Лифт

Первый чертёж лифта (1861 г.)

Впервые о лифте писал римский архитектор Витрувий, ссылавшийся, в свою очередь, на Архимеда, который построил подъёмный аппарат, вероятно, ещё в 236 году до н. э.[2]

Более поздние упоминания о лифтах датируются серединой VI века (лифты Монастыря Святой Екатерины в Египте), первой четвертью XVIII века (во Франции) и XVII века (лифт Виндзорского замка в Великобритании, «Летающий стул» Велайера в одном из парижских дворцов)[2]. В XVIII веке пассажирские лифты начали применяться в Российской империи (лифты дворцовых построек Царского Села, подмосковной усадьбы Кусково, подъёмные стол и кресло в петродворцовском Эрмитаже). В 1795 году И. П. Кулибин разработал конструкцию винтового пассажирского лифта (подъёмных и спускных кресел) для Зимнего дворца. В 1816 году лифт был установлен в главном доме подмосковной усадьбы Архангельское.[2]

В 1854 году Э. Г. Отис продемонстрировал своё устройство безопасности — ловители — в Кристалл Паласе на выставке в Нью-Йорке. Отис остановился на открытой платформе подъёмника и топором обрубил удерживавший её канат. При этом платформа оставалась на месте и не падала в шахту благодаря ловителям[2].

Первый пассажирский лифт-подъёмник был установлен в Нью-Йорке в 1857 году. Устройство безопасности Отиса в сочетании с использованием стальных каркасов зданий дало возможность строить небоскрёбы.

В 1859 году фирма Отиса поставила в отеле «Пятая авеню» винтовой лифт. От подвала до чердака здание пронизывал огромный металлический винт, а кабина ходила по нему как гайка. Винт вращался через шкив ремнём от паровой машины, стоявшей в подвале. Когда винт вращался вправо, кабина шла вверх, влево — вниз. Чтобы кабина не вращалась вместе с винтом, вдоль одного её угла в шахте лифта проходил рельс-ограничитель. Но эта система оказалась медленной, неудобной и дорогой. Было смонтировано только два таких лифта. В отеле он был заменён в 1875 году. В этот период лифты, как правило, приводились в движение паровой машиной по направляющим, подъёмные канаты наматывались и сматывались с барабана.

В 1867 году на Всемирной выставке в Париже были впервые показаны гидравлические лифты, которые имели ряд преимуществ по сравнению с канатными. Позже такой лифт установили на Эйфелевой башне. На этих лифтах удалось достичь высокой скорости движения кабины — до 3,5 м/с, но из-за значительной первоначальной стоимости и эксплуатационных расходов пришлось от них отказаться[3].

В 1878 году был изобретён ограничитель скорости, позволяющий включать ловители при превышении номинальной скорости.

Первый электрический лифт был запатентован в 1861 году всё тем же Отисом. Первый электрический пассажирский лифт с реечным механизмом был изготовлен немецкой фирмой Siemens & Halske в 1880 году. Он поднимался на высоту 22 метра за 11 секунд. Первый электрический лифт фирмы «Отис» был смонтирован в одном из нью-йоркских небоскрёбов в 1889 году. С тех пор проблема подъёма больше не сдерживала рост зданий вверх. В конце XIX века появились лебёдки с канатоведущими шкивами, это были лебёдки с двойным обхватом шкива.

К началу XX века электрические лифты получили широкое распространение, постепенно вытесняя лифты с другими типами приводов. В 1920-х годах появились лебёдки с одинарным обхватом канатоведущего шкива, которые широко применяются и сейчас.

В Российской империи не было большого количества высоких инженерных сооружений в силу большого количества земельного фонда. Лифты в большинстве случаев использовались только в промышленности. В связи с Первой мировой войной, сменой власти, Гражданской войной и экономическим спадом отечественное лифтостроение сильно отставало от зарубежного.

После окончания Великой Отечественной войны лифтостроение в СССР получило развитие. В конце 1940-х годов в СССР было освоено серийное производство типовых конструкций лифтов общего назначения и скоростных лифтов. В 1955—1956 годах ВНИИПТМАШ совместно с трестом «Союз Лифт» создали типовой ряд конструкций пассажирских лифтов для жилых домов и общественных зданий грузоподъёмностью от 320 до 1000 кг, а также типовой ряд грузовых лифтов грузоподъёмностью от 100 до 5000 кг и больничный лифт грузоподъёмностью 500 кг.

В 1963 году было организовано Центральное проектно-конструкторское бюро по лифтам. ЦПКБ по лифтам в 1966—1967 годах разработало новый параметрический ряд пассажирских и грузовых лифтов, представленный 36 моделями и 62 исполнениями. С ростом больших городов и появлением многоэтажной застройки значительно возрос и лифтовой парк. В конце 1990-х годов появились лифты, в которых управление осуществлялось с применением очень малого количества электроконтактных реле. Главным управляющим элементом стал микроконтроллер, то есть был осуществлён переход на более современную элементную базу. Несмотря на значительное многообразие типов и конструкций современных лифтов, все они состоят из основных элементов, имеющих принципиально одинаковое значение.

Очередная революция в лифтостроении произошла, когда финская компания «KONE» изобрела и в 1996 году запустила в массовое производство лифты MonoSpace, благодаря безредукторному приводу EcoDisc не требующие машинного помещения.[4]

В 1997 году лифтами без машинного помещения отметилась компания Schindler, использующая ремни[5][6].

Третьей компанией в мире, начавшей выпускать лифты без машинного помещения, в 2000 году стала «Otis». Она применила в своей конструкции привод Gen2, использующий вместо металлических тросов полиуретановые ремни, которые снижают шумность лифта и позволяют применять более компактные лебёдки, так как диаметр канатоведущего шкива можно уменьшить до 88 мм.[7]. Однако такой подход не лишен недостатков: в частности, капризность нового привода к незначительному проседанию стен шахты (сопутствующему всем новым строениям), из-за чего вместо бесшумности получался сильнейший скрежет ремней до тех пор, пока привод заново не настраивался строго по горизонту, что могло продолжаться годами (данный недостаток скорее относится к неудовлетворительному монтажу).

В 2007 году компания KONE разработала лифт MaxiSpace, не требующий не только машинного помещения, но и противовеса. Лифт имеет максимальные размеры кабины при имеющихся габаритах шахты.

В 2017 году компания «ThyssenKrupp» разработала первый в мире бесканатный лифт Multi[8].

Варианты кабин гидравлического лифта

Больничный лифт

По назначению:

• Пассажирские лифты. Для перевозки людей. Также допускается перевозка грузов, если общая масса пассажиров с грузом не превысит грузоподъёмности лифта.
• Грузовые лифты. Для перевозки грузов с сопровождающим персоналом (как правило, проводником) и только грузов, перевозка людей запрещена регламентом.
• Больничные лифты. Лифты для лечебно-профилактических учреждений. Используются для транспортировки больных, в том числе на больничных транспортных средствах (каталках, инвалидных колясках), с сопровождающим персоналом (как правило, проводником). Отличаются плавностью хода и точностью остановки.
• Грузо-пассажирские. Для транспортировки людей и грузов. Имеет увеличенную площадь пола и размер дверей.
• Грузовые платформы. Для транспортировки грузов, материалов и оборудования.
  • Грузовые с проводником. Для транспортировки грузов и сопровождающих их лиц.
  • Грузовые без проводника. Для транспортировки только грузов. Оборудуются наружным управлением, перемещение людей в этих лифтах не допускается.
  • Грузовые малые. Используются, как правило, в ресторанах и кафе (для подъёма продуктов питания), библиотеках, складах и так далее. Грузоподъёмность, как правило, от 5 до 300 кг. Подъём людей на них категорически запрещён.
• Промышленные. Для установки в зданиях с запылённой, содержащей агрессивные газы, взрыво- и пожароопасной окружающей средой и для опасных производств.

По конструкции:

• Выжимные. В таком лифте канаты обхватывают кабину снизу.
• Тротуарные. Кабина выезжает из пола. Тротуарный лифт может быть выжимным.
• Грузовые с монорельсом, встроенным в кабину.
• Грузовые (малые магазинные).
• Лифты, доступные для инвалидов. Предназначены для перемещения людей с ограниченными физическими способностями в коттеджах, административных и общественных зданиях.
• Пневмолифты. Работают за счёт воздуха, который откачивается внутри цилиндра в секции выше кабины. После достижения определённого разрежения воздуха кабина начинает подниматься.[9]
• Гидравлические.
• Коттеджные. От обычных серийных пассажирских лифтов отличаются следующим: низкое энергопотребление, возможность работать в автономном режиме при перебоях с электропитанием в доме, малый вес, минимальные габариты шахты.
• Строительные подъёмники. Предназначены для подъёма и подачи различных грузов внутрь проёмов зданий или на крышу[10].
• Ножницевидные подъёмники. Фиксированное подъёмное устройство, предназначенное для вертикального перемещения предметов с одного уровня на другой.
• Системы парковки автомобилей.
• Панорамные. Не имеют собственных лифтовых шахт. Из кабины панорамного лифта пассажирам открывается обозрение внешнего пространства. Прозрачность стен лифта избавляет некоторых людей от чувства дискомфорта при нахождении в ограниченном пространстве. Другим же, которые боятся высоты, наоборот, прибавляет.
• Домашние лифты. Лифты устанавливаются в квартирах и жилых домах с питанием от обычной сети 220В переменного тока, способны при минимальной мощности (от 700 Вт) поднимать и опускать до 300 кг, требуется малый вес лифта для уменьшения влияния на строительные конструкции.
• Существуют лифты и для судов. Они были построены (и некоторые действуют до сих пор) в Канаде, Германии, Франции и России.

По конструкции привода:

• С электрическим приводом:
  • С барабанными лебёдками. Имеют жёсткое соединение кабины и противовеса с барабаном.
  • Лебёдки с канатоведущим шкивом. Не имеют жёсткого соединения кабины и противовеса с канатоведущим шкивом.
• C гидравлическим приводом.
• С пневматическим приводом.

По конструкции привода различают лебёдки с редукторным и безредукторным приводом. Лебёдки с редукторным приводом применяют на лифтах с небольшими скоростями, безредукторные лебёдки применяют, наоборот, на лифтах с большими скоростями.

С электрическим приводом

1. Средства подвески кабины и противовеса. Используются стальные проволочные канаты. В последнее время применяются и плоские канаты, снижающие уровень шума при работе лифта. Обычно канатов подвески несколько, идущих параллельно, и связывающих противовес, лебёдку и кабину, а иногда ещё и шахту (при их закреплении в шахте).
2. Лебёдка. Является силовой установкой. Существуют лебёдки редукторные с барабаном или канатоведущим шкивом и безредукторные с канатоведущим шкивом.
3. Кабина. Перевозит пассажиров и/или другие грузы. Снаружи кабины расположены направляющие башмаки, скользящие по направляющим шахты при движении кабины и поддерживающие кабину в вертикальном положении, ловители для аварийной остановки лифта[11], отводка для воздействия на этажные переключатели при подходе к нужному этажу[12]^:77—78, либо магнитный шунт для воздействия на этажный датчики селекции. У двухскоростных лифтов или лифтов с регулируемой скоростью привода на кабине установлен индукционный либо герконовый датчик точной остановки, который взаимодействует с магнитными шунтами на каждом этаже. К кабине сверху напрямую или через полиспаст с блоком прикреплены рабочие канаты подвески. У выжимного лифта канаты подвески проходят через шкивы, закреплённые под кабиной. На кабине с автоматическим дверями установлен привод дверей, отпирающий замки двери шахты и раскрывающий двери. Двери шахты собственного привода не имеют. У лифтов с распашными дверями на кабине установлена отводка, отпирающая замок двери шахты в точной остановке. Часто устанавливается электромагнит, убирающий «лыжу» отводки в движении — магнитная отводка.
4. Противовес. Уравновешивает (в некоторых вариантах дизайна — лишь частично), силу тяжести массы кабины, иногда и часть массы номинального груза. Противовес связан едиными канатами подвески с кабиной и лебёдкой.
5. Шахта лифта. Полностью или частично огороженное место, простирающееся от пола приямка до перекрытия. В ней перемещается кабина и, если есть, противовес. Она оборудована направляющими кабины и противовеса, дверями посадочных площадок, буферами или упорами в приямке.
6. Ловитель. Механическое устройство для остановки и удержания кабины и/или противовеса на направляющих в случае обрыва, ослабления натяжения канатов подвески или если скорость кабины (противовеса) превышает номинальную скорость на заранее установленную величину. Между шкивом ограничителя скорости наверху шахты (в машинном помещении) и натяжным устройством (блоком) на дне шахты (в приямке) натянут канат ограничителя скорости[11] (отдельный стальной канат, не относящийся к подвеске), который соединен с ловителями на кабине и движется вместе с ней, вращая ограничитель скорости. При превышении скорости движения кабины вниз ограничитель скорости останавливает канат, и кабина своим весом приводит в действие расположенные на ней ловители[12]^:78—83.
7. Буфера. Устройства плавного замедления кабины за пределами нижнего расчётного положения кабины или противовеса. Могут быть полиуретановыми, пружинного или масляного типа, в зависимости от номинальной скорости. Предназначены для преобразования кинетической энергии кабины и/или противовеса в тепловую. Устанавливаются в приямок на дне шахты[12]^:84—86.
8. Электрические устройства. Включают электрические устройства безопасности и освещения. Некоторые бывают связаны с кабиной специальным кабелем.
9. Станция управления лифтом (контроллер).

С гидравлическим приводом

Принцип действия гидравлического лифта не претерпел особых изменений с XIX века и заключается в следующем: насос нагнетает в высокий вертикальный цилиндр масло, давление масла приводит в движение расположенный в цилиндре поршень; движение этого поршня при помощи системы блоков и тросов передаётся лифтовой кабине.

Гидравлическим приводом оснащаются, прежде всего, лифты для малоэтажных зданий, так как скорость и высота подъёма таких лифтов ограничена. Помимо этого, на фоне современных безредукторных лифтов не требующих масла, является необходимость в его значительном объёме и дополнительном пространстве под резервуар. Требуется мощный насос, зачастую с охлаждающим кондиционером. В общественных зданиях необходимо выполнять дополнительные требования к пожарной безопасности и экологии.

Не следует забывать и о достоинствах этих лифтов, при малой этажности — это:

• плавность хода,
• широкий диапазон нагрузок (до 5 тонн) и ускорений,
• поддержание скорости до 1 м/с вне зависимости от нагрузки.
• энергоэффективность при ходе сверху вниз, — кабина идет под своим собственным весом без подключения силовой установки,
• простота компоновки, — машинное помещение можно расположить вверху, посередине шахты, внизу, и даже вынести вне шахты
• долговечность, — меньше трущихся деталей, рабочее масло одновременно и смазывающий агент,
• в частных случаях более низкая цена.

• 
  Безредукторный электрический привод
• 
  Шахта лифта
• 
  Рабочие канаты и подвеска на крыше кабины
• 
  Приямок с тремя буферами
• 
  Натяжное устройство каната ограничителя скорости
• 
  Редукторный электрический привод
• 
  Панель управления для пассажиров
• 
  Станция управления лифтами УКЛ
• 
  Противовес лифта
• 
  Грузовой малый лифт (подъём и спуск людей запрещён)
• 
  Лифтовая шахта многоэтажного московского дома с лифтовой кабиной

Современные пассажирские лифты могут перемещать до 30 человек со скоростями от 0,5—4 м/с (обычный лифт), до 18 м/с[13] (скоростной лифт).

Грузовые лифты перемещают до 10 т груза со скоростью до 1,5 м/с.

Рабочее напряжение привода обычно трёхфазное, 380 вольт.

Создание лифта для большой высоты — сложная инженерная задача. Масса тросов при большой длине превышает массу других подвижных элементов и требует сложного и тяжёлого противовеса, а её изменение мешает уравновешиванию масс кабины и противовеса. Инженерная проблема состоит в том, что вес самих подъёмных канатов при движении лифта перемещается, добавляясь или к весу кабины или к противовесу. При этом изменение веса может быть настолько большим, что канаты начнут скользить в пазах шкива лебёдки. Для борьбы с этим в лифтах для зданий выше 9 этажей применяются специальные технические решения, например компенсирующие канаты или уравновешивающие цепи. Они подвешиваются снизу к кабине и противовесу, и их единственное назначение — изменять свой действующий вес при движении лифта. Принцип работы: когда кабина движется вверх, канат над ней становится короче, и его вес переходит на сторону противовеса, при этом уравновешивающая металлическая цепь под кабиной наоборот становится длиннее, и своим весом компенсирует изменение веса подъёмных канатов. Отрезок цепи под опускающимся противовесом наоборот уменьшается, в результате вес обоих плечей механической системы остаётся приблизительно одинаковым. В СССР компенсирующие цепи применялись, например, на лифтах Карачаровского механического завода для типовых 16-этажных панельных зданий, которые начали строить в 1970-х годах. (Кстати, слышимое на первом этаже возле лифтов в таком доме тихое позвякивание — не что иное, как звук, издаваемый стальными звеньями уравновешивающей цепи.)

Расчёт лифтов

Сложность проблемы заключается не только в обеспечении перевозки интенсивных пассажиропотоков в высотных зданиях, но и в необходимости оптимального разъединения или объединения отдельных пассажиропотоков многофункциональных комплексов: жильцов в жилой части зданий, служащих в офисной части зданий, покупателей в торговых учреждениях и так далее.

При этом для решения проблемы необходимо применять наиболее эффективные средства вертикального транспорта: скоростные электрические пассажирские лифты для высотной части зданий с компьютеризированными системами группового управления, пассажирские электрические лифты средней скорости для нижней части высотных зданий; гидравлические пассажирские лифты и грузовые лифты для нижних этажей зданий и комплексов; электрические или гидравлические лифты для обслуживания многоэтажных автомобильных стоянок; эскалаторы и пассажирские конвейеры для перемещения массовых пассажиропотоков в нижних этажах комплексов.

Провозная способность

Провозная способность вертикального транспорта рассчитывается с учётом таких параметров лифтов, как грузоподъёмность, скорость, число вероятных остановок кабины во время кругового рейса, характеристики разгона и торможения, затрат времени на открывание и закрывание дверей, вход и выход пассажиров.

Существенное влияние на провозную способность лифтов оказывает эффективность организации их движения, обеспечиваемая современными компьютеризированными системами группового управления. Эти системы способны регистрировать данные о загрузке кабин лифтов, направлении и интенсивности пассажиропотока, времени ожидания выполнения вызова на этажах. На основе этих данных системы вырабатывают управляющие сигналы, оптимизирующие работу лифтов. Для высотных многофункциональных зданий расчёт вертикального транспорта осуществляется методами математического моделирования.

• «Лифт на эшафот» (Франция, 1957)
• «Три банана» (СССР, 1971) — мультфильм, в котором мальчик улетает в космос на волшебном лифте.
• «Налево от лифта» (Франция, 1988)
• «Анекдот» (СССР (Азербайджан), 1989)
• «Лифт (мультсериал)» (СССР, 1989—1992)
• «Скорость» (США, 1994)
• «Миссия невыполнима» (США, 1996)
• «Лифт» (США, 2001)
• «Кейт и Лео» (США, 2001)
• «Лифт уходит по расписанию» (Россия, 2002)
• «100 девчонок и одна в лифте» (США, 2003)
• «Лифт» (Россия, 2006)
• «Роковой выбор» (США, 2007)
• «Отключка» (США, 2008)
• «Дьявол» (США, 2010)
• «Лифт» (США, 2011)
• «Я — начало» (США, 2014)

• С начала XXI века ведётся разработка проектов по созданию космического лифта, который бы позволил поднимать грузы на околоземную орбиту.
• Речь, используемая для представления новых проектов, называется «презентацией для лифта». Считается, что такая презентация должна быть достаточно краткой, чтобы её можно было полностью рассказать за время поездки в лифте.
• Самый высокий небоскрёб США («Уиллис-тауэр» в Чикаго) имеет 106 лифтов, 16 из которых — двухэтажные, то есть принимают и высаживают пассажиров сразу с двух этажей. Два экспресс-лифта для посетителей смотровой площадки на крыше преодолевают 412 метров за минуту и несколько секунд.
• Самые скоростные лифты установлены в здании Taipei 101[30] — они развивают скорость 16,83 м/с. В здании Бурдж-Халифа (самое высокое здание в мире) скорость лифтов составляет только 10 м/с[31].
• Николас Вайт — сотрудник журнала BusinessWeek, офис которого находится в здании McGraw-Hill building, 15 октября 1999 года в результате скачка напряжения застрял в лифте на 41 час[32].
• Самый высотный лифт находится в Шамони (Франция), он прорублен в скале и поднимает туристов с высоты 3777 метров на высоту 3842 метра.
• Самый загадочный лифт есть в Диснеевском аттракционе Призрачное поместье, The Haunted Mansion. Лифт-галерея, в котором оказываются замурованные люди, опускается вниз с сопровождающим голосом (Ghost Host), в котором квадратные портреты вытягиваются и становятся прямоугольными. Помещение называется Stretching Room — «Удлиняющая галерея» (в парижской версии аттракциона эта комната названа «Секретная комната» (Secret Room)). Опускается лифт ровно на один этаж вниз. Как только он опускается и портреты полностью уже показаны, потухает свет, и в The Haunted Mansion наверху видно повешенного самим собой Мастера Грейси (скелет). В Парижской версии аттракциона Фантом повесил жениха Невесты, Джона, на самом высоком месте и жутко насмехается над человеческой верностью.
• Также у Корпорации Дисней есть самый известный лифт, используемый в аттракционе Башня Террора Сумеречной Зоны. Лифт перемещается внутри тринадцатиэтажного здания сначала горизонтально вперед, а потом резко падает с 13-го этажа 7 раз. После семи падений лифт перемещается горизонтально назад на своё исходное место (где всё начиналось).
• Крупнейшее отдельно расположенное здание имеет 161 лифт, оно построено в 2013 году в Китае, в провинции Сычуань, город Чэнду. Площадь здания составляет около 1,76 миллиона квадратных метров. Его размеры в 3 раза превышают размеры Пентагона и в 20 раз — Сиднейского оперного театра. Все лифты были предоставлены одним производителем Canny Elevator Group.[33]

• Otis elevator company является лидером в лифтовой отрасли и является частью одной из крупнейших финансово-промышленных групп США United Technologies Corporation (UTC).
• Компания Schindler, вторая по количеству продаваемых лифтов в мире со штаб-квартирой в Швейцарии.
• KONE входит в тройку крупнейших производителей со штаб-квартирой в Финляндии.
• ThyssenKrupp, один из крупнейших производителей со штаб-квартирой в Германии.

• Двухэтажный лифт
• Лифт-патерностер
• Элевадор-ди-Санта-Жушта
• Подъёмник Ласерда