The Experimental Study of Tribological Properties of the Automatic Door Mechanism Rails Used in the Elevators

Year 2023, Volume: 15 Issue: 3, 289 - 301, 31.12.2023

Ertuğrul Durak , Mesut Tor

https://doi.org/10.29137/umagd.1378962

Abstract

In this paper, properties such as friction and wear that occur during the operation between the rollers and rail in the automatic cabin door and landing door mechanisms of elevators were studied. Smooth and failure-free operation of the rails and rollers in the floor and cabin door opening and closing mechanisms, which are integral components of elevator systems, is crucial for ensuring safety and comfort. Although elevator floor and car door mechanism rails vary according to the operating system, they generally operate in dry and/or boundary friction conditions. Under these friction conditions, wear is inevitable.
In the literature, the study of the tribological properties of materials such as rail, brake, and roller is usually done with model test rigs such as Pin on Disc or Reciprocating wear test systems. Two types of presented test systems were used in the study. First, a test model with an elevator car door opening and closing system designed and produced with the suggestions and support of the manufacturers within the scope of the project (Durak, 2023), and secondly, the reciprocating wear test rig were used. Galvanized coated rail and AFC (Dry/Slippery Film Lubricating Coating) technology, which is widely used in the market, were used as test specimens. The friction coefficients and wear amounts of the samples were determined experimentally and the test results obtained were interpreted. In addition, damage cases were observed on both the roller and the rails. It is expected that the findings will greatly contribute to the development of literature, rail, and roller materials for elevator and elevator element manufacturers.

Keywords

Elevator, pulley, rail, coefficient of friction, wear, Galvanized coating, AFC coating

Supporting Institution

Süleyman Demirel Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğü

Project Number

SDÜBAP 3134-YL-12

Thanks

Süleyman Demirel Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğü

Asansörlerde Kullanılan Otomatik Kapı Mekanizması Raylarının Tribolojik Özelliklerinin Deneysel İncelenmesi

Abstract

Bu makalede asansörlerdeki otomatik kabin kapı ve kat kapıları mekanizmasındaki makara ile ray arasında çalışma sırasında oluşan sürtünme, aşınma gibi özellikler incelenmiştir. Asansör sistemlerinin elemanlarından olan kat ve kabin kapı açma kapama mekanizmasındaki ray ve makaralarının pürüzsüz ve hasarsız çalışmaları hem emniyet hem de konfor açısından önemlidir. Asansör kat ve kabin kapı mekanizmalarındaki ray-makara arasında, çalışma sistemine göre farklılık gösterse de genellikle kuru ve/veya sınır sürtünme şartları oluşmaktadır. Bu şartlarda da aşınma kaçınılmaz olmaktadır.
Literatürde ray, fren, makara gibi malzemelerin tribolojik özelliklerinin incelenmesi, genellikle Pim – Disk veya Gidip-Gelme Aşınma Test Cihazları gibi model test düzenekleri ile yapılmaktadır. Çalışmada iki tip test sistemi kullanılmıştır. Birincisi proje (Durak, 2023) kapsamında üretici firmalarında öneri ve desteği ile tasarlanarak üretilen asansör kabin kapı açma kapma sistemli test modeli ve ikincisi ise Gidip Gelme aşınma test cihazı kullanılmıştır. Test numunesi olarak piyasada çok yaygın kullanılan Galvaniz kaplanmış ray ve AFC (Kuru/Kaygan Film Yağlama Kaplama) teknolojisi ile kaplanmış ray numuneler kullanılmıştır. Numunelerin sürtünme katsayıları ve aşınma miktarları deneysel olarak tespit edilerek elde edilen test sonuçları yorumlanmıştır. Ayrıca hem makara hem de raylarda hasar durumları gözlemlenmiştir. Elde edilen bulguların, asansör ve asansör elemanları imalatçıları için bir literatür, ray ve makara malzemesi geliştirilmesine katkı sağlaması beklenmektedir.

