Как устроен элеватор: Зерновой элеватор изнутри: работа механизированного организма

Кёнигсбергский портовый элеватор был задуман и построен городскими властями в качестве современного двойного склада, который должен был доминировать над общей панорамой нового порта Кёнигсберга. Тем самым городские власти Кёнигсберга хотели подчеркнуть то, что несмотря на все существующие на тот момент времени неблагоприятные политические условия, имеются реальные возможности для развития активной торговли с восточно-европейскими соседями при помощи использования самых передовых технических устройств. Оба склада могли бы вместить в себя 125 000 тонн зерна, что позволяло считать Кёнигсбергский портовый элеватор самым большим в Европе. Находящийся к юго-востоку башенный склад — Turmspeicher — (названный так по своей надстройке на крыше в виде башни) был задуман как предприятие общественное, а групповые склады — Gruppenspeicher — сдавались частным зерновым фирмам. Таким образом, Кёнигсбергский портовый элеватор был в руках двух главных собственников: городского самоуправления — Магистрата города Кёнигсберг (Magistrat der Stadt Königsberg) и акционерного общества «Кёнигсбергское хранилище» (Königsberger Lagerhaus A.G.). 

Строительство Кёнигсбергского портового элеватора.

 Прибрежные луга не представляли собой идеальное основание для строительства такого грандиозного сооружения, скорее даже наоборот. В этой связи потребовалось забить 5600 свай длиной по 10-15 м, чтобы соорудить прочный фундамент для огромного бетонного зернохранилища. На сваях была размещена мощная железобетонная плита, которая несла на себе груз самого здания и хранящихся в нём товаров. Над этой плитой была создана каркасная система из железобетонных опор и балок с размером сетки в 3,70 м. По горизонтали зданию придают жёсткость железобетонные плиты, идущие через всё здание в виде полов этажей. Опоры, выходящие наружу, со статической точки зрения жёстко связаны с балками, создавая рамную конструкцию. Каркасная система доходит до чердачного этажа, где она приспособлена под плоскость крыши под углом 48°. Каждый из складов поделён деформационными швами на три части, которые могут свободно двигаться относительно друг друга. Наружные стены заложены пустотелыми камнями и оштукатурены по наружной стороне.

В здании Кёнигсбергского портового элеватора имелось три группы складских помещений: средние, боковые и угловые склады, которые были отделены друг от друга пожарными стенами. Помимо этого было возможно также и дальнейшее деление на другие складские группы. 

 В складах были установлены новейшие механизмы для очистки и сушки зерна. Как правило, бетонные стены хорошо поддерживают благоприятную температуру внутри здания. И летом, и зимой они равны примерно 17°C с отклонениями +/- 2° при экстремальных внешних температурах. Однако, существовали две опасности, с которыми персоналу элеватора приходилось постоянно бороться. При слишком большой влажности возникает опасность гниения зерна. Напротив, при слишком большой суши создаётся опасность взрыва зерновой пыли.  

Транспортировка и обработка зерна происходила с помощью механизмов. Зерно ссыпалось из железнодорожных вагонов в бункера-воронки по длинным сторонам складов, а из судов «высасывалось» под повышенным давлением специальной установкой, хобот которой опускался в корабль. Зерно попадало на приёмные ленты, где взвешивалось механическими весами и при необходимости проходило через машину для очистки зерна, в которой оно ещё и подсушивалось. Далее зерно подымалось через главные элеваторы к центральному распределителю, стоявшему на самом верхнем этаже. Там оно распределялось по лентам и далее ссыпалось по самотечным установкам (трубам) через распределители в полу в нужные помещения склада. Таким образом, зерно могло быть механическим способом подано в любую складскую клеть. 

В момент окончания строительства в 1924 году Кёнигсбергский портовый элеватор (Башенный и групповой склад / Turm- und Gruppenspeicher) принадлежал к числу самых современных железобетонных построек и самых больших размеров в мире. Огромное бетонное здание Кёнигсбергского портового элеватора выстояло в военное время без больших повреждений, не считая повреждений крыши и кладки. Оба склада, в отличие от старого хранилища на другой стороне Прегеля, были сравнительно быстро вновь введены в эксплуатацию и находились теперь под единым руководством. Техника была упрощена. Если раньше с помощью системы дросселей можно было хранить рядом различные сорта зерна, то теперь через самотёчные трубы стало возможным хранение одного сорта зерна друг над другом, но не рядом друг с другом. До войны только одна галерея связывала оба склада, которая служила исключительно для передвижения людей. После войны были достроены ещё две галереи.

В настоящий момент все три галереи оснащены конвейерными лентами. Теперь оба здания связывает также тоннель. 

Литература:

 Baldur Köster. Königsberg. Architektur aus deutscher Zeit. Mit 158 Zeichnungen und 235 Fotografien des Verfassers. Im Anhang: Der Kneiphof. Zeichnerische Rekonstruktionen und Gedanken zur Wiedergewinnung eines historischen Stadtbildes. Husum: Husum Druck. 2000. Seiten 166-167. Das Ostpreußenblatt. 28. Mai 1955. Jahrgang 6 / Folge 22. Seite 12. Das Ostpreußenblatt. 6. Juli 1957. Jahrgang 8 / Folge 27. Seite 5. Cornelius Kutschke. Königsberg als Hafenstadt. Königsberg 1930. Кучке, Корнелиус. Новый торговый и промышленный порт Кёнигсберга из: Журнал Союза немецких инженеров, том 68, 1924, со стр. 1257 (с иллюстрациями и чертежами). Кучке, Корнелиус. Кёнигсбергский порт из: Хеймут, Ганс (составитель), Кёнигсберг в Пруссии, 1926, со стр. 32 (с планом и иллюстрациями).

Как работают лифты? — Scientific American

Установка лифтов — это зрелый бизнес, но в настоящее время происходят изменения, поскольку офисные помещения и энергия становятся дорогими. В большинстве зданий высотой более четырех этажей используются тяговые лифты. Двигатель в верхней части вала вращает шкив, по сути, шкив, который поднимает и опускает кабели, прикрепленные к кабине и противовесу. В более медленных системах шестерни соединяют двигатель и шкив. Лифты Faster безредукторные; шкив соединяется напрямую.

В любом случае, оборудование обычно заполняет всю комнату над или рядом с верхом шахты, занимая то, что могло бы быть основным пространством пентхауса.Но нововведения позволяют строителям втиснуть оборудование в головку самой шахты или у боковой стены. «Мы постоянно переходим на безредукторные конструкции без машинного отделения, — говорит Джефф Блейн, старший менеджер проекта Schindler Elevator в Нью-Йорке. Некоторые компании используют безредукторные двигатели с постоянными магнитами, которые меньше традиционных, но стали такими же мощными. Компания Otis Elevator из Фармингтона, штат Коннектикут, перешла с намотанных стальных тросов на плоские стальные ленты, что позволило уменьшить габариты шкива и двигателя.

В то же время производители используют силу тяжести для экономии энергии. Противовес, выбранный таким образом, чтобы весить примерно столько же, сколько кабина с 40–45% полной нагрузки, снижает необходимую мощность двигателя. Но когда пустой лифт должен подняться, падение более тяжелого противовеса дает слишком много энергии; массивные резисторы рассеивают избыточную энергию в виде тепла. Такое же сопротивление необходимо при спуске полной кабины (тяжелее противовеса). Однако новые регенеративные приводы преобразуют потерянную энергию в электричество.«Мы подаем эту энергию обратно в электрическую сеть здания для повторного использования», — говорит Леандр Адифон, вице-президент по проектированию и развитию лифтовых систем компании Otis.

Усовершенствованная диспетчерская технология повышает эффективность использования человека в зданиях с несколькими валами. Офисные здания забивают все больше людей на существующие этажи, но рост населения может замедлить работу лифтов. Чтобы компенсировать это, установщики заменяют кнопки «вверх» и «вниз» в фойе пронумерованными экранами или сенсорными панелями.Потенциальные пассажиры нажимают номер этажа, который им нужен, и компьютер подсказывает им, в какой лифт нужно подняться, группируя людей, идущих на тот же или соседние этажи. Компьютер управляет лифтами, поэтому каждый из них перемещается на небольшой набор соседних этажей, вместо того, чтобы беспорядочно перемещаться вверх и вниз. Схема снижает время ожидания и потребление энергии.

Знаете ли вы …
БЫСТРЫЙ ФАКТ:
Toshiba Elevator утверждает, что самый быстрый пассажирский лифт установлен в 101-этажном здании Тайбэя на Тайване.Максимальная скорость подъема составляет 3314 футов (1010 метров) в минуту, или примерно 100 этажей за 26 секунд. Система нагнетания регулирует атмосферный
давление внутри кабины, чтобы свести к минимуму треск в ушах.

ПЕРВАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ:
Кабель лифта рассчитан на 125 процентов максимальной полной массы кабины, а пять или более кабелей удерживают большинство кабин. Стальной трос стал настолько прочным, что его диаметра в полторы или пять восьмых дюйма достаточно для нагрузки в 3500 фунтов, что типично для зданий средней этажности.Новые плоские высокопрочные стальные ремни аналогичной прочности могут иметь толщину менее четверти дюйма.

ТАК НАКЛОНЕН:
Некоторые лифты, изготовленные Отисом, при подъеме перемещаются в боковом направлении, следуя контуру необычных конструкций. Угловые тросы тянут кабины по рельсам, наклоненным под углом 39 градусов (от горизонтали) в пирамидальном отеле Luxor в Лас-Вегасе и под 30 градусами в Эйфелевой башне в Париже.

Примечание. Изначально эта статья была напечатана под заголовком «Новые разработки в разработке».

Как работают лифты и подъемники?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 16 августа 2020 г.

Нажмите верхнюю кнопку лифта и приготовьтесь к долгой поездке: всего через несколько дней вы будете махать рукой из космоса! Лифты с возможностью увеличения за пределами Земли определенно захватили воображение людей за десятилетие или около того с тех пор, как космические ученые впервые предложили их — и это неудивительно.Но в свое время обычные офисные лифты, вероятно, казались почти столь же радикальными. Это было не просто блестящие строительные материалы, такие как сталь и бетон, который позволил современные небоскребы, чтобы парить в облаках: это было изобретение, в 1861 г., о безопасном и надежном лифте, написанном человеком по имени Элиша Грейвс. Отис Йонкерс, Нью-Йорк. Отис буквально изменил лицо Земля, разработав машину, которую он скромно назвал «улучшением в подъемный механизм », который позволил городам расширяться по вертикали как а также по горизонтали.Вот почему его изобретение по праву может быть описывается как одна из самых важных машин всех времен. Давайте присмотритесь к лифтам и узнайте, как они работают!

Фото: Как далеко уйдет верхняя кнопка? Всю дорогу в космос? НАСА уже работает на лифте, который может транспортировать материалы с поверхности Земли на геостационарную околоземную орбиту на высоту 35 786 км (22 241 миль). Иллюстрация художника Пэта Роулинга любезно предоставлена ​​Центром космических полетов им. Маршалла НАСА (NASA-MSFC).

Что такое лифт?

Художественное оформление: За исключением электронных систем управления, основной механизм тяговых лифтов (тех, которые поднимаются и опускаются тросами) не сильно изменился за более чем столетие.Эта диаграмма взята из исторической брошюры Отис. датируется примерно 1900 годом. Интернет-архив.

В лифтах (если вы пытаетесь их понять) раздражает то, что они рабочие части обычно закрыты. С точки зрения кого-то поднимаясь из вестибюля на 18 этаж, лифт — это просто металлический ящик с дверцами, которые закрываются на одном этаже, а затем снова открываются на Другой. Для тех из нас, кто более любопытен, ключевыми частями лифта являются:

1. Одна или несколько вагонов (металлических ящиков), которые поднимаются и опускаются.
2. Противовесы, уравновешивающие автомобили.
3. Электродвигатель, который поднимает и опускает автомобили, включая система торможения. (В некоторых лифтах вместо них используются гидравлические механизмы.)
4. Система прочных металлических тросов и шкивов, проходящих между автомобилями и двигателями.
5. Различные системы безопасности для защиты пассажиров при обрыве троса.
6. В больших зданиях: электронная система управления, которая направляет автомобили на нужный этаж с помощью так называемый «алгоритм лифта» (сложный математический логика), чтобы обеспечить перемещение большого количества людей вверх и вниз в самый быстрый и эффективный способ (особенно важно в огромных, оживленные небоскребы в час пик).Интеллектуальные системы запрограммированы нести гораздо больше людей вверх, чем вниз в начале день и наоборот в конце дня.

На фото: Типичный современный лифт с электронным управлением. Если вы ждете, пока машины не уедут с дороги, вы часто можете увидеть некоторые из них и выяснить, какие части что делают.

Как лифты используют энергию

С научной точки зрения лифты — это энергия.Чтобы попасть с земли на 18-е поднимаясь по лестнице по полу, вы должны переносить вес вашего тела против тянущей вниз силы тяжести. Энергия, которую вы тратите в процессе (в основном) преобразуется в потенциальную энергию, поэтому подъем по лестнице дает увеличение вашей потенциальной энергии (подъем) или снижение вашей потенциальной энергии (снижение). Это пример действия закона сохранения энергии. На самом деле у вас действительно больше потенциальной энергии наверху здания, чем внизу, даже если это не ощущается.

