[논문]엘리베이터 로프장력 자동조절기 개발에 관한 연구

김동복; 김갑순

doi:10.14775/ksmpe.2020.19.05.060

엘리베이터 로프장력 자동조절기 개발에 관한 연구
A Study on the Development of an Elevator Rope Tension Automatic Equalizer 원문보기

한국기계가공학회지 = Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, v.19 no.5, 2020년, pp.60 - 66

김동복 (경상대학교 기계융합공학과) , 김갑순 (경상대학교 제어계측공학과(ERI))

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, we describe a rope tension automatic equalizer that automatically adjusts several rope tensions connecting the elevator car and the counterweight. The automatic rope tension equalizer is composed of a body, ram, and rope shaft. The body includes a cylinder hole, in which a ram is assembled. A rope shaft is assembled in a hole in the ram. Moreover, the rope is fixed to the rope shaft, with a hole through which fluid can pass between each cylinder hole and the hole of the body. The central concept is that the force of each rope is evenly distributed by the hydraulic pressure between the ram and the body cylinder when the rope is pulled. The thickness of the jaw connecting the small and large diameters of the body of the rope tension automatic equalizer was 15 mm based on structural analysis. The results of the representative experiment to install the produced rope tension equalizer on the elevator revealed it was possible to reduce the rope tension deviation by more than 71 kg.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 논문에서는 엘리베이터의 7개 로프의 장력을 자동으로 조절하는 로프장력 자동조절기를 설계 및 제작하였다. 7개의 로프를 연결할 수 있는 로프장력 자동조절기를 모델링하였고 구조해석을 통해 안전도를 확인하였다.
본 논문에서는 엘리베이터의 7개 로프의 장력을 자동으로 조절하는 로프장력 자동조절기를 설계 및 제작하였다. 7개의 로프를 연결할 수 있는 로프장력 자동조절기를 모델링하였고 구조해석을 통해 안전도를 확인하였다.

제안 방법

본 논문에서는 엘리베이터의 7개 로프의 장력을 자동으로 조절하는 로프장력 자동조절기를 설계 및 제작하였다. 7개의 로프를 연결할 수 있는 로프장력 자동조절기를 모델링하였고 구조해석을 통해 안전도를 확인하였다. 그리고 로프장력 자동조절기를 제작하였고 실험용 엘리베이터에서 특성실험을 실시하였으며 실제 건물의 엘리베이터에 설치한 후 장력측정실험을 실시하였다.
s²)이다. 그래서 엘리베이터 로프가 지탱하는 총 중략을 35,000N으로 결정하였다.
7개의 로프를 연결할 수 있는 로프장력 자동조절기를 모델링하였고 구조해석을 통해 안전도를 확인하였다. 그리고 로프장력 자동조절기를 제작하였고 실험용 엘리베이터에서 특성실험을 실시하였으며 실제 건물의 엘리베이터에 설치한 후 장력측정실험을 실시하였다.
그리고 램의 재질은 S45C로 선정하였고 크기는 작은 직경을 Φ30mm이고 큰 직경을 Φ50mm로 결정하였다. 로프축과 램은 재질을 S45C를 사용하였기 때문에 매우 안전하므로 구조해석을 실시하지 않고 몸체의 램의 상부의 힘에 의해 유압이 받는 부분의 응력과 처짐을 확인하기 위한 구조해석을 실시하였다. 이를 위해 로프장력 자동조절기 몸체의 재질은 알루미늄 Al6063을 선정하여 경질도금(아노다이징)하였고 외형 크기는 85×120× 254mm로 결정하였다.
모델링한 로프장력 자동조절기의 몸체 작은 직경과 큰 직경이 연결되는 턱의 두께를 구조해석을 통해 15mm로 결정하였고 이것의 최대 초짐이 3 μm 이하 안전율이 9배 이상이었다.
몸체에 7개 램을 조립하고, 몸체의 시린더와 램 사이에 유압유(#48~68)을 주입시켰으며, 램의 상부 외경과 하부외경과 몸체 홀들 사이로 유압유가 누수되지 않도록 우레탄 패킹(Φ50×5mm, Φ30×5mm)을 끼웠다.
측정은 독일사에 Henning서 제작한 로프장력 측정기(MSM12 모델)를 이용하였다. 실험은 7개 로프(R2~R7)에 로프장력측정기 7개를 부착하고 각각 3회씩 측정하였다. 특성실험에 사용된 엘리베이터는 15인승(75kg/인×75kg= 1125kg)이고, 카의 질량은 승객 질량의 1.
엘리베이터는 사람을 수직으로 이동하는 것으로 매우 안전하게 설계해야 하므로 몸체의 안전율은 9배 이상, 수직 처짐을 거의 발생되지 않도록 3 μm이내가 되도록 설계하고자 한다.

