Asansör Kasnağı: Çeşitleri, Oluk Profilleri, Muayene Kılavuzu ve Değiştirme İpuçları

Asansör Kasnağı Nedir ve Neden Önemlidir?

Teknik terminolojide makara olarak da adlandırılan asansör kasnağı, hareketi iletmek ve asansör kabini ile karşı ağırlığın yükünü desteklemek için asansör halatlarının veya çelik kayışların üzerinden geçtiği yivli bir tekerlektir. Her çekişli asansör sistemi, halat hareketini yeniden yönlendirmek, mekanik avantajı çoğaltmak ve tahrik kuvvetini çekiş makinesinden kabine aktarmak için makaralara bağlıdır. Asansör makaraları uygun şekilde tasarlanmadığı, üretilmediği ve bakımı yapılmadığı takdirde, halatlar hızla aşınacak, çekiş makinesi kabini verimli bir şekilde hareket ettiremeyecek ve halat kayması veya mekanik arıza riski önemli ölçüde artacaktır.

"Asansör kasnağı" ve "asansör kasnağı" terimleri sektörde birbirinin yerine kullanılır, ancak teknik olarak bir kasnak özellikle halat veya kabloyla kullanılan yivli bir kasnağı ifade eder. Asansör mühendisliğinde kasnak, yivli tekerleğin kendisini ifade ederken kasnak bazen şaft, yataklar ve mahfazayı içeren komple düzeneği ifade eder. Terminolojiden bağımsız olarak bu bileşenler, her çekişli asansörün mekanik sisteminin kalbinde yer alır ve bunların geometrisi, malzemesi, oluk profili ve durumu, asansör performansını, halat ömrünü ve yolcu güvenliğini doğrudan belirler.

Bu makale, asansör kasnaklarının nasıl çalıştığını, asansör sistemlerinde kullanılan farklı türleri, ilgili malzemeleri ve üretim standartlarını, bunların nasıl denetleneceğini ve bakımının nasıl yapılacağını ve yedek makaraları belirlerken nelere dikkat edilmesi gerektiğini kapsar. İster bir asansör teknisyeni, ister bir bina tesisi yöneticisi ya da yeni bir kurulum tasarlayan bir mühendis olun, asansör kasnaklarını ayrıntılı olarak anlamak, asansör sistemlerinin güvenli ve verimli bir şekilde çalışmasını sağlamak için esastır.

Çekiş Sisteminde Asansör Kasnakları Nasıl Çalışır?

Bir çekişli asansörde, bir dişli kutusuna veya dişlisiz doğrudan tahrikli motora bağlı bir elektrik motoru olan tahrik makinesi, bir çekiş makarasını döndürür. Çelik tel halatlar veya kaplamalı çelik kayışlar, asansör kabini bir tarafta, karşı ağırlık ise diğer tarafta asılı olacak şekilde çekiş makarasının üzerine sarılır. Halat ile çekiş makarasının olukları arasındaki sürtünme, arabayı yukarı ve aşağı hareket ettiren şeydir; makine halatı bir vinç gibi çekmez; çekiş yoluyla onu kavrar. Bu temel ayrım, oluk profilinin, halat-makas çapı oranının ve oluk malzemesinin neden sistem performansı üzerinde bu kadar doğrudan bir etkiye sahip olduğunun nedenidir.

Ana çekiş makarasının ötesinde, komple bir asansör sistemi birkaç ek makara kullanır. Deflektör makaraları, makine doğrudan asansör boşluğunun üzerine yerleştirilmediğinde halat yolunu çekiş makinesinden kabine veya karşı ağırlığa yönlendirir. Avara makaraları halat gerginliğini korur ve sistem boyunca doğru hizalamayı korur. Halatlı hidrolik asansörlerde ve bazı çekiş sistemlerinde, mekanik avantaj elde etmek için birden fazla makara, makara bloğu konfigürasyonunda düzenlenir - birçok asansör sisteminde kullanılan 2:1 ve 4:1 halat düzenlemeleri, halat yolunu tamamlamak için saptırıcı ve avara makaraları gerektirir. Sistemdeki her bir makara, halatın bükülme yorgunluğuna katkıda bulunur; dolayısıyla makaraların sayısı, çapları ve bükülme açıları, halatların servis ömrünü etkiler.

