电梯钢丝绳简史，第一部分

考察了 19 世纪的钢丝电梯绳索及其在 20 世纪初的成熟度。

不起眼的吊索在垂直运输史上占有独特的地位。 一条简单的麻绳位于最著名的电梯故事之一的中心 - Elisha Graves Otis 在 1854 年纽约市水晶宫展示了他改进的安全装置。 复杂的碳纳米管“绳索”是推动拟议太空电梯概念（也可能是字面上）发展的主要创新。 然而，作为使用寿命最长的悬挂装置，钢丝绳在电梯历史上仍然引以为豪。 它是 19 世纪许多质疑其安全性的文章的主题，并且在无数当代书籍、电影和电视节目中都出现过，预言它的失败会带来灾难。 这个历史系列将介绍 19 世纪钢丝电梯绳索的引入及其在 20 世纪上半叶的成熟。

钢丝绳的发明或多或少与乘客电梯的发明平行，到 1870 年代，钢丝绳已成为电梯使用的首选绳索。 由于相对较新，电梯和钢丝绳在安全问题上都面临着类似的挑战。 较旧的麻绳使用历史悠久，其优缺点众所周知。 但是，用金属丝制成的绳索则完全不同。 22 年 1878 月 XNUMX 日出版的《美国建筑师与建筑新闻》有效地总结了这种差异，其中包括一篇关于电梯绳索的简短文章。 文章在开场白中表达了主要关切：

“我们大城市的电梯突然出现，其中大部分是用钢丝绳悬挂的，让人们想知道，当它们磨损一年后会发生什么，为什么一段时间后不应该出现断裂绳索，以及随之而来的全国各地的事故。”

主要关注点集中在钢丝绳的耐用性以及它在绕过缠绕卷筒和滑轮时对持续和反复弯曲的反应。 上述文章的关键假设之一是“至少每个人都知道，反复弯曲会削弱线材，无论是通过造粒还是通过其纤维的不断延伸。” 挑战在于，尽管“知道”发生了这种行为，但没有简单的方法来判断绳索何时不再安全使用。 文章称，John A. Roebling's Sons Co. 最近就钢丝绳的使用提供了很好的建议。 他们曾表示“大型卷筒、滑轮和滑轮对于钢丝绳的长寿命来说是绝对必要的。” 他们还建议“乘客电梯上的绳索应该每两年更换一次。” 有趣的是，John A. Roebling's Sons 声称“最好的电梯制造商”虽然了解需要大型滚筒和滑轮，但由于顶层公寓和机械室的空间限制，它们的使用经常受到限制。 这引发了一些有趣的问题，即建筑师、工程师和电梯制造商之间关于将这项新技术集成到新建筑和现有建筑中的对话。

在 1880 年代和 1890 年代，有关钢丝绳的安全性和正确使用的问题不断被提出，并且最终通过“标准”电梯钢丝绳的开发得到了部分解答。 宾夕法尼亚州 Wilkes Barre 的 Hazard Manufacturing Co. 专门生产钢丝绳，是制造这种新产品的六家美国公司之一。 15 年 1896 月 19 日发行的《街道铁路评论》描述了该公司新目录的内容，“特别注意”。 . . 标准电梯绳索的制造。” 标准的电梯绳索是“由六股组成，每股 114 根钢丝，或绳索中的 XNUMX 根钢丝，几股牢固地围绕一个麻中心铺设，形成一个垫子，并为绳索提供弹性。” 其设计背后的基本原理描述如下：

“在每股 19 根钢丝中，12 根是外钢丝或磨损钢丝，占绳索总强度的 60%； 七是内线或拉线，永不磨损，占绳索总强度的 40%。 在外线磨损或断裂后，中心线形成储备强度。”

标准电梯绳索的发展伴随着标准使用实践的发展，这在 1902 年国际函授学校 (ICS) 出版的有关电梯的出版物中进行了总结。 该材料在“钢丝绳、电缆和导轨的保养”标题下进行了介绍，它提供了有关电梯钢丝绳使用的更多见解。 麻中心绳的存在使钢丝绳“更柔韧，因此更耐用，因为在相对较小的滑轮或滑轮上弯曲较短。” 钢丝绳的使用还需要一种方法来确保它们在电梯井中“保存”，而适当的润滑可以满足这一需求：

“为防止生锈，应使用生亚麻油并涂上一块羊皮。 John A. Roebling's Sons 建议将亚麻籽油与等量的西班牙棕色或油烟混合。 奥的斯电梯公司推荐使用七份亚麻油和三份焦油的混合物。 另一种良好的防腐润滑剂是将汽缸油、石墨、牛油和植物焦油加热混合制成。 当绳索或在电梯工作中经常被称为电缆时，一旦浸透，大约每三四个月就需要上油。”

然而，也有人指出，绳索“不应变脏和变粘”。 鉴于所建议的润滑剂的性质，这一定是一个具有挑战性的前景。

ICS 作者还谈到了绳索更换问题，并指出“必须特别注意紧固件。” 主要建议是“仔细复制电梯制造商最初制作的接头”。 奥的斯电梯使用的典型卸扣描述如下（图1）：

“它由一个分裂的杆组成，两条腿 A、A 是凸出的，并在末端有鼻子。 衣领 B 跨在腿上并最终紧靠鼻子。 绳子穿过项圈，在套管 C 上弯曲，然后再次穿过项圈，然后用金属丝缠绕固定自由端。 绳索的缠绕端至少应有 8 英寸长。 腿 A 的内表面和顶针的外表面呈凹形，以与绳索相吻合。”

将绳索连接到卷筒时，建议在轿厢处于最低位置时，绳索应“环绕卷筒数次，以减少紧固点的应力”。

到 1900 年，钢丝绳的使用已成为工业领域公认的特征，而标准电梯钢丝绳的使用已成为电梯运行中同样被接受的一个方面。 American Steel & Wire Co. 1913 年的目录说明了钢丝绳的广泛使用并包含了丰富的信息，这些信息以教科书的形式呈现，包括 10 章、XNUMX 个附录、词汇表和索引。 两章专门介绍公司各种产品的价格，八章重点介绍钢丝绳的科学和使用：

• 第 1 章：测试钢丝绳的标准方法和设备
• 第 2 章：构成钢丝绳的材料及其性能
• 第 3 章：钢丝绳结构的标准类型
• 第四章：钢丝绳的各种用途
• 第5章：钢丝绳力学理论
• 第 6 章：实用提示和建议
• 第七章：钢丝绳订购说明
• 第八章：钢丝绳在实践中的典型应用

涉及电梯绳索的部分提醒人们不同的电梯系统需要不同类型的绳索：

“订购电梯用绳索时，请说明是否需要提升、对重、手动或阀门或安全绳，以及需要右捻还是左捻。 用于这些目的的绳索是不同的，不可互换。”

电梯钢丝绳的多样性体现在American Steel & Wire 标准起重钢丝绳的设计中，该钢丝绳分为六个等级或强度：铁、低碳钢、坩埚铸钢、特强坩埚铸钢、犁钢和Monitor 犁钢。 该公司的标准铁绳主要设计用于滚筒机，“用于强度足够的电梯提升”（图2）。 它也被描述为“除牵引电梯外，几乎普遍用于配重绳。” 它的低碳钢电梯起重绳“特别适用于高层建筑中的牵引电梯，由于通常的快速启动和停止，需要更坚固、更轻的绳索。” 托运绳或控制绳（也称为舵绳或手绳）与标准绳的不同之处在于它们由 42 股每股 3 根钢丝组成，这些钢丝缠绕在七个麻芯上（图 XNUMX）。

除了提供有关各种钢丝绳类型的详细信息外，该目录还包括说明其正确应用的示意图。 其中包括 17 幅与电梯相关的图纸，描绘了直立式、侧置式和水平柱塞式液压电梯； 齿轮和牵引电动电梯； 以及电动和皮带驱动的蜗轮蜗杆电梯。 图纸对钢丝绳应用的强调使它们成为一种独特的资源。 描绘了两种版本的直接柱塞式电梯——一种带有托运绳索，另一种带有车载控制器——并且每个系统的两个立面图可以让您彻底了解这些电梯（图 4）。 侧柱塞液压升降机（由 Otis 制造）和水平柱塞液压系统（图 5 和图 6）提供了相同级别的细节。 电动电梯图纸特别令人感兴趣，因为在 1913 年，它们代表了市场上的最新系统。 电动滚筒机具有一系列有趣的用于轿厢和配重绳的滑轮，而蜗轮机采用位于轴中点附近的卷筒（图 7 和图 8）。 牵引电梯图纸有效地说明了其固有的简单性和这种新设计的潜力（图 9）。

American Steel & Wire 目录中所示的各种电梯类型代表了 20 世纪初盛行的电梯系统的多样性，以及钢丝绳对其运行的重要性。 本文的第二部分将讲述 1930 年代的故事，其中包括牵引电梯的持续发展和第一部电梯安全规范的编写。