EN 81-20 ja ASME A17.1 mukaisten suunnittelukuormien erot teolliselle tavarahenkilöhissille käytettäessä raskasta kuormankäsittelylaitetta sekä kuormauksen vaikutus teollisen tavarahenkilöhissin hitsatun levylaippaliitoksen väsymiskestoikään

Abstract

Työssä tutkitaan standardien EN 81-20 ja ASME A17.1 mukaisten suunnittelukuormien eroja tavarahenkilöhissin lastaustapahtumassa käytettäessä raskasta kuormankäsittelylaitetta. Mainituille standardeille yhteiseksi soveltuvan kuormitustapauksen luomiseksi kirjallisessa vertailussa on mukana eri haarukkatrukkimallien todellisia akselikuormia sekä EN 1991-1-1, joka käsittelee haarukkatrukeista aiheutuvia kuormia rakennuksissa. Edellä mainitut hissistandardit eivät erikseen tunnista hissikorin jatkuvan kuormauksen vaikutusta mahdollisen väsymisvaurion syntymiseen, joten myös väsymiskestoiän tarkastelu on osana työtä.

Väsymiskestoiän tarkastelu tehdään simuloimalla hissin normaali käyttö sekä kuormaus hyödyntäen FE-analyysiä. Tutkittavan levylaippaliitoksen hitsiltä luetaan tehollisen lovijännitysvaihtelun tulokset, jotka käännetään analyyttisesti vastaamaan liitoksen elinikää erikseen määritellyin hissin työkierroin. Analyyttisessa laskennassa tulokset skaalataan vastaamaan sekä useita hissin nimelliskuormatasoja että haarukkatrukin akselikuormatasoja, jotta kuormauksen vaikutusta liitoksen väsymiskestoikään voidaan yleisellä tasolla arvioida.

Kirjallisessa vertailussa EN 1991-1-1 on yleisesti hissistandardeja kattavampi kuormien määrityksessä ja vastaa paremmin haarukkamallien todellisia kuormia. Vertailun pohjalta luotu ja hissistandardeille yhteiseksi soveltuva kuormitustapaus korottaisi lievästi nykyistä EN 81-20 kynnyskuormatasoa, vaatisi kuorman asettelulta ASME A17.1 mukaista tarkastelua sekä asettaisi rajoituksen hissin nimelliskuormatasolle, jonka jälkeen kuormankäsittelylaitteesta aiheutuva kuorma tulisi selvittää tarkemman analyysin perusteella. Väsymiskestoiän tarkastelun perusteella kuormauksella on vähintään suhteellisella tasolla merkittävä vaikutus väsymiskestoikään, mutta tarkastelua tulisi laajentaa useammalle liitokselle ennen tarkempia johtopäätöksiä.

The work examines the differences between design loads according to EN 81-20 and ASME A17.1 for goods passenger lift when using a heavy handling device. In order to create a common design load case for the aforementioned standards, literary comparison includes actual axial loads of different forklift models and EN 1991-1-1, which defines some actions induced by forklifts. The lift standards do not specifically recognize if continuous loading of lift using a heavy handling device has any impact on fatigue phenomenon and thus, this study also includes a general level fatigue life examination.

Calculation for fatigue life is carried out by using FE-analysis to simulate lift normal operation and loading. Effective notch stresses are read from the welded lap joint and are analytically turned to corresponding fatigue life in specific lift cycles. In the analytical calculations, the results are scaled to reflect both, a number of rated load and forklift axle load levels in order to achieve a general view how lift loading using a handling device affects to fatigue life of the joint.

In the the literary comparison, EN 1991-1-1 is generally more comprehensive than lift standards for the determination of loads and better reflects the actual axial loads from forklifts. The common design load created for aforementioned lift standards based on the literary comparison would raise the sill load slightly from current EN 81-20 level, would require load from handling device to be placed as defined in ASME A17.1 and sets a certain rated load limit after which the load caused by the handling device should be determined by a more detailed analysis. Based on the fatigue life results of the joint, loading of the lift using a heavy handling device has significant proportional impact on the fatigue life of the joint, but study should be extended to several joints before further conclusions are drawn.