استمع إلى هذه المقالة
يتناول بحث أنيت المنشور عام ١٩٢٧ تطور مكابح المصاعد، بدءًا من مكابح الشريط في تسعينيات القرن التاسع عشر وصولًا إلى مكابح الأحذية الكهربائية بالكامل في أوائل القرن العشرين، مسلطًا الضوء على تصاميم شركتي إلكترون وأوتيس، والانتقال إلى النوابض والمغناطيسات ثنائية النواة، والكبح الديناميكي، والتوقيت عبر الحث الذاتي للمغناطيس. ويؤكد على الدور المحوري للمكابح في السلامة وسلاسة التشغيل، موضحًا أن طاقة الكبح تزداد مع الوزن ومربع السرعة، ويحدد الجاذبية، والمحرك الذي يعمل كمولد، واحتكاك الأحذية كعوامل توقف. كما يتناول البحث بالتفصيل مقاومات الدوائر للتحكم في التحرير والتطبيق، وقضايا الصيانة العملية للبطانات الجلدية والأسبستوس والخشبية، مقدمًا لمحة فنية عن المكابح مع الإشارة إلى الثغرات التي تستدعي مزيدًا من الدراسة.
في مقالة التاريخ هذه ، يقدم مؤلفك عرضًا موجزًا لأنظمة الفرامل المبكرة.
ظهرت الطبعة الأولى من كتاب فريدريك أ. أنيت الشهير عن المصاعد الكهربائية في عام 1927. وخصصت أنيت فصلين للفرامل: أحدهما عن التيار المباشر والآخر عن مكابح التيار المتردد. الأول يتضمن مقدمة عامة عن تقنية المكابح:
"في آلة المصعد ، تعتبر المكابح من أهم أجزاء المعدات ، حيث يعتمد عملها بشكل صحيح ليس فقط على السلامة ولكن أيضًا على التشغيل المرضي للآلة. إذا فشلت الفرامل في العمل ، فقد يفقد المشغل السيطرة على السيارة ، مما يؤدي إلى نتائج خطيرة. إذا تم الضغط على المكابح بقسوة شديدة ، فسيتم إيقاف السيارة مع رعشة غير سارة للركاب وسيتم إجهاد المعدات دون داع. عندما لا يتم الضغط على الفرامل بقوة كافية ، سيكون من الصعب التحكم في السيارة والقيام بهبوط على الأرض. "[1]
أشارت أنيت أيضًا إلى أن: "مكابح المصعد تم تصنيعها في العديد من الأشكال تقريبًا مثل أنواع الآلات وأنواعها ، لذا فإن كل ما يمكن القيام به في أي مقال هو الإشارة إلى عدد قليل من الأنواع المختلفة وكيفية تشغيلها و تم تعديلها. "[1]
أعقب هذه التعليقات التمهيدية مناقشة مصورة لثمانية أنظمة مكابح تعمل بالتيار المباشر. على الرغم من أن أنيت أشارت صراحةً إلى بعض الأنظمة كممثلة لأنواع الفرامل "السابقة" ، إلا أن القارئ ترك انطباعًا بأن المؤلف كان ، في المقام الأول ، يناقش التقنيات المعاصرة. ومع ذلك ، يكشف فحص المحتوى أنه ، عند نشر الكتاب ، كان العديد من أنظمة الفرامل هذه أكثر من 30 عامًا.
بحلول منتصف تسعينيات القرن التاسع عشر ، طورت شركة Elecktron Manufacturing Company نظام فرامل كهربائي / ميكانيكي (الشكل 1890). كانت أحذية المكابح مكونة من ذراعين منحنيين أو شريطين يحيطان بالكامل تقريبًا بعجلة الفرامل. استخدم التصميم الأصلي عصابات من الحديد الزهر كانت تحمل أحذية مكابح خشبية (بحلول عام 1 تم استبدالها بأحذية جلدية).