Для ученого лифт — это просто устройство, которое увеличивает или уменьшает человека. потенциальная энергия без необходимости поставлять эту энергию сами: лифт дает вам потенциальную энергию, когда вы поднимаетесь и он забирает у вас потенциальную энергию, когда вы спускаетесь. В теории, это звучит достаточно просто: лифту не нужно много энергии вообще, потому что она всегда будет возвращать столько же (когда она идет вниз), как он выдает (когда идет вверх). К сожалению, это не так совсем так просто.Если бы в лифте был только простой подъемник с клетка, проходящая через шкив, потребовала бы значительного количества энергии поднимать людей, но у него не было бы возможности вернуть эту энергию: энергия просто теряется из-за трения в тросах и тормозах (исчезает в воздух как отработанное тепло), когда люди спустились вниз.

Сколько энергии потребляет лифт?

Фото: Лифты не просто свешиваются на одном тросе: есть несколько прочных тросов, поддерживающих машину на случай, если один из них сломается.Если все же произойдет худшее, вы обнаружите, что в кабине лифта часто есть телефон для экстренной связи, который можно использовать для вызова помощи.

Если лифт должен поднять слона (допустим, весом 2500 кг) на расстояние около 20 м. в воздух, он должен доставить слона 500000 джоулей дополнительная потенциальная энергия. Если он поднимается за 10 секунд, он должен работают со скоростью 50 000 джоулей в секунду или 50 000 ватт, что является примерно в 20 раз больше мощности, чем у обычного электрического тостера.

Предположим, лифт везет слонов целый день (10 часов или 10 × 60 = 600 минут или 10 × 60 × 60 = 36000 секунд) и подъем за половину этого времени (18000 секунд). Всего потребуется 18 000 × 50 000 = 900. миллиона джоулей (900 мегаджоулей) энергии, что равно 250 киловатт-часы в более привычных терминах.

На самом деле, лифт не будет эффективен на 100 процентов: вся энергия, которую он забирает из электроснабжение не будет полностью преобразовано в потенциальную энергию в поднимающиеся слоны.Некоторые будут потеряны из-за трения, звука, тепла, сопротивление воздуха (лобовое сопротивление) и другие потери в механизме. Таким образом, реальное потребление энергии будет быть несколько больше.

Звучит как огромное количество энергии — и это так. Но многое из этого можно спасти, используя противовес.

Противовес

Фото: Противовес движется вверх и вниз на колесах, следующих по направляющим рельсам сбоку. шахта лифта. Кабина лифта находится в верхней части этой шахты (вне поля зрения), поэтому противовес находится внизу.Когда кабина движется вниз по валу, противовес движется вверх — и наоборот. У каждой машины есть свой противовес, поэтому машины могут работать независимо друг от друга. На этом снимке вы также можете увидеть двери на каждом этаже, которые открываются и закрываются только тогда, когда кабина лифта совмещена с ними.

На практике лифты работают немного иначе, чем простые подъемники. Лифтовая кабина уравновешивается тяжелым противовесом, который весит примерно столько же как автомобиль, когда он загружен наполовину (другими словами, вес веса самого автомобиля плюс 40–50 процентов от общего веса, который он может нести).Когда лифт идет вверх, противовес опускается — и наоборот, что помогает нам в четыре пути:

1. Противовес облегчает двигателю подъем и опускание автомобиля — просто поскольку сидение на качелях значительно облегчает подъем чьего-либо вес по сравнению с поднятием их на руках. Благодаря противовес, двигателю требуется гораздо меньше усилий для перемещения машина либо вверх, либо вниз. Если предположить, что автомобиль и его содержимое весят больше, чем противовес, все двигатель должен поднять, это разница в весе между двумя и дать немного лишнего сила для преодоления трения в шкивах и так далее.
2. Поскольку прилагается меньшая сила, меньше нагрузка на кабели, что делает лифт немного безопаснее.
3. Противовес снижает количество энергии, которое необходимо использовать двигателю. Это интуитивно очевидно для любого, кто когда-либо сидел на качелях: предполагая качели правильно сбалансированы, вы можете качать вверх и вниз любое количество раз, не уставая по-настоящему — совсем не так, как поднимать кого-то на руки, что очень быстро утомляет. Этот Пункт также следует из первого: если двигатель использует меньше сил, чтобы переместить машину на такое же расстояние, она делает меньше работы против силы тяжести.
4. Противовес снижает количество торможений, которые необходимо использовать лифту. Представьте себе, если не было противовеса: тяжеловесная кабина лифта была бы действительно тяжело подниматься вверх, но на обратном пути будет иметь тенденцию мчаться на землю сам по себе, если бы не было надежный тормоз, чтобы остановить это. Противовес значительно упрощает управление лифт кабина.

В другой конструкции, известной как дуплексный лифт без противовеса, две кабины соединены между собой. к противоположным концам того же кабеля и эффективно сбалансировать каждый другое, устранение необходимости в противовесе.

Предохранительный тормоз

У всех, кто когда-либо путешествовал на эскалаторе, была одна и та же мысль: а что, если кабель держит эту штуку вдруг щелкает? Будьте уверены, здесь не к чему беспокоюсь о. В случае обрыва троса различные системы безопасности предотвращают кабина лифта от падения на этаж. Это был великий инновация, которую Элиша Грейвс Отис сделал еще в 1860-х годах. Его лифты не просто поддерживались веревками: у них также был храповая система в качестве резервной. Каждая машина пробегала между двумя вертикальные направляющие с прочными металлическими зубьями, заделанными до упора их.Вверху каждой машины был подпружиненный механизм. с прикрепленными крючками. Если трос порвался, крючки подпрыгнули. наружу и застрял в металлических зубьях направляющих, надежно зафиксируйте автомобиль на месте.

Как работал оригинальный лифт Отис

Работа: Лифт Отис. Благодаря чудесам Интернета действительно легко взглянуть на оригинальные патентные документы и узнать, о чем именно думали изобретатели. Здесь любезно предоставлено патентом и товарным знаком США. Office, является одним из рисунков, представленных Элишей Грейвсом Отисом вместе с его патентом на «Подъемное устройство» от 15 января 1861 года.Я немного раскрасил его, чтобы было легче понять.

Сильно упрощено, вот как это работает:

1. Отсек лифта (1, зеленый) поднимается и опускается с помощью подъемно-шкивной системы (2) и движущегося противовеса (не виден в этой картине). Вы можете видеть, как лифт плавно движется между вертикальными направляющими: он не просто тупо болтается на веревке.
2. Трос, который выполняет все подъемы (3, красный), оборачивается вокруг нескольких шкивов и основного намоточного барабана.Не забывайте, что этот лифт был изобретен до того, как кто-то начал использовать электричество: его поднимали и опускали вручную.
3. В верхней части кабины лифта находится простой механизм, состоящий из подпружиненных рычагов и шарниров (4). При обрыве основного троса (3) пружины выталкивают две прочные планки, называемые «собачки» (5), так что они фиксируются в вертикальных стойках с направленными вверх зубьями (6) с обеих сторон. Это храповидное устройство надежно фиксирует подъемник на месте.

Фото: Современный лифт имеет много общего с оригинальным дизайном Отиса.Здесь вы можете увидеть маленькие колесики по краям кабины лифта, которые помогают ей плавно перемещаться вверх и вниз по направляющим стержням.

По словам Отиса, ключевой частью изобретения было: «собачки и зубцы крюка стойки сформированы, по существу, как показано, так что вес платформы в случае разрыва веревки вызовет собачки и зубцы, чтобы сцепиться вместе и предотвратить случайное разделение одного и того же «.

Если вам нужно более подробное объяснение, взгляните на оригинальный патент Otis, патент США № 31 128: Улучшение подъемного устройства.В нем более подробно объясняется, как лебедка и шкивы работают с противовесом.

Изобрел лифт Отис?

Нет. Он изобрел безопасный лифт: он заметил, что обычные лифты могут выйти из строя, и придумал лучший дизайн, который сделал их более безопасными. Лифт Отис датируется серединой 19 века, а обычные лифты датируются временем. намного дальше — до греческих и римских времен. Мы можем проследить их связь с более общими видами подъемного оборудования, такими как краны, лебедки и кабестаны; древние водоподъемные устройства, такие как шадуф (иногда пишется шадуф), основанные на конструкции качелей, вполне могли вдохновить на использование противовесов в ранних лифтах и ​​подъемниках.

Регуляторы скорости

Большинство лифтов имеют полностью отдельную систему регулирования скорости, которая называется губернатор, который является тяжелым маховик с внутри были встроены массивные механические руки. Обычно руки удерживаются внутри маховик на массивных рессорах, но если лифт движется слишком быстро, они лететь наружу, нажимая на рычажный механизм, который приводит в действие одну или несколько тормозных систем. Во-первых, они могут отключить двигатель подъемника. Если это не удается и лифт продолжает ускоряться, рычаги вылетят еще дальше и приведут в действие второй механизм, задействовав тормоза.Некоторые регуляторы полностью механические; другие — электромагнитные; третьи используют смесь механических и электронных компонентов.

Работа: Как работает губернатор. Подъемный двигатель (1) приводит в движение шестерни (2), которые вращают шкив (3) — колесо с канавками, которое направляет основной кабель. Трос поддерживает как противовес (4), так и подъемную тележку (5). Отдельный трос регулятора (6) прикреплен к кабине подъемника и механизму регулятора справа. Регулятор состоит из маховика с центробежными рычагами внутри (7).Если подъемник движется слишком быстро, рычаги вылетают наружу, срабатывая предохранительный механизм, который тормозит трос регулятора (8) и замедляет его. Поскольку трос регулятора теперь движется медленнее, чем главный трос и сама кабина, он активирует другой механизм, который заставляет фрикционные тормоза вылетать из кабины лифта на ее внешние направляющие, обеспечивая плавную и безопасную остановку (аналогично путь к оригинальному предохранительному механизму Отис).

Художественное произведение: Пример полностью механического механизма регулятора, разработанного инженерами Otis в 1960-х годах.Вы можете увидеть маховик (серый) с центробежными рычагами внутри (голубой) и пружины, удерживающие их (желтые). Когда колесо вращается слишком быстро, рычаги вылетают наружу, срабатывая тормозное устройство, которое прикрепляет пару подпружиненных рычагов (темно-синий) к тросу регулятора (коричневый). Из патента США 3 327 811: губернатор Джозефа Мастроберте, Otis Elevator Company, запатентовано 27 июня 1967 года. Изображение предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США (с добавленными цветами для облегчения понимания).

Прочие системы безопасности

Современные лифты имеют несколько систем безопасности.Как кабели на подвеске мост, трос в лифте сделан из множества металлических прядей стального троса, скрученного вместе, чтобы не допустить небольшого повреждения одной части кабеля, первоначально при по крайней мере, вызовет какие-либо проблемы. В большинстве лифтов также есть несколько отдельных кабелей, поддерживающих каждую машину, поэтому полный отказ одного кабеля оставляет другие функционируют вместо него. Даже если все кабели порвутся, эта система все равно удержит автомобиль на месте.

Наконец, если вы когда-нибудь смотрели на прозрачный стеклянный лифт, вы заметили гигантский гидравлическая или газовая пружина амортизатор внизу для защиты от ударов если аварийный тормоз должен каким-то образом выйти из строя.Благодаря Элише Грейвсу Отису и многие талантливые инженеры пошли по его стопам, вы в лифте намного безопаснее, чем в машине.

Как работает гидравлический лифт?

Рисунок: Гидравлический лифт с энергосберегающим противовесом. В этой конструкции легковой автомобиль (1) поддерживается гидроцилиндром прямого действия (2), подключенным через гидравлический насос (3), управляемый двигателем (4), соединенным со вторым гидроцилиндром (5), который приводит в действие гидроцилиндр (5). противовес (6).Когда кабина лифта падает, насос перекачивает гидравлическую жидкость от одного гидроцилиндра (2) к другому (5), что устраняет необходимость в резервуаре для жидкости. Мой рисунок основан на конструкции Отиса, описанной в патенте США 5 975 246: Гидравлически сбалансированный лифт Ренцо Тоски, Otis Elevator Company, запатентованный 2 ноября 1999 г.

Лифты, работающие с тросами и колесами, иногда называют тяговыми лифтами , потому что они задействовать двигатель, тянущий автомобиль и противовес. Однако не все лифты работают таким образом.В небольших зданиях довольно часто встречаются гидравлические лифты , которые поднимают и опускают одиночный автомобиль, использующий гидроцилиндр (поршень, заполненный жидкостью, аналогичный тем, которые используются в строительных машинах, таких как бульдозеры и краны). Гидравлические лифты механически проще и, следовательно, дешевле в установке, но, поскольку в них обычно не используются противовесы, они потребляют больше энергии для подъема и опускания кабины. Иногда гидроцилиндр устанавливается прямо под автомобилем и толкает его вверх и вниз (конструкция, известная как , прямого действия).В качестве альтернативы, если для этого нет места, гидроцилиндр можно установить сбоку от шахты лифта, управляя кабиной с помощью системы канатов и шкивов (в конструкции, известной как , непрямого действия). Более сложные лифты, такие как показанный здесь, используют несколько гидроцилиндров и противовесы.

