[논문]38인승 승강기 제동장치의 유한요소해석

이종선

doi:10.5762/kais.2014.15.11.6458

38인승 승강기 제동장치의 유한요소해석
FEM Analysis of a 38 Person Elevator Brake 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.15 no.11, 2014년, pp.6458 - 6463

초록
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본 논문의 목적은 38인승 승강기 제동장치의 설계 및 유한요소해석이다. 최근 승강기의 안전성이 부각되면서 비상 제동장치의 필요성이 높아졌으며 이에 따라 새로 개발된 제동장치의 안전성을 확인하기 위하여 Solid Works를 활용하여 모델링 하였으며 유한요소해석 코드인 ANSYS를 활용하여 유한요소해석을 수행하였다. 해석결과로서 총변형량, 응력, 변형률을 구하였다.

Abstract AI-Helper

This study performed FEM analysis of a 38 person elevator brake. Recently, an emergency brake was newly developed to improve elevator safety. A 3D design was developed using Solid Works and FEM analysis using analysis code ANSYS. The total deformation, stress and strain were obtained....

주제어

AI 본문요약
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가설 설정

승강기 제동장치에 대한 구조해석은 재료의 등방성, 정상상태라 가정하고 ANSYS를 이용하여 해석을 수행하였다. 해석 시에는 정원인 38명이 탑승을 하였다고 가정하였고 본체와 브래킷의 기울기는 45˙로 고정하였다.
승강기 제동장치에 대한 구조해석은 재료의 등방성, 정상상태라 가정하고 ANSYS를 이용하여 해석을 수행하였다. 해석 시에는 정원인 38명이 탑승을 하였다고 가정하였고 본체와 브래킷의 기울기는 45˙로 고정하였다. 대기 상태와 제동 상태 두 가지 해석을 수행하여 재료의 허용응력과 안전기준에 적합한지를 알아보았다.

제안 방법

해석 시에는 정원인 38명이 탑승을 하였다고 가정하였고 본체와 브래킷의 기울기는 45˙로 고정하였다. 대기 상태와 제동 상태 두 가지 해석을 수행하여 재료의 허용응력과 안전기준에 적합한지를 알아보았다.
설계에 앞서 AutoCAD를 이용하여 도식화를 하였다. Fig.
승강기 제동장치를 실제모델과 동일하게 모델링 한 후 제동장치의 제작·안전 기준에 따른 하중조건에 의하여 유한요소해석[3-4] 코드인 ANSYS[5]를 사용하여 구조해석[6-7]을 진행하여 총변형량, 변형률, 응력을 구하였다.

대상 데이터

본 해석에 사용된 재질은 구조용 강재로서 물성치[8]는 Table 1과 같다.

성능/효과

본 연구에서는 38인승 승강기 제동장치에 대한 구조해석 결과 최대응력이 허용응력의 최대 83.411% 이내이므로 구조적으로 안정적임을 알 수 있으며 최대응력이 발생한 부위는 대기 상태에서 상부판, 제동 상태에서 스프링뭉치이다. 이 부위는 재질을 열처리하여 강도를 높여 안전도를 높이는 것이 바람직하다.
Table 3과 Table 4는 대기 상태와 제동 상태의 허용응력 범위 내 안전을 확인한 해석 결과이다. 이 결과로부터 각 부품들은 허용응력의 최대 83.411% 범위 내에서 안전하다는 것을 알 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	38인승 승강기 제동장치에 대한 구조해석에서 최대응력은 허용응력의 최대 몇% 이내인가?	본 연구에서는 38인승 승강기 제동장치에 대한 구조해석 결과 최대응력이 허용응력의 최대 83.411% 이내이므로 구조적으로 안정적임을 알 수 있으며 최대응력이 발생한 부위는 대기 상태에서 상부판, 제동 상태에서 스프링뭉치이다. 이 부위는 재질을 열처리하여 강도를 높여 안전도를 높이는 것이 바람직하다.
	승강기 제동장치에 대한 구조해석에서 몇 명이 탑승하였다고 가정하였는가?	승강기 제동장치에 대한 구조해석은 재료의 등방성, 정상상태라 가정하고 ANSYS를 이용하여 해석을 수행하였다. 해석 시에는 정원인 38명이 탑승을 하였다고 가정하였고 본체와 브래킷의 기울기는 45˙로 고정하였다. 대기 상태와 제동 상태 두 가지 해석을 수행하여 재료의 허용응력과 안전기준에 적합한지를 알아보았다.
	승강기 제동장치란 무엇인가?	이러한 분위기는 고층빌딩이 늘어나는 현실에 비추어 승강기 제동장치[1-2]에 대한 안전기준을 명확히 할 필요성이 있으며 비상사태시 승강기를 제어할 수 있는 제동장치의 중요성이 대단히 높다고 할 수 있다. 승강기 제동장치는 운행 시에 메인로프의 마모로 인해 도어가 열린 채로 급상승하거나 고장에 의한 과속 운행 시 메인로프를 고정시켜 승객과 설비를 보호할 수 있는 장치로써 사고방지 및 안전대책의 최종 장치이다.

참고문헌 (8)

C.E. Vlahovic, "Rationale for New Rules in CSA-B44 Safety Code for Elevators", Elevator World, 1989.
Korea Machinery Meter and Petrochemical Testing and Research Institute, "A Study on the Technical safety Rules of Rope Brake use for Elevator", pp.167, 1999.
T.R.Chandrupatla and A.D.Belegundu, "Introduction to Finite Elements in Engineering", Prentice Hall, 1991.
William Weaver, Jr. and R. Johnston, "Finite Elements for Structural Analysis". PRENTICE HALL, INC. 1993.
ANSYS User's Manual Revision 14.0, Swanson Analysis System, Inc., 2012.
Jongsun Lee, "A Study on the Optimum Shape of Rope Brake", TRANSACTIONS of KSMTE, Vol.14, No.1, pp.101-107, 2005.
Jongsun Lee, "Design and Analysis of Dual Rope Brake By Spring Type", Journal of the Korea Academia-Industrial Cooperation Society, Vol.7, No.3, pp.319-324, 2006.
James shakelford and William Alexander, "Material Science and Engineering Hand Book", CRC Press, 1994.

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