Physics-based simulations of elevator door systems
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2021-08-23
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Mechanical Engineering (MEC)
Language
en
Pages
84+7
Series
Abstract
Elevator doors has become as mandatory safety equipment in elevators due increasing utilization of elevator systems. Thus, maintenance process and product designs of elevator doors are continuously optimized by elevator companies in order to improve the overall reliability of elevator products. The optimization process requires information about the dynamic behavior of elevator door systems undergoing different malfunctions during nominal drive cycles. Malfunction data is acquired either from elevator door systems at field or from laboratory tests. However, in order to obtain the data, a significant amount of resources are required from test equipment, data collection utilities and test work. The objective of the thesis is to introduce physic-based simulations as an alternative solution for providing data for the product and maintenance development purposes. As the computational power is increasing, physics-based simulations are becoming more relevant for predicting dynamic behavior of machine systems. Therefore, the dynamic simulations could be an effective way to obtain synthetic data for individual malfunction cases in entire product platforms. In the thesis, an existing simulation model based on a single elevator door configuration was utilized as a base model for malfunction simulations. During the thesis, the original model was updated and modified to enable simulations of multiple door configurations. Additional elements and parametrizations were also implemented to the base model for producing accurate malfunction simulation results. All simulated cases in the thesis were compared with measured data acquired from laboratory experiments. Validation comparisons displayed good correlations between test data and simulation data and most of identified failure modes for malfunction cases were captured in malfunction simulations. It was also found that the absence of door motor and differences in control system between the model and real elevator doors were reasons for most of inaccuracies in the simulation model.Hissijärjestelmien käytön yleistyessä, hissiovet ovat tulleet hissien pakollisiksi turvavälineiksi. Tästä syystä hissiyhtiöt optimoivat hissiovien huoltoprosessia ja tuotesuunnittelua, jotta hissituotteiden yleinen luotettavuus parantuisi. Optimointiprosessi vaatii informaatiota hissioven dynaamisesta käyttäytymisestä, kun hissiovijärjestelmät käyvät läpi erilaisia toimintahäiriöitä ajon aikana. Toimintahäiriöstä hankitaan tietoa joko käytössä olevista hissiovijärjestelmistä tai laboratoriotesteistä. Tiedonhankinta vaatii merkittävän määrän resursseja, kuten testauslaitteistoa, tiedon keräämiseen vaadittuja laitteita ja testaustyötä. Diplomityön tavoitteena on johdatella fysiikanpohjaiset simulaatiot vaihtoehtoisena ratkaisuna häiriötilojen tiedonhankintaan tuote- ja huoltoprosessin kehitystä varten. Kasvava tietokoneiden laskentakyvyn lisääntymisen ohella, fysiikkapohjaiset simulaatiot ovat muuttuneet yhä oleellisemmaksi työkaluksi ennustamaan koneiden dynaamista käyttäytymistä. Simulaatiota voitaisiin käyttää tehokkaana menetelmänä luoda synteettistä dataa yksittäisistä häiriötilanteista kokonaisille tuotealustoille. Diplomityössä toimintahäiriöt simuloidaan olemassa olevalla virtuaalimallilla, joka perustuu yhteen hissioven konfiguraatioon. Diplomityön aikana mallia on päivitetty ja muokattu, jotta mallilla voidaan simuloida muita ovikonfiguraatioita. Toimintahäiriösimulaatioiden kannalta olennaisia lisäyksiä ja parametrisointeja on myös toteutettu alkuperäiseen malliin, jotta pystyttiin tuottamaan tarkkoja simulaatiotuloksia. Kaikki simuloidut tapaukset verrattiin mittaustuloksiin, jotka hankittiin laboratoriomittauksilla. Simulaatiotulokset ja testitulokset korreloivat hyvin ja suurin osa tunnistetuista hissiovijärjestelmän virhetiloista saatiin onnistuneesti uudelleenluotua häiriösimulaatioilla. Suurin osa mallin epätarkkuuksista huomattiin johtuvan sähkömoottorin puuttumisesta simulaatiomallista ja simuloidun kontrollijärjestelmän eroamisesta oikeasta kontrollijärjestelmästä.Description
Supervisor
Polojärvi, ArttuThesis advisor
Roivainen, GabrielaViita-aho, Tarvo
Keywords
multibody dynamics, dynamic simulations, elevator door systems, malfunction analysis