Nhấn nút trên cùng của thang máy và chuẩn bị cho một chuyến đi dài: chỉ trong vài ngày, bạn sẽ được vẫy tay chào từ vũ trụ! Những chiếc thang máy có thể đưa con người ra ngoài Trái đất chắc chắn đã thu hút trí tưởng tượng của mọi người trong khoảng một thập kỷ kể từ khi các nhà khoa học vũ trụ lần đầu tiên đề xuất tới chúng. Nhưng vào thời của họ, thang máy gia đình thông thường có vẻ gần như là điều thực tế hơn cả. Không chỉ những vật liệu xây dựng tuyệt vời như thép và bê tông mới cho phép những tòa nhà chọc trời hiện đại bay lên tận mây xanh: đó là phát minh vào năm 1861 về chiếc thang máy an toàn, đáng tin cậy của một người tên Elisha Graves Otis ở Yonkers, New York. Otis thực sự đã thay đổi bộ mặt của Trái đất bằng cách phát triển một cỗ máy mà ông khiêm tốn gọi là "cải tiến trong thiết bị nâng", cho phép các thành phố mở rộng giúp chúng ta đi lại thuận tiện hơn. Đó là lý do tại sao phát minh của ông có thể được coi là một trong những cỗ máy quan trọng nhất mọi thời đại. Hãy cùng tìm hiểu kỹ hơn về thang máy và tìm hiểu cách thức hoạt động của chúng!
THANG MÁY LÀ GÌ?
Điều khó chịu về thang máy (nếu bạn đang cố gắng tìm hiểu chúng) là các bộ phận làm việc của chúng thường bị che đi bởi hố thang bên ngoài. Theo quan điểm của một người đi từ sảnh lên tới tần trên cùng của tòa nhà, thang máy chỉ đơn giản là một chiếc hộp kim loại có cửa đóng ở một tầng rồi lại mở ra ở tầng khác. Đối với những người tò mò hơn chúng ta, các bộ phận quan trọng của thang máy là:
1. Một hoặc nhiều Cabin (cấu tạo bởi các vách kim loại thường là inox) chuyển động lên xuống
2. Đối trọng cân bằng tải trọng với Cabin
3. Một động cơ dùng để nâng Cabin lên và xuống, bao gồm cả hệ thống phanh của động cơ.(Một số thang máy sử dụng hệ thống thủy lực để thay thế)
4. Hệ thống cáp kim loại và pully kết nối Cabin và động cơ
5. Nhiều hệ thống thiết bị an toàn khác để bảo vệ người đi nếu cáp bị đứt
6. Trong các tòa nhà lớn, hoặc gia đình một hệ thống điều khiển điện tử điều khiển cabin đến các tầng chính xác bằng cách sử dụng "thuật toán thang máy" (một loại logic toán học phức tạp) để đảm bảo số lượng lớn người được di chuyển lên xuống nhanh nhất, hiệu quả nhất. đường đi (đặc biệt quan trọng ở những tòa nhà chọc trời khổng lồ, đông đúc vào giờ cao điểm). Hệ thống thông minh được lập trình để chở nhiều người đi lên hơn là đi xuống vào đầu ngày và ngược lại vào cuối ngày.
ĐỐI TRỌNG CỦA THANG MÁY
Trong thực tế, thang máy hoạt động theo cách hơi khác so với vận thăng đơn giản. Thang máy được cân bằng bởi một đối trọng nặng có trọng lượng tương đương với Cabin khi nó được chất đầy một nửa (nói cách khác, trọng lượng của bản thân Cabin cộng với 40–50 phần trăm tổng trọng lượng mà nó có thể chở). Khi thang máy đi lên, đối trọng sẽ đi xuống — và ngược lại, điều này có lợi ở bốn điểm sau:
1. Đối trọng giúp động cơ nâng và hạ Cabin (buồng thang) dễ dàng hơn — cũng giống như việc ngồi trên một cái bập bênh giúp nâng trọng lượng của ai đó dễ dàng hơn nhiều so với nâng họ lên bằng tay. Nhờ có đối trọng, động cơ cần sử dụng ít lực hơn để di chuyển buồng thang lên hoặc xuống. Giả sử Cabin và đồ vật của nó nặng hơn đối trọng, tất cả những gì động cơ phải nâng là trọng lượng chênh lệch giữa hai chiếc và cung cấp thêm một chút lực để thắng ma sát trong các ròng rọc, v.v.
2. Vì lực tác dụng ít hơn, dây cáp ít bị căng hơn - điều này làm cho thang máy an toàn hơn một chút.
3. Đối trọng làm giảm lượng năng lượng động cơ cần sử dụng. Điều này là hiển nhiên đối với bất kỳ ai đã từng ngồi trên bập bênh: giả sử chiếc bập bênh được cân bằng đúng cách, bạn có thể nhấp nhô lên xuống bất kỳ lúc nào mà không thực sự cảm thấy mệt mỏi — hoàn toàn khác với việc nâng vật gì đó trên tay. Điểm này cũng tuân theo điểm đầu tiên: nếu động cơ sử dụng ít lực hơn để di chuyển Cabin trong cùng một quãng đường, nó sẽ làm việc ít hơn khi chống lại lực hấp dẫn.
4. Đối trọng làm giảm lực phanh mà thang máy cần sử dụng. Hãy tưởng tượng nếu không có đối trọng: một chiếc thang máy tải nặng sẽ thực sự khó kéo lên trên, nhưng trong hành trình quay trở lại, sẽ có xu hướng tự chạy xuống mặt đất nếu không có một loại phanh chắc chắn nào đó để ngăn nó lại. Đối trọng giúp việc điều khiển thang máy trở nên dễ dàng hơn rất nhiều.
HỆ THỐNG PHANH AN TOÀN CHO THANG MÁY
Tất cả những ai đã từng đi thang máy đều có chung một suy nghĩ: điều gì sẽ xảy ra nếu sợi cáp giữ thứ này đột nhiên bị đứt? Bạn cứ yên tâm, không có gì phải lo lắng cả. Nếu dây cáp bị đứt, nhiều hệ thống an toàn sẽ ngăn không cho thang máy lao xuống sàn. Quay lại thủa sơ khai khi thang máy mới được phát minh, thang máy không chỉ được hỗ trợ bằng dây thừng: chúng còn có hệ thống bánh cóc để dự phòng. Mỗi chiếc Cabin chạy giữa hai đường ray dẫn hướng thẳng đứng với các răng kim loại chắc chắn được gắn trên khắp chúng. Ở đầu mỗi Cabin, có một cơ cấu lò xo có gắn móc. Nếu cáp bị đứt, các móc sẽ bung ra ngoài và kẹt vào các răng kim loại trên ray dẫn hướng, khóa Cabin ở vị trí an toàn.
Ngày nay hệ thống phanh cho thang máy được thiết kế đơn giản nhưng hiệu quả cao
THIẾT BỊ GIỚI HẠN TỐC ĐỘ, CHỐNG VƯỢT TỐC GOVERNORS
Hầu hết các thang máy đều có một hệ thống điều chỉnh tốc độ hoàn toàn riêng biệt được gọi là bộ điều tốc, là một bánh đà nặng với các cánh tay cơ khí khổng lồ được chế tạo bên trong nó. Thông thường, các cánh tay đòn được giữ bên trong bánh đà bằng các lò xo nặng, nhưng nếu lực nâng chuyển động quá nhanh, chúng sẽ bay ra ngoài, đẩy một cơ cấu đòn bẩy tác động đến một hoặc nhiều hệ thống phanh. Đầu tiên, chúng có thể cắt điện cho động cơ thang máy. Nếu thất bại và thang máy tiếp tục tăng tốc, các cánh tay sẽ bay ra xa hơn nữa và tác động lên cơ cấu thứ hai, áp dụng phanh. Một số hệ thống hoàn toàn là máy móc; một số khác là điện từ; còn một số khác nữa sử dụng hỗn hợp các thành phần cơ khí và điện tử.
CÁC HỆ THỐNG AN TOÀN KHÁC
Thang máy hiện đại có nhiều hệ thống an toàn. Giống như cáp trên cầu treo, cáp trong thang máy được làm từ nhiều sợi dây kim loại xoắn lại với nhau, vì vậy ban đầu, một sự cố nhỏ của một bộ phận của cáp sẽ không gây ra bất kỳ sự cố nào. Hầu hết các thang máy cũng có nhiều cáp riêng biệt hỗ trợ, vì vậy sự cố hoàn toàn của một cáp sẽ khiến những cáp khác hoạt động đúng vị trí của nó. Ngay cả khi tất cả các dây cáp bị đứt, hệ thống này vẫn sẽ giữ Cabin dừng tại chỗ.
Cuối cùng, nếu bạn đã từng quan sát thang máy bằng kính trong suốt, bạn sẽ nhận thấy một bộ được gọi là buffer thường được làm bằng cao su hoặc thủy lực ở phía dưới để đệm chống lại va đập trong trường hợp cabin thang máy bị tụt tầng.