آموزش ساخت آسانسور

آموزش ساخت آسانسور

 

آسانسور؛ در کدام طبقه پیاده خواهید شد؟

 

خوش آمدید!
هم اکنون مانند بسیاری دفعات دیگر سوار یک آسانسور شده‌اید. البته این یکی کمی متفاوت است! تا به حال پیش آمده از خود پرسیده باشید یک آسانسور چگونه کار می‌کند؟ اگر این فکر ذهن شما را به خود مشغول کرده، در سرزمین خلاقیت از آسانسور پیاده شوید.
تعجب نکنید! آسانسوری که سوار هستید در سرزمین خلاقیت توقف دارد، دکمه‌ی آن را بزنید!

تا رسیدن به سرزمین خلاقیت شما مطالب زیادی در مورد آسانسور خواهید دانست.
احتمالاً مهم‌ترین سؤال شما، درباره‌ی این است که اتاقکی که بر آن سوار هستید دقیقاً چگونه بالا و پایین می‌رود.
برای دانستن این مطلب باید سیستم تعلیق، یا همان سیستمی که حرکت مناسب اتاقک آسانسور را تامین می‌کند، همچنین نیروی محرک آن را بشناسید.
خوب است بدانید بیشتر آسانسورها، خصوصاً آن‌ها که در ساختمان‌های بلند هستند، با کابل بالا و پایین می‌روند. در حقیقت، این نوع آسانسورها با سیستم کشش کابل کار می‌کنند.

 

در آسانسور با سیستم کششی قرار است اتاقک آسانسور به کمک کابل‌ها جابجا شود. برای این که یک جسم سنگین به کمک کابل به صورت عمودی حرکت کند، قرقره‌ها یا همان پولی‌ها برای ساده‌کردن کار به کمک ما می‌آیند. ساده‌ترین ماشینی که به کمک قرقره کار می‌کند ماشین آتوود (Atwood) است. احتمالاً با آن آشنا هستید.

در این ماشین نیرویی که هریک از جسم‌ها احساس می‌کنند کمتر از وزن آن‌ها است و شتاب جسم‌ها هم کمتر از شتاب جاذبه است. البته یکی از آن‌ها که جرم کمتری دارد به سمت بالا و دیگری که جرم بیشتری دارد، به طرف پایین شتاب می‌گیرد. به عبارتی می‌توان گفت در این ماشین شتاب جابجایی و شتاب یک جسم به کمک وزن جسم دیگر تعدیل می‌شود و قرقره هم کار را ساده می‌کند. هرچه وزن دو جسم به هم نزدیک‌تر باشند شتاب و نیروی وارد به آن‌ها کمتر می‌شود.

 

اساس حرکت آسانسورهای کابلی از همین ماشین ساده الهام گرفته‌شده‌است.

اگر موافق باشید ابتدا اجزای مختلف یک آسانسور کابلی که در حرکت آن نقش دارند را بشناسیم؛ سپس مطالب جالب‌تری در مورد سیستم تعلیق آن یاد بگیریم.
تمام قسمت‌های مکانیکی و برقی یک آسانسور در چاه و موتورخانه‌ی بالای چاه ( و گاهی پایین چاه) کار گذاشته می‌شود.
چاه آسانسور از بلندترین نقطه‌ی هر ساختمان، یعنی پشت بام، تا فقط چند متر پایین‌تر از پایین‌ترین محل توقف یک آسانسور ادامه دارد؛ پس هنگام ساختن یک ساختمان باید جایی مناسب و استاندارد برای آن در نظر گرفت.
قسمت‌های مکانیکی آسانسورها کابل‌ها، موتور، کابین، وزنه‌ی تعادل و ریل‌ها هستند. البته هر کدام از این‌ها به امکانات اضافه‌تری برای ایمنی مجهز هستند. فعلاً ما فقط با قسمت‌های اصلی آشنا می‌شویم.

 

کابل‌ها: کشیده‌شدن و جابجایی کابل‌های فولادی که به آن سیم بکسل هم می‌گویند، آسانسور را حرکت می‌دهد. این کابل‌ها از چندین رشته تابیده‌شده فولادی تشکیل شده‌اند بنابراین بسیار قوی هستند و تحمل وزن زیاد را دارند.