Узнать больше

На сайте

Другие полезные сайты

• Elevator World: отраслевой журнал, содержащий множество интересных материалов о последних событиях в мире «движения людей».«

Статьи

• В новых предлагаемых лифтах метро некоторые видят опасность терроризма. Автор Сара Маслин Нирджан. The New York Times, 22 января 2018 г. Некоторые жители Манхэттена выступают против лифтов, которые могут сделать метро более доступными, как потенциальную угрозу безопасности.
• Поездка в капсулу времени в квартиру 8G Энди Ньюмана. The New York Times, 15 декабря 2017 года. Праздник старомодного вручную. управляемые лифты.
Лифты
• Maglev доставят вас вверх, вниз и в сторону к 2016 году Эван Акерман.IEEE Spectrum. 2 декабря 2014 г. Как линейные двигатели устраняют необходимость в традиционных лифтовых кабелях.
• «К лифтам, а затем в яму» Джули Безонен. Нью-Йорк Таймс. 22 августа 2014 г. Увлекательное знакомство с Историческим музеем Лифта.
• Самый быстрый лифт: испытательная башня Hyundai Elevator, автор — Элиза Стрикленд. IEEE Spectrum. 1 июня 2011 года. Современным небоскребам нужны современные лифты, способные двигаться со скоростью 64 км / ч (40 миль в час).
• Небо — это предел: краны и подъемные устройства с приводом от человека. Крис Де Декер, Low-Tech Magazine, 25 марта 2010 г.Более общий взгляд на историю механического подъема.
• На подъеме Шон Куглан, BBC News, 6 апреля 2007 г. Краткий исторический обзор лифтовой техники от Отиса до Тайбэя 101.
• Умные лифты Клайва Томпсона. The New York Times, 10 декабря 2006 г. Miconic 10 быстрее доставляет людей к месту назначения, направляя пассажиров к разным кабинам лифта в холле.
• Быстрые подъемники попадают в книги рекордов: BBC News, 16 декабря 2004 г. Как быстро могут двигаться подъемники?

Книги

Лифты

• Справочник движения лифтов: теория и практика Джины Барни и Лютфи Аль-Шариф.Routledge, 2016. Исследует теорию проектирования лифтов (и других транспортных систем) для наиболее эффективного передвижения большого количества людей.
• «Справочник по вертикальной транспортировке» Джорджа Р. Стракоша и Роберта С. Капорале. John Wiley, 2010. Актуальный справочник о современных лифтовых системах, созданных с помощью журнала Elevator World.

История

• Поднятые: Культурная история лифта Андреаса Бернара. NYU Press, 2014. Архитектура, инженерия, политика и психология — вот некоторые из тем, затронутых в этом широкомасштабном исследовании.
• «От восходящих комнат к экспресс-лифтам: история пассажирского лифта в XIX веке» Ли Э. Грей. Elevator World, 2002. Эта увлекательная книга охватывает период 1850–1900 годов, начиная с первых грузовых лифтов, рассматривая роль лифтов в развитии небоскребов и заканчивая современными безопасными лифтами примерно 1900 года.
• [PDF] История американской лифтовой индустрии: 1850–2001, Патрик Карраджат. Lir Group, 2009. [Архивировано через Wayback Machine.]
• Брошюра по лифтам Otis c.1900 Эта брошюра показывает нам, что электрические и гидравлические лифты были довольно сложными в начале 20 века, хотя их максимальная скорость составляла всего около 11 миль в час (1000 футов / мин).
• История инженерии в классические и средневековые времена Дональда Р. Хилла. Routledge, 1984. Хотя в этой книге не рассматриваются лифты (насколько я помню), в ней очень подробно рассказывается о древних водоподъемных машинах, используемых для орошения, которые были одними из первых механических подъемных устройств.

Для младших читателей

• Лифты Трейси Маурер. Rourke Educational, 2017. 48-страничное введение для детей 8–11 лет.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Крис Вудфорд 2009, 2016. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом друзьям с помощью:

Цитируйте эту страницу

Вудфорд, Крис. (2009/2016) Лифты. Получено с https://www.explainthatstuff.com/how-elevators-work.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Подробнее на нашем сайте…

Как работают лифты и подъемники?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 16 августа 2020 г.

Нажмите верхнюю кнопку лифта и приготовьтесь к долгой поездке: всего через несколько дней вы будете махать рукой из космоса! Лифты с возможностью увеличения за пределами Земли определенно захватили воображение людей за десятилетие или около того с тех пор, как космические ученые впервые предложили их — и это неудивительно.Но в свое время обычные офисные лифты, вероятно, казались почти столь же радикальными. Это было не просто блестящие строительные материалы, такие как сталь и бетон, который позволил современные небоскребы, чтобы парить в облаках: это было изобретение, в 1861 г., о безопасном и надежном лифте, написанном человеком по имени Элиша Грейвс. Отис Йонкерс, Нью-Йорк. Отис буквально изменил лицо Земля, разработав машину, которую он скромно назвал «улучшением в подъемный механизм », который позволил городам расширяться по вертикали как а также по горизонтали.Вот почему его изобретение по праву может быть описывается как одна из самых важных машин всех времен. Давайте присмотритесь к лифтам и узнайте, как они работают!

Фото: Как далеко уйдет верхняя кнопка? Всю дорогу в космос? НАСА уже работает на лифте, который может транспортировать материалы с поверхности Земли на геостационарную околоземную орбиту на высоту 35 786 км (22 241 миль). Иллюстрация художника Пэта Роулинга любезно предоставлена ​​Центром космических полетов им. Маршалла НАСА (NASA-MSFC).

Что такое лифт?

Художественное оформление: За исключением электронных систем управления, основной механизм тяговых лифтов (тех, которые поднимаются и опускаются тросами) не сильно изменился за более чем столетие.Эта диаграмма взята из исторической брошюры Отис. датируется примерно 1900 годом. Интернет-архив.

В лифтах (если вы пытаетесь их понять) раздражает то, что они рабочие части обычно закрыты. С точки зрения кого-то поднимаясь из вестибюля на 18 этаж, лифт — это просто металлический ящик с дверцами, которые закрываются на одном этаже, а затем снова открываются на Другой. Для тех из нас, кто более любопытен, ключевыми частями лифта являются:

1. Одна или несколько вагонов (металлических ящиков), которые поднимаются и опускаются.
2. Противовесы, уравновешивающие автомобили.
3. Электродвигатель, который поднимает и опускает автомобили, включая система торможения. (В некоторых лифтах вместо них используются гидравлические механизмы.)
4. Система прочных металлических тросов и шкивов, проходящих между автомобилями и двигателями.
5. Различные системы безопасности для защиты пассажиров при обрыве троса.
6. В больших зданиях: электронная система управления, которая направляет автомобили на нужный этаж с помощью так называемый «алгоритм лифта» (сложный математический логика), чтобы обеспечить перемещение большого количества людей вверх и вниз в самый быстрый и эффективный способ (особенно важно в огромных, оживленные небоскребы в час пик).Интеллектуальные системы запрограммированы нести гораздо больше людей вверх, чем вниз в начале день и наоборот в конце дня.

На фото: Типичный современный лифт с электронным управлением. Если вы ждете, пока машины не уедут с дороги, вы часто можете увидеть некоторые из них и выяснить, какие части что делают.

Как лифты используют энергию

С научной точки зрения лифты — это энергия.Чтобы попасть с земли на 18-е поднимаясь по лестнице по полу, вы должны переносить вес вашего тела против тянущей вниз силы тяжести. Энергия, которую вы тратите в процессе (в основном) преобразуется в потенциальную энергию, поэтому подъем по лестнице дает увеличение вашей потенциальной энергии (подъем) или снижение вашей потенциальной энергии (снижение). Это пример действия закона сохранения энергии. На самом деле у вас действительно больше потенциальной энергии наверху здания, чем внизу, даже если это не ощущается.

Для ученого лифт — это просто устройство, которое увеличивает или уменьшает человека. потенциальная энергия без необходимости поставлять эту энергию сами: лифт дает вам потенциальную энергию, когда вы поднимаетесь и он забирает у вас потенциальную энергию, когда вы спускаетесь. В теории, это звучит достаточно просто: лифту не нужно много энергии вообще, потому что она всегда будет возвращать столько же (когда она идет вниз), как он выдает (когда идет вверх). К сожалению, это не так совсем так просто.Если бы в лифте был только простой подъемник с клетка, проходящая через шкив, потребовала бы значительного количества энергии поднимать людей, но у него не было бы возможности вернуть эту энергию: энергия просто теряется из-за трения в тросах и тормозах (исчезает в воздух как отработанное тепло), когда люди спустились вниз.

Сколько энергии потребляет лифт?

Фото: Лифты не просто свешиваются на одном тросе: есть несколько прочных тросов, поддерживающих машину на случай, если один из них сломается.Если все же произойдет худшее, вы обнаружите, что в кабине лифта часто есть телефон для экстренной связи, который можно использовать для вызова помощи.

Если лифт должен поднять слона (допустим, весом 2500 кг) на расстояние около 20 м. в воздух, он должен доставить слона 500000 джоулей дополнительная потенциальная энергия. Если он поднимается за 10 секунд, он должен работают со скоростью 50 000 джоулей в секунду или 50 000 ватт, что является примерно в 20 раз больше мощности, чем у обычного электрического тостера.

Предположим, лифт везет слонов целый день (10 часов или 10 × 60 = 600 минут или 10 × 60 × 60 = 36000 секунд) и подъем за половину этого времени (18000 секунд). Всего потребуется 18 000 × 50 000 = 900. миллиона джоулей (900 мегаджоулей) энергии, что равно 250 киловатт-часы в более привычных терминах.

На самом деле, лифт не будет эффективен на 100 процентов: вся энергия, которую он забирает из электроснабжение не будет полностью преобразовано в потенциальную энергию в поднимающиеся слоны.Некоторые будут потеряны из-за трения, звука, тепла, сопротивление воздуха (лобовое сопротивление) и другие потери в механизме. Таким образом, реальное потребление энергии будет быть несколько больше.

Звучит как огромное количество энергии — и это так. Но многое из этого можно спасти, используя противовес.

Противовес

Фото: Противовес движется вверх и вниз на колесах, следующих по направляющим рельсам сбоку. шахта лифта. Кабина лифта находится в верхней части этой шахты (вне поля зрения), поэтому противовес находится внизу.Когда кабина движется вниз по валу, противовес движется вверх — и наоборот. У каждой машины есть свой противовес, поэтому машины могут работать независимо друг от друга. На этом снимке вы также можете увидеть двери на каждом этаже, которые открываются и закрываются только тогда, когда кабина лифта совмещена с ними.

На практике лифты работают немного иначе, чем простые подъемники. Лифтовая кабина уравновешивается тяжелым противовесом, который весит примерно столько же как автомобиль, когда он загружен наполовину (другими словами, вес веса самого автомобиля плюс 40–50 процентов от общего веса, который он может нести).Когда лифт идет вверх, противовес опускается — и наоборот, что помогает нам в четыре пути:

1. Противовес облегчает двигателю подъем и опускание автомобиля — просто поскольку сидение на качелях значительно облегчает подъем чьего-либо вес по сравнению с поднятием их на руках. Благодаря противовес, двигателю требуется гораздо меньше усилий для перемещения машина либо вверх, либо вниз. Если предположить, что автомобиль и его содержимое весят больше, чем противовес, все двигатель должен поднять, это разница в весе между двумя и дать немного лишнего сила для преодоления трения в шкивах и так далее.
2. Поскольку прилагается меньшая сила, меньше нагрузка на кабели, что делает лифт немного безопаснее.
3. Противовес снижает количество энергии, которое необходимо использовать двигателю. Это интуитивно очевидно для любого, кто когда-либо сидел на качелях: предполагая качели правильно сбалансированы, вы можете качать вверх и вниз любое количество раз, не уставая по-настоящему — совсем не так, как поднимать кого-то на руки, что очень быстро утомляет. Этот Пункт также следует из первого: если двигатель использует меньше сил, чтобы переместить машину на такое же расстояние, она делает меньше работы против силы тяжести.
4. Противовес снижает количество торможений, которые необходимо использовать лифту. Представьте себе, если не было противовеса: тяжеловесная кабина лифта была бы действительно тяжело подниматься вверх, но на обратном пути будет иметь тенденцию мчаться на землю сам по себе, если бы не было надежный тормоз, чтобы остановить это. Противовес значительно упрощает управление лифт кабина.

В другой конструкции, известной как дуплексный лифт без противовеса, две кабины соединены между собой. к противоположным концам того же кабеля и эффективно сбалансировать каждый другое, устранение необходимости в противовесе.