Keywords

Asansör, makara, ray, sürtünme katsayısı, aşınma, Galvaniz kaplama, AFC kaplama

Project Number

SDÜBAP 3134-YL-12

References

• Ake Asansör, Yürüyen Merdiven, Engelli Sistemler, https://ake.com.tr/uploads/documents/Asansor_Sistemleri.pdf, Erişim Tarihi 03.09.2023
• Al-Sharif, L. (2021). Indoor Transportation, Editor(s): Roger Vickerman, International Encyclopedia of Transportation, Elsevier, 684-696, ISBN 9780081026724, https://doi.org/10.1016/B978-0-08-102671-7.10762-6
• BSTB, (2016), Bilim, Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı, “Asansör işletme, bakım ve periyodik kontrol yönetmeliği”, 29396 Sayılı Resmi Gazete, 24 Haziran 2016
• Chakraborty, A., Ghosh, R., Sudan, M., Mondal, A.,( 2022). Improvement in hot dip galvanized coating microstructure and properties by pre-metallic deposition on steel surface: A comprehensive review, Surface and Coatings Technology, 449, 128972,ISSN 0257-8972, https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2022.128972
• Chen, W., Wang, Z., Xu, G., Song, W., Xie,Y., Zhao, L., Xia, M., Li, W., (2021). Friction and anti-corrosion characteristics of arc sprayed Al+Zn coatings on steel structures prepared in atmospheric environment, Journal of Materials Research and Technology, 15, 6562-6573, ISSN 2238-7854, https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2021.11.084
• Durak, E. (2023) Asansörlerde kullanılan otomatik kapı mekanizması raylarının tribolojik özelliklerinin deneysel incelenmesi, Proje ID: 3029, Proje No:3134-YL-12, Süleyman Demirel Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi Başkanlığı Proje Raporu.
• Erdoğdu, Y.E. (2014). PA 66 Kompound Malzemeden İmal Edilmiş Asansör Kapı Makaralarının Tribolojik Özelliklerinin İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Tez No: 363870, İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul
• EST Endüstri Teknik Yüzey İşlemleri, http://estyuzeykaplama.com/ , https://estyuzeykaplama.com/hizmetler/kuru-film-yaglama-kaplamasi-technocoat/ Erişim Tarihi 05.09.2023.
• Görmüş, M. & Okçu., Y.B., (2021), Asansör kat kapıları kilitleme tertibatları, kat kapıları sarkaç çarpma testleri ve TS EN 81:20, TS EN 81:50 standartları gereklilikleri, 10. Asansör Sempozyumu, 121-144, 18-20 Kasım 2021, İzmir
• Hiraoka, N. (2001). Wear life mechanism of journal bearings with bonded MoS2 film lubricants in air and vacuum, Wear 249, https://doi.org/10.1016/ S0043-1648(01)00845-6.
• İBK Asansör, https://www.ibkasansor.com/tam-otomatik-kabin-kapisi#product , Erişim Tarihi 03.09.2023
• İmrak, C. E. & Gerdemeli, İ. (2000). Asansörler ve Yürüyen Merdivenler. Birsen Yayınevi, İstanbul
• J. Xu, M.H. Zhu, Z.R. Zhou, P. Kapsa, L. (2003). Vincent, An investigation on fretting wear life of bonded MoS2 solid lubricant coatings in complex conditions, Wear 255, 253–258, https://doi.org/10.1016/s0043-1648(03)00053-x
• Karahan, I. (2016). Asansör bakım işlerinde risklerin değerlendirilmesi ve çözüm önerileri. İş Sağlığı ve Güvenliği Uzmanlık Tezi, Çalışma ve Sosyal Güvenlik Bakanlığı İş Sağlığı ve Güvenliği Genel Müdürlüğü, Ankara, Türkiye
• Kenan H., (2015). MoS2 Katkili PA 66 rulmanlı makaranın kaplama yapılmış AISI1050 imalat çeliği karşısında aşınma davranışının incelenmesi, YL Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul
• Luo, J., Cai, Z.B., Mo, J.L., Peng, J.F., Zhu, M.H., (2015). Torsional fretting wear behavior of bonded MoS2 solid lubricant coatings, Tribol. Trans. 58 (2015) 1124–1130, https://doi.org/10.1080/10402004.2015.1045649.
• Luo, J., Zhu, M.H., Wang, Y.D., Zheng, J.F., Mo, J.L., (2011). Study on rotational fretting wear of bonded MoS2 solid lubricant coating prepared on medium carbon steel, Tribol. Int. 44 1565–1570, https://doi.org/10.1016/j. triboint.2010.10.011.
• Rossi, S., Chini,F., Straffelini, G., Bonora, P.L., Moschini,R., Stampali, (2003). A., Corrosion protection properties of electroless nickel/ptfe, phosphate/mos2 and bronze/ptfe coatings applied to ımprove the wear resistance of carbon steel, Surface and Coatings Technology, 173(2–3), 235-242, ISSN 0257-8972, https://doi.org/10.1016/S0257-8972(03)00662-5
• Shen, M.X., Cai, Z.B., Peng, J.F., Peng, X.D., Zhu, M.H., (2016). Antiwear properties of bonded MoS2 solid lubricant coating under dual-rotary fretting conditions, Tribol. Trans. 60 (2016) 217–225, https://doi.org/10.1080/10402004.2016.1158338.
• Slatter, T., Zalzalah, M., Lewis, R., 2023. Analysis of reciprocating hammer type impact wear apparatus, Wear, 523, 204816,ISSN 0043-1648, https://doi.org/10.1016/j.wear.2023.204816.
• Şimşek, S., & Çetin, B., (2022). Galvaniz kaplamada banyo sıcaklığı ve akım yoğunluğunun kaplamanın mekanik özelliklerine etkisinin incelenmesi. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, (38), 544-552
• TSE, (2009), Türk Standartları Enstitüsü, “TS EN 13015+A1 Standardı, Asansör ve Yürüyen Merdivenlerin Bakımı - Bakım Talimatları İçin Kurallar”, 2009
• Tyni, T. & Ylinen, J., (2006). Evolutionary bi-objective optimisation in the elevator car routing problem, European Journal of Operational Research, 169, 3, 960-977, https://doi.org/10.1016/j.ejor.2004.08.027
• Ünverdi, N.Ö. & Ünverdi, N.A. (2010), Asansör sistemlerindeki iletişim mekanizması, Mühendis ve Makina , 51 (611), 23-29.
• Yin, J., Yan, H., Cai, M., Song,S., Fan, X., & Zhu, M., (2023). Bonded flake MoS2 solid lubricant coating: An effective protection against fretting wear, Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 117, 450-460, ISSN 1226-086X, https://doi.org/10.1016/j.jiec.2022.10.033
• Yurtseven, A.H. (2010), Asansörlerde Kullanılan Fren Balatalarının Tribolojik Özelliklerinin Deneysel incelenmesi, SDÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Isparta
• Zhang, X., & Zubair, M.U., (2022). Extending the useful life of elevators through appropriate maintenance strategies, Journal of Building Engineering, 51, 104347, https://doi.org/10.1016/j.jobe.2022.104347.