كانت الأشرطة معلقة على جانب واحد من العجلة ومتصلة برافعة الفرامل على الجانب الآخر. تم التحكم في عمل الرافعة بواسطة مغناطيس كهربائي وغطاء هوائي. عندما تم تنشيط المغناطيس الكهربائي ، قام بدفع المكبس لأعلى الذي رفع ذراع الفرامل وأطلق المكابح. عندما تمت إزالة الطاقة ، تسبب وزن الرافعة في إغلاق الفرامل. تتحكم لوحة القيادة في سرعة هذه الإجراءات وتم ضبطها بحيث لا يتم الضغط على الفرامل بسرعة كبيرة ، مما يسمح بالتوقف السلس.
خلال هذه الفترة نفسها ، طورت Otis تصميمًا كهربائيًا / ميكانيكيًا يتميز أيضًا بأحذية الفرامل من النوع الشريطي (الشكل 2). ومع ذلك ، مع هذه المكابح ، كان استخدامها المعياري ميكانيكيًا بالكامل ، حيث يتم التحكم في عمل الفرامل بواسطة عجلة الشاحن. تم استخدام المغناطيس الكهربائي كجهاز أمان ولم يتم تنشيطه إلا في الحالات التي يتجاوز فيها المصعد حدوده العليا أو الدنيا. في هذه الحالة ، سيتم فصل الطاقة عن المغناطيس الكهربائي ، مما أدى إلى إطلاق ثقل تسبب في تعشيق الفرامل.
كانت فرامل Elektron و Otis ، بأحذيتهما من النوع الشريطي ، اختلافات أساسية في نظام المكابح الأكثر استخدامًا من عام 1860 إلى عام 1900 ، والذي استخدم شريطًا مستمرًا مبطّنًا بالجلد يحيط بعجلة الفرامل. ومع ذلك ، بحلول نهاية العقد الأول من القرن العشرين ، ظهر تصميم جديد يحدد الخصائص الأساسية للمكابح الحديثة.
خلال هذه الفترة ، طورت Otis العديد من أنظمة الفرامل الكهربائية بالكامل التي تستخدم أحذية فرامل مبطنة بالجلد مثبتة على جانبي عجلة الفرامل المركزية. تم توصيل كل حذاء في مركزه برافعة فرامل يتم التحكم في تشغيلها بواسطة زنبرك مركب فوق الفرامل. تم التحكم في عمل الينابيع بواسطة مغناطيس كهربائي مزدوج النواة. عندما يتم تنشيطها ، سحب المغناطيس الكهربائي الينابيع إلى الداخل ، مما أدى إلى تحرير الفرامل.
في آلة المصعد ، تعتبر الفرامل واحدة من أهم أجزاء المعدات ، لأن عملها بشكل صحيح لا يعتمد فقط على السلامة ولكن أيضًا على التشغيل المرضي للآلة.
أشارت أنيت إلى أن هذا التصميم يتطلب فقط "حركة صغيرة للأجزاء المختلفة أثناء التشغيل".[1] بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لأن أحذية الفرامل كانت "معلقة في منتصفها ورفعت بعيدًا عن العجلة عند القطر الأفقي بواسطة الرافعات ، يتم رفعها على مسافة متساوية من العجلة في جميع النقاط."[1] كان هذا تحسينًا على الفرامل من النوع الشريطي حيث كانت الأحذية ، عند تحريرها ، غالبًا على مسافات متفاوتة قليلاً من العجلة ، مما تسبب أحيانًا في تآكل غير متساوٍ للحذاء.