Предохранительный тормоз

У всех, кто когда-либо путешествовал на эскалаторе, была одна и та же мысль: а что, если кабель держит эту штуку вдруг щелкает? Будьте уверены, здесь не к чему беспокоюсь о. В случае обрыва троса различные системы безопасности предотвращают кабина лифта от падения на этаж. Это был великий инновация, которую Элиша Грейвс Отис сделал еще в 1860-х годах. Его лифты не просто поддерживались веревками: у них также был храповая система в качестве резервной. Каждая машина пробегала между двумя вертикальные направляющие с прочными металлическими зубьями, заделанными до упора их.Вверху каждой машины был подпружиненный механизм. с прикрепленными крючками. Если трос порвался, крючки подпрыгнули. наружу и застрял в металлических зубьях направляющих, надежно зафиксируйте автомобиль на месте.

Как работал оригинальный лифт Отис

Работа: Лифт Отис. Благодаря чудесам Интернета действительно легко взглянуть на оригинальные патентные документы и узнать, о чем именно думали изобретатели. Здесь любезно предоставлено патентом и товарным знаком США. Office, является одним из рисунков, представленных Элишей Грейвсом Отисом вместе с его патентом на «Подъемное устройство» от 15 января 1861 года.Я немного раскрасил его, чтобы было легче понять.

Сильно упрощено, вот как это работает:

1. Отсек лифта (1, зеленый) поднимается и опускается с помощью подъемно-шкивной системы (2) и движущегося противовеса (не виден в этой картине). Вы можете видеть, как лифт плавно движется между вертикальными направляющими: он не просто тупо болтается на веревке.
2. Трос, который выполняет все подъемы (3, красный), оборачивается вокруг нескольких шкивов и основного намоточного барабана.Не забывайте, что этот лифт был изобретен до того, как кто-то начал использовать электричество: его поднимали и опускали вручную.
3. В верхней части кабины лифта находится простой механизм, состоящий из подпружиненных рычагов и шарниров (4). При обрыве основного троса (3) пружины выталкивают две прочные планки, называемые «собачки» (5), так что они фиксируются в вертикальных стойках с направленными вверх зубьями (6) с обеих сторон. Это храповидное устройство надежно фиксирует подъемник на месте.

Фото: Современный лифт имеет много общего с оригинальным дизайном Отиса.Здесь вы можете увидеть маленькие колесики по краям кабины лифта, которые помогают ей плавно перемещаться вверх и вниз по направляющим стержням.

По словам Отиса, ключевой частью изобретения было: «собачки и зубцы крюка стойки сформированы, по существу, как показано, так что вес платформы в случае разрыва веревки вызовет собачки и зубцы, чтобы сцепиться вместе и предотвратить случайное разделение одного и того же «.

Если вам нужно более подробное объяснение, взгляните на оригинальный патент Otis, патент США № 31 128: Улучшение подъемного устройства.В нем более подробно объясняется, как лебедка и шкивы работают с противовесом.

Изобрел лифт Отис?

Нет. Он изобрел безопасный лифт: он заметил, что обычные лифты могут выйти из строя, и придумал лучший дизайн, который сделал их более безопасными. Лифт Отис датируется серединой 19 века, а обычные лифты датируются временем. намного дальше — до греческих и римских времен. Мы можем проследить их связь с более общими видами подъемного оборудования, такими как краны, лебедки и кабестаны; древние водоподъемные устройства, такие как шадуф (иногда пишется шадуф), основанные на конструкции качелей, вполне могли вдохновить на использование противовесов в ранних лифтах и ​​подъемниках.

Регуляторы скорости

Большинство лифтов имеют полностью отдельную систему регулирования скорости, которая называется губернатор, который является тяжелым маховик с внутри были встроены массивные механические руки. Обычно руки удерживаются внутри маховик на массивных рессорах, но если лифт движется слишком быстро, они лететь наружу, нажимая на рычажный механизм, который приводит в действие одну или несколько тормозных систем. Во-первых, они могут отключить двигатель подъемника. Если это не удается и лифт продолжает ускоряться, рычаги вылетят еще дальше и приведут в действие второй механизм, задействовав тормоза.Некоторые регуляторы полностью механические; другие — электромагнитные; третьи используют смесь механических и электронных компонентов.

Работа: Как работает губернатор. Подъемный двигатель (1) приводит в движение шестерни (2), которые вращают шкив (3) — колесо с канавками, которое направляет основной кабель. Трос поддерживает как противовес (4), так и подъемную тележку (5). Отдельный трос регулятора (6) прикреплен к кабине подъемника и механизму регулятора справа. Регулятор состоит из маховика с центробежными рычагами внутри (7).Если подъемник движется слишком быстро, рычаги вылетают наружу, срабатывая предохранительный механизм, который тормозит трос регулятора (8) и замедляет его. Поскольку трос регулятора теперь движется медленнее, чем главный трос и сама кабина, он активирует другой механизм, который заставляет фрикционные тормоза вылетать из кабины лифта на ее внешние направляющие, обеспечивая плавную и безопасную остановку (аналогично путь к оригинальному предохранительному механизму Отис).

Художественное произведение: Пример полностью механического механизма регулятора, разработанного инженерами Otis в 1960-х годах.Вы можете увидеть маховик (серый) с центробежными рычагами внутри (голубой) и пружины, удерживающие их (желтые). Когда колесо вращается слишком быстро, рычаги вылетают наружу, срабатывая тормозное устройство, которое прикрепляет пару подпружиненных рычагов (темно-синий) к тросу регулятора (коричневый). Из патента США 3 327 811: губернатор Джозефа Мастроберте, Otis Elevator Company, запатентовано 27 июня 1967 года. Изображение предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США (с добавленными цветами для облегчения понимания).

Прочие системы безопасности

Современные лифты имеют несколько систем безопасности.Как кабели на подвеске мост, трос в лифте сделан из множества металлических прядей стального троса, скрученного вместе, чтобы не допустить небольшого повреждения одной части кабеля, первоначально при по крайней мере, вызовет какие-либо проблемы. В большинстве лифтов также есть несколько отдельных кабелей, поддерживающих каждую машину, поэтому полный отказ одного кабеля оставляет другие функционируют вместо него. Даже если все кабели порвутся, эта система все равно удержит автомобиль на месте.

Наконец, если вы когда-нибудь смотрели на прозрачный стеклянный лифт, вы заметили гигантский гидравлическая или газовая пружина амортизатор внизу для защиты от ударов если аварийный тормоз должен каким-то образом выйти из строя.Благодаря Элише Грейвсу Отису и многие талантливые инженеры пошли по его стопам, вы в лифте намного безопаснее, чем в машине.

Как работает гидравлический лифт?

Рисунок: Гидравлический лифт с энергосберегающим противовесом. В этой конструкции легковой автомобиль (1) поддерживается гидроцилиндром прямого действия (2), подключенным через гидравлический насос (3), управляемый двигателем (4), соединенным со вторым гидроцилиндром (5), который приводит в действие гидроцилиндр (5). противовес (6).Когда кабина лифта падает, насос перекачивает гидравлическую жидкость от одного гидроцилиндра (2) к другому (5), что устраняет необходимость в резервуаре для жидкости. Мой рисунок основан на конструкции Отиса, описанной в патенте США 5 975 246: Гидравлически сбалансированный лифт Ренцо Тоски, Otis Elevator Company, запатентованный 2 ноября 1999 г.

Лифты, работающие с тросами и колесами, иногда называют тяговыми лифтами , потому что они задействовать двигатель, тянущий автомобиль и противовес. Однако не все лифты работают таким образом.В небольших зданиях довольно часто встречаются гидравлические лифты , которые поднимают и опускают одиночный автомобиль, использующий гидроцилиндр (поршень, заполненный жидкостью, аналогичный тем, которые используются в строительных машинах, таких как бульдозеры и краны). Гидравлические лифты механически проще и, следовательно, дешевле в установке, но, поскольку в них обычно не используются противовесы, они потребляют больше энергии для подъема и опускания кабины. Иногда гидроцилиндр устанавливается прямо под автомобилем и толкает его вверх и вниз (конструкция, известная как , прямого действия).В качестве альтернативы, если для этого нет места, гидроцилиндр можно установить сбоку от шахты лифта, управляя кабиной с помощью системы канатов и шкивов (в конструкции, известной как , непрямого действия). Более сложные лифты, такие как показанный здесь, используют несколько гидроцилиндров и противовесы.

Узнать больше

На сайте

Другие полезные сайты

• Elevator World: отраслевой журнал, содержащий множество интересных материалов о последних событиях в мире «движения людей».«

Статьи

• В новых предлагаемых лифтах метро некоторые видят опасность терроризма. Автор Сара Маслин Нирджан. The New York Times, 22 января 2018 г. Некоторые жители Манхэттена выступают против лифтов, которые могут сделать метро более доступными, как потенциальную угрозу безопасности.
• Поездка в капсулу времени в квартиру 8G Энди Ньюмана. The New York Times, 15 декабря 2017 года. Праздник старомодного вручную. управляемые лифты.
Лифты
• Maglev доставят вас вверх, вниз и в сторону к 2016 году Эван Акерман.IEEE Spectrum. 2 декабря 2014 г. Как линейные двигатели устраняют необходимость в традиционных лифтовых кабелях.
• «К лифтам, а затем в яму» Джули Безонен. Нью-Йорк Таймс. 22 августа 2014 г. Увлекательное знакомство с Историческим музеем Лифта.
• Самый быстрый лифт: испытательная башня Hyundai Elevator, автор — Элиза Стрикленд. IEEE Spectrum. 1 июня 2011 года. Современным небоскребам нужны современные лифты, способные двигаться со скоростью 64 км / ч (40 миль в час).
• Небо — это предел: краны и подъемные устройства с приводом от человека. Крис Де Декер, Low-Tech Magazine, 25 марта 2010 г.Более общий взгляд на историю механического подъема.
• На подъеме Шон Куглан, BBC News, 6 апреля 2007 г. Краткий исторический обзор лифтовой техники от Отиса до Тайбэя 101.
• Умные лифты Клайва Томпсона. The New York Times, 10 декабря 2006 г. Miconic 10 быстрее доставляет людей к месту назначения, направляя пассажиров к разным кабинам лифта в холле.
• Быстрые подъемники попадают в книги рекордов: BBC News, 16 декабря 2004 г. Как быстро могут двигаться подъемники?

Книги

Лифты

• Справочник движения лифтов: теория и практика Джины Барни и Лютфи Аль-Шариф.Routledge, 2016. Исследует теорию проектирования лифтов (и других транспортных систем) для наиболее эффективного передвижения большого количества людей.
• «Справочник по вертикальной транспортировке» Джорджа Р. Стракоша и Роберта С. Капорале. John Wiley, 2010. Актуальный справочник о современных лифтовых системах, созданных с помощью журнала Elevator World.

История

• Поднятые: Культурная история лифта Андреаса Бернара. NYU Press, 2014. Архитектура, инженерия, политика и психология — вот некоторые из тем, затронутых в этом широкомасштабном исследовании.
• «От восходящих комнат к экспресс-лифтам: история пассажирского лифта в XIX веке» Ли Э. Грей. Elevator World, 2002. Эта увлекательная книга охватывает период 1850–1900 годов, начиная с первых грузовых лифтов, рассматривая роль лифтов в развитии небоскребов и заканчивая современными безопасными лифтами примерно 1900 года.
• [PDF] История американской лифтовой индустрии: 1850–2001, Патрик Карраджат. Lir Group, 2009. [Архивировано через Wayback Machine.]
• Брошюра по лифтам Otis c.1900 Эта брошюра показывает нам, что электрические и гидравлические лифты были довольно сложными в начале 20 века, хотя их максимальная скорость составляла всего около 11 миль в час (1000 футов / мин).
• История инженерии в классические и средневековые времена Дональда Р. Хилла. Routledge, 1984. Хотя в этой книге не рассматриваются лифты (насколько я помню), в ней очень подробно рассказывается о древних водоподъемных машинах, используемых для орошения, которые были одними из первых механических подъемных устройств.

Для младших читателей

• Лифты Трейси Маурер. Rourke Educational, 2017. 48-страничное введение для детей 8–11 лет.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Крис Вудфорд 2009, 2016. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом друзьям с помощью:

Цитируйте эту страницу

Вудфорд, Крис. (2009/2016) Лифты. Получено с https://www.explainthatstuff.com/how-elevators-work.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Подробнее на нашем сайте…

Как работают лифты и подъемники?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 16 августа 2020 г.