Asansör Kasnak Çeşitleri ve Özel Rolleri

Eksiksiz bir asansör kurulumunda, her biri halat sistemindeki belirli bir işlev için tasarlanmış birkaç farklı türde makara kullanılır. Her türün ne yaptığını ve nerede bulunduğunu anlamak, sorunların teşhis edilmesine ve doğru değiştirmelerin belirlenmesine yardımcı olur.

Çekiş Kasnağı (Tahrik Kasnağı)

Çekiş kasnağı asansör sisteminin birincil tahrik elemanıdır. Doğrudan çekiş makinesinin çıkış miline - bir dişli kutusu aracılığıyla veya doğrudan dişlisiz bir motor miline - monte edilir ve dönüşü, asansör kabinini ve karşı ağırlığı halat sürtünmesi yoluyla tahrik eder. Çekiş makaraları sistemdeki en ağır yüklü makaralardır; hem tam halat gerilimine hem de makara yüzeyi üzerinde sürekli olarak esneyen halatlardan kaynaklanan bükülme yorgunluğuna maruz kalırlar. Oluk profilleri halat çapına tam olarak uygun olmalı ve oluk malzemesi aşırı halat aşınmasına neden olmadan yeterli çekiş sağlamalıdır. Çekiş kasnağı çapları, küçük konut asansörlerinde yaklaşık 320 mm'den, yüksek hızlı ticari sistemlerde 800 mm'nin üzerine kadar değişir.

Deflektör Kasnağı

Makine doğrudan asansör kuyusu merkez hattının üzerine yerleştirilmediğinde, halat yolunu çekiş makinesinden kabin veya karşı ağırlık üzerinde doğru dikey hizalamaya yönlendirmek için bir saptırıcı kasnak kullanılır. Tahrik makinesinin özel bir makine odası yerine asansör boşluğunun tepesine monte edildiği makine dairesiz (MRL) asansör kurulumlarında, saptırıcı makaralar doğru halat geometrisinin oluşturulması için özellikle önemlidir. Deflektör kasnaklar aynı zamanda makinenin asansör boşluğu merkezinden kaydırıldığı baş üstü makine dairesi kurulumlarında da kullanılır. Önemli halat gerginlik yükleri taşırlar ve bu kuvvetleri sapma veya titreşim olmadan karşılayabilecek şekilde boyutlandırılmalı ve desteklenmelidirler.

Araba Kasnağı ve Karşı Ağırlık Kasnağı

Halatın sabit bir bağlantı noktasından kabin çerçevesi üzerindeki bir makara etrafından aşağıya, bir deflektöre veya baş üstü makaraya ve karşı ağırlığa doğru ilerlediği 2:1 halat bağlama konfigürasyonlarında, kabin makarası ve karşı ağırlık makarası sırasıyla kabin çerçevesine ve karşı ağırlık çerçevesine monte edilir. Bu makaralar, kabinin ve karşı ağırlığın 1:1 sistemin yarısı kadar halat hızıyla hareket etmesine izin verir, bu da gerekli halat hızını azaltır ve daha küçük bir çekiş makinesinin aynı yükü taşımasına olanak tanır. Araba makaraları, kabinin çerçeve yapısı içerisinde yeterli halat boşluğu olacak şekilde tasarlanmalı ve bunların yatakları, kabinin tam asılı yükünün yanı sıra halat düşüşleri arasında bölünmüş nominal yükü taşımalıdır.

Havai Kasnak (İkincil Kasnak)

Havai makaralar, asansör boşluğunun tepesine veya makine odası tavan yapısına monte edilen, çoklu sarımlı veya karmaşık halat bağlama konfigürasyonlarında çekiş makarası ile kabin veya karşı ağırlık makarası arasındaki halatları yeniden yönlendiren sabit makaralardır. Bazı düşük hızlı, yüksek kapasiteli yük asansörlerinde kullanılan 4:1 halatlı halat sistemlerinde, birden fazla baş üstü makara, makara bloğu düzenlemesini tamamlar. Bu makaraların çapı tipik olarak çekiş makarasından daha küçüktür ve çekiş sağlamaktan ziyade esas olarak halat yolunu yeniden yönlendirmek için tasarlanmıştır.