في عام 1911 ، قدم مهندس Otis Frederick Hymans وصفًا تفصيليًا لتشغيل نظام الفرامل الجديد من Otis عند استخدامه في مصاعد الجر عالية السرعة:
"تعتبر الفرامل جزءًا مهمًا من آلات المصاعد من هذا النوع ، حيث أن الاحتكاك الميكانيكي الصغير جدًا للآلة يجعل من الضروري الاعتماد على الفرامل بالكامل لتثبيت السيارة عند الهبوط. الفرامل هي في الأساس فرامل إمساك ، أي أن الحذاء لا يتم تعشيقه حتى يتم وضع الماكينة عمليًا للراحة عن طريق الكبح الديناميكي وتقدم على هذا النحو تطورًا مثيرًا للاهتمام. سيكون من غير المرغوب فيه إيقاف آلات المصاعد عالية السرعة من هذا النوع عن طريق الكبح الميكانيكي ، بسبب التباين الكبير في مسافات التوقف التي قد تنتج إذا تم تطبيق ضغط الفرامل الثابت لإيقاف المصاعد ذات الأحمال المتغيرة باستمرار. كما أن تآكل مثل هذه المكابح يتطلب تعديلات مستمرة. يتم تثبيت الفرامل بواسطة زنبركات ويتم تحريرها بواسطة مغناطيس المكابح ، والذي يتم تزويده بملف تحويلة بهذه النسب بحيث يتسبب الحث الذاتي في تأخر كبير في الوقت بين إغلاق دائرتها وإطلاق أحذية المكابح. وبالتالي ، بينما يتم إغلاق دوائر المحرك والفرامل عمليًا في نفس الوقت ، ينقضي وقت كافٍ لبناء عزم دوران المحرك بالكامل قبل تحرير الفرامل. عندما يتم إيقاف التيار ، يكون هناك مرة أخرى تأخر كافٍ للسماح للمحرك بالتوقف عمليًا عن طريق عمل الفرامل الديناميكي قبل ضبط الفرامل. جنبًا إلى جنب مع ميزة التوقف بالكامل تقريبًا عن طريق الكبح الديناميكي هو حقيقة أن تآكل أحذية الفرامل يكون عند الحد الأدنى وعندما يتم ضبطه ، نادرًا ما تتطلب الفرامل مزيدًا من التعديل ".[2]
في الواقع ، تم تقديم استخدام الكبح الديناميكي في تسعينيات القرن التاسع عشر وكان سمة من سمات أنظمة Elektron و Otis السابقة.
أوضح أنيت مثالين على مكابح أوتيس الكهربائية (الشكلان 3 و 4). تم وصف الأول بأنه "مكابح للاستخدام في أحد الأنواع السابقة للمصاعد عالية السرعة" وتم وصف الثاني بأنه مصمم للاستخدام على "آلة سحب مباشر عالية السرعة". [1] تكشف مقارنة هذا الأخير مع أدلة Otis الفنية المعاصرة أن هذا كان أحد الأنظمة "الحديثة" القليلة التي ناقشها Annett (الشكل 5).
هذه الحقيقة ، إلى جانب الاستخدام المتزايد لمصاعد الجر عالية السرعة ، قد تفسر قراره بتخصيص الثلث الأخير من الفصل الخاص بفرامل التيار المباشر لهذا النظام.
كما استخدمت أنيت هذا العرض كمنتدى لمناقشة الجوانب الأساسية لتشغيل المكابح. وصف أولاً التأثير على تشغيل الفرامل للأحمال المتغيرة التي تحملها المصاعد ، والتي تراوحت بين "أقصى حمولة كاملة في حركة أعلى والحمل الكامل ينخفض". [1] ولخص هذه المناقشة بتذكير القارئ بأن "طاقة كتلة متحركة تتناسب طرديًا مع وزنها مضروبًا في مربع سرعتها. لذلك ، يزيد عمل الكبح المطلوب مع زيادة الوزن ومربع السرعة. ضعف الكتلة يتطلب ضعف عمل الكبح ؛ ضعف السرعة يتطلب أربعة أضعاف قوة الكبح ".[1]
ثم وصفت أنيت "العوامل الثلاثة المميزة التي تحدد إيقاف المصعد".[1] تم تحديد هذه على أنها:
- قوة الجاذبية ، بسبب الحمل غير المتوازن الذي يساعد أو يعارض التوقف.
- يعمل المحرك كمولد عند انقطاع التيار الكهربائي.
- احتكاك أحذية الفرامل على بكرة الفرامل.[1]
تمت مناقشة كل موضوع بدقة وتضمن الصيغ المناسبة اللازمة لفهم تأثيرها على تشغيل الفرامل.
