabin veya karşı ağırlık, ray üzerinde durmaya zorlanır. Bu anda büyük kuvvetler oluşur. Raylar montaj yapısı olarak bu kuvvetleri düşey doğrultuda karşılamak durumundadır. Raylar kabinin hareketi ve paraşüt freni mekanizmasının işletimi sırasında eğilme ve burkulma gerilmelerine maruz kalır. ASME A.17 yönetmeliğindeki tanımlamalara göre hem kılavuz rayların hem de konsolların en az 345 MPa’lık bir çekme mukavemetine sahip olması gerekir [7,9,14].
Kabin nominal hızının 0,4 m/s’yi aşması veya hız ne olursa olsun kaymalı fren tertibatının kullanılması durumunda kılavuz raylar çekme çelikten yapılmalı veya temas (sürtünme) yüzeyleri işlenmelidir. Fren tertibatı olmadan karşı ağırlık veya denge ağırlığı için kullanılan kılavuz rayları kalıpla bükülmüş metal sacdan yapılabilir. Bunlar korozyona karşı korunmalıdır. Ayrıca ISO 9001 standardının ürün izlenebilirliği şartını da yerine getiren ve ray standardında talep edilen işaretlemeler ray üzerinde bulunmalıdır [1,4].
3.1.1 Kılavuz ray malzemesi
Kılavuz raylar, hem kılavuzlamayı gerçekleştirirler, hem de güvenlik tertibatının üzerinde çalıştığı yapısal elemanlar olduğundan güvenliği sağlarlar. Çelik günümüzde bu iki gereksinimi tamamıyla karşılayan en ucuz metaldir [17].
Kabin ve karşı ağırlık en azından iki rijit çelik kılavuz rayı tarafından kılavuzlanmalıdır. Bu raylar çekme gerilmesi 370 N/mm2
ile 520 N/mm2 arasında olan yapı çeliklerinden imal edilir. Amerika Birleşik Devletleri’nde kimyasal ve patlayıcı içeren tesislerde çeliklerin kaza riskine yol açması nedeniyle kılavuz raylar için metal olmayan uygun bir malzeme kullanılabilir. Kılavuz raylar ISO 7455, DIN 15311 veya TS 4789 standartlarına uygun olarak Çizelge 3.1’de verilen malzemelerden imal edilmektedir [3,5].
10
Çizelge 3.1 : Ray malzemeleri [3]. Ray Standardı Soğuk çekilmiĢ ĠĢlenmiĢ
ISO 7465 FE 360 B FE 430 B
DIN 15311 St 37 - 2 St 44-2 BS 5655 / 9 4360 / 40A 4360 / 43A
ANSI A17-1 - ASTM - A36
UNI 7465 FE 360 B FE 430 B
AFNOR 82/251 E 24-2 E 28-2
Karşı ağırlıkta güvenlik tertibatı kullanılması durumunda, ana kılavuz raylarda olduğu gibi üzerlerine gelen yükleri taşıyacak nitelikte bir ray kullanılmalıdır. Karşı ağırlıkta güvenlik tertibatı kullanılmayacaksa, ana raylarda kullanılan malzemeden daha düşük gerilimli bir malzeme kullanılabilir [7].
3.1.2 Kılavuz ray imalatı
Kılavuz rayları, British Standard BS 5655: Part 9, ISO 7465 standartlarına ve ANSI/ASME A17.1 yönetmeliğine veya bunlarla uyumlu diğer standartlara göre soğuk çekilerek veya işlenerek imal edilir. Modern asansör tesisatlarında, günümüzde hemen hemen sadece T profil kılavuz rayları kullanılmaktadır. Karşı ağırlık için kullanılacak kılavuz ray, gergin yuvarlak profilli çelik çubuktan ya da köşebentten yapılabilir [1,3,13].
Kılavuz raylar, hassas ölçüm imkânlarına sahip, düzenli fabrika ortamlarında üretilmektedir. Önce ham çeliğin sıcak haddelenmesi ile T profil şeklini alma aşamasından geçmek zorunda olan raylar, bu aşamadan sonra ISO 7465 standardında belirtildiği üzere soğuk çekme ve talaşlı imalat yöntemleri ile imal edilebilmektedir. Soğuk çekilmiş raylar A, işlenmiş raylar B harfi eklenerek standarttan alınmaktadır. Bunlara örnek olarak T 90-A veya T 90-B kılavuz rayları verilebilir [2]. Soğuk çekilmiş ve işlenmiş T profilli kılavuz ray kesitleri Şekil 3.3’te görülmektedir. Haddeleme işlem sıcaklığı 1200 °C civarındadır. İşlem sonuna kadar yeniden kristalleşme sıcaklığının altına inilmemelidir. Aksi takdirde oluşacak kristal yapı deformasyonları, kontrolsüz plastik şekil değişimlerine, yani rayın sonradan eğilmesine sebep olmaktadır. Asansör raylarının ve genel olarak yapı işlerinde kullanılan çelik profillerin seçim hesaplarında kullanılan teoriler, cisimlerin izotropik olduğunu, yani mekanik özelliklerinin etki yapan kuvvetin uygulama yönüne bağlı olmadığı varsayımına dayanır. Cismin izotropik olması doğru haddelenmesine de bağlıdır [1,2].
11
a) Soğuk çekilmiş b) İşlenmiş ġekil 3.3 : T profilli kılavuz ray kesitleri [5].
EN 81-1:1998 standardına göre, nominal hızın 0,4 m/s’yi geçmesi veya hıza bakılmaksızın paraşüt sisteminin kademeli olarak devreye girmesi durumunda, kılavuz raylar soğuk işlenmiş veya sürtünen yüzeyler işlenmiş olmalıdır [5].