Tazminat Kasnağı

Halat ağırlığının önemli hale geldiği yüksek binalarda (tipik olarak hizmet yüksekliği 30 metrenin üzerindeki binalarda), kabin hareket ederken kaldırma halatlarının ağırlığını dengelemek için kabinin ve karşı ağırlığın altına dengeleme halatları veya zincirleri asılır. Dengeleme halatlarını yönlendirmek ve uygun gerilimi korumak için asansör çukuruna bir dengeleme makarası monte edilmiştir. Telafi makaraları yerçekimi ile gerilir ve çalışma sırasında halat uzamasını ve dinamik halat hareketini karşılamak için sınırlar dahilinde dikey olarak serbestçe hareket edebilmelidir.

Asansör Kasnak Yiv Profilleri ve Halat Ömrüne Etkisi

Bir oluk profili asansör kasnağı hem çekiş performansını hem de halat aşınma oranını doğrudan etkileyen, asansör tasarımının teknik açıdan en kritik yönlerinden biridir. Asansör makaralarında her biri çekiş, halat basıncı ve halat yorulma ömrü arasında farklı bir dengeyi temsil eden üç ana oluk profili kullanılır.

Yuvarlak Yiv (U-Yiv)

Yuvarlak bir oluk, halat yarıçapından biraz daha büyük bir yarıçapa sahip dairesel bir kesite sahiptir - tipik olarak oluk yarıçapı, halat çapının 0,53-0,55 katıdır. Halat oluğa geniş bir yay (yaklaşık 120–150°) üzerinden temas ederek temas basıncını geniş bir alana eşit şekilde dağıtır. Bu düşük temas basıncı, minimum halat deformasyonu ve maksimum halat yorulma ömrü üreterek yuvarlak yivli makaraları, çekişin gerekli olmadığı tüm saptırıcı makaralar, araba makaraları ve baş üstü makaralar için tercih edilen seçenek haline getirir. Çekiş kasnaklarındaki yuvarlak olukların sınırlaması, alttan kesme oluklarına göre daha düşük çekiş (sürtünme) sağlamalarıdır; bu, düşük karşı ağırlık oranlarına veya yüksek hızlanma gereksinimlerine sahip sistemler için yetersiz olabilir.

Alttan Kesilmiş V-Yiv

Alttan kesilmiş bir oluk, V şeklini alt kısımda küçük yarıçaplı bir alttan kesmeyle birleştirir. Yivin açılı kenarları ipi sıkıştırarak, aynı halat gerilimi altındaki yuvarlak oluğa kıyasla halat ile oluk arasındaki normal kuvveti önemli ölçüde artıran ve dolayısıyla mevcut çekişi artıran bir kama etkisi oluşturur. Alttan kesik oluk ile elde edilebilen çekiş katsayısı tipik olarak eşdeğer oluk açısına sahip yuvarlak oluk ile elde edilenden %50-80 daha yüksektir; bu nedenle alttan kesik oluklar çoğu modern asansör kurulumundaki çekiş makaraları için standart profildir. Bunun karşılığında, oluk kenarlarında halat telleri üzerinde daha yüksek temas basıncı sağlanır, bu da halatın aşınmasını hızlandırır ve halatın yorulma ömrünü azaltır. Alttan kesme oluk açıları tipik olarak 90° ila 105° arasında değişir; daha derin alttan kesmeler, ipin daha hızlı bozulması pahasına daha yüksek çekiş sağlar.

V-Oluk (Tam V)

Alttan kesmesiz tam bir V-oluğu, aşırı kama hareketi yoluyla maksimum çekiş sağlar, ancak bu, ipin hızlı aşınmasına neden olan çok yüksek temas basınçları pahasına olur. Tam V-oluklar, modern yolcu asansörü çekiş makaralarında nadiren kullanılır ancak daha eski kurulumlarda veya bazı yük ve servis asansörü uygulamalarında bulunabilir. Bir V oluğundaki yüksek halattan oluğa temas basıncı aynı zamanda oluğun hızlı aşınmasına neden olur ve alttan oyuklu tasarımlarla karşılaştırıldığında çekiş kasnağının daha sık değiştirilmesini gerektirir. Mevcut kurulumlarda tam V-oluklarla karşılaşıldığında, bakım denetimleri sırasında bunların durumu dikkatle değerlendirilmelidir.