كما قدم مخططين للدائرة ، أحدهما يوضح نظام الكبح الديناميكي والآخر يوضح لف الفرامل (الشكل 6 و 7). هذا الأخير يصور المقاومة الأربعة التي يستخدمها الملف: “BR ، مقاومة الفرامل ؛ ABR ، مقاومة الفرامل المساعدة ؛ PBR ، مقاومة الفرامل المتوازية ؛ (و) PBR "، مقاومة الفرامل الموازية المساعدة".[1] خفض ABR تيار لف الفرامل بعد تحرير حذاء الفرامل. أدى هذا إلى تقليل "التسخين في مغناطيس الفرامل ، وفي نفس الوقت يوفر تحريرًا سريعًا للفرامل عند بدء التشغيل."[1] استخدمت مقاومات PBR و PBR "الطاقة المخزنة في المغناطيس الكهربائي للفرامل لتوفير تطبيق بطيء لأحذية الفرامل على البكرة."[1]
يقدم هذا العرض الموجز لأنظمة الفرامل المبكرة ، كما هو موجود في كتاب Annett لعام 1927 ، لمحة سريعة عن هذه التكنولوجيا خلال الربع الأول من القرن العشرين. كما أنه ، من نواحٍ عديدة ، يشرك هذه القصة المهمة في مكان ما "في المنتصف" ، حيث لم تتم مناقشة الأصول الدقيقة لأنظمة مكابح الحذاء والفرقة. هناك حاجة إلى مزيد من التحقيق لفهم تاريخ أنظمة الفرامل بشكل كامل ، وسيتم فحص هذه المواد في المقالات المستقبلية.
هناك موضوع إضافي جدير بالتحقيق وهو صيانة الفرامل ، وهو موضوع تتناوله أنيت بتفصيل كبير ، كما هو موضح في المثال التالي:
"قبل أن يُتوقع أن تعمل الفرامل بشكل صحيح ، يجب أن يكون سطح بطاناتها في حالة جيدة. هناك ثلاث مواد شائعة تستخدم لربط أحذية الفرامل - وهي الجلد والأسبستوس والخشب - ويتم تفضيل هذه المواد بالترتيب المسمى. يجب أن يبقى سطح البطانات خاليًا من الزيت والأوساخ. قد يعمل الزيت على طول عمود الدوران من علبة التروس ويصعد على عجلة الفرامل. عند حدوث ذلك ، يجب إزالة الحذاء وكشط الزيت والأوساخ بالزجاج أو غسلها بالبنزين. يمكن إجراء تطبيقات لأرض الفوليرز لامتصاص الزيت ، وبعد ذلك يمكن كشطه لترك سطح البطانة نظيفًا. تصبح بطانات الفرامل الجلدية أحيانًا جافة وصلبة ، وفي هذه الحالة يجب معالجتها بضمادة جلدية جيدة أو زيت Neatsfoot ".[1]
سيتم أيضًا فحص هذا الموضوع في مقالات مستقبلية ، والتي من المحتمل أن تتضمن استكشافًا للمواقف تجاه السلامة الوظيفية ، لا سيما في ضوء إرشادات مثل اقتراح استخدام البنزين - في مساحة عمل مغلقة - كعامل تنظيف.
مراجع حسابات
[1] فريدريك أ. أنيت ، "المصاعد الكهربائية" ، نيويورك: شركة ماكجرو هيل للكتاب (1927).
[2] فريدريك هايمانز ، "المصاعد الكهربائية ذات الجر المباشر في مبنى أوليفر ، بيتسبرغ ،" مجلة إلكتريك جورنال ، (يونيو 1911).
[3] هنري و. رافينشو ، "المصاعد الكهربائية 8: مصاعد إليكتورون الكهربائية" العالم الكهربائي (1897 مايو ، XNUMX).
[4] هنري دبليو رافينشو ، "المصاعد الكهربائية السابعة: مصاعد أوتيس الكهربائية" العالم الكهربائي (22 مايو 1897).
[5] مصاعد ، شركة الكتب المدرسية الدولية ، نيويورك (1902).
[6] وليام باكستر الابن ، "المصاعد الكهربائية" باور (11 يناير 1910).
[7] ويليام باكستر الابن ، "المصعد الكهربائي: نظام إلكترون مع التحكم الميكانيكي ،" الطاقة (5 يوليو 1910).
المزيد من الفئة
أخبار يومية