Нажмите верхнюю кнопку лифта и приготовьтесь к долгой поездке: всего через несколько дней вы будете махать рукой из космоса! Лифты с возможностью увеличения за пределами Земли определенно захватили воображение людей за десятилетие или около того с тех пор, как космические ученые впервые предложили их — и это неудивительно.Но в свое время обычные офисные лифты, вероятно, казались почти столь же радикальными. Это было не просто блестящие строительные материалы, такие как сталь и бетон, который позволил современные небоскребы, чтобы парить в облаках: это было изобретение, в 1861 г., о безопасном и надежном лифте, написанном человеком по имени Элиша Грейвс. Отис Йонкерс, Нью-Йорк. Отис буквально изменил лицо Земля, разработав машину, которую он скромно назвал «улучшением в подъемный механизм », который позволил городам расширяться по вертикали как а также по горизонтали.Вот почему его изобретение по праву может быть описывается как одна из самых важных машин всех времен. Давайте присмотритесь к лифтам и узнайте, как они работают!

Фото: Как далеко уйдет верхняя кнопка? Всю дорогу в космос? НАСА уже работает на лифте, который может транспортировать материалы с поверхности Земли на геостационарную околоземную орбиту на высоту 35 786 км (22 241 миль). Иллюстрация художника Пэта Роулинга любезно предоставлена ​​Центром космических полетов им. Маршалла НАСА (NASA-MSFC).

Что такое лифт?

Художественное оформление: За исключением электронных систем управления, основной механизм тяговых лифтов (тех, которые поднимаются и опускаются тросами) не сильно изменился за более чем столетие.Эта диаграмма взята из исторической брошюры Отис. датируется примерно 1900 годом. Интернет-архив.

В лифтах (если вы пытаетесь их понять) раздражает то, что они рабочие части обычно закрыты. С точки зрения кого-то поднимаясь из вестибюля на 18 этаж, лифт — это просто металлический ящик с дверцами, которые закрываются на одном этаже, а затем снова открываются на Другой. Для тех из нас, кто более любопытен, ключевыми частями лифта являются:

1. Одна или несколько вагонов (металлических ящиков), которые поднимаются и опускаются.
2. Противовесы, уравновешивающие автомобили.
3. Электродвигатель, который поднимает и опускает автомобили, включая система торможения. (В некоторых лифтах вместо них используются гидравлические механизмы.)
4. Система прочных металлических тросов и шкивов, проходящих между автомобилями и двигателями.
5. Различные системы безопасности для защиты пассажиров при обрыве троса.
6. В больших зданиях: электронная система управления, которая направляет автомобили на нужный этаж с помощью так называемый «алгоритм лифта» (сложный математический логика), чтобы обеспечить перемещение большого количества людей вверх и вниз в самый быстрый и эффективный способ (особенно важно в огромных, оживленные небоскребы в час пик).Интеллектуальные системы запрограммированы нести гораздо больше людей вверх, чем вниз в начале день и наоборот в конце дня.

На фото: Типичный современный лифт с электронным управлением. Если вы ждете, пока машины не уедут с дороги, вы часто можете увидеть некоторые из них и выяснить, какие части что делают.

Как лифты используют энергию

С научной точки зрения лифты — это энергия.Чтобы попасть с земли на 18-е поднимаясь по лестнице по полу, вы должны переносить вес вашего тела против тянущей вниз силы тяжести. Энергия, которую вы тратите в процессе (в основном) преобразуется в потенциальную энергию, поэтому подъем по лестнице дает увеличение вашей потенциальной энергии (подъем) или снижение вашей потенциальной энергии (снижение). Это пример действия закона сохранения энергии. На самом деле у вас действительно больше потенциальной энергии наверху здания, чем внизу, даже если это не ощущается.

Для ученого лифт — это просто устройство, которое увеличивает или уменьшает человека. потенциальная энергия без необходимости поставлять эту энергию сами: лифт дает вам потенциальную энергию, когда вы поднимаетесь и он забирает у вас потенциальную энергию, когда вы спускаетесь. В теории, это звучит достаточно просто: лифту не нужно много энергии вообще, потому что она всегда будет возвращать столько же (когда она идет вниз), как он выдает (когда идет вверх). К сожалению, это не так совсем так просто.Если бы в лифте был только простой подъемник с клетка, проходящая через шкив, потребовала бы значительного количества энергии поднимать людей, но у него не было бы возможности вернуть эту энергию: энергия просто теряется из-за трения в тросах и тормозах (исчезает в воздух как отработанное тепло), когда люди спустились вниз.

Сколько энергии потребляет лифт?

Фото: Лифты не просто свешиваются на одном тросе: есть несколько прочных тросов, поддерживающих машину на случай, если один из них сломается.Если все же произойдет худшее, вы обнаружите, что в кабине лифта часто есть телефон для экстренной связи, который можно использовать для вызова помощи.

Если лифт должен поднять слона (допустим, весом 2500 кг) на расстояние около 20 м. в воздух, он должен доставить слона 500000 джоулей дополнительная потенциальная энергия. Если он поднимается за 10 секунд, он должен работают со скоростью 50 000 джоулей в секунду или 50 000 ватт, что является примерно в 20 раз больше мощности, чем у обычного электрического тостера.

Предположим, лифт везет слонов целый день (10 часов или 10 × 60 = 600 минут или 10 × 60 × 60 = 36000 секунд) и подъем за половину этого времени (18000 секунд). Всего потребуется 18 000 × 50 000 = 900. миллиона джоулей (900 мегаджоулей) энергии, что равно 250 киловатт-часы в более привычных терминах.

На самом деле, лифт не будет эффективен на 100 процентов: вся энергия, которую он забирает из электроснабжение не будет полностью преобразовано в потенциальную энергию в поднимающиеся слоны.Некоторые будут потеряны из-за трения, звука, тепла, сопротивление воздуха (лобовое сопротивление) и другие потери в механизме. Таким образом, реальное потребление энергии будет быть несколько больше.

Звучит как огромное количество энергии — и это так. Но многое из этого можно спасти, используя противовес.

Противовес

Фото: Противовес движется вверх и вниз на колесах, следующих по направляющим рельсам сбоку. шахта лифта. Кабина лифта находится в верхней части этой шахты (вне поля зрения), поэтому противовес находится внизу.Когда кабина движется вниз по валу, противовес движется вверх — и наоборот. У каждой машины есть свой противовес, поэтому машины могут работать независимо друг от друга. На этом снимке вы также можете увидеть двери на каждом этаже, которые открываются и закрываются только тогда, когда кабина лифта совмещена с ними.

На практике лифты работают немного иначе, чем простые подъемники. Лифтовая кабина уравновешивается тяжелым противовесом, который весит примерно столько же как автомобиль, когда он загружен наполовину (другими словами, вес веса самого автомобиля плюс 40–50 процентов от общего веса, который он может нести).Когда лифт идет вверх, противовес опускается — и наоборот, что помогает нам в четыре пути:

1. Противовес облегчает двигателю подъем и опускание автомобиля — просто поскольку сидение на качелях значительно облегчает подъем чьего-либо вес по сравнению с поднятием их на руках. Благодаря противовес, двигателю требуется гораздо меньше усилий для перемещения машина либо вверх, либо вниз. Если предположить, что автомобиль и его содержимое весят больше, чем противовес, все двигатель должен поднять, это разница в весе между двумя и дать немного лишнего сила для преодоления трения в шкивах и так далее.
2. Поскольку прилагается меньшая сила, меньше нагрузка на кабели, что делает лифт немного безопаснее.
3. Противовес снижает количество энергии, которое необходимо использовать двигателю. Это интуитивно очевидно для любого, кто когда-либо сидел на качелях: предполагая качели правильно сбалансированы, вы можете качать вверх и вниз любое количество раз, не уставая по-настоящему — совсем не так, как поднимать кого-то на руки, что очень быстро утомляет. Этот Пункт также следует из первого: если двигатель использует меньше сил, чтобы переместить машину на такое же расстояние, она делает меньше работы против силы тяжести.
4. Противовес снижает количество торможений, которые необходимо использовать лифту. Представьте себе, если не было противовеса: тяжеловесная кабина лифта была бы действительно тяжело подниматься вверх, но на обратном пути будет иметь тенденцию мчаться на землю сам по себе, если бы не было надежный тормоз, чтобы остановить это. Противовес значительно упрощает управление лифт кабина.

В другой конструкции, известной как дуплексный лифт без противовеса, две кабины соединены между собой. к противоположным концам того же кабеля и эффективно сбалансировать каждый другое, устранение необходимости в противовесе.

Предохранительный тормоз

У всех, кто когда-либо путешествовал на эскалаторе, была одна и та же мысль: а что, если кабель держит эту штуку вдруг щелкает? Будьте уверены, здесь не к чему беспокоюсь о. В случае обрыва троса различные системы безопасности предотвращают кабина лифта от падения на этаж. Это был великий инновация, которую Элиша Грейвс Отис сделал еще в 1860-х годах. Его лифты не просто поддерживались веревками: у них также был храповая система в качестве резервной. Каждая машина пробегала между двумя вертикальные направляющие с прочными металлическими зубьями, заделанными до упора их.Вверху каждой машины был подпружиненный механизм. с прикрепленными крючками. Если трос порвался, крючки подпрыгнули. наружу и застрял в металлических зубьях направляющих, надежно зафиксируйте автомобиль на месте.

Как работал оригинальный лифт Отис

Работа: Лифт Отис. Благодаря чудесам Интернета действительно легко взглянуть на оригинальные патентные документы и узнать, о чем именно думали изобретатели. Здесь любезно предоставлено патентом и товарным знаком США. Office, является одним из рисунков, представленных Элишей Грейвсом Отисом вместе с его патентом на «Подъемное устройство» от 15 января 1861 года.Я немного раскрасил его, чтобы было легче понять.

Сильно упрощено, вот как это работает:

1. Отсек лифта (1, зеленый) поднимается и опускается с помощью подъемно-шкивной системы (2) и движущегося противовеса (не виден в этой картине). Вы можете видеть, как лифт плавно движется между вертикальными направляющими: он не просто тупо болтается на веревке.
2. Трос, который выполняет все подъемы (3, красный), оборачивается вокруг нескольких шкивов и основного намоточного барабана.Не забывайте, что этот лифт был изобретен до того, как кто-то начал использовать электричество: его поднимали и опускали вручную.
3. В верхней части кабины лифта находится простой механизм, состоящий из подпружиненных рычагов и шарниров (4). При обрыве основного троса (3) пружины выталкивают две прочные планки, называемые «собачки» (5), так что они фиксируются в вертикальных стойках с направленными вверх зубьями (6) с обеих сторон. Это храповидное устройство надежно фиксирует подъемник на месте.

Фото: Современный лифт имеет много общего с оригинальным дизайном Отиса.Здесь вы можете увидеть маленькие колесики по краям кабины лифта, которые помогают ей плавно перемещаться вверх и вниз по направляющим стержням.

По словам Отиса, ключевой частью изобретения было: «собачки и зубцы крюка стойки сформированы, по существу, как показано, так что вес платформы в случае разрыва веревки вызовет собачки и зубцы, чтобы сцепиться вместе и предотвратить случайное разделение одного и того же «.

Если вам нужно более подробное объяснение, взгляните на оригинальный патент Otis, патент США № 31 128: Улучшение подъемного устройства.В нем более подробно объясняется, как лебедка и шкивы работают с противовесом.

Изобрел лифт Отис?

Нет. Он изобрел безопасный лифт: он заметил, что обычные лифты могут выйти из строя, и придумал лучший дизайн, который сделал их более безопасными. Лифт Отис датируется серединой 19 века, а обычные лифты датируются временем. намного дальше — до греческих и римских времен. Мы можем проследить их связь с более общими видами подъемного оборудования, такими как краны, лебедки и кабестаны; древние водоподъемные устройства, такие как шадуф (иногда пишется шадуф), основанные на конструкции качелей, вполне могли вдохновить на использование противовесов в ранних лифтах и ​​подъемниках.

Регуляторы скорости

Большинство лифтов имеют полностью отдельную систему регулирования скорости, которая называется губернатор, который является тяжелым маховик с внутри были встроены массивные механические руки. Обычно руки удерживаются внутри маховик на массивных рессорах, но если лифт движется слишком быстро, они лететь наружу, нажимая на рычажный механизм, который приводит в действие одну или несколько тормозных систем. Во-первых, они могут отключить двигатель подъемника. Если это не удается и лифт продолжает ускоряться, рычаги вылетят еще дальше и приведут в действие второй механизм, задействовав тормоза.Некоторые регуляторы полностью механические; другие — электромагнитные; третьи используют смесь механических и электронных компонентов.

Работа: Как работает губернатор. Подъемный двигатель (1) приводит в движение шестерни (2), которые вращают шкив (3) — колесо с канавками, которое направляет основной кабель. Трос поддерживает как противовес (4), так и подъемную тележку (5). Отдельный трос регулятора (6) прикреплен к кабине подъемника и механизму регулятора справа. Регулятор состоит из маховика с центробежными рычагами внутри (7).Если подъемник движется слишком быстро, рычаги вылетают наружу, срабатывая предохранительный механизм, который тормозит трос регулятора (8) и замедляет его. Поскольку трос регулятора теперь движется медленнее, чем главный трос и сама кабина, он активирует другой механизм, который заставляет фрикционные тормоза вылетать из кабины лифта на ее внешние направляющие, обеспечивая плавную и безопасную остановку (аналогично путь к оригинальному предохранительному механизму Отис).