Asansör Kasnakları İçin Malzeme ve İmalat Standartları

Asansör makaraları, sistemdeki rollerine uygun sertlik, tokluk, işlenebilirlik ve aşınma direncinin doğru kombinasyonunu sağlayacak şekilde seçilen malzemelerden üretilir. Aşağıdaki tablo, kullanılan ana malzemeleri ve bunların özelliklerini özetlemektedir:

Asansör kasnakları, Avrupa'da EN 81-20 ve EN 81-50, Kuzey Amerika'da ASME A17.1 ve Çin'de GB 7588 dahil olmak üzere ilgili güvenlik standartlarına uygun olmalıdır. Bu standartlar, minimum makara-halat çapı oranlarını (tipik olarak çekiş makaraları için D/d ≥ 40; burada D, makara adım çapı ve d, halat çapıdır), oluk profili toleranslarını, malzeme mekanik özellik gerekliliklerini ve muayene kriterlerini belirtir. Asansör tipi onayı için bu standartlara uygunluk zorunludur ve hem üretim hem de periyodik güvenlik denetimleri sırasında doğrulanır.

D/d Oranı: Halat Çapına Göre Makara Çapı Neden Kritiktir

Makara adım çapının (D) halat çapına (d) oranı - evrensel olarak D/d olarak yazılır - asansör halatı ve makara sistemi tasarımında en önemli parametrelerden biridir. Bir halat bir makara üzerinde her büküldüğünde, halatın dış telleri gergin bir şekilde gerilirken iç teller sıkıştırılır. Halata göre makara ne kadar küçük olursa, bu bükülme gerilimi o kadar şiddetli olur ve halatın yorulma hasarı o kadar hızlı toplanır. 40:1'lik bir D/d oranı (asansör güvenlik standartlarının çekiş makaraları için zorunlu kıldığı minimum değer) 13 mm'lik bir halat için minimum makara adım çapının 520 mm olduğu anlamına gelir.

Daha büyük D/d oranlarının kullanılması halat ömrünü önemli ölçüde uzatır. Araştırma ve saha verileri sürekli olarak D/d'nin 40'tan 60'a çıkarılmasının, eşdeğer yükleme altında halat yorulma ömrünün iki katından daha fazla olabileceğini göstermektedir. Yüksek hızlı, yüksek döngülü asansör sistemleri (günde yüzlerce sefer yapan yüksek ticari binalar gibi), değiştirmeler arasında kabul edilebilir halat servis ömrü elde etmek için sıklıkla 60-80 veya daha yüksek D/d oranları belirler. D/d oranı sadece çekiş makarası için değil, sistemdeki tüm makaralar için korunmalıdır, çünkü halat bükülme yorgunluğu, her bir yolculuk çevrimi sırasında halatın temas ettiği her makara boyunca kümülatiftir. Deflektör makaraları ve baş üstü makaralar bazen çekiş makarasından daha küçük çaplarla belirtilir, ancak bunların halat yorgunluğuna katkıları genel halat ömrü hesaplamasında hesaba katılmalıdır.

Asansör Kasnağı Muayenesi: Neler ve Ne Zaman Kontrol Edilmeli

Asansör makaralarının düzenli muayenesi, tüm önemli güvenlik standartları kapsamında asansör bakımının zorunlu bir unsurudur. Makara denetimi iki amaca hizmet eder: aşınmış veya hasarlı makaraları halat hasarına veya sistem arızasına neden olmadan önce tespit etmek ve makara sisteminin yeterli çekiş ve halat ömrü sağlamaya devam ettiğini doğrulamak. Her periyodik asansör bakım ziyaretine aşağıdaki inceleme öğeleri dahil edilmelidir:

• Oluk aşınma ölçümü: Her bir oluğun derinliğini ve profilini ölçmek için bir oluk ölçer (nominal oluk profiliyle eşleşen bir devam eden/geçmeyen profil ölçer) kullanın. Üreticinin toleransının ötesinde aşınmış oluklar (tipik olarak oluk yarıçapında %10-15'ten fazla artış veya alttan kesilmiş profilde gözle görülür düzleşme) yeniden işlenmeli veya kasnak değiştirilmelidir. Aşınmış oluklar, çekiş makarasındaki çekişi azaltır ve saptırıcı makaralardaki halat temas basıncını artırarak ipin aşınmasını hızlandırır.
• Oluk yüzey durumu: Oluk yüzeylerini çizilme, çatlama, çukurlaşma veya korozyon açısından inceleyin. Puanlama - kopan halat telleri tarafından kasnak oluğuna açılan uzunlamasına oluklar - halatta stres yoğunlaşmaları yaratır ve halatın bozulmasını önemli ölçüde hızlandırır. Çizilmiş oluklara sahip herhangi bir kasnak, düzgün bir oluk yüzeyi elde etmek için yeniden işlenmeli veya yeniden işleme sonrasında oluk derinliği minimumun altına düşerse değiştirilmelidir.
• Oluk derinliği tutarlılığı: Çok oluklu bir kasnak üzerindeki tüm oluklar boyunca oluk derinliğini ölçün. Eşit olmayan oluk derinlikleri, halatlar arasında eşit olmayan yük dağılımına neden olur; en sığ oluk en yüksek yükü taşırken, daha derin oluklardaki halatlar daha az gerilim taşır. Bu yük dengesizliği aşırı yüklenmiş halattaki aşınmayı hızlandırır ve genel sistem güvenlik faktörünü azaltır. Aynı makaradaki oluklar arasındaki derinlik farkı 0,5 mm'yi aşarsa oluklar yeniden işlenmelidir.
• Rulman durumu: Halatlar çıkarılmış haldeyken kasnağı elle döndürerek kasnak yataklarında gürültü, pürüz veya aşırı oynama olup olmadığını kontrol edin. Pürüzlü, gürültülü veya gevşek yataklar, yağlamanın bozulduğunu veya yatakta aşınma olduğunu gösterir ve derhal değiştirilmeleri gerekir. Arızalı kasnak yatakları, halat aşınmasının hızlanmasına ve kasnak mili ve destek yapısı üzerinde anormal yüklemeye neden olan kasnağın yanlış hizalanmasına neden olur.
• Kasnak hizalaması: Kasnağın halat yolu ile doğru şekilde hizalandığını doğrulayın; yanlış hizalanmış makaralar halatın oluk boyunca belli bir açıyla ilerlemesine neden olur, halatın ve oluğun asimetrik olarak aşınmasına neden olan yanal kuvvetler oluşturur ve halatın yüksek hızlarda oluktan atlamasına neden olabilir. Hizalama, kasnak yüzleri boyunca bir düz kenar veya lazer hizalama aracı kullanılarak kontrol edilir.
• Kasnak koruma durumu: Halatın raydan çıkmasını önlemek için tüm makara korumalarının yerinde, hasarsız ve doğru konumlandırılmış olduğunu doğrulayın. Güvenlik standartları, ani gerilim kaybı durumunda halatı oluk içinde tutmak için tüm asansör makaralarında korumaların olmasını gerektirir.

Asansör Kasnağı Ne Zaman Değiştirilmelidir?

Asansör kasnağını çalıştırmaya devam etmek veya yivleri yeniden işlemek yerine ne zaman değiştirileceğine karar vermek, güvenliği, halat ömrünü ve bakım maliyetini dengelemesi gereken bir karardır. Aşağıdaki koşullar kasnağın değiştirilmesini veya kanalın yeniden işlenmesini gerektirir ve inceleme sırasında belirlendiğinde zorunlu eylem öğeleri olarak ele alınmalıdır:

• Oluk toleransının ötesinde aşınma: Yiv aşınma göstergesi ölçümleri, yivlerin imalatçının yiv yarıçapı veya alttan kesme geometrisi için belirlediği toleransın dışında aşındığını gösterdiğinde ve yiv tabanını minimum duvar kalınlığının altına düşürmeden yeniden işlemeye izin verecek yeterli malzeme kaldığında, yivler yeniden işlenmelidir. Yeniden işleme için yeterli malzeme kalmazsa kasnağı değiştirin.
• Çatlama veya kırılma: Kasnak gövdesinde, göbeğinde veya kasnağında gözle görülür herhangi bir çatlak varsa, kasnağın derhal değiştirilmesi gerekir. Dökme demir makaralardaki çatlaklar döngüsel yükleme altında hızla yayılır ve ciddi kırılmalara neden olabilir. Çatlak makaraları kaynak veya başka yöntemlerle onarmaya çalışmayın.
• Makineyle işlenemeyen halat oluğu çentikleri: Oluk çentiği, çentik işaretlerini kaldırmak için yeniden işlemenin oluğu minimum derinliğin altına düşürecek kadar derin olması durumunda, değiştirme gerekir.
• Korozyon hasarı: Yüksek nem, kimyasallara maruz kalma veya kıyıdaki tuzlu havanın olduğu ortamlarda oluk yüzeylerinde veya kasnak gövdesinde meydana gelen önemli korozyon çukurları, oyuk derinliği makaranın yapısal bütünlüğünü veya halat temas yüzeyinin pürüzsüzlüğünü tehlikeye attığında değiştirilmesi gerekebilir.
• Rulman yatağının aşınması: Rulman mahfazası deliği aşınmışsa veya rulman dış yatağı güvenli bir şekilde tutulamayacak şekilde hasar görmüşse, kasnağın değiştirilmesi gerekir; aşınmış bir mahfazada büyük boyutlu rulmanlar veya yapışkan onarım bileşikleri kullanmaya çalışmak, asansör sistemlerinde kabul edilebilir bir güvenlik uygulaması değildir.

Modern MRL ve Yüksek Hızlı Sistemlerde Asansör Kasnakları

1990'ların sonlarından itibaren alçak ila orta katlı binalar için baskın kurulum türü haline gelen makine dairesiz (MRL) asansör teknolojisi, asansör kasnak sistemleri için yeni zorluklar ve konfigürasyonlar ortaya çıkardı. MRL kurulumlarında, çekiş makinesi asansör boşluğunun içine (tipik olarak tepeye) monte edilir ve halat geometrisi, asansör boşluğu yapısının kapalı alanı içerisine konumlandırılan saptırıcı makaralar kullanılarak oluşturulmalıdır. Bu, kasnak konumlandırma doğruluğu, yapısal destek tasarımı ve bakım erişim planlaması konusunda geleneksel makine odası kurulumlarına göre çok daha fazla talep doğurur. MRL deflektör makaraları genellikle makinenin taban plakası düzeneğine entegre edilir veya asansör boşluğu yapısına kaynaklanmış veya cıvatalanmış özel çelik braketlere monte edilir.

Yüksek binalara hizmet veren yüksek hızlı asansörler (4 m/s ve üzerinde hareket eden asansörler), çekiş kasnağı performansı üzerinde ciddi talepler doğurur. Yüksek hızlarda, halat titreşimi, aerodinamik etkiler ve halat makarası giriş ve çıkış noktalarındaki dinamik darbe kuvvetlerinin tümü önemli ölçüde artar. Yüksek hızlı çekiş makaraları her zaman dövme çelikten veya yüksek dayanımlı sünek demirden yapılır, titreşimi en aza indirecek şekilde hassas bir şekilde dengelenir, yüksek hassasiyetli rulmanlarla donatılmıştır ve yeterli çekişi korurken halat yorgunluğunu en aza indiren dikkatlice optimize edilmiş oluk profilleriyle tasarlanmıştır. 4 m/s'ye varan hızlar için düz kaplamalı çelik bant sistemlerinin (Schindler'in Multibelt ve Otis'in Gen2'si gibi) ortaya çıkışı, yivli demir makaralara alternatif olarak poliüretan astarlı makaraları tanıttı; bu, orta katlı uygulamalarda daha sessiz çalışma ve daha uzun bant hizmet ömrü sağlarken, hassas yivli çekiş makaralarına kıyasla makara imalatını basitleştirdi.