3.1.2.1 Soğuk çekme ray imalatı
Soğuk çekme raylar, sıcak haddelenmiş T profillerin sert metal kalibreden geçirilmesi ile sıvama ve sıkıştırma usulüyle imal edilmektedir. Rayların ölçü hassasiyeti ve yüzey pürüzlülüğü bakımından bütün yüzeylerinin özellikleri arttırılmaktadır. Sıkıştırma ve sıvama esasına dayanan bu yöntemle, malzemenin mekanik özellikleri de geliştirilmiş olur. Talaşlı imalat, söz konusu mekanik özellik artışını temin edemediğinden, işlenmiş raylar, çekme dayanımı daha yüksek hammadde kullanılarak üretilmektedir.
Soğuk çekme yöntemiyle kılavuz ray imalatının bazı avantajları şunlardır: a) Yeni teknolojidir, talaşla malzeme kaybını önler,
b) Çağın gerektirdiği yüksek üretim miktarı imkânını verir,
c) İmal usulü, aynı zamanda malzemeyi test ettiğinden, malzeme kalitesini garanti altına alır,
d) Tüm yüzeyler işleme tabi tutulduğundan iç gerilme dağılımına olumsuz etki yapmaz. İşlem sonrası iç gerilme nedeniyle plastik şekil değişimi meydana gelmez.
12
Soğuk çekme yöntemiyle kılavuz ray imalatının dezavantajları ise şunlardır:
a) Yüksek teknoloji ve özel bilgi ihtiyacı dolayısıyla yüksek ilk yatırım maliyeti ortaya çıkarır.
b) Geometrik hassasiyeti çok yüksek yarı mamul gerektirir.
c) Ekonomik üretim miktarı için büyük fabrika alanı ihtiyacı doğurur.
d) Malzeme hataları üretim esnasında ortaya çıktığından metalürjik özellik toleransı çok dardır [1,16,18].
Kılavuz raylar herhangi bir yüzey işleme programına tabi tutulmazlar. Soğuk çekme işlemi malzemenin gerilmesine dolayısıyla yapısının değişmesine neden olur. Bu işlem kesit boyunca haddelenmiş ham madde kalınlığındaki değişimlerden kaynaklanan kısa eğrilerin oluşmasına neden olur. Bu eğriler yanal hız oranlarını yükseltir. Bu yüzden 1,6 m/s’nin üzerindeki hızlarda soğuk çekilmiş raylar kullanılmamaktadır [17].
3.1.2.2 TalaĢlı imalat yöntemiyle ray imalatı
İşlenmiş raylar, haddelenmiş ray profillerinin paten çalışma yüzeyleri, planyalama, frezeleme veya broşlama usullerinden biri ile talaş kaldırılması usulü ile imal edilmektedir.
Talaşlı imalat yönteminin bazı önemli avantajları şunlardır:
a) Üretim sırasında metalürjik ve geometrik ölçüler bakımından çok hassas haddelenmiş yarı mamul gerektirmez,
b) Büyük kesitli ve ağır rayların üretimine izin verir,
c) En eski ray imal usulüdür. Teknoloji eski olduğundan iyi bilinir ve yatırım gerektirmez.
Talaşlı imalat yöntemiyle kılavuz ray imal etmenin en önemli dezavantajları şunlardır:
a) Üretim sonrası kalitenin devamlılığı için metalürjik özellikleri yüksek, yani iç gerilmeleri olmayan yarı mamul gerektirir.
b) Üretim maliyeti yüksektir ve bundan dolayı da ürünler pahalıdır, talaşlı imalat sırasında zayi olan malzeme, maliyeti artırır.
13 3.1.3 Kılavuz rayların özellikleri ve boyutları 3.1.3.1 Ray boyutları
Kılavuz raylar soğuk çekilmiş veya işlenmiş olabilir. Bu profillerin kesit görünümleri Şekil 3.4a) ve Şekil 3.4b)’de, üstten görünüşü ise Şekil 3.4c)’de gösterilmiştir. Kılavuz rayların teknik ölçüleri ISO 7465:1992’ye uygun olacak şekilde Çizelge 3.2’de, özellikleri ise Çizelge 3.3’te verilmiştir.
a) Soğuk çekilmiş b) İşlenmiş
c) Üstten görünüş
14
Çizelge 3.2 : Kılavuz ray ölçüleri [mm] [5,19].
Ray tipi b h k n c g f m1 m2 t1 t2 d T45/A 45 45 5 - - * - 2 1,95 2,5 2 9 T50/A 50 50 5 - - * - 2 1,95 2,5 2 9 T70-2/A 70 70 8 - - ** - 3 2,95 3,5 3 13 T70-1/A 70 65 9 34 6 *** - 3 2,95 3,5 3 13 T70-3/B 75 49,2 15,88 25,4 9,5 7,9 9,5 3 2,95 3,5 3 13 T75-3/A 75 62 10 30 8 **** - 3 2,95 3,5 3 13 T75-3/B 75 62 10 30 8 7 9 3 2,95 3,5 3 13 T82/A 82 65,3 9 25,4 7,5 6 8,3 3 2,95 3,5 3 13 T89/A 89 62 15,88 33,4 10 7 11,1 6,4 6,37 7,14 6,35 13 T89/B 89 62 15,88 33,4 9,5 7,9 11,1 6,4 6,37 7,14 6,35 13 T90/A 90 75 16 42 10 8 10 6,4 6,37 7,14 6,35 13 T90/B 90 75 16 42 10 8 10,0 6,4 6,37 7,14 6,35 13 T125/B-BE 125 82 16 42 10 9 12,0 6,4 6,37 7,14 6,35 17 T127-1/B-BE 127 88,9 15,88 44,5 9,5 7,9 11,1 6,4 6,37 7,14 6,35 17 T127-2/B-BE 127 88,9 15,88 50,8 9,5 12,7 15,9 6,4 6,37 7,14 6,35 17 T140-1/B-BE 140 108 19 50,8 12,7 12,7 15,9 6,4 6,37 7,14 6,35 21,5 T140-2/B-BE 140 101,6 28,60 50,8 19 14,3 17 6,4 6,37 7,14 6,35 21,5 T140-3/B-BE 140 127 31,70 57,1 25,4 17,5 25,4 6,4 6,37 7,14 6,35 21,5 * p = 5 mm ; ** p = 8 mm ; *** p = 7 mm ; **** p = 7,5 mm Çizelge 3.3 : Kılavuz ray özellikleri [5,19].