Художественное произведение: Пример полностью механического механизма регулятора, разработанного инженерами Otis в 1960-х годах.Вы можете увидеть маховик (серый) с центробежными рычагами внутри (голубой) и пружины, удерживающие их (желтые). Когда колесо вращается слишком быстро, рычаги вылетают наружу, срабатывая тормозное устройство, которое прикрепляет пару подпружиненных рычагов (темно-синий) к тросу регулятора (коричневый). Из патента США 3 327 811: губернатор Джозефа Мастроберте, Otis Elevator Company, запатентовано 27 июня 1967 года. Изображение предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США (с добавленными цветами для облегчения понимания).

Прочие системы безопасности

Современные лифты имеют несколько систем безопасности.Как кабели на подвеске мост, трос в лифте сделан из множества металлических прядей стального троса, скрученного вместе, чтобы не допустить небольшого повреждения одной части кабеля, первоначально при по крайней мере, вызовет какие-либо проблемы. В большинстве лифтов также есть несколько отдельных кабелей, поддерживающих каждую машину, поэтому полный отказ одного кабеля оставляет другие функционируют вместо него. Даже если все кабели порвутся, эта система все равно удержит автомобиль на месте.

Наконец, если вы когда-нибудь смотрели на прозрачный стеклянный лифт, вы заметили гигантский гидравлическая или газовая пружина амортизатор внизу для защиты от ударов если аварийный тормоз должен каким-то образом выйти из строя.Благодаря Элише Грейвсу Отису и многие талантливые инженеры пошли по его стопам, вы в лифте намного безопаснее, чем в машине.

Как работает гидравлический лифт?

Рисунок: Гидравлический лифт с энергосберегающим противовесом. В этой конструкции легковой автомобиль (1) поддерживается гидроцилиндром прямого действия (2), подключенным через гидравлический насос (3), управляемый двигателем (4), соединенным со вторым гидроцилиндром (5), который приводит в действие гидроцилиндр (5). противовес (6).Когда кабина лифта падает, насос перекачивает гидравлическую жидкость от одного гидроцилиндра (2) к другому (5), что устраняет необходимость в резервуаре для жидкости. Мой рисунок основан на конструкции Отиса, описанной в патенте США 5 975 246: Гидравлически сбалансированный лифт Ренцо Тоски, Otis Elevator Company, запатентованный 2 ноября 1999 г.

Лифты, работающие с тросами и колесами, иногда называют тяговыми лифтами , потому что они задействовать двигатель, тянущий автомобиль и противовес. Однако не все лифты работают таким образом.В небольших зданиях довольно часто встречаются гидравлические лифты , которые поднимают и опускают одиночный автомобиль, использующий гидроцилиндр (поршень, заполненный жидкостью, аналогичный тем, которые используются в строительных машинах, таких как бульдозеры и краны). Гидравлические лифты механически проще и, следовательно, дешевле в установке, но, поскольку в них обычно не используются противовесы, они потребляют больше энергии для подъема и опускания кабины. Иногда гидроцилиндр устанавливается прямо под автомобилем и толкает его вверх и вниз (конструкция, известная как , прямого действия).В качестве альтернативы, если для этого нет места, гидроцилиндр можно установить сбоку от шахты лифта, управляя кабиной с помощью системы канатов и шкивов (в конструкции, известной как , непрямого действия). Более сложные лифты, такие как показанный здесь, используют несколько гидроцилиндров и противовесы.

Узнать больше

На сайте

Другие полезные сайты

• Elevator World: отраслевой журнал, содержащий множество интересных материалов о последних событиях в мире «движения людей».«

Статьи

• В новых предлагаемых лифтах метро некоторые видят опасность терроризма. Автор Сара Маслин Нирджан. The New York Times, 22 января 2018 г. Некоторые жители Манхэттена выступают против лифтов, которые могут сделать метро более доступными, как потенциальную угрозу безопасности.
• Поездка в капсулу времени в квартиру 8G Энди Ньюмана. The New York Times, 15 декабря 2017 года. Праздник старомодного вручную. управляемые лифты.
Лифты
• Maglev доставят вас вверх, вниз и в сторону к 2016 году Эван Акерман.IEEE Spectrum. 2 декабря 2014 г. Как линейные двигатели устраняют необходимость в традиционных лифтовых кабелях.
• «К лифтам, а затем в яму» Джули Безонен. Нью-Йорк Таймс. 22 августа 2014 г. Увлекательное знакомство с Историческим музеем Лифта.
• Самый быстрый лифт: испытательная башня Hyundai Elevator, автор — Элиза Стрикленд. IEEE Spectrum. 1 июня 2011 года. Современным небоскребам нужны современные лифты, способные двигаться со скоростью 64 км / ч (40 миль в час).
• Небо — это предел: краны и подъемные устройства с приводом от человека. Крис Де Декер, Low-Tech Magazine, 25 марта 2010 г.Более общий взгляд на историю механического подъема.
• На подъеме Шон Куглан, BBC News, 6 апреля 2007 г. Краткий исторический обзор лифтовой техники от Отиса до Тайбэя 101.
• Умные лифты Клайва Томпсона. The New York Times, 10 декабря 2006 г. Miconic 10 быстрее доставляет людей к месту назначения, направляя пассажиров к разным кабинам лифта в холле.
• Быстрые подъемники попадают в книги рекордов: BBC News, 16 декабря 2004 г. Как быстро могут двигаться подъемники?

Книги

Лифты

• Справочник движения лифтов: теория и практика Джины Барни и Лютфи Аль-Шариф.Routledge, 2016. Исследует теорию проектирования лифтов (и других транспортных систем) для наиболее эффективного передвижения большого количества людей.
• «Справочник по вертикальной транспортировке» Джорджа Р. Стракоша и Роберта С. Капорале. John Wiley, 2010. Актуальный справочник о современных лифтовых системах, созданных с помощью журнала Elevator World.

История

• Поднятые: Культурная история лифта Андреаса Бернара. NYU Press, 2014. Архитектура, инженерия, политика и психология — вот некоторые из тем, затронутых в этом широкомасштабном исследовании.
• «От восходящих комнат к экспресс-лифтам: история пассажирского лифта в XIX веке» Ли Э. Грей. Elevator World, 2002. Эта увлекательная книга охватывает период 1850–1900 годов, начиная с первых грузовых лифтов, рассматривая роль лифтов в развитии небоскребов и заканчивая современными безопасными лифтами примерно 1900 года.
• [PDF] История американской лифтовой индустрии: 1850–2001, Патрик Карраджат. Lir Group, 2009. [Архивировано через Wayback Machine.]
• Брошюра по лифтам Otis c.1900 Эта брошюра показывает нам, что электрические и гидравлические лифты были довольно сложными в начале 20 века, хотя их максимальная скорость составляла всего около 11 миль в час (1000 футов / мин).
• История инженерии в классические и средневековые времена Дональда Р. Хилла. Routledge, 1984. Хотя в этой книге не рассматриваются лифты (насколько я помню), в ней очень подробно рассказывается о древних водоподъемных машинах, используемых для орошения, которые были одними из первых механических подъемных устройств.

Для младших читателей

• Лифты Трейси Маурер. Rourke Educational, 2017. 48-страничное введение для детей 8–11 лет.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Крис Вудфорд 2009, 2016. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом друзьям с помощью:

Цитируйте эту страницу

Вудфорд, Крис. (2009/2016) Лифты. Получено с https://www.explainthatstuff.com/how-elevators-work.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Подробнее на нашем сайте…

Как работают лифты и подъемники?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 16 августа 2020 г.

Нажмите верхнюю кнопку лифта и приготовьтесь к долгой поездке: всего через несколько дней вы будете махать рукой из космоса! Лифты с возможностью увеличения за пределами Земли определенно захватили воображение людей за десятилетие или около того с тех пор, как космические ученые впервые предложили их — и это неудивительно.Но в свое время обычные офисные лифты, вероятно, казались почти столь же радикальными. Это было не просто блестящие строительные материалы, такие как сталь и бетон, который позволил современные небоскребы, чтобы парить в облаках: это было изобретение, в 1861 г., о безопасном и надежном лифте, написанном человеком по имени Элиша Грейвс. Отис Йонкерс, Нью-Йорк. Отис буквально изменил лицо Земля, разработав машину, которую он скромно назвал «улучшением в подъемный механизм », который позволил городам расширяться по вертикали как а также по горизонтали.Вот почему его изобретение по праву может быть описывается как одна из самых важных машин всех времен. Давайте присмотритесь к лифтам и узнайте, как они работают!

Фото: Как далеко уйдет верхняя кнопка? Всю дорогу в космос? НАСА уже работает на лифте, который может транспортировать материалы с поверхности Земли на геостационарную околоземную орбиту на высоту 35 786 км (22 241 миль). Иллюстрация художника Пэта Роулинга любезно предоставлена ​​Центром космических полетов им. Маршалла НАСА (NASA-MSFC).

Что такое лифт?

Художественное оформление: За исключением электронных систем управления, основной механизм тяговых лифтов (тех, которые поднимаются и опускаются тросами) не сильно изменился за более чем столетие.Эта диаграмма взята из исторической брошюры Отис. датируется примерно 1900 годом. Интернет-архив.

В лифтах (если вы пытаетесь их понять) раздражает то, что они рабочие части обычно закрыты. С точки зрения кого-то поднимаясь из вестибюля на 18 этаж, лифт — это просто металлический ящик с дверцами, которые закрываются на одном этаже, а затем снова открываются на Другой. Для тех из нас, кто более любопытен, ключевыми частями лифта являются:

1. Одна или несколько вагонов (металлических ящиков), которые поднимаются и опускаются.
2. Противовесы, уравновешивающие автомобили.
3. Электродвигатель, который поднимает и опускает автомобили, включая система торможения. (В некоторых лифтах вместо них используются гидравлические механизмы.)
4. Система прочных металлических тросов и шкивов, проходящих между автомобилями и двигателями.
5. Различные системы безопасности для защиты пассажиров при обрыве троса.
6. В больших зданиях: электронная система управления, которая направляет автомобили на нужный этаж с помощью так называемый «алгоритм лифта» (сложный математический логика), чтобы обеспечить перемещение большого количества людей вверх и вниз в самый быстрый и эффективный способ (особенно важно в огромных, оживленные небоскребы в час пик).Интеллектуальные системы запрограммированы нести гораздо больше людей вверх, чем вниз в начале день и наоборот в конце дня.

На фото: Типичный современный лифт с электронным управлением. Если вы ждете, пока машины не уедут с дороги, вы часто можете увидеть некоторые из них и выяснить, какие части что делают.

Как лифты используют энергию

С научной точки зрения лифты — это энергия.Чтобы попасть с земли на 18-е поднимаясь по лестнице по полу, вы должны переносить вес вашего тела против тянущей вниз силы тяжести. Энергия, которую вы тратите в процессе (в основном) преобразуется в потенциальную энергию, поэтому подъем по лестнице дает увеличение вашей потенциальной энергии (подъем) или снижение вашей потенциальной энергии (снижение). Это пример действия закона сохранения энергии. На самом деле у вас действительно больше потенциальной энергии наверху здания, чем внизу, даже если это не ощущается.

Для ученого лифт — это просто устройство, которое увеличивает или уменьшает человека. потенциальная энергия без необходимости поставлять эту энергию сами: лифт дает вам потенциальную энергию, когда вы поднимаетесь и он забирает у вас потенциальную энергию, когда вы спускаетесь. В теории, это звучит достаточно просто: лифту не нужно много энергии вообще, потому что она всегда будет возвращать столько же (когда она идет вниз), как он выдает (когда идет вверх). К сожалению, это не так совсем так просто.Если бы в лифте был только простой подъемник с клетка, проходящая через шкив, потребовала бы значительного количества энергии поднимать людей, но у него не было бы возможности вернуть эту энергию: энергия просто теряется из-за трения в тросах и тормозах (исчезает в воздух как отработанное тепло), когда люди спустились вниз.

Сколько энергии потребляет лифт?

Фото: Лифты не просто свешиваются на одном тросе: есть несколько прочных тросов, поддерживающих машину на случай, если один из них сломается.Если все же произойдет худшее, вы обнаружите, что в кабине лифта часто есть телефон для экстренной связи, который можно использовать для вызова помощи.

Если лифт должен поднять слона (допустим, весом 2500 кг) на расстояние около 20 м. в воздух, он должен доставить слона 500000 джоулей дополнительная потенциальная энергия. Если он поднимается за 10 секунд, он должен работают со скоростью 50 000 джоулей в секунду или 50 000 ватт, что является примерно в 20 раз больше мощности, чем у обычного электрического тостера.

Предположим, лифт везет слонов целый день (10 часов или 10 × 60 = 600 минут или 10 × 60 × 60 = 36000 секунд) и подъем за половину этого времени (18000 секунд). Всего потребуется 18 000 × 50 000 = 900. миллиона джоулей (900 мегаджоулей) энергии, что равно 250 киловатт-часы в более привычных терминах.

