CC BY
211
АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЛИФТОВ И ТЕНДЕНЦИЙ ИХ РАЗВИТИЯ
Канд. техн. наук АНТОНЕВИЧА. И.
Белорусский национальный технический университет
Республика Беларусь имеет выгодное географическое положение и удобный рынок для поставки лифтов. Кроме того, Беларусь является одним из крупных производителей данной техники. Лифтостроение - отрасль промышленности, характеризующаяся большой динамикой развития и рентабельностью, но вместе с тем в ней наблюдается и достаточно жесткая конкуренция производителей. Мировой рынок лифтов представлен следующими фирмами [1]: Отис» (США), конструкции лифтов которой производят в России, Японии, Украине; KONE (Финляндия); «Шиндлер» (Швейцария); Карачаровским механическим и Щербинским лиф-тостроительными заводами (Россия); Могилев-ским заводом лифтового машиностроения (Беларусь); Shenyang Brilliant Elevator Co., Ltd (Китай); «Тисен» (Германия); «Пилава» (Польша); «Изамет» (Болгария); Mitsubishi (Япония) и др. Современные темпы развития техники приводят к тому, что продукция быстро морально устаревает, а также изменяются традиционные понятия в данной области, что и обусловливает настоящий анализ существующих конструкций лифтов, систем управления и тенденций их развития. В зависимости от привода лифты бывают [2, 3]: электрические, гидравлические и пневматические.
Гидравлические лифты уступают лифтам с электрическим приводом, но позволяют разрешать сложные технологические решения, например: круглая (в горизонтальном сечении) кабина; полное отсутствие шахты; вход и выход на сопредельных стенках. К отличительным особенностям гидравлических лифтов [4] относят: плавность хода, точность остановки, возможность прямого воздействия цилиндра при небольшой высоте подъема, а также уникальную возможность установки лифта при наличии одной капитальной (несущей) стенки. Лифты оснащены системой аварийного опускания и открывания при внезапном отключении электроэнергии. Гидравлические лифты используют
при небольшой высоте подъема и имеют сложную систему тросов и гидравлических цилиндров, для них не требуется машинное помещение.
Пневматические вакуумные лифты [3] легче, чем обычные, в установке, обслуживании и управлении. Они не требуют земляных работ по оборудованию шахты и установки направляющих для лифта и противовеса. Воздушное давление сверху и снизу лифта и есть ключ к движению. Не надо строить специальную шахту и под ней помещения для подъемного механизма. Все устройство - высокая прозрачная труба из поликарбоната, в которой ходит подъемная кабина-поршень, а сверху укрепляется небольшой вакуумный насос высотой не более 30 см. Поршень, плотно прилегающий к шахте, это потолок кабины, изготовленной в основном из алюминиевого сплава. Так, компания Daytona Elevator (США) [3] специализируется на производстве вакуумных лифтов для коттеджей. Данные лифты монтируются в двух-трехэтажных небольших домах. Двери закрываются герметично, а сама кабина вентилируется снизу. Если нужно ехать вниз, то клапан наверху шахты понемногу впускает воздух в зону разрежения, плавно регулируя скорость спуска. На спуск не затрачивается энергия. Скорость движения лифта - 0,2 м/с, а грузоподъемность - 210 кг. На разных этажах двери могут открываться как в одну сторону, так и в противоположную. Во время входа в лифт и выхода из него кабина фиксируется дополнительными механическими стопорами. Главное преимущество лифта - минимальная переделка дома, небольшая стоимость и быстрая установка. Надежность лифта - высокая, в нем невозможно застрять между этажами или упасть вниз. В лифте установлены датчик разгерметизации и тормоз, смонтированный на крыше кабины. Если отключается электричество, то клапан автоматически закрывается и кабина медленно движется вниз. Единственным заметным недостат-
ком конструкции можно назвать высокий уровень шума - 87 дБ, что сравнимо с весьма шумным пылесосом.
Электрические лифты могут иметь [2]:
• привод тяговый, когда канаты лифта двигаются благодаря трению в ручьях приводного шкива лебедки;
• привод с жесткой кинематикой, когда кабина лифта подвешивается к канатам или цепям, приводимым в движение другими способами, а не трением (например, барабанный привод);
• привод с линейным индукционным двигателем (LIM), где движущая сила действует непосредственно на кабину или противовес лифта;
• привод Schindler Mobile®, объединяющий свободно стоящие конструкции колонн и кабину, оборудованную автономным приводом.
Сегодня наибольшее распространение получили лифты с тяговым приводом.
Рынок лифтов представлен следующими типами: пассажирскими (обычными, без машинного помещения, без противовесов и машинного помещения); больничными; грузовыми; панорамными; обзорными; автомобильными; сервисными; скоростными и котеджными. Из перечисленных многие также могут быть исполнены как с машинным помещением и без него, например грузовые.
Законодателями в лифтостроении являются фирмы «Отис», KONE, «Шиндлер», Mitsubishi.
Так, фирма «Отис» существует на мировом рынке с 1982 г. [5]. Именно в Америке впервые был изобретен ловитель, который сделал фактически безопасным пользование лифтами. В 1903 г. был разработан безредукторный электрический лифт. Мировой рынок обязан данному производителю такими нововведениями, как панорамный, высокоскоростной лифт с двумя кабинами и с перемещением по горизонтали. Создание Эйфелевой башни во Франции было бы невозможно без наклонного лифта, произведенного фирмой «Отис». В 2000 г. появилась модель GeN2 (англ. «второе поколение») - это поистине революционная разработка. Экологически чистый лифт без машинного помещения, не требующий масла, с высоким уровнем комфорта и низким уровнем шума и вибрации. В GeN2 используется армированный полиуре-тановый ремень, который значительно прочнее
стального каната и с большим сроком службы. Запатентованная компанией «Отис» система Pulse непрерывно отслеживает состояние стальных канатов полиуретанового ремня. Малоинерционная лебедка с синхронным двигателем на постоянных магнитах обеспечивает экономию электроэнергии, снижение эксплуатационных расходов и большую точность остановки лифта на этажной площадке. Поскольку лебедка крепится на направляющих, которые в свою очередь закреплены на уровне каждого этажа, усилия передаются на дно приямка лифта, что снижает нагрузки на стены лифтовой шахты и соответственно оптимизирует затраты на ее строительство. GeN2 Comfort: грузоподъемность - до 1000 кг (13 чел.), максимальная высота подъема - 45 м (максимальное число остановок - 16) и скорость - 1 м/с. По сравнению с гидравлическими лифтами и электрическими с редукторными лебедками лифт имеет значительно меньшие уровни вертикальной и горизонтальной вибраций, а также шума. В данной модели установлена инфракрасная защита дверного проема.
Компания «Отис» расходует около 100 млн дол. ежегодно на новые разработки, что и обусловливает ее постоянную лидирующую позицию в мировом лифтостроении.
Фирма KONE по объему производства занимает 2-е место в Европе и 3-е в мире. Компания выпускает пассажирские лифты для жилых зданий EcoDom, использующие привод KONE EcoDisk® и требующие малое машинное помещение наверху шахты. Лифты без машинного помещения MonoSpace применяют безредукторный привод EcoDisk. Лифты без противовесов и машинного помещения MaxiSpace могут иметь кабину, на треть большую, чем обычные лифты, расположенные в таких же по размерам шахтах. Механизм подъема - KONE PowerDisk™ и инновационные гибкие тросовые блоки с тросами высокой прочности. KONE PowerDisk™ - компактный двигатель, который весит 70 кг. Грузоподъемность скоростного лифта MiniSpace - до 3200 кг, скоростью подъема - 6 м/с, высота подъема - до 180 м. Суперлифт Alta (грузоподъемность - до Ют, скорость - до 17 м/с, высота подъема - до 500 м) оборудован двухроторным двигателем с минимальным потреблением энергии. Возможно двухпалубное исполнение лифта.
Панорамный лифт KONE изготавливается на базе MonoSpace и MiniSpace. Обзорные лифты KONE стоимостью в 1,5-2,0 раза меньше панорамных бывают двух типов: с застекленной только задней частью кабины и/или частично двери; с застекленной одной, двумя или тремя стенами и/или частично двери. Грузовые лифты TranSys имеют грузоподъемность от 1000 до 5000 кг и скорость подъема до 1,6 м/с. Сервисный (малогрузовой) лифт изготавливается на два-пять этажей и имеет грузоподъемность: 5; 50; 100; 250 кг. Кабины исполняются в проходном варианте (загрузка и разгрузка из противоположных сторон). Автомобильные лифты (грузоподъемность - до 10000 кг, скорость - до 4 м/с, «неограниченная» высота подъема) имеют возможность управления водителем непосредственно из кабины машины. Для коттеджей KONE выпускает следующие модели: EcoDom (дешевый - массового производства), MonoSpace - без машинного помещения, автомобильный лифт, грузовые лифты, пассажирские подъемники без приямка. Основные достижения фирмы - это разработка уникальных лебедок. Революцией в лифтостроении явился привод EcoDisk, не требующий для лифта машинного помещения, потребляющий 60 % электроэнергии по сравнению с обычным, имеющий частотное управление и упрощенное сервисное обслуживание, обеспечивающий плавное и бесшумное движение, обладающий регулируемым пуском и высокой точностью остановки, комфортностью и безопасностью, прост в использовании. Он характеризуется: малыми оборотами двигателя; высокими быстродействием и динамикой; широким диапазоном изменения частоты вращения; возможностью использования во взрывоопасной и агрессивной среде; большими перегрузочной способностью и сроком службы; КПД - более 90 %; низким перегревом двигателя. Компания KONE - лидер в области электропривода лифтов.
Компания «Шиндлер» [5] создала первый в мире лифт без машинного помещения, который не имел канатов и традиционного подъемного оборудования. Движение в лифте осуществлялось за счет колес, которые прижимали его к стенкам шахты. В результате площадь кабины возросла на треть по сравнению с обычной. Модель Schindler 5300 выполнена с приводными ремнями, т. е. это лифт 2-го поколения. Компа-
ния «Шиндлер» характеризуется революционными разработками в области управления. Фирмой разработана система Miconic 10ТМ, обеспечивающая оптимизацию движения. Пассажир вводит на площадке этаж назначения перед входом в кабину лифта. Система управления отправляет конкретную кабину и сообщает пассажиру, к какой лифтплощадке он должен подойти. В результате пассажиры группируются, а количество остановок на пути минимизируется. Таким образом обеспечиваются оптимальное движение групп лифтов и снижается энергопотребление. Система Schindler ID предназначена для идентификации пассажира по магнитной карточке, которую он вводит на панели при входе в кабину, и тем самым обеспечивает ему доступ на тот или иной этаж. SchindlerMobile® [2] включает в себя свободно стоящую конструкцию вертикальной направляющей стойки и самодвижущееся средство, установленное на кабине лифта. Эта уникальная лифтовая система не нуждается ни в машинном помещении, ни в жесткой шахте как в типовой конструкции лифтов. Передача шума в здание незначительная. Ключевыми компонентами данной конструкции являются две свободно стоящие полые алюминиевые колонны с особыми ходовыми поверхностями для направления кабины вдоль вертикальной траектории. Каждая колонна сбоку поддерживается звукоизолирующими кронштейнами, прикрепленными только к одной стене наверху и плите пола. Самодвижущееся средство состоит из пассажирской кабины, частотно-регулируемого привода и микропроцессорной системы управления. Часть системы состоит из приводных колес с приводным блоком и неприводных колес, расположенных с противоположной стороны колонн, с пружинным механизмом прижатия для создания достаточного сцепления колес фрикционного привода. Этот простой принцип облегчает кабине движение вверх и вниз вдоль колонн без подвесных канатов. Лифт имеет два противовеса, связанных с рамой кабины подвесными канатами, которые двигаются внутри стоек и направляются роликовыми башмаками. Привод состоит из асинхронного электродвигателя, механического редуктора, дискового тормоза и преобразователя частоты. Редуктор представляет собой волновую передачу, отличающуюся
высокой эффективностью, низким уровнем шума, небольшими габаритами.
Линейный индукционный привод (LIM) -новая разработка в лифтовой технологии [2]. Могут применяться две основные концепции привода LIM: двигатель линейной индукции составляет часть конструкции противовеса, а механическая связь между кабиной и противовесом осуществляется посредством подвесных канатов, огибающих неприводной шкив наверху шахты. Другой подход к новой концепции - бесканатный лифт с приводом LIM предложен корпорацией Mitsubishi Electric как эффективное решение вертикального транспорта для сверхвысотных зданий будущего. Инженеры Mitsubishi предлагают систему из нескольких лифтов, движущихся в одной шахте. Линейный двигатель имеет плоскую форму. Статор состоит из четырех частей, симметрично расположенных в шахте вдоль направляющих. Вторая роторная часть двигателя представлена постоянным магнитом, закрепленным на боковых стенках кабины.
Самые быстрые и интеллектуальные лифты производят в Японии две промышленные корпорации Mitsubishi Electric и Toshiba Elevator and Building Systems [6]. По сравнению с обычными при создании этих лифтов конструкторам приходится решать много сложных задач (преодоление сопротивления воздуха в шахте; подавление вибраций разнообразного происхождения и шума; плавный, но быстрый разгон; надежные аварийные системы). Огромной проблемой становится трос, имеющий собственную резонансную частоту колебаний и постоянно меняющуюся по мере разматывания/сматывания. Кабина и противовес выполняются обтекаемыми. Герметичная кабина оборудуется системой кондиционирования, контролирующей давление воздуха внутри кабины и уменьшающей «деком-прессионный» дискомфорт при быстром перемещении по вертикали. Устанавливаются крем-ниево-азотные керамические тормозные устройства, выдерживающие тысячеградусный нагрев.
Гидравлический демпфер на дне шахты имеет ход сжатия 6 м. Специальный подавитель вибрации троса учитывает не только движение лифта, но и колебания самого здания. Система управления меняет не только скорость лифта, но и следит за ускорением/замедлением лифта, расставляет лифты по этажам при отсутствии вызовов. Система, предохраняющая пассажира от защемления дверьми, выполнена на базе лазерных технологий.
ВЫВОДЫ
Современные конструкции лифтов обусловлены существующими тенденциями развития лифтостроения:
• совершенствованием конструкции всех систем оборудования лифта с целью снижения уровня шума и вибрации в здании и кабине лифта, а также повышения безопасности и надежности работы, удобства пользования;
• снижением энергопотребления.
ЛИТЕРАТУРА
1. Портал [Электронный ресурс]. - [Б.г.]. - Режим доступа: http://tehportal.com.ua - Дата доступа: 04.05.2010.
2. Яновски, JL Проектирование механического оборудования лифтов / JI. Яновски; пер. И. А. Иноземцевой; под ред. С. Д. Бабичева: науч. ред. Г. Г. Архангельский. - М.: Изд-во Ассоц. строит, вузов, 2005. - 333 с.
3. Daytona Elevator [Electronic resource], - Florida, 2004. - Mode of access: http://www.daytonaelevator.com -Date of access: 04.05.2010.
4. Гидравлические лифты: учеб. пособие для вузов по специальности «Механизация и автоматизация строительства» / Г. Г. Архангельский [и др.]; под ред. Г. Г. Архангельского. - М.: Изд-во Ассоц. строит, вузов, 2002. - 346 с.
5. Лифт-Википедия [Электронный ресурс]. - [Б.г.]. -Режим доступа: ru.wikipedia.org/wiki/лифт. - Дата доступа: 08.05.2010.
6. Membrana |Быстрейшие лифты. Часть... [Электронный ресурс]. - М., [Б.г]. - Режим доступа: http:/// www. membrana.ru/articlers/techmc/2004/05/13/161800.html/ - Дата доступа: 08.10.2010.
Поступила 11.05.2010