대상 데이터

그리고 램의 재질은 S45C로 선정하였고 크기는 작은 직경을 Φ30mm이고 큰 직경을 Φ50mm로 결정하였다.
로프장력 자동조절기를 구성하는 로프축의 재질은 S45C로 선정하였고 크기는 Φ50×140mm로 결정하였으며 표면연마 후 도금(니켈과 크롬)처리하였다.
엘리베이터는 사람을 수직으로 이동하는 것으로 매우 안전하게 설계해야 하므로 몸체의 안전율은 9배 이상, 수직 처짐을 거의 발생되지 않도록 3 μm이내가 되도록 설계하고자 한다. 몸체 재질(Al6063)의 물성치는 항복강도 145MPa, 인장강도 185MPa, 포와송비 0.33, 비중 26,500N/m³이다.엘리베이터 제원은 속도가 150m/min, 승객 질량이 1,500kg(20인승, 75kg/인), 카 질량이 2,000kg(승객 질량(1,500kg)×13배 ≒2,000kg)으로 계산된다.
이를 위해 로프장력 자동조절기 몸체의 재질은 알루미늄 Al6063을 선정하여 경질도금(아노다이징)하였고 외형 크기는 85×120× 254mm로 결정하였다.
6의 (a)에서 나타낸 것과 같이 실험장치와 같이 실험을 실시하였다. 측정은 독일사에 Henning서 제작한 로프장력 측정기(MSM12 모델)를 이용하였다. 실험은 7개 로프(R2~R7)에 로프장력측정기 7개를 부착하고 각각 3회씩 측정하였다.
특성실험에 사용된 엘리베이터는 15인승(75kg/인×75kg= 1125kg)이고, 카의 질량은 승객 질량의 1.5배인 1687kg이나 실제 제작한 후 측정결과 1624kg이었다.

데이터처리

몸체의 작은 직경과 큰 직경은 램의 그것들이 조립되므로 각각 Φ30mm와 Φ50mm이다. 작은 직경과 큰 직경이 연결되는 턱의 반경 차는 10mm로 결정하고 턱의 두께를 결정하기 위해 소프트웨어(ANSYS Workbench 18)를 이용하여 구조해석을 실시하였다.

성능/효과

로프 1~7번에 가해지는 질량은 Table 1에 나타낸 것과 같고 이것들을 합한 총 질량은 1624±2kg, 로프장력 평균(AG: average)은 232±0.3kg, 각 로프장력 간의 편차(MD: maximum deviation)는 113±2kg, 최대 오차는 27.1%이었다.
로프 1~7번에 가해지는 질량은 Table 2에 나타낸 것과 같고, 이것들을 합한 총 질량은 1683±1kg, 로프장력 평균(AG: average)은 240±1kg, 각 로프장력 간의 편차(MD: maximum deviation)는 42±1kg, 최대 오차는 11.7%이었다.
7%이었다. 로프장력 조절기를 설치한 경우는 로프장력 편차를 71kg을 줄일 수 있었고 오차로는 15.4%을 줄일 수 있었다. 그러므로 엘리베이터 동작시 장력이 가장 큰 로프와 도로래의 홈과의 마찰을 줄일 수 있어 철심의 끊어짐, 소음, 진동, 미끄럼 등이 적게 될 것으로 판단된다.
모델링한 로프장력 자동조절기의 몸체 작은 직경과 큰 직경이 연결되는 턱의 두께를 구조해석을 통해 15mm로 결정하였고 이것의 최대 초짐이 3 μm 이하 안전율이 9배 이상이었다. 제작한 로프장력 자동조절기를 엘리베이터에 장착하여 특성실험한 결과 로프장력 자동조절기가 부착되지 않았을 때보다 로프장력 편차를 71kg 이상 줄일 수 있었으므로 엘리베이터 동작시 발생되는 로프와 도로래의 홈 마찰 철심 가닥의 절단, 소음, 진동, 미끄럼 등을 줄일 수 있을 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	로프장력 자동조절기의 역할은?	본 논문에서는 엘리베이터의 7개 로프의 장력을 자동으로 조절하는 로프장력 자동조절기를 설계 및 제작하였다. 7개의 로프를 연결할 수 있는 로프장력 자동조절기를 모델링하였고 구조해석을 통해 안전도를 확인하였다.
	엘리베이터의 동작은 어떻게 수행되는가?	1의 (b)에 나타낸 것과 같은 스프링 소켓이 엘리베이터 카에 고정되고 스프링 소켓에 여러 개의 로프(rope)를 고정시키며 이 로프들은 권상기 모터축과 연결된 도로래를 감아 균형추에 고정된다. 엘리베이터의 동작은 모터가 회전하면 도로래가 회전되고 이 도로래의 정회전 및 역회전에 따라 로 프가 카와 균형추를 상하로 이동시킨다. 여러 개의 로프의 한쪽 끝은 균형추와 다른 쪽 끝은 스프링 소켓과 고정되는데 이때 여러 개의 로프의 길이를 정확히 같은 길이로 고정할 수 없으므로 각 로프에 걸리는 장력 중 가장 큰 장력과 작은 장력의 차가 보통 20% 내외로 발생하게 된다.
	유압이 받는 부분의 응력과 처짐을 확인하기 위한 구조해석을 위해 부여한 조건은?	로프축과 램은 재질을 S45C를 사용하였기때문에 매우 안전하므로 구조해석을 실시하지 않고 몸체의 램의 상부의 힘에 의해 유압이 받는 부분의 응력과 처짐을 확인하기 위한 구조해석을 실시하였다. 이를 위해 로프장력 자동조절기 몸체의 재질은 알루미늄 Al6063을 선정하여 경질도금(아노다이징)하였고 외형 크기는 85×120× 254mm로 결정하였다. 몸체의 작은 직경과 큰 직경은 램의 그것들이 조립되므로 각각 Φ30mm와 Φ50mm이다.

참고문헌 (8)

Nagel, H. D., BRAKE REGULATING APPARATUS FOR AN ELEVATOR CAR, Unated States Patent, No. 5,648,644, 1997.
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상세보기
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상세보기
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상세보기
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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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