 

موتور: اتاقک آسانسوری که شما بر آن سوار می‌شوید به کمک یک الکتروموتور بالا و پایین می‌رود. موتور دارای یک قرقر‌ی شیاردار است که کابل‌های آسانسور از روی آن عبور می‌کنند. این قرقره به کمک نیروی مستقیم موتور کابل‌ها را می‌کشد.
بعضی موتورها دارای جعبه چرخ‌دنده یا گیربکس هستند اما بعضی از آن‌ها بدون چرخ‌دنده کار می‌کنند. به موتورهای بدون چرخ‌دنده، موتورهای گیرلس می‌گویند.

همان‌طور که می‌دانیم از چرخ‌دنده‌ها برای بیشتر کردن قدرت موتور استفاده می‌شود. در حالی که موتورهای بدون چرخ‌دنده حتی بدون حضور چرخ‌دنده موتورهای پرقدرت و پرسرعتی هستند.

موتورهای بدون چرخ دنده مصرف انرژی کمترو حرکت نرم‌تری دارند، در ضمن ابعاد آن‌ها خیلی کوچک‌تر است اما از طرف دیگر، گران‌تر هستند. بنابراین از آن‌ها بیشتر در ساختمان‌هایی که نیاز است سرعت آسانسور بالاتر باشد، مثلاً ساختمان‌های بلند، استفاده می‌شود؛ در این صورت استفاده از آن‌ها به صرفه‌تر است.

 

سرعت موتور به کمک یک مدار الکترونیکی تنظیم می‌شود. بعضی از موتورها دارای دو سرعت هستند؛ یکی از آن‌ها سرعت کم و دیگری سرعت نهایی حرکت موتور است. کابین آسانسور، در انتهای حرکت، مسافت مشخصی (حدود نیم متر) را با سرعت کم حرکت می‌کند، اما در بقیه‌ی مسیر با سرعت دوم (نهایی) بالا یا پایین می‌رود. اما مدار الکترونیکی هدایت بعضی از موتورها به گونه‌ای طراحی شده که موتور را به نرمی و آهسته آهسته به سرعت نهایی خود می‌رساند و موتور هنگام توقف هم به نرمی متوقف می‌شود.

 

کابین آسانسور: کابین آسانسور همان اتاقک متحرکی است که ما با خیال راحت در آن می‌ایستیم تا به طبقه‌ی مورد نظر برسیم. یک سر کابل‌های کلفت فولادی به کابین متصل است و کابین به کمک آن‌ها بالا و پایین می‌شود.

وزنه‌ی تعادل: همان‌طور که از نامش پیداست وظیفه‌ی ایجاد تعادل آسانسور را برعهده دارد. وزنه که در قاب مخصوص خود قرار دارد، به سر دیگر کابل‌های فولادی وصل است و در ریل خود حرکت می‌کند. وزن آن معادل وزن کابین به اضافه‌ی نصف ظرفیت سرنشینان آن است. با توجه به مطالب گفته‌شده در مورد ماشین آتوود، وجود این وزنه، برای حرکت متعادل و مناسب کابین ضروری به نظر می‌رسد.

از طرفی وزنه‌ی تعادل درست مانند یک ابر قهرمان به کمک موتور می‌آید!

 

در حقیقت با وجود وزنه‌ی تعادل، نسبت به حالت‌های دیگری که وزنه وجود ندارد، موتور می‌تواند با مصرف انرژی کمتری کابین آسانسور را به حرکت درآورد.

می‌دانید چرا؟
جواب این سوال را هم به کمک ماشین آتوود می‌توانید بیابید.
یک سؤال عجیب و یک پاسخ عجیب‌تر!
اگر شما بخواهید با یک کوله پشتی بزرگ پر از وسایل از یک صخره بلند بالا بروید به چه مقدار انرژی نیاز دارید؟
جواب: خیلی زیاد، شاید اصلاً نتوانید با این شرایط مقدار زیادی بالا بروید.
حالا اگر یک آسانسور در حال بالا رفتن باشد در ضمن سرنشین هم داشته باشد (فرض کنید حدوداً نصف ظرفیت کابین پر باشد)، موتور آن به چه مقدار انرژی نیاز دارد؟
تقریباً هیچ!

 

ریل‌ها: در چاه آسانسور‌های کابلی یک سری ریل وجود دارد. این ریل‌های راهنما، حرکت کابین و وزنه تعادل آسانسور را ساده و ایمن می‌سازند. همچنین ارتعاشات و نوسانات ترسناک ناشی از معلق بودن کابین را از بین می‌برند! هم‌زمان با حرکت کابین و قاب وزنه، ریل‌ها از طریق مخزن‌های روغنی که روی کابین و قاب وزنه تعبیه شده دائماً روغن‌کاری می‌شوند تا حرکت روی آن‌ها نرم و روان باشد.

