완충기는 카가 샤프트 바닥에 충돌할 때 에너지를 흡수하여 충격을 완화하는 장치이다. 완충기의 종류별 설계기준은 행정(플런저 이동거리), 감속도 제한, 세장비 제한, 스프링 완충기의 적용중량 및 스프링 간 접촉 방지, 그리고 피트 바닥의 하중 지지능력 등으로 정해져 있다.
출제기준 단원 「플런저 복귀시간 및 피트의충격하중」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
묻는 꼴
문제 수
무엇을 묻나
유입식 완충기 행정·감속도 판단
1
유입식 완충기가 충돌 시 평균 감속도와 행정 산정 기준을 묻는다
유압 플런저 세장비 규정
1
유압완충기 플런저의 세장비 허용치를 묻는다
스프링 완충기 적용중량·간격 기준
1
스프링 완충기의 적용중량 정의와 카-완충기 최대거리를 묻는다
뜻
유입식(유압) 완충기는 카가 정격속도의 115%로 충돌할 때 평균 감속도가 1G 이하가 되도록 행정을 산정하여야 한다는 설계원칙이 있다. 이는 충돌 시 승객에게 가해지는 충격을 완화하기 위한 기본 안전 기준이다. 유입식 완충기의 복귀시간 등 다른 설계조건도 안전성과 기능성 관점에서 규정된다.
유압완충기의 플런저는 좌굴 위험을 피하기 위해 세장비(L/K)를 제한하여야 한다. 승강기 설계 규정에서는 이 비를 80 이하로 설계하여 좌굴저항을 확보하도록 규정한다. 일반적인 기계설계 기준보다 더 엄격한 수치가 적용된다는 점을 기억한다.
스프링 완충기는 적용중량과 스프링 간 접촉 여부가 중요한 설계요소이다. 스프링 완충기의 적용중량은 스프링이 접촉되지 않은 상태의 정하중을 기준으로 정하며, 카측과 균형추측의 적용중량 산정 기준이 별도로 규정된다. 또한 카가 최하층에서 수평 정지했을 때 카와 완충기 사이의 최대 거리는 600mm로 정해져 있다.
피트 바닥과 완충기 지지대는 구조적으로 매우 강해야 한다. 규정에서는 카가 최대 적재 상태로 완충기에 하중을 가할 때, 완충기 지지대 하부에 걸리는 정하중의 최소 4배를 버틸 수 있는 강성을 요구한다. 이는 충격하중에 대한 안전여유를 확보하기 위한 기준이다.
속도별로 완충기 행정 규정이 있으며, 예를 들어 에너지 분산형 완충기는 정격속도 80m/min일 때 약 158mm 이상의 행정을 확보하도록 규정되는 사례가 존재한다. 또한 속도가 느린 엘리베이터(30m/min 이하)의 경우 스프링 완충기 최소 행정이 38mm 이상이어야 한다는 규정적 설명이 존재한다.
예제
1) 피트 바닥 설계 확인 예시
카가 최대 적재 상태에서 완충기에 하중을 전달하는 경우를 기준으로, 피트 바닥은 그 하중의 4배를 지지할 수 있도록 구조를 판단한다. 따라서 설계 검토 시 정하중을 산정한 뒤 최소 지지능력을 4배로 환산하여 구조를 평가한다.
2) 유입식 완충기 행정 사례
유입식 완충기는 카가 정격속도의 115% 속도로 충돌할 때 평균 감속도가 1G 이하가 되도록 행정이 산정되어야 한다는 기준을 적용한다. 설계 또는 검토 시 충돌속도와 요구 평균 감속도를 이용하여 필요한 행정을 산정하여 검증한다.
대표 기출 3문항
유입식 완충기를 설계할 때 고려하여야 할 사항으로 옳은것은?
강도는 최대적용중량의85% 중량으로 비상정지장치의 동작속도로 충격시킬 경우 완충기에 이상이 없어야 하며, 플런저는 완전 복귀해야 한다.
재료의 안전율은 5cm당 20% 이상의 신율을 갖는재료에서는 2 이상이어야 한다.
플런저를 완전히 압축한 상태에서 완전 복구할 때 까지 요하는 시간은 30초 이내어야 한다.
행정은 정격속도의 115%에서 충돌할 경우 평균 감속도1G로 정지하기 위해 필요한 값으로 한다.
정답과 해설 보기
정답 ④ · 유입식 완충기 설계 시 가장 중요한 핵심 사항은 카가 제어 불능 상태로 떨어질 때의 안전을 확보하는 것입니다. 따라서 행정(완충 거리)은 카가 정격속도의 115%라는 과속 상태에서 충돌할 경우, 평균 감속도를 안전 한도인 1중력가속도(1G) 이하로 억제하며 정지할 수 있도록 산정된 필수 값이어야 합니다.
유입식 완충기 행정은 정격속도 115% 과속 시 평균 감속도 1G로 정지할 수 있도록 설계되어야 하므로 ④번이 옳은 설명이다.
다음은 유입 완충기의 설계조건이다. 틀린 것은?
최대 적용중량은 적재하중의 100% 로 한다.
행정 계산시 정격속도의 115%로 충돌했을 경우의 속도로한다
카가 충돌하였을 경우 1G이상의 감속도가 유지되어야 한다.
플렌저를 완전히 압축했을 경우 90초 이내에 완전히 복귀해야한다.
정답과 해설 보기
정답 ③ · 유입완충기(Oil Buffer) 설계 시 카가 충돌하였을 경우 승객이나 화물에 가해지는 충격을 줄이기 위해 평균 감속도는 중력가속도(1G, 9.81m/s²) 이하로 유지되도록 규정되어 있습니다. 따라서 '1G 이상 유지되어야 한다'는 내용은 승객에게 과도한 충격을 주므로 틀린 설명입니다.
유입 완충기는 승객의 안전을 위해 충격 시 감속도를 1G 이하로 제한하므로, 1G 이상 유지해야 한다는 설명은 안전 기준에 위배된다.
완충기에 대한 설명으로 옳은 것은?
카의 스프링 완충기는 스프링간의 접촉된 부분없이 카자중의 2배를 견디어야 한다.
유입식완충기의 반지름과 길이의 비는 100이상으로 한다.
유입식에서 적용범위의 중량으로 정격속도의 115%에서 충돌하였을 때 평균감속도는 1.0g이하이고, 순간 최대감속도는 2.5g을 넘는 감속도가 3초 이상 지속하지 않아야 한다.
스프링완충기를 설계할 때 적용중량의 기준은 스프링간에 접촉된 부분이 없는 정하중 상태에서 설정하여야 한다.
정답과 해설 보기
정답 ④ · 문항은 완충기 설계 시 적용중량을 정할 때의 기준을 묻고 있다. 스프링 완충기의 적용중량은 스프링 간에 접촉이 없는 정하중 상태를 기준으로 정해야 한다는 규정적 정의가 핵심이다.