تميل المصاعد إلى "السقوط" للأعلى أيضًا

طريقة جديدة للحماية من حركة السيارة الصاعدة غير المنضبط

الجاذبية وأوتيس

نعلم جميعًا أنه وفقًا لقانون الجاذبية ، تميل الأشياء إلى السقوط في الاتجاه السفلي. نعلم أيضًا كيفية حساب سرعة (سرعة) الأجسام الساقطة ، وقوة تأثير الأجسام المتصادمة والسلوكيات الأخرى للأجسام المتساقطة إلى أسفل ، ومع ذلك لا يدرك معظم الناس أن المصاعد يمكن أن "تسقط" لأعلى أيضًا.

ترتبط الجاذبية والمصاعد ارتباطًا وثيقًا. في هذا الصدد ، لنتذكر الحل الثوري الذي قدمه إليشا جريفز أوتيس عام 1854. تضمن حله لمشكلة سقوط المصعد تعليماته لمساعده بقطع حبل التعليق ، مما تسبب في تنشيط أول معدات أمان للمصعد. مع النشر الناجح لمعدات السلامة ، صرح إليشا قائلاً: "كل شيء في أمان ، أيها السادة. كل شيء آمن. " أطلق هذا العرض الشهير بداية حقبة جديدة من المباني الشاهقة مدعومة بمصاعد آمنة وعالية السرعة.

خصائص محرك الجر

هناك عدة أنواع من محركات المصاعد ، وأحد أكثر محركات المصاعد شيوعًا هو مصعد الجر. هذا هو النوع الذي يستخدم ثقلًا موازنًا لموازنة السيارة والحمل. يسمح الاحتكاك بين الحبال وأخاديد الحزم للقيادة بتشغيل الكابينة دون انزلاق الحبل. يعتقد أن هذه الطريقة قد بدأت في مصر القديمة.

تتميز مصاعد الجر عن أنواع الرفع الأخرى بأنها تسمح بمرور المباني الشاهقة. في الواقع ، لا يمكن للمرء أن يتخيل المباني الشاهقة ذات المصاعد الهيدروليكية كحل للنقل الرأسي. تسمح مصاعد الجر بالحركة بين الطوابق بطريقة سريعة وآمنة وفعالة من حيث التكلفة. ميزة أخرى مميزة لمصاعد الجر هي أنه في حين أنها يمكن أن تسقط مثل المصاعد الهيدروليكية ، فإنها يمكن أن "تهبط" لأعلى.

ثقل موازن

لا يدرك معظم راكبي المصاعد أنه عندما يركبون مصعد جر لأعلى ، فإن شيئًا ثقيلًا ينزل إلى أسفل ، والعكس صحيح: عندما يركبون ، يرتفع نفس الشيء للأعلى ودائمًا بنفس سرعة السيارة المتحركة. هذا الثقل الموازن الثقيل لا يهدف فقط إلى توفير الطاقة الكهربائية (لأنه يسمح لنا باستخدام محرك كهربائي صغير نسبيًا لتحريك حمولة مصعد ثقيلة) ، كما أنه يسمح لمصعد عالي السرعة بالعمل بأمان.

نعلم أيضًا أن الثقل الموازن أثقل من السيارة الفارغة. من المعتاد حساب وزن الثقل الموازن بالنسبة لوزن السيارة وحمل المصعد المصمم لتحمله ، حيث يكون وزن ثقل الموازنة مساويًا لوزن السيارة الفارغة ، بالإضافة إلى نصف الحمولة الاسمية للكابينة مصممة للحمل. وبالتالي ، إذا حملت الكابينة أقل من نصف حمولتها الاسمية ، فإن ثقل الموازنة يكون أثقل ، وتميل الكابينة إلى التحرك لأعلى ، بينما يتحرك ثقل الموازنة لأسفل. من ناحية أخرى ، إذا كانت الحمولة في السيارة تزيد عن نصف حمولتها ، تميل السيارة إلى التحرك لأسفل ، ويتحرك الثقل الموازن لأعلى.