ریل‌ها از طریق مخزن‌های روغنی که روی کابین و قاب وزنه تعبیه شده دائماً روغن‌کاری می‌شوند تا حرکت روی آن‌ها نرم و روان باشد.
در کف چاه آسانسور یک ضربه‌گیر فنری، پلیمری یا هیدرولیکی، به نام بافر کار می‌­گذارند. بافر، از برخورد شدید کابین به کف چاه آسانسور جلوگیری می­‌کند.

احتمالاً تا حالا آمادگی لازم برای شناختن سیستم‌های تعلیق آسانسور را کسب کرده‌اید.
اما سیستم تعلیق آسانسور...
سیستم تعلیق آسانسور علاوه بر آنچه گفته‌شد معمولاً به یک یا چند قرقره نیاز دارد . متخصصان آسانسور اصطلاحاً به این قرقره‌ها فلکه‌ی هرزگرد می‌گویند. کابل‌ها، علاوه بر عبور از شیارهای قرقره موتور که حرکت‌دهنده‌ی آن‌هاست، از روی فلکه‌های هرزگرد هم رد شوند تا نیروی کشش طناب را به کابین و وزنه‌ی تعادل منتقل کنند. همان‌طور که گفتیم موتور در موتور خانه و در بالای چاه کارگذاشته می‌شود. البته امروزه با وجود موتورهای کوچک بدون جعبه‌دنده بعضی از آسانسورها، نیاز به موتورخانه ندارند.
معمولاً دو نوع سیستم تعلیق برای آسانسور وجود دارد:

سیستم تعلیق یک به یک:

 

اگر نیروی موتور مستقیم یا به کمک فلکه‌های هرزگرد ثابت به طناب منتقل شود، مقدار جابجایی و سرعت وزنه‌ی تعادل و کابین به یک اندازه است. همچنین نیروی واردشده به کابل و موتور از طرف هر دو (وزنه تعادل و کابین) یکسان است. 
به این سیستم تعلیق، سیستم ۱ به ۱ می‌گویند.
سادگی این سیستم باعث شده که هنگام طراحی آسانسورها، بیشتر مورد استفاده قرار بگیرد.

سیستم یک به دو:

 

درصورتی‌که فلکه‌های هرزگرد روی کابین و قاب وزنه نصب شده‌باشند، قرقره‌های متحرک داریم و قضیه با سیستم قبل فرق می‌کند. قرقره‌های متحرک نیروی مورد نیاز برای بالا کشیدن وزن یک جسم را نصف حالت ثابت می‌کنند. کابل کشی این روش با روش قبل متفاوت است. این نوع سیستم تعلیق را 1 به 2 می‌گویند.
در این حالت سرعت حرکت کابین نصف سرعت و جابجایی طناب است، از طرف دیگر، کاری که نیازاست موتور برای به حرکت در آوردن آسانسور انجام دهد، نیز کمتر می‌شود. این به این معنی است که قدرت آسانسور افزایش می‌یابد و این فایده‌ی مهم استفاده از این سیستم است.

با توجه به خصوصیات سیستم ۱ به ۲ موتورهای بدون چرخ‌دنده برای آن‌ها مناسب‌تر هستند.

سیستم هیدرولیک:

 

یک روش قابل توجه دیگر برای حرکت آسانسور، استفاده از سیستم‌های هیدرولیک است. روش هوا کردن فیل به کمک سیستم هیدرولیک که در مبحث بیل مکانیکی مطرح شد یادتان هست، در اینجا هم فشار روغن، کابین و سرنشینان آن را با همه سنگینی‌اش بالا می‌برد.

در این نوع آسانسور‌ها روغن با فشار در یک سیلندر هیدرولیک پمپ می‌شود و همین کار سبب می‌شود آسانسور بالا برود. برای پایین آمدن، وزن خود کابین کمک می‌کند تا روغن به مخزن اولیه برگردد. هنگام شروع حرکت رو به پایین، پمپ روغن خاموش و شیر باز می‌شود؛ بنابراین روغن هیدرولیک دوباره وارد مخزن می‌شود.

