Kabin Kapısı Kilitleme Tertibatının Mekaniği ve Kapı Dinamiğine Etkisi

Yayın TarihiKasım-Aralık, 2020 by Emre Köroğlu and Ferhat Canbolat Yazdır

1. Giriş

Kabin kapısı kilitleme tertibatı, EN81-20’den önce kuyu şartlarına bağlı bir opsiyon iken, EN81- 20’nin uygulanmaya başlamasıyla kabin kapısı için standart bir donanım haline geldi. Standardın gereklerini sağlayan bu donanımlar, genellikle mekanik bir yapıya sahip olup, kapı mekanizması içinde çalışan bir alt sistem gibi tasarlandılar. Tasarımları her ne kadar üretici firmaya göre şeklen farklılık gösterse de, standardın istediği şekilde çalışabilecek bir mekanik sistem için kilitleme tertibatı üzerinde neredeyse benzer mekanik elamanlar kullanıldığı görülmektedir. Bunların başında da sistemin dinamiğini doğrudan etkileyen çekme ya da basma yayları gelir. Çünkü mekanik bir yapınınstandardın tarif ettiği farklı koşullara göre farklı davranmasını sağlamak için kullanılan en basit ve en yaygın metodun, bu yapınıniçinde yayları kullanmak olduğu tecrübe edilmiştir.

2. Standarda (EN81-20) göre Kabin kapısı kilitleme tertibatının isterleri

Standartta madde 5.3.9.2 ve 5.3.15’te bir kabin kapısı kilitleme tertibatının nasıl çalışması gerektiğini tarif eder. Bu tariflere dayanarak, tasarlanacak mekanik sistemden ne beklendiği şöyle özetlenebilir:

Kilitleme tertibatı, kilit açılma bölgesi içinde olup olmadığını anlamalıdır

Kilit açılma bölgesi içinde olup olmama durumuna göre kilidin açılmasına izin vermeli ya da vermemelidir.

Mekanik bir yapıya sahip olan kilitleme tertibatının, yukarıda istenen şartları karşılayıp karşılamadığı,normal işletmede olan bir asansörde karşılaşılabilecek olası tüm senaryolar dikkate alınarak değerlendirilmelidir.

3. Kabin Kapısı Kilitleme Tertibatının Çalışma şekli

Genellikle mekanik bir yapıda tasarlanan kilitleme tertibatları, kapı tahrik sistemine doğrudan bağlantılı olarak çalışır. Birçok kabin kapısı kilidide, kaşık (skate) adı verilen kapı elemanının bir uzantısı olarak tasarlanmıştır. Zaten kendi içinde çalışan bir mekanizma olan kaşık (skate), bir de üzerine kilitlenme tertibatının eklenmesiyle daha da kompleks bir mekanik yapıya ulaşmıştır. Topyekûn kapı mekanizması içinde bir alt sistem olarak çalışan bu yapının kapı mekanizması içindeki işlevi;

Durak kapısı kilidini açmak

Durak kapısını kavrayıp (clucth) kabin kapısıyla birlikte tam otomatik çalışmayı sağlamak Kilit açılma bölgesinde olup olmadığını anlamak

Kilit açılma bölgesi dışında kabin kapısını sürekli kilitli tutmak

Kilit açılma bölgesi içinde gerekirse kabin içinden kapının elle açılmasına izin vermek şeklinde sıralanabilir.

“Kilitleme tertibatı ile donatılmış kaşık (skate)” olarak da ifade edebileceğimiz bu alt sistem, yukarıda sıralanan işlevlerin ilk ikisini yerine getirmek için, zaman (triger) kayışı vasıtasıyla doğrudan kapı motoruyla tahrik edilir. Geriye kalan diğer üç işlev ise yapının mekanik özelliklerinin (mechanical structure) bir sonucu olarak, harici bir tahrik sistemine ihtiyaç duymadan, yapının kendi potansiyel enerjisi ile yerine getirilir. Mekanik yapı içindeki potansiyel enerjinin kaynağı ise birçok uygulamada basma ya da çekme yayları olarak karşımıza çıkmaktadır.