На самом деле, лифт не будет эффективен на 100 процентов: вся энергия, которую он забирает из электроснабжение не будет полностью преобразовано в потенциальную энергию в поднимающиеся слоны.Некоторые будут потеряны из-за трения, звука, тепла, сопротивление воздуха (лобовое сопротивление) и другие потери в механизме. Таким образом, реальное потребление энергии будет быть несколько больше.

Звучит как огромное количество энергии — и это так. Но многое из этого можно спасти, используя противовес.

Противовес

Фото: Противовес движется вверх и вниз на колесах, следующих по направляющим рельсам сбоку. шахта лифта. Кабина лифта находится в верхней части этой шахты (вне поля зрения), поэтому противовес находится внизу.Когда кабина движется вниз по валу, противовес движется вверх — и наоборот. У каждой машины есть свой противовес, поэтому машины могут работать независимо друг от друга. На этом снимке вы также можете увидеть двери на каждом этаже, которые открываются и закрываются только тогда, когда кабина лифта совмещена с ними.

На практике лифты работают немного иначе, чем простые подъемники. Лифтовая кабина уравновешивается тяжелым противовесом, который весит примерно столько же как автомобиль, когда он загружен наполовину (другими словами, вес веса самого автомобиля плюс 40–50 процентов от общего веса, который он может нести).Когда лифт идет вверх, противовес опускается — и наоборот, что помогает нам в четыре пути:

1. Противовес облегчает двигателю подъем и опускание автомобиля — просто поскольку сидение на качелях значительно облегчает подъем чьего-либо вес по сравнению с поднятием их на руках. Благодаря противовес, двигателю требуется гораздо меньше усилий для перемещения машина либо вверх, либо вниз. Если предположить, что автомобиль и его содержимое весят больше, чем противовес, все двигатель должен поднять, это разница в весе между двумя и дать немного лишнего сила для преодоления трения в шкивах и так далее.
2. Поскольку прилагается меньшая сила, меньше нагрузка на кабели, что делает лифт немного безопаснее.
3. Противовес снижает количество энергии, которое необходимо использовать двигателю. Это интуитивно очевидно для любого, кто когда-либо сидел на качелях: предполагая качели правильно сбалансированы, вы можете качать вверх и вниз любое количество раз, не уставая по-настоящему — совсем не так, как поднимать кого-то на руки, что очень быстро утомляет. Этот Пункт также следует из первого: если двигатель использует меньше сил, чтобы переместить машину на такое же расстояние, она делает меньше работы против силы тяжести.
4. Противовес снижает количество торможений, которые необходимо использовать лифту. Представьте себе, если не было противовеса: тяжеловесная кабина лифта была бы действительно тяжело подниматься вверх, но на обратном пути будет иметь тенденцию мчаться на землю сам по себе, если бы не было надежный тормоз, чтобы остановить это. Противовес значительно упрощает управление лифт кабина.

В другой конструкции, известной как дуплексный лифт без противовеса, две кабины соединены между собой. к противоположным концам того же кабеля и эффективно сбалансировать каждый другое, устранение необходимости в противовесе.

Предохранительный тормоз

У всех, кто когда-либо путешествовал на эскалаторе, была одна и та же мысль: а что, если кабель держит эту штуку вдруг щелкает? Будьте уверены, здесь не к чему беспокоюсь о. В случае обрыва троса различные системы безопасности предотвращают кабина лифта от падения на этаж. Это был великий инновация, которую Элиша Грейвс Отис сделал еще в 1860-х годах. Его лифты не просто поддерживались веревками: у них также был храповая система в качестве резервной. Каждая машина пробегала между двумя вертикальные направляющие с прочными металлическими зубьями, заделанными до упора их.Вверху каждой машины был подпружиненный механизм. с прикрепленными крючками. Если трос порвался, крючки подпрыгнули. наружу и застрял в металлических зубьях направляющих, надежно зафиксируйте автомобиль на месте.

Как работал оригинальный лифт Отис

Работа: Лифт Отис. Благодаря чудесам Интернета действительно легко взглянуть на оригинальные патентные документы и узнать, о чем именно думали изобретатели. Здесь любезно предоставлено патентом и товарным знаком США. Office, является одним из рисунков, представленных Элишей Грейвсом Отисом вместе с его патентом на «Подъемное устройство» от 15 января 1861 года.Я немного раскрасил его, чтобы было легче понять.

Сильно упрощено, вот как это работает:

1. Отсек лифта (1, зеленый) поднимается и опускается с помощью подъемно-шкивной системы (2) и движущегося противовеса (не виден в этой картине). Вы можете видеть, как лифт плавно движется между вертикальными направляющими: он не просто тупо болтается на веревке.
2. Трос, который выполняет все подъемы (3, красный), оборачивается вокруг нескольких шкивов и основного намоточного барабана.Не забывайте, что этот лифт был изобретен до того, как кто-то начал использовать электричество: его поднимали и опускали вручную.
3. В верхней части кабины лифта находится простой механизм, состоящий из подпружиненных рычагов и шарниров (4). При обрыве основного троса (3) пружины выталкивают две прочные планки, называемые «собачки» (5), так что они фиксируются в вертикальных стойках с направленными вверх зубьями (6) с обеих сторон. Это храповидное устройство надежно фиксирует подъемник на месте.

Фото: Современный лифт имеет много общего с оригинальным дизайном Отиса.Здесь вы можете увидеть маленькие колесики по краям кабины лифта, которые помогают ей плавно перемещаться вверх и вниз по направляющим стержням.

По словам Отиса, ключевой частью изобретения было: «собачки и зубцы крюка стойки сформированы, по существу, как показано, так что вес платформы в случае разрыва веревки вызовет собачки и зубцы, чтобы сцепиться вместе и предотвратить случайное разделение одного и того же «.

Если вам нужно более подробное объяснение, взгляните на оригинальный патент Otis, патент США № 31 128: Улучшение подъемного устройства.В нем более подробно объясняется, как лебедка и шкивы работают с противовесом.

Изобрел лифт Отис?

Нет. Он изобрел безопасный лифт: он заметил, что обычные лифты могут выйти из строя, и придумал лучший дизайн, который сделал их более безопасными. Лифт Отис датируется серединой 19 века, а обычные лифты датируются временем. намного дальше — до греческих и римских времен. Мы можем проследить их связь с более общими видами подъемного оборудования, такими как краны, лебедки и кабестаны; древние водоподъемные устройства, такие как шадуф (иногда пишется шадуф), основанные на конструкции качелей, вполне могли вдохновить на использование противовесов в ранних лифтах и ​​подъемниках.

Регуляторы скорости

Большинство лифтов имеют полностью отдельную систему регулирования скорости, которая называется губернатор, который является тяжелым маховик с внутри были встроены массивные механические руки. Обычно руки удерживаются внутри маховик на массивных рессорах, но если лифт движется слишком быстро, они лететь наружу, нажимая на рычажный механизм, который приводит в действие одну или несколько тормозных систем. Во-первых, они могут отключить двигатель подъемника. Если это не удается и лифт продолжает ускоряться, рычаги вылетят еще дальше и приведут в действие второй механизм, задействовав тормоза.Некоторые регуляторы полностью механические; другие — электромагнитные; третьи используют смесь механических и электронных компонентов.

Работа: Как работает губернатор. Подъемный двигатель (1) приводит в движение шестерни (2), которые вращают шкив (3) — колесо с канавками, которое направляет основной кабель. Трос поддерживает как противовес (4), так и подъемную тележку (5). Отдельный трос регулятора (6) прикреплен к кабине подъемника и механизму регулятора справа. Регулятор состоит из маховика с центробежными рычагами внутри (7).Если подъемник движется слишком быстро, рычаги вылетают наружу, срабатывая предохранительный механизм, который тормозит трос регулятора (8) и замедляет его. Поскольку трос регулятора теперь движется медленнее, чем главный трос и сама кабина, он активирует другой механизм, который заставляет фрикционные тормоза вылетать из кабины лифта на ее внешние направляющие, обеспечивая плавную и безопасную остановку (аналогично путь к оригинальному предохранительному механизму Отис).

Художественное произведение: Пример полностью механического механизма регулятора, разработанного инженерами Otis в 1960-х годах.Вы можете увидеть маховик (серый) с центробежными рычагами внутри (голубой) и пружины, удерживающие их (желтые). Когда колесо вращается слишком быстро, рычаги вылетают наружу, срабатывая тормозное устройство, которое прикрепляет пару подпружиненных рычагов (темно-синий) к тросу регулятора (коричневый). Из патента США 3 327 811: губернатор Джозефа Мастроберте, Otis Elevator Company, запатентовано 27 июня 1967 года. Изображение предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США (с добавленными цветами для облегчения понимания).

Прочие системы безопасности

Современные лифты имеют несколько систем безопасности.Как кабели на подвеске мост, трос в лифте сделан из множества металлических прядей стального троса, скрученного вместе, чтобы не допустить небольшого повреждения одной части кабеля, первоначально при по крайней мере, вызовет какие-либо проблемы. В большинстве лифтов также есть несколько отдельных кабелей, поддерживающих каждую машину, поэтому полный отказ одного кабеля оставляет другие функционируют вместо него. Даже если все кабели порвутся, эта система все равно удержит автомобиль на месте.

Наконец, если вы когда-нибудь смотрели на прозрачный стеклянный лифт, вы заметили гигантский гидравлическая или газовая пружина амортизатор внизу для защиты от ударов если аварийный тормоз должен каким-то образом выйти из строя.Благодаря Элише Грейвсу Отису и многие талантливые инженеры пошли по его стопам, вы в лифте намного безопаснее, чем в машине.

Как работает гидравлический лифт?

Рисунок: Гидравлический лифт с энергосберегающим противовесом. В этой конструкции легковой автомобиль (1) поддерживается гидроцилиндром прямого действия (2), подключенным через гидравлический насос (3), управляемый двигателем (4), соединенным со вторым гидроцилиндром (5), который приводит в действие гидроцилиндр (5). противовес (6).Когда кабина лифта падает, насос перекачивает гидравлическую жидкость от одного гидроцилиндра (2) к другому (5), что устраняет необходимость в резервуаре для жидкости. Мой рисунок основан на конструкции Отиса, описанной в патенте США 5 975 246: Гидравлически сбалансированный лифт Ренцо Тоски, Otis Elevator Company, запатентованный 2 ноября 1999 г.

Лифты, работающие с тросами и колесами, иногда называют тяговыми лифтами , потому что они задействовать двигатель, тянущий автомобиль и противовес. Однако не все лифты работают таким образом.В небольших зданиях довольно часто встречаются гидравлические лифты , которые поднимают и опускают одиночный автомобиль, использующий гидроцилиндр (поршень, заполненный жидкостью, аналогичный тем, которые используются в строительных машинах, таких как бульдозеры и краны). Гидравлические лифты механически проще и, следовательно, дешевле в установке, но, поскольку в них обычно не используются противовесы, они потребляют больше энергии для подъема и опускания кабины. Иногда гидроцилиндр устанавливается прямо под автомобилем и толкает его вверх и вниз (конструкция, известная как , прямого действия).В качестве альтернативы, если для этого нет места, гидроцилиндр можно установить сбоку от шахты лифта, управляя кабиной с помощью системы канатов и шкивов (в конструкции, известной как , непрямого действия). Более сложные лифты, такие как показанный здесь, используют несколько гидроцилиндров и противовесы.

Узнать больше

На сайте

Другие полезные сайты

• Elevator World: отраслевой журнал, содержащий множество интересных материалов о последних событиях в мире «движения людей».«

Статьи

• В новых предлагаемых лифтах метро некоторые видят опасность терроризма. Автор Сара Маслин Нирджан. The New York Times, 22 января 2018 г. Некоторые жители Манхэттена выступают против лифтов, которые могут сделать метро более доступными, как потенциальную угрозу безопасности.
• Поездка в капсулу времени в квартиру 8G Энди Ньюмана. The New York Times, 15 декабря 2017 года. Праздник старомодного вручную. управляемые лифты.
Лифты
• Maglev доставят вас вверх, вниз и в сторону к 2016 году Эван Акерман.IEEE Spectrum. 2 декабря 2014 г. Как линейные двигатели устраняют необходимость в традиционных лифтовых кабелях.
• «К лифтам, а затем в яму» Джули Безонен. Нью-Йорк Таймс. 22 августа 2014 г. Увлекательное знакомство с Историческим музеем Лифта.
• Самый быстрый лифт: испытательная башня Hyundai Elevator, автор — Элиза Стрикленд. IEEE Spectrum. 1 июня 2011 года. Современным небоскребам нужны современные лифты, способные двигаться со скоростью 64 км / ч (40 миль в час).
• Небо — это предел: краны и подъемные устройства с приводом от человека. Крис Де Декер, Low-Tech Magazine, 25 марта 2010 г.Более общий взгляд на историю механического подъема.
• На подъеме Шон Куглан, BBC News, 6 апреля 2007 г. Краткий исторический обзор лифтовой техники от Отиса до Тайбэя 101.
• Умные лифты Клайва Томпсона. The New York Times, 10 декабря 2006 г. Miconic 10 быстрее доставляет людей к месту назначения, направляя пассажиров к разным кабинам лифта в холле.
• Быстрые подъемники попадают в книги рекордов: BBC News, 16 декабря 2004 г. Как быстро могут двигаться подъемники?

