Šiuolaikinės konstrukcijų inžinerijos srityje mes dažnai stebimės grynu mechaniniu traukos lynų stiprumu arba šiuolaikinių paskirties vietų siuntimo tinklų skaičiavimo greičiais. Vis dėlto išlieka esminis inžinerinis paradoksas, kurį reikia išspręsti kiekvienoje vertikalioje transporto sistemoje: kaip užtikrinti pastovią, nenutrūkstamą aukštos-įtampos galią ir labai jautrius skaitmeninius signalus uždarai plieninei kabinai, kuri veržiasi per vertikalią šachtą iki dešimties metrų per sekundę greičiu?
Komponentas, kuriam pavesta išspręsti šį sudėtingą{0}}daugiavektorių iššūkį, yra keliaujantis kabelis. Kaip labai specializuotas lifto elektrinis komponentas, slenkantis kabelis tarnauja kaip sunkios-lifto kabinos virkštelė. Tai sukonstruotas kompozitinis kabelis, skirtas laisvai kabėti keltuvo kabinoje, sklandžiai vingiuoti po kabina ir nuolat lankstytis per visą sistemos gyvavimo ciklą.
Skirtingai nuo standartinių stacionarių pastato laidų, kurie yra apsaugoti standžiuose vamzdynuose ir veikiami statinių sąlygų, lifto važiuojantis kabelis turi atlaikyti milijonus mechaninio lenkimo ciklų, atlaikyti staigius aerodinaminio slėgio poslinkius ir išlaikyti absoliutų elektrinį vientisumą nesitempdamas, nesisukdamas ar lūždamas. Norint sukurti tvirtas, didelio našumo{1}}vertikalaus transportavimo sistemas, būtina suprasti šio kritinio komponento mechaninę anatomiją, elektrinę sudėtį ir struktūrinę kinematiką.
Keliaujančių kabelių anatomija ir medžiagų sudėtis
Kad atlaikytų atšiaurią mechaninę vertikalios keltuvo aplinką, važiuojantis kabelis negali būti tiesiog storas standartinių varinių laidų pluoštas. Jo vidinė architektūra turi subalansuoti lankstų elektros laidumą su sunkia struktūrine savarankiška{1}}palaikymu.
Vidinis branduolys ir stiprybės nariai
Keliaujančio kabelio centre yra atskiri jo laidininkai. Jie visada gaminami iš labai lankstaus, smulkiai{1}}suvyto pliko arba alavuoto vario. Vietoj vienos vientisos vielos, kuri greitai pavargtų ir nutrūktų besikartojančio lenkimo metu, kiekvieną vidinį laidą sudaro dešimtys mikroskopinių varinių gijų, tvirtai susuktų kartu.
Šalia arba tiesiai per šių varinių laidininkų centrą eina specializuoti konstrukciniai tvirtumo elementai. Mažo-–-vidutinio- kilimo atveju didelio-tempimo aramido pluoštai arba džiuto šerdys yra įausti į kabelio matricą, kad sugertų tempimo traukos jėgas. Didelio-aukščio ir itin spartaus Ši plieninė šerdis atlaiko kabančio kabelio savąjį svorį, neleidžiant subtiliems variniams laidininkams išsitempti veikiant savo gravitacinei masei.
Apvalkalų ir izoliacijos chemija
Išorinis važiuojančio kabelio apvalkalas turi būti ypač tvirtas, atsparus ugniai-ir labai lankstus. Istoriškai standartinės polivinilchlorido (PVC) formulės dominavo rinkoje dėl savo puikaus lankstumo ir ekonomiškumo{2}}.
Tačiau šiuolaikinės saugos taisyklės-ypač didelio{1}}užimtumo komerciniuose aukštuose-aukštuose-vis dažniau įpareigoja naudoti Low Smoke Zero Halogen (LSZH) termoreaktingus mišinio apvalkalus. Kilus gaisriniam keltuvui, LSZH striukės neišskiria toksiškų, akinančių halogeninių dujų, todėl evakuacijos šachtos išliks skaidrios ir kvėpuojančios. Išorinis apvalkalas taip pat turi būti atsparus ozono skilimui, mechaniniam trinčiai į keltuvo sieneles ir drėgmei bei alyvos kaupimuisi lifto duobėje.