Ray tipi S 102 mm2 q kg/m Ix 104 mm4 Wx 103 mm3 ix mm Iy 104 mm4 Wy 103 mm3 Ġy mm y mm T 45/A 4,25 3,34 8,08 2,53 13,80 3,84 1,71 9,50 13,10 T 50/A 4,75 3,73 11,24 3,15 15,40 5,25 2,10 10,50 14,30 T 70-2/A 10,52 8,26 47,43 9,63 21,20 23,13 6,61 14,80 20,20 T 70-1/A 9,51 7,47 41,30 9,24 20,90 18,65 5,35 14,00 20,40 T 70-3/B 11,54 9,30 27,50 8,52 15,20 25,80 7,54 15,00 17,30 T 75-3/A,B 10,99 8,63 40,35 9,29 19,20 26,49 7,06 15,50 18,60 T 82/A 10,90 8,55 49,40 10,20 21,30 30,50 7,40 13,20 19,80 T 89/A,B 15,70 12,30 59,52 14,25 19,50 52,40 11,80 18,30 20,20 T 89/B 15,70 12,30 59,60 14,50 19,50 52,50 11,80 18,30 20,7 T 90/A,B 17,25 13,55 102 20,87 24,30 52,60 11,80 17,50 21,60 T 125/B-BE 22,83 17,90 151 26,20 25,70 159 25,40 26,40 24,30 T 127-1/B-BE 22,64 17,77 186,20 30,40 28,60 148 23,40 25,60 27,50 T 127-2/B-BE 28,63 22,48 198,40 30,90 26,30 230 36,20 28,30 24,60 T 140-1/B-BE 35,20 27,60 404 53,40 33,90 310 44,30 29,70 32,40 T 140-2/B-BE 43,22 32,70 452 67,50 32,50 365 52,30 29,20 34,80 T 140-3/B-BE 57,35 47,60 946 114 40,60 488 70 29,20 44,20
15
Ray boyutu seçiminde aşağıda sıralanan faktörler rol oynar:
Kabin ağırlığı,
Kabin yükü,
Ray döşeme sistemi ve konsol aralıkları,
Emniyet freni tipi [20].
Seçilen rayın boyutu, karşılanması gerekli kuvvetlere bağlı olacaktır. Kabin hareketi boyunca, özellikle eğer kabinin dengesi iyi ayarlanmışsa ve yük düzgün bir şekilde dağıldıysa kuvvetler kısmen daha düşük olacaktır. Bununla birlikte, kabinin yüklenmesi sırasında, raylar üzerine daha büyük yükler uygulanabilir. Bu durum, özellikle servis asansörlerinin yük kaldırma aracı kullanılarak yüklenmesi sırasında geçerli olmaktadır. Bu yükler raylarda burkulma momenti oluşturacaktır. Aşırı kullanım durumunda, raylardaki bu yükün bir kısmını azaltmak için asansörü yapıya sabitleyen bir sistem temin etmek gerekli olabilir.
Raylar üzerine uygulanan diğer kuvvetler, acil durumlarda güvenlik tertibatının devreye girmesiyle oluşmaktadır. Bu durum, bir eğilme gerilmesine neden olacak kadar büyük bir basınç yükünün raylar üzerine iletilmesi ile sonuçlanacaktır. Bu kuvvetlerin hesaplanması ve dolayısıyla ray boyutu seçimi TS 10922 EN 81-1/2’de belirtilen yönteme uygun olacak şekilde gerçekleştirilmelidir [16].
Paraşüt sisteminin devreye girmesiyle kabin ve içindeki yolcuların ağırlığı nedeniyle kılavuz ray üzerinde oluşan kuvvetin sarf edilmesi doğrudan kılavuz rayların kalınlığına bağlıdır. Daha büyük kabin kapasitesi, daha yüksek hızlar ve daha yüksek güvenlik için daha büyük boyutlu kılavuz raylara gereksinim duyulmaktadır. İmalat hatalarından dolayı, kılavuz rayların kalınlığında meydana gelen değişiklikler, kılavuz ray dizisinde dengesizliklere yol açabilmektedir [15,21].
Kılavuz rayların, ray standardına göre tavsiye edilen boy uzunlukları 5 m’dir. Bu uzunluk imalat açısından uygundur ve rayın doğrultulması için gerekli parametrelerin düzgün bir şekilde kontrol edilmesine imkân vermektedir. Raylar, imal edilirken gereken boy değerine göre ± 2 mm tolerans ile imal edilmektedirler [2,11,17].