4. Kilitleme Tertibatının Kapı Dinamiğine Etkisi

Kilitleme tertibatının kapı dinamiğine etkisini analiz etmek için kilitleme tertibatı olmayan bir mekanizma ile kıyaslama yapılmıştır. Şekil 1(a) ve (b)’de görüldüğü gibi mekanizmaların birinde “Kilitleme tertibatı olmayan bir kaşık (skate)” diğerinde ise “kilitleme tertibatı ile donatılmış bir kaşık (skate)” kullanılarak iki ayrı test düzeneği oluşturulmuştur.

Test düzeneklerinde kaşık (skate) hariç motor, sürücü ve kapı dinamiğine etki edebilecek diğer tüm bileşenler aynıdır. Test yapılırken her iki düzenek de aynı sürüş parametreleriyle çalıştırılmış ve kapı hareketi boyunca sürücü üzerinden motoru besleyen akım değeri ölçülmüştür. Elde edilen ölçüm sonuçları, kapı kapanma yönünde hareketini tamamladıktan sonra yalnızca kaşık (skate) hareketine ait kısımları içerecek şekilde filtrelenmiş ve Şekil 2’deki grafikler elde edilmiştir.

Görüldüğü üzere, kilitleme tertibatı ile donatılmış olan kaşığın hareketi için motor akımı 3,5 A’e kadar çıkmıştır. Diğer mekanizmada ise bu değer en fazla 1 A olarak ölçülmüştür. Bu aradaki farkın doğrudan, kilitleme tertibatını çalıştıracak yaylar için harcandığı söylenebilir. Bir diğer ifadeyle ardaki 2,5 A kadar farkın oluşturduğu elektrik enerjisi, kilitleme tertibatında kullanılan yaylara potansiyel enerji olarak aktarılmıştır denilebilir. Farkı daha somut olarak göstermek adına basit bir hesapla, kilitleme tertibatını kurmak için motorun zaman (triger) kayışına fazladan ne kadar kuvvet aktarması gerektiği şöyle hesaplanmıştır:

- motor kasnak çapı (Rkasnak): 22mm
- kilitleme tertibatını çalıştıracak yaylar için harcanan akım değeri I=2,5A 2 Nm
kt = 4,3 A
kt = 0,465
Güvenlik tertibatını kapatmak için motorda üretilen tork ()
Tmotor = kt x I
Tmotor = 0,465 x 2,5 A
Tmotor = 1,17 Nm
Motorun kilitleme tertibatına kazandırılacak potansiyel enerji için ürettiği kuvvet,
Fkayış = Tmotor
Tkasnak
F = 1,17 Nm
0,011
F = 106,3 N

5. Sonuç ve Değerlendirme

Ölçüm sonuçlarına göre aradaki 2,5 A fark, motor kasnağı üzerinde yaklaşık 106N’luk bir kuvvet olarak düşünülebilir. Elde edilen bu verilere göre, hesaplanan kuvvetin, kilitlenme tertibatında kullanılan mekanik elemanlara potansiyel enerji kazandırmak için kullanıldığı sonucu rahatlıkla çıkarılabilir. Ancak ölçülen ve hesaplanan rakamların sayısal değerleri, geneli yansıtan bir tablo olarak düşünülmemelidir. Bu rakamlar, düzenekte kullanılan kaşık ve kilitlenme tertibatlarının mekanik yapısı, yayların sertliği, motor kasnak çapı ve sürüş parametreleri gibi birçok değişkene bağlı olarak farklılık gösterebilir. Buradan çıkarılabilecek tek kesin yargı, kilitleme tertibatı olmadan tasarlanmış bir kabin kapısına eğer kilitlenme tertibatı ile donatılmış bir kaşık entegre edilecekse, mutlaka sistem değişkenleri, yeni durumun yaratacağı potansiyel enerji ihtiyacı bakımından analiz edilmelidir.

Biyografi / Biography

Emre KÖROĞLU, Merih Asansör A.Ş. de Teknik Genel Müdür Yardımcısı olarak görev yapmaktadır. Daha önce Merih Asansör de AR-GE mühendisi, AR-GE müdürü ve üretim müdürü gibi farklı pozisyonlarda görev almıştır. Çalışmalarını 10 yılı aşkın süredir asansör sektöründe yürütmektedir.

Ferhat CANBOLAT, AR-GE Merkezi Takım Lideri olarak Merih Asansör A.Ş. de görev almaktadır. Makine Mühendisi olarak yaklaşık 6 yıldır, asansör sistemlerinde ürün tasarımı, analizleri ve parametrik modelleme üzerine deneyime sahiptir.