فرامل

كل محرك مصعد مجهز بجهاز فرملة. تم تزويد المصاعد القديمة عادةً بمكابح أسطوانية ، بينما أصبحت الفرامل القرصية أكثر شيوعًا الآن. تُستخدم الفرامل القرصية على نطاق واسع في المصاعد التي لا تحتوي على غرفة آلة ، لأنه ، على عكس فرامل الأسطوانة ، تعتبر فرامل القرص خالية من الصيانة ، وهو أمر مهم للغاية مع أنظمة الكبح التي لا يمكن ضبطها بسهولة أثناء تشغيل المصعد.

فعالية التكلفة

بطريقة ما ، المصاعد ليست وسيلة نقل فعالة من حيث التكلفة ، بمعنى أنها تتفاعل عمومًا مع كل مكالمة ، بغض النظر عن عدد الركاب المنتظرين في الردهة. بدون التحكم في اختيار الوجهة (DSC) ، تستجيب عربة المصعد لمكالمة لشخص واحد بنفس درجة الاستعجال كما لو كانت لـ 20. علاوة على ذلك ، لا يوجد حد أدنى للحمل للمصاعد ، وهو ما يتعارض مع حقيقة أن لديهم جميعًا حمولات قصوى. لا تحدد التكنولوجيا المستخدمة في المصاعد الحالية عدد الركاب الذين يصعدون إلى الكابينة في كل رحلة ، كما أن القوة المعينة للمحرك لها خرج ثابت تقريبًا ، والذي يختلف قليلاً وفقًا للحمولة المحمولة في السيارة.

تتمتع الأنظمة الحديثة التي تدعم DSC بالقدرة على التعرف على عدد الركاب المنتظرين في الردهة مع الرغبة في الوصول إلى طابق معين ؛ ومع ذلك ، فإن هذا لا يمنع المصعد من الرد على مكالمة لراكب واحد مع الحد الأدنى من وقت الانتظار. يؤدي هذا إلى استنتاج مفاده أن المصاعد تعمل في معظم الأوقات (باستثناء وقت الذروة) بأقل من نصف حمل واجبها في الكابينة ، مما يعني أنه في معظم الأحيان ، تميل سيارات المصاعد إلى "السقوط" (بدلاً من الهبوط) ) في حالة تعطل المكابح أو جهاز التحكم.

المشكلة

لدينا افتراض أن حركة المصعد تعتمد فقط على آلة قيادتها. على الرغم من أن هذا صحيح في معظم الأوقات ، إلا أنه خاطئ في بعض الأحيان: نظرًا لأنه لا يمكننا تجنب الجاذبية ، فإن العلاقة بين محرك السيارة وعربة المصعد تعتمد على فرامل القيادة أيضًا. طالما أن المحرك يعمل بسرعة محددة مسبقًا ووفقًا للإشارة الكهربائية المقصودة ، فكل شيء على ما يرام. ومع ذلك ، بمجرد اختفاء إشارة القيادة وفقدان المحرك لقوته الكهربائية ، يعمل المحرك بحرية ، ويعتمد المصعد كليًا على الفرامل ، وتدخل الجاذبية حيز التنفيذ. نفس قوة المحرك التي تحرك السيارة لأعلى أو لأسفل توفر أيضًا المقاومة اللازمة لقوة الجاذبية التي تمارس على السيارة. بمجرد أن تنخفض قوة المحرك ، تدخل وسيلة الكبح حيز التنفيذ لإبطاء السيارة وتوقيفها ، ومنعها من الحركة.

ومع ذلك ، فإن المكابح هي جهاز كهروميكانيكي قد يتعطل لأسباب مختلفة. في مثل هذه الحالة ، لن تنشر الفرامل قوة احتكاك على عمود المحرك لإيقاف حركة القيادة ، وبالتأكيد لا يمكنها حمل السيارة وحملها. في هذه الحالة ، تخضع السيارة لتسارع غير منضبط (إما في الاتجاه العلوي أو السفلي) ، والتسارع إلى سرعة عالية وتأثير نهائي للسيارة أو ثقل الموازنة مع المخازن المؤقتة أو الهياكل العلوية.

لتجنب هذا الموقف ، تم تجهيز كل مصعد جر بجهاز احتياطي في شكل حاكم السرعة الزائدة (OSG) الذي يتفاعل مع سرعة السيارة الزائدة أو غير المنضبطة بشكل مستقل عن الطاقة الكهربائية ، وجهاز أمان (SG) ، يتم تنشيطه بواسطة OSG وقادر على إيقاف السيارة وإمساكها بحملها على قضبان التوجيه.

SG

إن SG هو في الواقع فرامل سيارة تهدف إلى تثبيت السيارة وإمساكها على قضبان التوجيه الخاصة بها في حالة حركة السيارة غير المنضبطة أو غير المقصودة نتيجة إما للسرعة المفرطة الناتجة عن فشل التعليق أو كسر عمود الماكينة أو فشل فرامل الماكينة أو أي سيارة غير مقصودة حركة بباب مفتوح. الأخيرين هما أكثر حالات الفشل شيوعًا.

تم تجهيز غالبية المصاعد الحالية بمضخة SG هابطة فقط. ومع ذلك ، نتيجة للتجارب السابقة للمصاعد الصاعدة غير الخاضعة للرقابة ، تم تغيير رموز المصعد لتشمل حماية تصاعدية من السرعة الزائدة ، بالإضافة إلى حماية الحركة غير المقصودة (مع فتح الأبواب) في أي من الاتجاهين.

طور العديد من الشركات المصنعة SGs ثنائية الاتجاه منخفضة التكلفة يمكن تنفيذها بسهولة في التركيبات الجديدة. يتم تنشيط هذه الأنواع من SGs بواسطة OSG واحد مصمم للسفر في كلا الاتجاهين. على الرغم من أن هذا SG لديه قدرة محدودة على حمله أثناء تنشيطه ، إلا أنه يعتبر حلاً فعالاً من حيث التكلفة وعالي الجودة وآمنًا. ومع ذلك ، لا تزال مشكلة حماية المصاعد الحالية من التسارع التصاعدي غير المنضبط قائمة. قد يتراوح استبدال معدات الأمان الحالية أحادية الاتجاه بأخرى ثنائية الاتجاه من المستحيل إلى المعقد والمكلف للغاية. حتى الأجهزة الإضافية لحل المشكلة تندرج في الفئة الأخيرة وتعتمد على الطاقة الكهربائية.

نقدم الحلول الذكية

كما ذكرنا ، يجب استخدام SG إضافي لتوفير حماية آمنة للحركة الصاعدة. لحسن الحظ ، تحتوي المصاعد على هياكل ميكانيكية بسيطة تسمح لنا بإضافة SG جديد ومنفصل للمصاعد الموجودة. المشكلة الوحيدة المتبقية هي كيفية تنشيط هذا SG بشكل فعال من حيث التكلفة. بمعنى آخر ، كيف يمكن تنشيط SG الجديد مع OSG الحالي ، أو كيف يمكن تنشيط مجموعتين منفصلتين من SG مثبتة في نفس المصعد وتعمل في اتجاهين متعاكسين باستخدام OSG الحالي ، بغض النظر عن الطاقة الكهربائية؟

إنها مهمة سهلة نسبيًا لتصميم معدات أمان في الاتجاه الأعلى ليتم تثبيتها على إطار السيارة الذي يشتمل على حذاء توجيه ، لاستبدال حذاء التوجيه الحالي وتثبيته كمكون بديل. بالطبع ، يمكن تنشيط SG الجديد بواسطة OSG جديد إضافي ، لكن هذا حل مكلف ومعقد. لهذا السبب ، ابتكر مؤلفك طريقة جديدة لاستخدام OSG واحد لتنشيط جهازي SG منفصلتين تعملان في اتجاهين متعاكسين لبعضهما البعض مثبتين على نفس عربة المصعد. سيسمح ذلك بإضافة SG بسيط ومنخفض التكلفة للحماية التصاعدية في معظم المصاعد الموجودة.

قد يكون الحل المقترح هنا بمثابة SG إضافي منخفض التكلفة للمصاعد الحالية ، ولأي مشكلة تتعلق بالمصاعد عالية السرعة. علاوة على ذلك ، يمكن تطبيقه على المصاعد ذات الأحمال الثقيلة التي لا يمكنها استخدام SGs ثنائية الاتجاه صغيرة ذات سعة محدودة مسموح بها. إنها تنطوي على طريقة جديدة باستخدام OSG واحد لتنشيط ترسين أمان منفصلين: أحدهما للأعلى والآخر للاتجاه الهبوطي ، مثبتين على نفس المصعد.

كيف تعمل هذه التقنية؟

حاليًا ، يستخدم OSG واحد SG واحدًا ، إما أحادي الاتجاه أو ثنائي الاتجاه. هذا SG التقليدي متصل بشكل صارم بحبل OSG ، وكلا طرفيه متصل بذراع رافعة SG ، مما يتسبب في تحرك الحبل بالتزامن مع حركة السيارة على الحزم العلوية والسفلية. بمجرد قفل الحزم العلوية ، يتوقف الحبل عن حركته ؛ وبالتالي ، يتم حظر ذراع الرافعة ، وتؤدي الحركة المستمرة للسيارة إلى تنشيط معدات الأمان.

لا يمكن تحقيق هذا الربط عند تفعيل مولدين SG باستخدام مولد OSG واحد. ويمكن توضيح سبب هذا القيد بتخيل ربط حبل بمقبض باب يدور باتجاه عقارب الساعة فقط، ثم ربط الحبل نفسه (فوق المقبضين) بمقبض باب آخر يدور عكس اتجاه عقارب الساعة فقط. من الواضح أن أي مقبض باب يدور سيؤدي إلى قطع الآخر، ولهذا السبب لا يمكن ربط كلا المولدين SG بحبل مولد OSG نفسه بشكل ثابت، ببساطة لأن ذراع مولد OSG يتحرك في اتجاهين متعاكسين.

يتحرك ذراع SG للأسفل عادةً لأعلى أثناء تنشيط SG ، بينما يجب أن يتحرك ذراع SG لأعلى لأسفل أثناء التنشيط. للتغلب على هذا القيد ، صمم مؤلفك وصلة متحركة للرافعات وحبل OSG. في هذا الحل ، تم تصميم كل طرف رافعة ليشمل شكلًا مجوفًا (مثل الحلقة) يمر من خلاله حبل OSG ، وكلا طرفي الحبل متصلان بين هاتين المنطقتين الحلقتين أو خارجهما ؛ وبالتالي ، فإن الحبل غير متصل بأي من الرافعتين. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تثبيت سدادة ميكانيكية على الحبل فوق الحلقة العلوية وتحت الحلقة السفلية. أبعاد السدادة أكبر من قطر الحلقات ؛ وبالتالي ، لا يمكن للسدادة المرور عبر الحلقة.

أثناء التشغيل العادي ، تحدث حركة السيارة تأثيرًا طفيفًا بين السدادة وحلقتها. عندما يتحرك لأعلى ، تصطدم الحلقة العلوية بالسدادة العلوية ، مما يتسبب في رفع الحبل مع السيارة. يحدث الشيء نفسه عندما تتحرك السيارة لأسفل: تصطدم الحلقة السفلية بالسدادة السفلية وتحرك الحبل لأسفل ، جنبًا إلى جنب مع حركة السيارة.

عند تعثر OSG ، تتوقف حركة الحبل ، بحيث عندما تتحرك السيارة لأسفل ، يقوم السدادة المتجهة لأسفل بإعاقة حركة الحلقة السفلية ، مما يجبر ذراع الرافعة على التحرك لأعلى لإشراك سكة التوجيه ومنع حركة السيارة. في الوقت نفسه ، يواصل ذراع الرافعة العلوي حركته جنبًا إلى جنب مع حركة السيارة دون أي تداخل ، مما يزيد المسافة بين الحلقة العلوية والسدادة. يحدث الشيء نفسه عندما تتحرك السيارة لأعلى: يقوم السدادة العلوية بسد ذراع الرافعة العلوية لإجبار ذراع الرافعة على التحرك لأسفل لتعشيق سكة التوجيه وإغلاق السيارة. في الوقت نفسه ، يواصل ذراع الرافعة السفلية حركته جنبًا إلى جنب مع حركة السيارة دون أي تدخل. وبالتالي ، تزداد المسافة بين الحلقة السفلية والسدادة السفلية. في كلتا الحالتين ، لا يحدث أي ضرر لذراع الرافعة ، ويعمل كل SG بشكل مستقل.

عادةً ما يكون ذراع الرافعة مزودًا بنابض شد لضمان وضعه المحايد لتجنب تنشيط ترس الأمان العرضي. يجب أن تكون القوة التي يبذلها الزنبرك على ذراع الرافعة أقل من الاحتكاك بين حبل OSG وأخاديد إحزم OSG. يتم استشعار كل حركة سيارة في هذا الربيع ، ولكن نظرًا لعدم وجود احتكاك أثناء التشغيل العادي ، فإن حركة الزنبرك ضئيلة للغاية. باختصار ، في ظل التشغيل العادي ، يقاوم الزنبرك حركة ذراع الرافعة ، مما يمنع تنشيط SG.

بالنسبة للترتيبات التي يتم فيها تثبيت SG الإضافي في الجزء العلوي من إطار السيارة ، من الضروري تقييم الأحمال وتحديد الضغوط المفروضة على إطار السيارة أثناء تطبيق الأمان. ربما لم يتم تصميم الإطار لتحمل مثل هذه الضغوط ضمن هوامش الأمان التي يتطلبها الكود. يمكن تجنب الحاجة إلى مثل هذه الحسابات عن طريق تثبيت SG العلوي في الجزء السفلي من إطار السيارة أسفل SG الهابط. في هذه الحالة ، سيتم تغيير ترتيب موضع السدادة ليكون بين أذرع رافعة SG (الشكل 5).

في هذه الحالة ، عندما تتحرك السيارة لأسفل من أجل التعثر ، يتم حظر ذراع الرافعة العلوية بواسطة السدادة العلوية. يقع تحت ذراع الرافعة ، وهو يجبر الذراع على التحرك لأعلى لإشراك سكة التوجيه ومنع حركة السيارة. في الوقت نفسه ، يتحرك ذراع الرافعة السفلية لأسفل ، مما يزيد من المسافة بينه وبين السدادة. يحدث العكس عندما تتحرك السيارة لأعلى لتتعثر بذراع الرافعة السفلية.

أدت هذه الترتيبات إلى قيام مؤلفك ببناء زوج من ترتيبات SG المزدوجة على كل إطار سيارة (الشكل 6). قد يكون هذا مفيدًا لتقليل كل من الاحتكاك أثناء تنشيط SG في المصاعد عالية السرعة وتلف السكك الحديدية. بمجرد استخدام اثنين من تروس الأمان المنفصلة على المسافة الصحيحة ، يتم تقليل الاحتكاك على نفس النقطة بنسبة 50٪ ، وبالتالي تقليل تسخين سكة التوجيه أثناء تنشيط SG.

ومن ثم ، باستخدام هذه الطريقة ، يمكن تنشيط كل توليفة ممكنة ، بما في ذلك SG ثنائي الاتجاه ثنائي الاتجاه مكون من مجموعتين منفصلتين من SG (لأعلى ولأسفل) ، والتي يمكن أن تتكون من SG صاعد إما تحت SG أو أعلى لأسفل. يمكن استخدامه أيضًا في مجموعة من الاستخدامات (الشكل 7).