3.1.3.2 Ray yüzey sertlik değerleri
Ray yüzey sertliği, emniyet freni devreye girdiği zaman önem kazanmaktadır. Emniyet freni devreye girdiğinde, ray ile fren pabucu arasında bir temas söz konusu
16
olmakta ve temasta olan taraflardan biri aşınmaya veya çentik etkisine maruz kalmaktadır. Bu durumda rayın değil fren pabucunun aşınması tercih edilmektedir. Asansör parçalarının uyum içinde çalışması gerektiğinden, fren pabuçlarının raya uygun üretilmesi ve bu şekilde üretilmiş frenlerin seçilmesi gerekmektedir. Ayrıca fren pabuçlarının çok sert veya çok sivri olması kırılma ihtimalini artıran etkenler olup tehlike yaratmaktadırlar.
Çeliklerin mukavemeti ile sertliği arasındaki ilişki Çizelge 3.4’te gösterilmektedir. Bu durumda asansör kılavuz rayları 110 HB ile 160 HB arasında bir sertlik değerine sahiptir.
Çizelge 3.4 : Çekme mukavemeti – yüzey sertlik değerleri [22]. Çekme Mukavemeti [N/mm2
] Yüzey Sertliği [HB]
335 98,8
415 124
575 171
Kabin ve karşı ağırlığı kılavuzlamak için kullanılan kılavuz ray yüzeylerinin yeterli miktarda yumuşak olmasıyla, ray ile bağlantısı olan kılavuzlama elemanları daha uygun bir şekilde çalışabilir [22].
3.1.3.3 Ray sürtünme katsayısı
Kılavuzlama bağlantılarında paraşüt sistemi devreye girdiğinde, kılavuz raylar güvenlik açısından önemli bir eleman haline gelir.
Kılavuz rayın sürtünme katsayısı, paraşüt sistemi bir kez devreye girer girmez belirli bir hız azalımını korumak için sarf edilen normal kuvveti belirler. Paraşüt düzeni üzerinde oluşan kuvvetler Şekil 3.5’te gösterilmiştir. Seyir yolu boyunca farklı sürtünme değerleri, paraşüt sisteminin etkisinden dolayı arzu edilmeyen yavaşlama değişimlerine yol açar ve bunun sonucu olarak insan güvenliği tehlikeye girer.
17
ġekil 3.5 : Paraşüt düzeni üzerinde oluşan kuvvetler [21].
Buna ek olarak, sürtünme katsayısındaki dengesizlikler aynı asansörün kılavuz raylarının ikisi arasında da olabilir. Sürtünme katsayısındaki dengesizlik TS 10922 EN 81-1 standardında hesaba katılmayan yan kuvvetlerin oluşmasına neden olabilir ve bu kuvvetin miktarı paraşüt sisteminin raydan çıkmasına neden olabilir. Şekil 3.6’da dengesiz frenleme kuvvetlerinden dolayı rayların deforme olmasıyla beraber paraşütün raydan çıkma durumu gösterilmiştir.
ġekil 3.6 : Dengesiz frenleme kuvvetlerinden dolayı paraşütün raydan çıkması [21]. Malzeme ve yüzey pürüzlülüğü sürtünme katsayısını doğrudan etkileyen faktörlerdir. Malzemenin kimyasal bileşimi ve sonuçta oluşan sertlik değeri sürtünme kuvvetini etkiler. Sürtünme katsayısındaki değişimleri minimuma indirgemek ve yukarıda tanımlanan problemlerden kaçınmak amacıyla yüzey pürüzlülük değerinin düşük ve bütün seyir yolu boyunca aynı olması istenmektedir. Bunu gerçekleştirmenin tek
18
yolu, yüzey pürüzlülük değerlerinin olabildiğince sabit kalmasına olanak sağlayan uygun bir imalat prosesine sahip olmaktır [21].
3.1.3.4 Ray yüzey pürüzlülüğü
Kabini ve karşı ağırlığı yapıya sabitlemeye yarayan kılavuz ray yüzeyleri, kılavuzlama elemanlarının uygun bir şekilde çalışmasını kolaylaştırmak için yeterince pürüzsüz olmalıdır. Sıcak haddelenmiş profillerle yapılan ek işlemler bu amaca yöneliktir [5,23].
Kılavuz ray yüzeylerinin pürüzlülük miktarı, kayan patenlerin veya tekerlekli patenlerin aşınmasını etkiler. Aynı zamanda bu pürüzlülük miktarı sürtünme faktörünü ve güvenlik tertibatının çalışmasını da etkiler. En önemli nokta ise, kılavuz rayların tutarlı davranışını sağlamak için pürüzlülüğün homojenliği devam ettirilmelidir. ISO 7465 standardında atıf yapılan ISO 468 veya TS 971, yüzey pürüzlülük değerlerini açıklamaktadır [17,23].
Rayların yüzey pürüzlülüğü Ra standart ölçüleri Çizelge 3.5’te verilmiştir. Ra değeri,
numune boyunca ölçülen profil sapmalarının mutlak aritmetik ortalaması olarak tanımlanmaktadır. Bağlantı levhası temas yüzeyinin sertlik değeri (bağlantı levhası işlenmiş durumdadır) Ra= 6,3 µm’dir [1,22].
Çizelge 3.5 : Rayların yüzey pürüzlülük değerleri, Ra [1].