قدرت آسانسور های هیدرولیک بسیار زیاد است، اما برای بالا بردن وزن زیاد کابین و سرنشینان، انرژی بسیار زیادی مصرف می‌کنند، البته در حرکت رو به پایین اوضاع بسیار بهتر است. در ضمن از آسانسورهای هیدرولیک، با وجود اینکه قدرتمند هستند، در ساختمان‌های بلند استفاده نمی‌شود. فکر می‌کنید چرا؟ 
فکر می‌کنید این آسانسورها برای چه مکان‌هایی مناسب‌ترند؟

ایمنی در آسانسورها

شاید در فیلم‌های هالیوودی دیده باشید که ناگهان طناب آسانسور پاره می‌شود و مسافران به پائین سقوط می‌کنند، ولی در عمل غیر از این است. در آسانسورهای کابلی چند رشته کابل محکم فولادی (4 تا 8 رشته کابل) بکار می‌رود و اگر به هر دلیلی یکی از این کابل‌ها قطع شود، کابل‌های دیگر وزن سیستم را تحمل خواهند کرد؛ و اگر آسانسور بطور ناگهانی شروع به حرکت کند، سیستم فرماندهی مکانیکی در چرخ قرقره، بطور خودکار، حرکت آسانسور را متوقف می‌کند. 
وقتی چرخ قرقره با سرعت بیش از حد مجاز حرکت کند (در حالت سقوط آسانسور)، لنگرها به دلیل خاصیت گریز از مرکز باز می‌شوند و به چرخ‌دنده‌ی ثابت گیر می‌کنند و چرخ قرقره می‌ایستد و باعث توقف آسانسور می‌شود. 
این مکانیزم همان مکانیزم گاورنر است که قبلاً در سرزمین خلاقیت در مورد آن صحبت کرده بودیم. گاورنر در آنجا سرعت چرخیدن را به ما نشان میداد و در آسانسور از سقوط کابین جلوگیری می‌کند.

هنگامی که آسانسور به مقصد برسد، سیستم فرماندهی مکانیکی باز وارد عمل می شود. بر روی ریل‌ها، کابل‌هایی متصل شده که هنگام توقف آسانسور (به دستور سیستم فرماندهی مکانیکی) کشیده می‌شوند و آسانسور به دندانه‌های ریل، گیر می‌کند و ثابت می‌ایستد. آسانسورها همچنین سیستم توقف خودکاری دارند که هرگاه کابین یا وزنه‌ی تعادل به بالاتر یا پایین تر از ریل‌ها کشیده شود، آن را متوقف می‌کند. اگر با تمام این تجهیزات و پیش‌بینی‌های ایمنی، آسانسور به پایین سقوط کند، بافر مسافران را از خطر حفظ می کند.

ساعت دلچسب!

بسیار خوب ... آسانسور شما در اینجا یک توقف دارد. حتماً کمی خسته شده‌اید، با این که خیلی با زمین فاصله دارید، اما هنوز به سرزمین خلاقیت نرسیده‌اید. مطمئناً مطالب جالب دیگری هم هست که دوست دارید در مورد آسانسور بدانید . اما عجله نکنید. قبل از اینکه دوباره به مسیر خود ادامه دهیم، در این طبقه استراحت می‌کنیم. حالا باید به ایده‌ی ساختن یک آسانسور مکانیکی فکر کنید. یک نوشیدنی دلچسب بنوشید . به برج‌ها، آسمان‌خراش‌ها و آسانسورهایی که در آن‌ها حرکت می‌کنند فکر کنید.

راستی به آسمان و اجرام آسمانی بالای سر خود، به ستارگان و شهاب سنگ‌ها و ... هم نگاه کنید، به نظر می‌رسد شما به آن‌ها نزدیک‌تر شده‌اید. فکر می‌کنید در ادامه‌ی مسیر با آسانسور، تا چه حد بتوانید به آن‌ها نزدیکتر شوید؟ 
این مطلب ادامه دارد ...

حالا بعد از کمی استراحت ساخت و ساز را آغاز کنید.

ساخت اسکلت اصلی آسانسور

نصب ریل‌های راهنمای کابین آسانسور. علت استفاده از سوراخ بیضی در نبشی‌های پایین روان‌تر حرکت کردن کابین آسانسور است.

محل نصب سیستم بالابر و گیربکس آسانسور

ساخت کابین آسانسور

قرار دادن کابین بر روی اسکلت اصلی آسانسور

اتصال نخ از کابین آسانسور به قرقره

و این هم از آسانسور مکانیکی ما: