如何建造模型电梯，第一部分

探索用各种盒子、橡皮筋、钉子、螺丝和绳子制作电梯

作者：EW 记者 Lee Gray 博士

最近发生的事件对美国和全球社会产生了巨大影响。居家令改变了我们的工作地点和工作方式，遗憾的是，这也影响了许多人继续工作的能力。尽管当前形势带来了无数挑战，但也带来了行为的积极转变，这是人们试图弄清楚“困在家里”能做些什么的结果。一个人坐在沙发上看电视的时间可能确实有限（即使你有 Netflix）。幸运的是，历史提供了一些例子，说明在“过去”我们如何自娱自乐。本专栏的耐心读者现在被要求找到他们内心的孩子，因为我们将从 20 世纪初的角度探索如何建造模型电梯。

1916 年，工程师 William B. Stout (1880-1966) 出版了《男孩机械模型书》。 [1] 这本书的基础是 Stout 在 1900 年左右开始撰写的一系列报纸专栏，旨在通过构建机器和机械设备模型来教育小男孩有关工程学的知识。 这些文章以 Jack Kneiff 的笔名发表，Stout 之所以选择这个名字，是因为据称，构建模型所需的只是简单的工具，例如折刀（也称为小折刀）、锤子、螺丝刀等. Stout 的书中有一章专门介绍模型电梯，其中包含有关如何建造“曲柄电梯”和“液压电梯”的插图说明。

曲柄升降机本质上是绕线鼓机的简化版本。 电梯的设计目的是将信息或小物品从地面运送到二楼的窗户。 上部支撑由木板条组成，Stout 的说明——显然是为了吓唬建造者的父母——建议将支撑钉在外部窗框上（图 1）。 这个框架装有两个由木制带轴制成的“起重滑轮”。 沿着每个线轴的中心线小心地切割一个凹槽，以将起重绳固定到位。 然后每个线轴都装有一个短木轴，该轴紧紧地插入中心孔中，轴延伸到线轴末端之外，几乎接触到平行的板条支撑。 Bradawl 用于在板条上打孔，孔的直径略大于用于将滑轮固定到位的小螺钉的直径（图 2）。 这种结构允许滑轮旋转。 两个螺丝孔也安装在上部框架上。 这些用作引导汽车路径的导丝的锚。 一个扁平的木制底座，也装有用于引导线的螺丝孔，被放置在地面上并用木桩固定（图 1）。

底座还包含用于为电梯提供动力的曲轴。 曲轴位于底座的一端并直接位于起重滑轮下方，由两个螺丝孔固定到位，并包括一个巧妙的“制动器”设计。 建造者在轴的末端切出一个长凹口，并小心地将钉子钉入距底座几英寸的底座，并在中心位置用螺丝孔支撑曲轴的末端。 当操作员想要将汽车固定到位时，他们只需向前推动轴，使钉子进入凹槽，从而防止轴转动（图 3）。

建议建造商将起重绳绕曲轴中心缠绕数次，然后将其向上传递并越过起重滑轮并向下传递到汽车。

该设计包括两个版本的电梯轿厢。 第一个，在模型的整体图中说明，是一个开放的货运平台，就像在许多工厂或工业环境中发现的那样（图 1）。 第二种设计使用雪茄盒作为底座，类似于典型的电梯轿厢“男孩模型”（图 4）。 建造者简单地将竖框和十字头连接到雪茄盒上，并在侧面添加了用于导丝的螺丝孔，并在十字头顶部添加了用于吊绳的螺丝孔。 “这部电梯将提供很多乐趣，让轿厢上下移动所需的一切只是转动曲柄，”斯托特宣称。

斯托特设计的液压电梯代表了将水力平衡电梯（美国最早、最简单的液压系统之一）转化为模型形式的非凡成就。（有关水力平衡电梯的历史，请参阅 2017 年 XNUMX 月至 XNUMX 月在《电梯世界》上发表的文章系列。）该模型使用了为曲柄电梯制造的相同雪茄盒电梯轿厢。然而，与曲柄电梯的住宅环境不同
电梯，该系统在四层公寓楼后院的防火楼梯上使用（图 5）。 该系统的关键部件是储水“罐”（在系统顶部）和配重。 Stout 提议该水箱可以由“一个普通的淀粉木箱”制成。 值得一提的是，在读到这段描述时，你勇敢的自己，“什么是淀粉盒？” 当然，它是一个用来装淀粉的小木箱。 进一步的研究表明，这样的盒子相当小。 一个典型的例子是大约 6 英寸高、11 英寸长和 7 英寸宽。 模型构建者在盒子内部涂漆以创建防水容器。 起重滑轮（木线轴）安装在箱子的侧面，还有一个自动制动器和螺丝眼来固定导丝。 木制刹车杆被雕刻成适合中央起重滑轮的曲线，并用橡皮筋固定在钉子上，这样橡皮筋就可以保持对滑轮的制动压力，理论上可以防止汽车移动。 通过拉动连接在杠杆末端的绳子来释放制动器。 尽管 Stout 的描述中没有提到这一点，但通过释放绳在制动器上施加不同的压力将允许操作员控制电梯的速度（图 6）。

当然，水平衡电梯的关键是能够从配重中加水或减水，进而提升或降低轿厢。 Stout 提议用“锡罐”制成配重。 建造者首先切割一段大约 1/2 英寸长的短金属管。 （斯托特建议管子可能来自“雨伞或自行车打气筒的把手”）。 接下来，小心地在锡罐底部切出一个孔，将管子插入罐中，使其一半在罐内，一半在罐外。 然后将管焊接到位。 下一步是使用带有锥形头的大木螺钉制作阀杆座。 在锥形头的倾斜部分小心地锉出凹槽后，建造者将螺钉插入金属管的顶部，并“用螺丝刀旋转 [它]，同时用力向下压螺钉。 这将以与螺钉头相同的角度切割管子的边缘，这样当不带槽口的新螺钉被放入管子时，我们就有了一个防水阀”（图 7）。 类似的阀门安装在配重垂直路径正上方的淀粉盒中。 配重的最后一块是放在锡罐内的小木块，使其与储水阀对齐。

电梯的操作遵循“真正的”水平衡电梯所采用的确切方法。 如果汽车的重量超过配重，它会下降到“竖井”的底部，停在地上的木底座上。 同时，配重上升到顶部，锡罐中的木块向上压在储水阀中的螺钉底部，使水流入罐中。 当配重超过轿厢重量时，操作员拉动制动释放绳，轿厢上升。 当配重到达底部时，它会停在一个小水槽中，该水槽旨在将罐底部阀门上的向上压力释放的水带走（图 6）。

Stout 阀门设计的起源未知。 它的操作类似于许多咖啡机中的现代滴漏阀（允许在冲泡咖啡时取出壶而不会从冲泡篮中泄漏液体）。 主要区别在于现代阀门采用弹簧和垫圈来确保紧密密封。 Stout 的设计依赖于重力，虽然它可能有效，但也可能泄漏。 然而，这种可能的操作缺陷并没有降低阀门设计的独创性和两种型号设计中显而易见的其他技巧。 当他的书出版时，斯托特是一名年轻的工程师，他的职业生涯将是非凡的。 他后来成为领先的汽车和航空工程师； 他的众多设计包括著名的福特 Trimotor 飞机。

在阅读 Stout 对这些模型电梯的描述时，除了对淀粉盒之类的简单事物感到困惑之外，您的作者还想知道是否有可能以复制原始意图的方式重新创建这些设计。 几年前，我能够对玩具自动扶梯进行类似的调查（“圣诞节我想要的只是 Meccano 移动楼梯”，EW，2017 年 21 月）。 然而，这项工作只需要购买几套古董玩具。 鉴于构建 Stout 模型所涉及的材料，这是一种不同类型的挑战。 幸运的是，在 XNUMX 世纪，我们拥有触手可及的卓越研究工具。 当然，我说的是 eBay。

在购买 Stout 的书后的一个月内，我自豪地拥有了一套老式淀粉和雪茄盒（图 8）。 如果一切顺利，这篇由两部分组成的文章（考察了另一位作者在 20 世纪早期建造模型电梯的方法）的结论将包括雪茄盒电梯轿厢和液压电梯蓄水池（配有制动器）的图像。 ) 作为下个月的在线特辑。 正如我希望的那样，在我所有的文章中都很明显，我总是喜欢我的研究并热爱我的工作。

参考法案
[1] 威廉·布什内尔·斯托特。 男孩的机械模型书，小，
布朗公司，波士顿（1916 年）。