Struktūrinės geometrijos: plokščios ir apvalios
Keliaujantys kabeliai yra sukonstruoti dviem pagrindinėmis geometrinėmis konfigūracijomis, kurių kiekviena turi skirtingas veikimo charakteristikas:
Plokšti (lygiagretūs) važiuojantys kabeliai: tai pramonės standartas, skirtas mažo{0}}ir -vidutinio{2}}greičio programoms. Plokščioje konfigūracijoje vidiniai laidininkai yra išdėstyti idealiai lygiagrečiai vienas kitam vienoje horizontalioje juostoje. Ši konstrukcija užtikrina, kad trosas lenktųsi tik išilgai vienos nuspėjamos ašies, sumažinant vidinę sukimo trintį ir ypač palengvinant jo sekimą keltuvo centre.
Apvalūs važiuojantys kabeliai: aukštiems{0}}dideliams-greičiams liftams, važiuojantiems daugiau nei 3,5 metro per sekundę, nurodyti apvalūs kabeliai. Apvali konfigūracija sujungia laidininkus į koncentrinę, priešingo -sukimosi sluoksniuotą spiralinę matricą aplink centrinę plieninę atraminę šerdį. Ši apvali forma sumažina aerodinaminį vėjo pasipriešinimą (vilkimą) veleno viduje ir leidžia kabeliui šiek tiek pasisukti per kelias ašis, kad būtų išsklaidyti didelio greičio oro srovės nesulenkiant.
Galia ir signalo perdavimas: elektros sambūvio valdymas
Vienas važiuojantis kabelis yra elektros paradoksas; ji yra priversta veikti kaip didelio-ampero galios elektrinė ir itin-jautri duomenų magistralė neįtikėtinai ankštame skerspjūvio plote{2}}.
Energijos paskirstymo kanalai
Keliaujantis kabelis neapdorotą elektros energiją turi nukreipti tiesiai į automobilio rėmą, kad palaikytų daugybę posistemių. Tai apima didelės-srovės stiprio-gaometro linijas, skirtas tiekti motorizuotą durų pavarą, kabinos vėdinimo ir oro kondicionavimo įrenginius bei avarinius išmetimo ventiliatorius. Jis taip pat užtikrina stabilų elektros energijos tiekimą pirminiams salono apšvietimo tinklams, konstrukcijų saugos išėjimo jungikliams ir remonto technikų naudojamiems po-automobilių priežiūros lizdams.
Signalų perdavimo infrastruktūra
Tiesiai greta šių aukštos{0}}įtampos maitinimo laidų yra subtilios žemos{1}}tampos signalo perdavimo linijos. Šios linijos tvarko nuoseklaus ryšio protokolus tarp pagrindinio lifto valdiklio mašinų skyriuje ir automobilio valdymo pulto (COP) salone. Juose pateikiami padėties duomenys, grindų indikatoriaus komandos, automobilio skambučio mygtukų paspaudimai ir kritinės grįžtamojo ryšio kilpos iš durų saugos kraštų ir fotoelektrinių jutiklių. Kad aukštos -įtampos kintamos srovės nesugadintų šių jautrių skaitmeninių duomenų paketų, signalo linijos yra išdėstytos sandariai susuktomis poromis, apgaubtomis nepriklausomu aliuminio folijos ekranu ir pintais variniais nutekėjimo laidais.
Šiuolaikinė skaitmeninė integracija
Komercinio nekilnojamojo turto tendencijoms pereinant prie išmaniųjų pastatų, šiam lifto elektriniam komponentui keliami reikalavimai labai išaugo. Šiuolaikiniai aukščiausios klasės{1}}kelniniai kabeliai dažnai gaminami su integruotais šviesolaidiniais elementais (vieno-mode arba daugiamode-stiklo pluoštu) ir didelio-pralaidumo bendraašiais kabeliais. Šie pažangūs medijos elementai realiuoju laiku perduoda nesuspaustą didelės-raiškos uždaros
Elektromagnetinių trukdžių mažinimas (EMI)
Aukšto{0}}dažnio skaitmeninių signalų artumas prie neapdorotų kintamų elektros linijų sukuria idealią aplinką žalingiems elektromagnetiniams trukdžiams (EMI), dažnai vadinamiems kryžminiu{1}}kalbėjimu. Jei važiuojantis kabelis yra prastai sukonstruotas, įsijungus durų pavaros varikliui generuojamas elektrinis triukšmas gali iškraipyti nuosekliojo ryšio jungties duomenų srautą, sukeldamas periodinius „vaiduoklio gedimus“, dėl kurių liftas gali užšalti tarp aukštų.
Siekiant to išvengti, aukštos{0}}pakopos važiuojantys kabeliai naudoja geometrinę izoliaciją. Aukštos -įtampos elektros linijos nustumiamos į išorines plokščios juostelės arba apvalios apvalkalo konstrukcines pakraščius, o ekranuotos vytos poros ir subtilios šviesolaidinės šerdys yra izoliuotos giliai mazgo struktūriniame centre, apsuptos įžeminimo sluoksnių, sugeriančių išsklaidytus elektromagnetinius laukus.
Kinematika ir struktūrinio streso valdymas
Judančio kabelio fizinis judėjimas yra sudėtingas struktūrinės kinematikos tyrimas. Liftui judant šachta aukštyn ir žemyn, kabelis sudaro ištisinę kilpą, kuri nusileidžia nuo tvirtinimo taško ant kabinos rėmo, nusileidžia į natūralų U-formos posūkį ir pakyla į fiksuotą gnybtų jungiamąją dėžę, sumontuotą pusiaukelėje nuo keltuvo sienos.
Kilpos spindulio dinamika
Natūralus važiuojančio kabelio kilpos spindulys turi būti kruopščiai apskaičiuotas ir tiksliai kontroliuojamas. Jei kilpa sukonstruota taip, kad ji būtų per ankšta, vidiniai variniai laidininkai patirs didelį konstrukcinį suspaudimą vidinėje lenkimo pusėje ir didelį įtempimą išorinėje pusėje, dėl to greitai pavargs medžiaga ir suges.
Ir atvirkščiai, jei kilpos spindulys yra per platus, kabelis pernelyg siūbuoja, o tai gali katastrofiškai įsipainioti į konstrukcinius keltuvo komponentus, tokius kaip bėgių laikikliai, aikštelių durų blokatoriai arba važiuojantys atsvarai. Paties kabelio konstrukcinis svoris kinta dinamiškai; kai kabina yra veleno viršuje, visas troso svoris kabo nuo kabinos, o kai automobilis nusileidžia į duobę, svoris visiškai persikelia ant keltuvo sienelės inkaro.
Vėjo pasipriešinimas ir aerodinaminis sukimas
Didelėse{0}}didelėse{1}}greičio konstrukcijose lifto kabina veikia kaip milžiniškas stūmoklis, judantis sandariame betoniniame cilindre. Dėl šio oro išstūmimo veleno viduje susidaro didžiulė aerodinaminė turbulencija, slėgio skirtumai ir didelio greičio{3}}vėjo pasipriešinimas.
Dėl to didelės spartos sistemoje važiuojantis kabelis{0}}ne tik kabo tiesiai žemyn; jį nuolat slegia, stumia ir suka oro srovės. Inžinieriai turi apskaičiuoti šias dinamines aerodinamines jėgas, kad užtikrintų, jog kabelis turi reikiamą sukimo standumą, kad būtų išlaikyta sekimo kilpa nesisukant ar nesulenkiant veikiant slėgiui.
Tvirtinimo taškai ir įtempimo mažinimo įtaisai
Kadangi važiuojantį trosą veikia intensyvi gravitacinė trauka ir nuolatinis kinetinis trūkčiojimas, labai svarbu, kaip jis fiziškai pritvirtinamas prie pastato ir automobilio rėmo. Kabelio negalima tiesiog įvesti tiesiai į elektros gnybtų dėžutę; trapios elektros jungtys turi būti visiškai izoliuotos nuo fizinio linijos svorio.
Ši izoliacija pasiekiama naudojant sunkius -mechaninius įtempimo-mažinimo įtaisus, vadinamus keliaujančiomis kabelių pakabomis arba Kellems rankenomis. Šios pakabos yra sunkios plieninės tinklinės rankovės arba specializuoti pleištiniai spaustukai, kurie tvirtai suima išorinį apvalkalą ir vidinius plieno tvirtumo elementus.
Pakabos yra tvirtai pritvirtintos prie konstrukcinių laikiklių apatinėje automobilio stropo pusėje ir betoninėje keltuvo sienelėje. Perkeldamos visą konstrukcinę įtampą tiesiai į pastato rėmą ir automobilio važiuoklę, šios pakabos užtikrina, kad vidiniai variniai laidai nepatirtų nulinio mechaninio traukimo įtempimo ties galų blokais, užkertant kelią gnybtų laidų ištraukimui ir elektros grandinėms.
Gyvenimo ciklas, gedimo režimai ir techninės priežiūros inžinerija
Atsižvelgiant į negailestingą mechaninį ciklą, kurio reikalaujama šiam lifto elektriniam komponentui, važiuojantis kabelis iš esmės klasifikuojamas kaip susidėvintis elementas, kurio eksploatavimo trukmė yra ribota. Per veiklos dešimtmečius gali išsivystyti keli lėtinio skilimo režimai.
Šerdies nuovargis ir vario kristalizacija
Net ir naudojant smulkių{0}}suvyto vielų konfigūraciją, varis yra sukietinamas per milijonus lankstumo ciklų. Metalo struktūra gali mikroskopiškai kristalizuotis ir laikui bėgant tampa vis trapesnė. Tai veda prie šerdies nuovargio, kai atskiros sruogos po vieną pradeda trūkinėti izoliacijos viduje.
Kadangi dėl šių vidinių mikro-lūžių vario laidininko skerspjūvio plotas-mažėja, jo elektrinė varža didėja, todėl vietiškai generuojasi šiluma ir nutrūksta įtampa, dėl kurios sutrikdomi jautrūs ryšio tinklai.
Striukės įtrūkimai ir kabelių atmintis
Per ilgą tarnavimo laiką cheminiai plastifikatoriai, įterpti į išorinį PVC arba LSZH apvalkalą, palaipsniui išgaruoja, todėl medžiaga sukietėja, praranda savo elastingumą ir susidaro gilūs struktūriniai įtrūkimai. Šis trapumas paspartėja pastatuose su nekondicionuotais keltuvais, kuriuos veikia sezoniniai temperatūros pokyčiai ir didelė drėgmė.
Be to, jei liftas stovi tam tikroje terminalo aukšte ilgesnį laiką, kabelis gali sukurti struktūrinį reiškinį, vadinamą „materialia atmintimi“. Striukė deformuojasi visam laikui, neleidžiant jai švariai susisukti, kai automobilis pagaliau vėl iškviečiamas į aktyvią eksploataciją, dėl ko pavojingai siūbuoja trosas.
Patikrinimo ir prevenciniai protokolai
Šiuolaikiniai liftų priežiūros režimai įpareigoja griežtus vizualinius ir elektrinius važiuojančio kabelio kelio patikrinimus. Technikai turi reguliariai paleisti liftą tikrinimo greičiu, vizualiai patikrindami visą kabelio apvalkalo ilgį, ar nėra išsipūtimo, susidėvėjimo ar vietinio susisukimo požymių.
Jie taip pat turi išmatuoti tikslią atstumą tarp kilpos apačios ir duobės grindų, kad būtų užtikrinta, jog valas nesiveltų per susikaupusius riebalus ar vandenį. Pažangios diagnostikos priemonės apima izoliacijos varžos bandymą (megohmometro bandymą), kad būtų galima aptikti mikroskopinius vidinės laido izoliacijos pažeidimus, kol jie nevirsta į trumpąjį jungimą.
Žvelgiant į ateitį, vertikaliojo tranzito pramonė tiria būdus, kaip sumažinti fizinį važiuojančio kabelio pėdsaką. Kuriamos didelio-efektyvumo kompozitinės medžiagos, siekiant sumažinti bendrą svorį, o pažangios trumpojo-diabito nuotolio gigabito sistemos diegiamos, kad būtų galima valdyti nesaugų ryšį, siekiant sumažinti bendrą kilpoje reikalingų fizinių varinių laidininkų skaičių.
Išvada
Lifto važiuojantis kabelis yra išskirtinis dinamiškos elektros ir konstrukcijų inžinerijos žygdarbis. Tai puikiai iliustruoja, kad veiksmingo lifto elektrinio komponento negalima apibrėžti tiesiog pagal jo elektrinį laidumą; ji turi būti vienodai apibrėžta mechaniniu atsparumu, medžiagų chemija ir struktūrine kinematika.
Be šios labai lanksčios, struktūriškai sustiprintos virkštelės nustotų veikti sudėtingi jutimo matricos, didelės raiškos{0}}saugos monitoriai, motorizuotos durų pavaros ir svarbūs keleivių ryšio įrenginiai, kurie apibrėžia šiuolaikinį vertikalią važiavimą. Derindamas smulkią-suvytuotą vario metalurgiją, pažangias ekranavimo matricas, didelio-tempimo plieno šerdies architektūrą ir tvirtą įtempimo-atsparumą, važiuojantis kabelis užtikrina, kad tiek neapdorota galia, tiek didelės spartos{5}}duomenų judėjimas būtų sklandžiai, saugiai ir sklandžiai perduodamas vertikaliai.