Книги

Лифты

• Справочник движения лифтов: теория и практика Джины Барни и Лютфи Аль-Шариф.Routledge, 2016. Исследует теорию проектирования лифтов (и других транспортных систем) для наиболее эффективного передвижения большого количества людей.
• «Справочник по вертикальной транспортировке» Джорджа Р. Стракоша и Роберта С. Капорале. John Wiley, 2010. Актуальный справочник о современных лифтовых системах, созданных с помощью журнала Elevator World.

История

• Поднятые: Культурная история лифта Андреаса Бернара. NYU Press, 2014. Архитектура, инженерия, политика и психология — вот некоторые из тем, затронутых в этом широкомасштабном исследовании.
• «От восходящих комнат к экспресс-лифтам: история пассажирского лифта в XIX веке» Ли Э. Грей. Elevator World, 2002. Эта увлекательная книга охватывает период 1850–1900 годов, начиная с первых грузовых лифтов, рассматривая роль лифтов в развитии небоскребов и заканчивая современными безопасными лифтами примерно 1900 года.
• [PDF] История американской лифтовой индустрии: 1850–2001, Патрик Карраджат. Lir Group, 2009. [Архивировано через Wayback Machine.]
• Брошюра по лифтам Otis c.1900 Эта брошюра показывает нам, что электрические и гидравлические лифты были довольно сложными в начале 20 века, хотя их максимальная скорость составляла всего около 11 миль в час (1000 футов / мин).
• История инженерии в классические и средневековые времена Дональда Р. Хилла. Routledge, 1984. Хотя в этой книге не рассматриваются лифты (насколько я помню), в ней очень подробно рассказывается о древних водоподъемных машинах, используемых для орошения, которые были одними из первых механических подъемных устройств.

Для младших читателей

• Лифты Трейси Маурер. Rourke Educational, 2017. 48-страничное введение для детей 8–11 лет.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Крис Вудфорд 2009, 2016. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом друзьям с помощью:

Цитируйте эту страницу

Вудфорд, Крис. (2009/2016) Лифты. Получено с https://www.explainthatstuff.com/how-elevators-work.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Подробнее на нашем сайте…

2.972 Как работает лифт

ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ: Перемещайте людей и тяжелые предметы из одного места в другое выше или ниже, расположение.

ПАРАМЕТР КОНСТРУКЦИИ: An лифт может быть использован для удовлетворения этих требований.

СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ:

Для этого элеватор включает электрическое питание. в механическую (вращательную) мощность.Тормоз лифта должен быть сконструирован таким образом, чтобы Гарантия безопасности при нормальном использовании в течение дня. Тормоз также должен иметь возможность срабатывать в экстремальных условиях. случаи обрыва лифтового троса или другие возникают непредвиденные обстоятельства. Кроме того, лифт должен подниматься и опускаться. пассажиров максимально эффективно. Если используется набор лифтов, комплекс обычно ими управляет контроллер.

Лифт должен соответствовать требованиям к площади здания.Это должно быть сделан достаточно большим, чтобы справляться с обычным ежедневным движением и перемещать необходимые объекты внутри здания. Его нельзя делать слишком большим и, следовательно, влиять на структуру само здание. Возможные ограничения по весу, перевозимому в лифте, могут определяться по размеру двигателя и других компонентов лифта. система. Этот предел веса должен быть достаточно большим, чтобы выдерживать ежедневное использование.

ГЕОМЕТРИЯ / СТРУКТУРА И ОБЪЯСНЕНИЕ, КАК ЭТО РАБОТАЕТ / ИСПОЛЬЗУЕТСЯ:

Тяговый привод / канатная система

Тросовая система используется для крепления двигателя / шестеренчатого редуктора, кабины лифта и противовес.Можно использовать множество различных аранжировок. В одной возможное расположение, такое как показано на рисунке 2, оба конца каната лифта крепится к потолочной балке. Кабина лифта и противовес прикреплены освободить движущиеся шкивы. Тяговый привод прикреплен к неподвижному шкиву.

Тяговый привод — это метод преобразования входной механической мощности (в данном случае вращение вала) в полезную механическую мощность в системе (вертикальное движение лифта).Трение между канатами и канавками шкива, которые нарезаются на шкив, инициирует силу тяги между тяговым приводом и канатом.

При вращении тягового привода мощность передается от тягового привода к кабина лифта и противовес. Мощность нужна только для перемещения несбалансированной нагрузки между лифт и противовес.

Шестерни

Функция лифта — преобразовывать начальную электрическую мощность, которая запускает двигатель в механическую мощность, которую может использовать система.Лифт состоит из двигатель и, чаще всего, система редуктора с червячной передачей. Система червячной передачи состоит из червячная передача, обычно называемая червяком, и более крупная круглая передача, обычно называемая червяком. механизм. Эти две шестерни, оси вращения которых перпендикулярны друг другу, не только уменьшите скорость вращения тягового шкива (1), но также измените плоскость вращение. Уменьшая скорость вращения с помощью зубчатого редуктора, мы также увеличивая выходной крутящий момент, следовательно, имея возможность поднимать более крупные объекты на заданный диаметр шкива.Червячная передача предпочтительнее других типов передач. из-за своей компактности и способности выдерживать более высокие ударные нагрузки. Это также легко прикрепляется к валу двигателя, иногда с помощью муфты. Шестерня коэффициенты уменьшения обычно варьируются от 12: 1 до 30: 1.

Компонент двигателя лифтовой машины может быть двигателем постоянного или переменного тока. А Двигатель постоянного тока обладал хорошим пусковым моментом и простотой регулирования скорости. Двигатель переменного тока больше регулярно используется из-за своей прочности и простоты.Мотор выбирается в зависимости от конструкторский замысел лифта. Мощность, необходимая для запуска автомобиля, равна способность преодолевать статическое или стационарное трение и ускорять массу от состояния покоя до максимальная скорость. При выборе подходящего двигателя необходимо учитывать следующие факторы: хорошее регулирование скорости и хороший пусковой момент. Кроме того, подогрев различных электрических компонентов в непрерывной эксплуатации не должно быть чрезмерного количества.

Самый распространенный тормоз лифта состоит из сжимающей пружины в сборе, тормозных колодок. с накладками и соленоидом в сборе.Когда соленоид не находится под напряжением, пружина заставляет тормозные колодки зажимать тормозной барабан и создавать тормозной момент. Магнит может приложите горизонтальное усилие для разблокировки тормоза. Это можно сделать прямо на одном из управляющие руки или через систему тяг. В любом случае результат один и тот же. В отрыв отводится от шахты, и скорость лифта возобновляется.

Для улучшения тормозящей способности материал с высоким коэффициентом в разрывах используется трение, такое как асбест, связанный цинком.Материал со слишком высоким коэффициент трения может привести к рывкам автомобиля. Этот материал должен быть выбран тщательно.

Обычно КПД редукторной машины составляет 60 процентов для двигателя и коробки передач. сборка. Эта эффективность была оценена для нагрузки 2500 фунтов, что соответствует регулярному жилой лифт размером 1,75 м / с.

ДОМИНАНТНАЯ ФИЗИКА:

Электроэнергия передается по всей лифтовой системе.Электроэнергия вводится двигатель равен:

(для двигатель переменного тока)

Где V — напряжение, а I / 2 — источник переменного тока. Эта мощность затем передается через выход вала двигателя,

.

Где T — крутящий момент, а w — вращательное скорость. Как только мощность передается через зубчатый редуктор, выходная скорость будет уменьшится, а крутящий момент будет больше.Общая мощность будет немного ниже, так как система не на 100% эффективна. Натяжение троса от шкива лифта равно вес лифта, Вт _и . Натяжение троса от противовеса составляет W _c .

Следующий анализ был проведен для работы в установившемся режиме (без ускорения).В сила на ведущем шкиве равна разности двух приложенных к каждому боковая сторона. С одной стороны эта сила равна W _e , а с другой стороны — W _c. Таким образом, результирующая сила, действующая на шкив 1 (привод шкив) составляет:

Чтобы найти мощность, необходимую для движения лифта, либо скорость вращения ведущего вала (прикрепленного к шкиву 1) или должна быть известна скорость подъемника.Выходная мощность (при 100% КПД)

где r — радиус шкива (шкив 1).

ОГРАНИЧИТЕЛЬНАЯ ФИЗИКА:

Как объяснялось выше, тормоз удерживается в закрытом состоянии пружиной и отпускается с помощью магнита.На приведенной ниже диаграмме свободного тела показано, как распределяются эти силы. Сила со стороны пружина находится намного ближе к шарнирному соединению и, следовательно, легко преодолевается сила магнитного притяжения из-за его более длинного плеча момента (большое расстояние от точки вращения).

УЧАСТКИ / ГРАФИКИ / ТАБЛИЦЫ:

Отсутствуют

ГДЕ НАЙТИ ЛИФТЫ:

Лифты есть во многих жилых и деловых зданиях. Они используются не только для перевозки людей, но и тяжелых предметов, которые в других случаях было бы трудно транспорт.

ССЫЛКИ / ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ:

Любомир Яновск. Механическая конструкция лифта: принципы и концепции .

Англия: Ellis Horwood Limited, 1987.

Джордж Р. Сракош. Справочник по вертикальной транспортировке

Третье издание. John Wiley & Sons, Inc., 1998.

Как работают лифты и лифты? — Гифографика для детей

Одним нажатием кнопки вы вызываете металлический ящик, который спасает вас от подъема по лестничным пролетам.Фактически, для любого здания высотой более 4 этажей лифт практически необходим. Можете ли вы представить себе небоскребы, если бы не лифты? Помимо простоты и удобства для большинства людей, лифты также облегчают жизнь людям с физическими недостатками. Лифты — это инновация, к которой мы так привыкли, что мало кто из нас задумывается, как работает эта коробка.

Система шкивов лифта

Вы когда-нибудь пробовали черпать воду из колодца? Если да, то вы использовали шкив.Ведро прикреплено к веревке, которая проходит через колесо, что облегчает откачку воды. Первые лифты работали по тому же принципу. Они управлялись вручную и приводились в действие рабочими / животными. Конечно, современный лифт использует гораздо более сложные и сложные механизмы, чтобы лучше справляться с весом лифта и его груза, но принцип, по сути, тот же.

Принцип работы лифта

Лифт — это металлический ящик, прикрепленный к очень прочному металлическому тросу.Этот трос проходит через «шкив» в машинном отделении над лифтом. «Шкив» — это шкив колеса. В нем есть канавки для плотного удержания веревки. Вся система моторизована. Когда вы нажимаете кнопку вызова (или кнопку этажа), вы активируете двигатель, и лифт поднимается, опускается или останавливается. Ключевые части лифта —

1. Металлический автомобиль, на котором мы ездим в

Кабина лифта представляет собой металлический ящик, который удерживается на месте направляющими рельсами и поддерживается прочными металлическими тросами.В двери лифта есть два набора дверей, и большинство современных лифтов запираются с помощью автоматизированной системы. Если их не открывать силой, наружные двери открываются только тогда, когда кабина лифта находится на этаже. Это сделано для предотвращения случайного падения людей в шахту из движущегося лифта.

2. Противовес

На другом конце металлического троса находится металлический груз, примерно такой же тяжелый, как лифт, когда он наполовину заполнен. Это необходимо для того, чтобы уравновесить вес кабины лифта, тем самым сводя к минимуму энергию, необходимую для ее работы.

3. Кабели

Как уже упоминалось, кабина лифта поддерживается несколькими тросами из очень прочного металлического троса, скрученными вместе. Они достаточно сильны, чтобы, даже если один из них сломается, лифт не рухнет. Но что, если все кабели порвутся? Что ж, лифты не просто подвешены в воздухе на металлических тросах. Они также удерживаются на месте направляющими рельсами по бокам лифта. А еще есть храповая система для дополнительной безопасности. Эту систему безопасности изобрел Элиша Грейвс Отис еще в 1860-х годах.Каждый вагон проходил между двумя вертикальными направляющими с прочными металлическими зубьями, вделанными в них до упора. Вверху каждой машины был подпружиненный механизм с прикрепленными крючками. В случае обрыва троса крючки выскакивали наружу и защемлялись в металлических зубьях направляющих, надежно фиксируя автомобиль на месте.

4. Электродвигатель и тормозная система

При нажатии кнопки приводится в действие двигатель. Когда двигатель вращается в одну сторону, шкив поднимает лифт; когда двигатель вращается в другую сторону, шкив опускает лифт.Шкив, двигатель и система управления расположены в машинном отделении над шахтой лифта.

5. Системы безопасности

Помимо вышеупомянутой системы безопасности с храповым механизмом, существуют также регуляторы скорости (для управления скоростью лифта) и гидравлические или газовые пружинные буферы, чтобы минимизировать ударные повреждения в случае неисправности.