Ray Sınıfı Ray Boyuna[μm] Ray Enine[μm] A 1,6 ≤ Ra ≤ 6,3 1,6 ≤ Ra ≤ 6,3
B Ra ≤ 1,6 0,8 ≤ Ra ≤ 3,2
BE Ra ≤ 1,6 0,8 ≤ Ra ≤ 3,2
3.1.3.5 Ray bıçak kalınlığı ve ray uçları
Bıçağın kalınlığı ve homojenliği, güvenlik tertibatının devreye girmesiyle oluşan hız azalması için sarf edilen kuvveti doğrudan etkilediğinden oldukça fazla önem taşımaktadır. Şekil 3.7’de farklı kalınlıklara sahip rayların bağlantısı ve paraşüt düzeni görülmektedir.
19
ġekil 3.7 : Farklı kalınlıktaki ray bağlantısında paraşüt frenin konumu [21]. Kullanılan paraşüt sistemi tipine bağlı olarak problemin büyüklüğü artabilir. Bıçak kalınlığında 0,1 mm değişimler yolcu asansörünün ani hız yavaşlaması sebebiyle meydana gelen kuvveti % 10’dan daha fazla etkileyebilir. İstenilen homojenliği elde etmek için, uygun bir imalat yöntemine sahip olmak gereklidir [21].
Asansör kuyuları 5 m’den daha derin olduğu durumlarda standart uzunlukta bir kılavuz ray yeterli olmayacağı için iki veya daha fazla kılavuz rayın birbirine monte edilmesi gerekir. Şekil 3.8’de iki kılavuz rayın birbirine monte edilmesi durumu görülmektedir [1].
ġekil 3.8 : İki kılavuz rayın montajı [5].
Kılavuz rayların montajının kolay bir şekilde sağlanabilmesi için Şekil 3.9’da görüldüğü gibi kılavuz rayların uç kısımlarına erkek ve dişi kanallar işlenir.
20
ġekil 3.9 : Kılavuz ray üzerindeki erkek ve dişi kanallar
Erkek ve dişi kanalların merkezlenmesindeki kaçıklık (Şekil 3.10) aynı asansörün kılavuz ray dizileri arasında kuvvetlerin oluşmasına neden olmaktadır. Bu kuvvetler, raylar üzerinde dengesizliğe yol açmaktadır. Kılavuz rayların erkek ve dişi geçme kanallarının kalitesi uygun imalat yöntemine bağlı olarak değişmektedir [21].
ġekil 3.10 : Hatalı merkezlenmiş ray bağlantısında paraşüt freninin konumu [21]. 3.1.3.6 Ray doğrusallığı ve burkulma
Üretilen raylarda maksimum ray doğrusallık oranı B/A için boyutlar Şekil 3.11’de görülmektedir. Çizelge 3.6’da ise bu orana ait değerler verilmektedir. Kılavuz ray doğrusallığı özellikle asansörün 4 m/s’nin üzerindeki hızlarında önem kazanmaktadır [1,2,24].
21
ġekil 3.11 : Ray doğrusallığı [24].
Burada; A: referans noktası ile ölçüm noktası arasındaki en kısa mesafe, B: referans noktası ile ölçüm noktası arasındaki en büyük mesafe, a: A ve B değerlerinin denetlendiği uzunluktur ve 1 metreden uzundur.
Çizelge 3.6 : Doğrusallık oranı B/A [24]. Kılavuz Ray Tipi B/A maksimum değeri Soğuk Çekilmiş 0,0016
İşlenmiş 0,0010
İmal edilen raylarda ray boynundaki burkulma açısı Şekil 3.12’de de görüldüğü gibi γ ile ifade edilmekte ve ihmal edilebilir γ değerleri Çizelge 3.7’de verilmektedir [1,24].
ġekil 3.12 : Ray boynundaki burkulma [24]. Çizelge 3.7 : İzin verilen burkulma açısı değerleri [24].
Kılavuz Ray Tipi γ max. Soğuk Çekilmiş 50 ‘/m
22 3.1.3.7 Rayların kullanım ömrü
Kılavuz raylar, normal çalışma koşullarında aşınmazlar. Çünkü hem kılavuz patenler hem de tekerlek patenler raydan daha yumuşaktır. Kılavuz ray sadece güvenlik tertibatının devreye girmesi ile hasara uğrayabilir [17].
Kılavuz rayların ömürlerinin ne kadar olduğu ve revize edilen asansörlerin kılavuz raylarının değiştirilmesinin gerekip gerekmediği, çok tartışılan bir konudur. Kılavuz rayların ömrü, asansörün diğer elemanlarının ömründen çok uzundur.
Kılavuz rayların değiştirilmesini gerektirecek durumlar şunlardır:
a) Emniyet freninin devreye girmesi ile ray üzerinde hasar oluşması hali, b) Binanın deprem, yangın gibi felaketlere maruz kalması,
c) Asansörün, kılavuz raylara zarar verecek boyutta bir kaza geçirmesi [22]. 3.1.4 Kılavuz ray seçiminde önemli kriterler
Asansör kılavuz rayları, TS 4789 ISO 7465 standardında açıkça tarif edilmiş bir üründür. Genel olarak, kılavuz rayların sünek malzemelerden imal edilmesi tavsiye edilmektedir. Asansör sisteminde kılavuz rayın fazla zorlanma altında kaldığı durum paraşüt freni devreye girdiğinde gerçekleşir. Frenleme sırasında raylarda meydana gelecek bir hasar bazen momentum değişimleriyle sonuçlanabilir. Gerilme hesaplarında kullanılan emniyet katsayıları Çizelge 3.8’de verilmiştir. Emniyet katsayıları (ε) % uzama oranına bağlı olarak belirlenmektedir [2,12,20].
Çizelge 3.8 : Gerilme hesaplarında kullanılan emniyet hesapları [22]. Yük Durumları % Uzama ( ε ) Emniyet Katsayısı Normal Kullanım Yükü ε ≤ % 20 2,25
Emniyet Tertibatı İşletimi ε ≥ % 20 1,8
Yukarıda çizelgede verilen değerlere göre ray malzemesinin kopma anındaki % uzama oranı arttıkça, emniyet katsayısını daha küçük almak mümkündür. Yani elastikliğin arttırılmasına çalışılmalıdır [22]. Uzama oranı % 8’in altında olan malzemeler çok gevrek olarak kabul edilir ve kullanılmamaktadır. Standartlarda sünek malzemeler önerilmektedir [20].
23
Kılavuz rayların seçiminde temel olarak şu faktörler dikkate alınmaktadır. a) Kabin ağırlığı,
b) Kabin yükü,
c) Ray döşeme sistemi ve konsol aralıkları, d) Emniyet freni tipi [20].
3.2 Kılavuz Ray Bağlantı Elemanları
Asansör kılavuz rayları genelde, ‘asma’ ve ‘oturtma’ yöntemlerinden biri ile kuyu içine monte edilmektedirler. Her iki montaj şeklinde de raylar, yapılan hesaplara ve rayın kesitine bağlı olarak bırakılan aralıklarla, bina betonarmesine kılavuz ray konsolları ve ray sabitleme tırnakları ile tespit edilmektedirler [2].
Konsollar ve sabitleme tırnakları rayların doğrusallığını sağlamak, buna bağlı olarak da güvenli ve konforlu bir seyahat sağlamak açısından kılavuz raylar ile birlikte asansör sisteminin en önemli parçalarıdır [2]. Şekil 3.13’te bir kılavuz rayın, ray konsolu ve sabitleme tırnağı ile bağlantısı gösterilmiştir.
ġekil 3.13 : Kılavuz ray – ray konsolu – ray sabitleme tırnağı bağlantısı [27]. Kılavuz raylar, uçlarına erkek ve dişi kanallar açılıp, bu kanallar yardımıyla hizalanmaktadır. Kılavuz rayların birbirine bağlantısı ise ray bağlantı levhalarıyla gerçekleştirilmektedir. Bağlantı levhası kılavuz rayların uç kısmından en az 4 cıvata ile tespit edilmelidir ve levhanın genişliği kılavuz ray genişliğinden daha az
24
olmamalıdır. Standart bağlantı levhaları, bağlandıkları ray kesitlerinden önemli bir ölçüde daha zayıf olmalıdır. Bu yüzden, ağır yüklemelere maruz kalan kılavuz rayların kullanıldığı durumlarda, 50 mm’ye kadar kalınlığı olan standart olmayan bağlama levhalarının ya da bağlantı elemanları olarak kısa bir şekilde eşleşen kılavuz rayların kullanılması daha uygun olabilir. Bu durumda daha fazla boşluğa ihtiyaç duyulur, ama bağlantının yüksek rijitliğinin sağlanması gerekir [5].
Günümüzde tırnakların ve konsolların hesaplanması için kullanılabilir bir standart bulunmamasına rağmen, paraşüt sistemi etkisinden ve özellikle bina yerleşiminden ve sıcaklık değişimlerine bağlı genleşmelerden dolayı tırnak ve kılavuz ray arasında oluşan kuvvetlerin kesinlikle göz önünde bulundurulması gerekir. Konsollar üzerinde oluşan gerilmeler, tırnak ve kılavuz ray arasındaki sürtünmeyle ilişkili olduğundan, konsol tipinin seçimi kullanılan tırnaklara bağlıdır. Düşük bir sürtünme kuvvetine sahip dayanıklı bir tırnak tercih edilmelidir [21].
Kılavuz ray konsolları ve tırnakları, rayları hizada tutan ray donanımları olduğundan tasarımları çok önemlidir. Konsollar, bağlantıları ve destekleri, kabinin düzensiz yüklenmesi sonucu oluşan yatay kuvvetlere dirençli olmalı ve toplam eğilme miktarı asansörün normal çalışmasını etkilemeyecek bir değerde sınırlandırılmalıdır. Yüksek olmayan binalar için, rayları rijit tutmak için dövülmüş çelik tırnaklar kullanılabilir. 20 m’den yüksek binalar için, yay tırnaklar daha avantajlıdır [5,16].
Kılavuz ray bağlantı elemanlarının hesabı yapılırken aşağıda belirtilen durumlar dikkate alınmalıdır:
Tırnaklardaki dayanım ve sürtünme
Kabin tarafından uygulanan kuvvetlere bağlı olarak konsollardaki dayanım
Tırnaklar tarafından oluşturulan kuvvetlere bağlı olarak konsolların hesaplamaları
Konsollardaki kaymaya karşı dayanım
Konsolları duvara sabitleyen cıvataların hesaplamaları [21]. 3.2.1 Kılavuz ray konsolları
Kılavuz rayları yerleştirilirken ray ile ilişkisi çok önemli olan bir yardımcı eleman da rayı binaya bağlayan konsollardır. Bu konsollar, rayların yatay hareketlerini
25
önleyecek mukavemette ve sabitlemeleri bu kuvvetleri karşılayacak yapıda olmalıdırlar. Şekil 3.14’te bir kılavuz ray konsolu görülmektedir.
ġekil 3.14 : Kılavuz ray konsolu
Konsollar arası mesafe, asansör mühendisleri tarafından tespit edilmelidir. Konsol aralığının ideal bir ölçüsü literatürde tanımlanmamıştır ancak hesaplar, oturtma veya asma raya göre hangisi seçilmişse TSE normlarına göre yapılmaktadır. Mesafe azaltıldıkça, konsol sayısı artar ve ray boyutu küçülür. Konsol montajı maliyetiyle ray maliyetini optimize eden çözüm hedeflenmelidir. Teorik olarak mesnet mesafesini sonsuza kadar küçültmek mümkündür. Fakat, binanın mesnet kabul edilebilecek yapısal elemanlarının izin verdiği kadar küçülme gerçekleştirilebilir. Hiçbir mukavemet gösteremeyecek bir dolgu duvarına mesnet yerleştirilmemelidir [2,22].
Konsollar ile ray arasında, hareket yeteneğine engel olacak sabit bir bağlantı olmamalıdır. Eğer ray konsollara kaynakla bağlanır veya zamanla oluşacak korozyon ile iki metal birleşir ise, ısıl genleşme sonucu büyük gerilmeler oluşur ve ray deforme olur. Konsollara, ray ile konsol arasında korozyon sonucu oluşacak bağı önleyecek bir madde, örneğin gres yağı sürmek iyi bir çare olacaktır [16,22].
3.2.1.1 Ray konsollarının özellikleri ve boyutları
Firmalar genellikle standart tipte üretilmiş ray konsollarını kullanmaktadırlar. Buna rağmen özel durumlarda, ray konsolları tasarlanan asansöre ve binanın yapısına uygun olarak, belirli standartlar dahilinde tasarlanabilmektedir [2]. Şekil 3.15’te farklı tiplerde kılavuz ray konsol bağlantıları verilmiştir.
26
ġekil 3.15 : Farklı tiplerde kılavuz ray-konsol bağlantısı [28].
Kılavuz ray konsolları genellikle St-37 çelik malzemesinden imal edilmektedir. Ray konsolları, hazır çelik saclardan istenen boyutlara göre kesilip, projeye uygun cıvata deliklerinin açılmasından sonra bükme işlemi ile şekillendirilmektedir. Açılan cıvata delikleri proje doğrultusunda kanal şeklinde eğimli veya yatay olarak açılmaktadır ancak standart konsollarda bu cıvata delikleri eğimli şekilde olmaktadır. Cıvata deliklerinin kanal şeklinde ve eğimli olması rayın konsola ve konsolun duvara tespitinde avantaj sağlamaktadır [2]. Şekil 3.16’da standart kılavuz ray konsolunun boyutları, Çizelge 3.9’da bu boyutların kullanılan ray tiplerine bağlı değerleri verilmiştir [27].
27
ġekil 3.16 : Standart kılavuz ray konsolu [27].
Çizelge 3.9 : Standart kılavuz ray konsolu ölçüleri [mm] [27]. Ray tipi Kılavuz ray ölçüleri
A B C D E F G H I J K R N O T45/A,T50A,T65A 130 50 75 11 12 22,5 27 85 47 4 28 15 12 45o T70,T75,T78/B, T80,T82,T89,T90 200 62 95 15 13,5 22,5 45 155 77 5 34 21 20 30 o T114/B,T125/B, T127,T140,T125 270 65 100 19 13,5 25 54 220 126 6 34 18 19 30 o
3.2.1.2 Ray konsollarının montajı
Ray konsolları bina duvarlarına monte edilmektedir. Bu taşıma noktaları, gerek çelik kirişler gerekse taş duvarlar binayı yapan firmalar tarafından binaya yerleştirilmektedir. Çünkü bu noktaların oluşturulması asansör mühendislerinin ve firmalarının sorumluluğunda yer almamaktadır [2].
Konsollar genellikle asansör boşluğundaki çelik kirişlere kaynak veya cıvata ile monte edilmektedirler. Kaynak yöntemi; güvenilir, pratik ve çok kullanılan bir yöntem olsa da işlem dikkatli bir şekilde gerçekleştirilmelidir.
Çelik yapılara konsolun cıvatalanacağı delikler pek çok farklı yolla delinebilmektedir. Büyük yüklemelerde, matkaplama en verimli yöntem olarak görülmektedir. Eğer konsol, çelik kirişe ek olarak yerleştirilen bağlantı levhasına monte edilecek ise bu levhada da cıvata delikleri matkapla açılmalı veya kaynak yöntemi ile delinmelidir. Şekil 3.17’de ek parça kullanılarak güçlendirilmiş bir konsol montajı görülmektedir [2,29].
28
ġekil 3.17 : Çelik ek parça ile güçlendirilmiş konsol bağlantısı [29].
Beton yapılarda konsollar için delik açma sorunu pek çok firma tarafından farklı yöntemlerle çözülmektedir. Bu yöntemlerden en kullanışlı olanı, beton dökülmeden önce tahta bir yapıya çelik yükleme ek parçası gömmektir. Düzgün yüklenmiş, doğru monte edilmiş bir çelik ek parça, konsolu desteklemek açısından oldukça tatmin edici bir performans göstermektedir.
Konsolları, çelik yükleme ek parçası ile monte etme işlemi bina yapımının ilk aşamalarında planlanması gereken bir yöntemdir. Ek parçalar, beton dökülmeden önce, destekleyecekleri konsolların seviyesine göre yerleştirilmektedirler.
Asansör boşluğunun boyutları kontrol edilip doğrulandıktan sonra, kabin ve karşı ağırlığa ait kılavuz ray konsollarının ve konsollara ait cıvata deliklerinin yaklaşık yerleri tespit edilmekte ve işaretlenmektedir. Tahta yapıda yerleri belirlenen bu cıvata delikleri ray merkezine eşit uzaklıkta olacak şekilde delinmektedir.
Tahta yapının asansör boşluğuna bakan kısmına çelik ek parça yerleştirebilmek için; tahta yapının dış duvarına, ek bir tahta yerleştirerek boşluk oluşturulması veya çelik ek parçanın çimentonun konsolla aynı seviyeye geldiğinde monte edilmesi gerekmektedir. Ek tahta ile oluşturulan boşluk, çelik yükleme ek parçası yerleştirildikten sonra çimento ile doldurulmaktadır. Çimento kuruduktan sonra ek tahta çıkartılarak çelik yükleme ek parçası kullanılabilir hale getirilmektedir. Şekil 3.18’de konsolların betona monte edilmesi ile ilgili genel yapı gösterilmektedir [2,29].
29
ġekil 3.18 : Beton yapıya monte edilen ray konsolunun genel düzeni [29]. Tuğla yapılarda, konsolların montajında da çelik ek parçalar kullanılmaktadır. Bu ek parçalar, asansör boşluğunun yapımı aşamasında örülen tuğlalarla birlikte yapıya yerleştirilmektedir. Çelik ek parçalar tuğla duvar yüzeyinden bir miktar içeriye yerleştirilmektedir [2,29].
3.2.2 Kılavuz ray tırnakları
Kılavuz rayları, konsollara bağlamak amacı ile ray sabitleme tırnakları kullanılmaktadır. Asansörler binalara genellikle, henüz daha yapı tamamlanmadan kuruldukları için yapının bası kuvveti ray üzerinde basınç oluşturmakta ve rayın yapısını bozabilmektedir. Ray ile ray konsolu bağlantısında cıvata yerine ray sabitleme tırnağının kullanılmasının temel sebebi budur [2]. Kılavuz ray tırnaklarının genellikle 3 temel tipi kullanılır:
30
Katı tırnaklar: Çeliğin dövülmesi ile elde edilir. Dayanımın ana kriter olduğu, kılavuz rayların yüksek yüklemelere maruz kaldığı yerlerde kullanılır. Bu tırnaklar günümüzde, ağır yük nakliye asansörlerinde, sırt çanta sistemli hidrolik asansörlerde ve benzeri asansörlerde kullanılır.
Genel amaçlı tırnaklar: Çeliğin preslenmesi ile elde edilir. Kılavuz raylar üzerindeki yükün kısmen daha az olduğu asansörlerde kullanılır. Birkaç katlı binalarda kullanılan yolcu asansörleri buna örnek verilebilir. Birkaç katlı binalarda, binadaki insan yoğunluğu az olması nedeniyle, kılavuz raylarda büyük deformasyonların olması beklenmez.
Kayar tırnaklar: Bina ile kılavuz raylar arasında farklılık gösteren bir hareketin meydana gelmesinin bekleneceği yüksek katlı binalarda kullanılır. Temel tasarım kriteri, tutarlı ve önceden tahmin edilebilir bir kayma eylemini gerçekleştirmektir. Eğer kayar tırnaklar çalışmazsa, farklı hareketleri dengelemek için düzenli olarak muayene ve düzenleme gerektiren bir provizyon gerekir. Aksi takdirde, binadaki yerleşim ve yoğunluk nedeniyle kılavuz raylarda aşırı gerilmeler meydana gelebilir ve bu da arzu edilmeyen deformasyonlara yol açar [5].
Kayar tırnaklar, kılavuz rayların diğer bütün yönlerdeki hareketini kısıtlayarak sadece uzunlamasına hareketini sağlayacak şekilde tasarlanabilir. Bu tırnaklar, öngörülen bir kenetleme kuvveti aşıldığında, kılavuz rayın kayma hareketine imkân verir [5].
Ray sabitleme tırnakları değişik şekillerde olabilmektedir. Çeşitli tiplerde ray sabitleme tırnakları Şekil 3.19’da gösterilmiştir. Farklı tiplerde kullanılan ray tırnakları ile kılavuz ray bağlantıları Şekil 3.20’de gösterilmiştir.
31
ġekil 3.20 : Farklı tip tırnaklarla ray bağlantısı [5].
En çok tercih edilen ray sabitleme tırnağı tipinin boyutları Şekil 3.21’de ve temel ölçüleri de Çizelge 3.10’da verilmiştir.
ġekil 3.21 : Ray sabitleme tırnağının temel boyutları [26]. Çizelge 3.10 : Ray sabitleme tırnağı boyutları [mm] [3].
Ø A B C D E F G H T1 M10 32 23 16 12 5,5 5 11 23 T2 M12 39 27 19 15 7,3 6,5 13 27 T3 M14 45 30 21 18,5 9,5 8 13 34 T4 M16 50 34 22 20,5 10,5 8,5 15 40 T5 M18 55 37 22 23 13 11 17 42
3.2.3 Kılavuz ray bağlantı levhaları
Bağlantı levhaları iki kılavuz rayın birbirine monte edilmesinde kullanılmaktadır. Kılavuz raylarının flanşlarının arka kısımları bağlantı levhası için düz bir satıh oluşturacak şekilde işlenmiştir. Bağlantı levhası kılavuz rayların uç kısmından en az 4 cıvata ile tespit edilmeli ve kalınlığı kılavuz ray kalınlığı kadar alınmalıdır [3,20]. Bağlantı levhaları, asansör tesisinde emniyet ve konfor elde etme yolunda kılavuz raylar kadar önemlidir. Levha kalınlığı ile cıvata boyutları, kullanılan rayın boyutlarına bağlı olarak seçilmektedir. Şekil 3.22’de iki rayın, bağlantı levhası ve cıvatalar ile birbirlerine bağlanması gösterilmektedir [3,20].
