المصاعد ذات التروس مقابل المصاعد بدون تروس: شرح للاختلافات التقنية الرئيسية

شهدت المصاعد، باعتبارها وسيلة نقل رأسية لا غنى عنها في الهندسة المعمارية الحديثة، تطورًا تكنولوجيًا ملحوظًا. من أجهزة الرفع القديمة إلى أنظمة اليوم الذكية وعالية السرعة، أثرت كل ابتكار بعمق على تصميم المباني والحياة الحضرية. من بين أنواع المصاعد المختلفة، تهيمن مصاعد الجر على السوق نظرًا لموثوقيتها وكفاءتها، مع بقاء الاختيار بين الأنظمة المسننة وغير المسننة اعتبارًا حاسمًا للمهندسين المعماريين والمهندسين وأصحاب المباني.

يعود مفهوم المصاعد إلى العصور القديمة. في وقت مبكر من القرن الثالث قبل الميلاد، اخترع أرخميدس جهاز رفع باستخدام البكرات والحبال - يعتبر السلف للمصاعد الحديثة. ومع ذلك، ظهر المصعد الحديث الحقيقي من خلال المخترع الأمريكي إيليشا أوتيس. في عام 1853، عرض أوتيس مصعد الأمان الخاص به في معرض نيويورك العالمي، والذي يتميز بنظام فرملة ثوري يعمل تلقائيًا في حالة تعطل الكابلات، مما أدى إلى تحسين السلامة بشكل كبير وتمكين الاعتماد على نطاق واسع. وهكذا حصل أوتيس على لقب "أبو المصعد". استخدمت مصاعد أوتيس المبكرة الطاقة البخارية، والتي استُبدلت لاحقًا بالأنظمة الهيدروليكية والكهربائية. استخدمت المصاعد الكهربائية الأولى بشكل أساسي آليات مسننة، باستخدام علب التروس لتقليل سرعة المحرك مع زيادة عزم الدوران.

تمثل مصاعد الجر النوع الأكثر استخدامًا للمصاعد اليوم. يعتمد مبدأها الأساسي على الاحتكاك بين الحبال الفولاذية والبكرة الدافعة لتحريك الكابينة. المكونات الرئيسية تشمل:

• الكابينة: المقصورة التي تنقل الركاب أو البضائع
• الثقل الموازن: يوازن وزن الكابينة لتقليل حمل المحرك
• البكرة الدافعة: العجلة ذات الأخاديد التي تحرك الحبال، وعادة ما تكون مدفوعة بمحرك
• الحبال الفولاذية: تربط الكابينة والثقل الموازن، وتنقل قوة الجر
• قضبان التوجيه: توجه الحركة الرأسية للكابينة والثقل الموازن
• أنظمة السلامة: بما في ذلك منظمات السرعة الزائدة، وتروس الأمان، والمصدات

بناءً على آلية القيادة، تنقسم مصاعد الجر إلى أنظمة مسننة وغير مسننة.

تربط الأنظمة المسننة المحرك بالبكرة الدافعة من خلال علبة تروس، مما يقلل السرعة مع زيادة عزم الدوران. توفر هذه التكنولوجيا الناضجة مزايا من حيث التكلفة للتطبيقات متوسطة المدى.

يقود المحرك عالي السرعة علبة التروس، والتي تنقل دورانًا منخفض السرعة وعزم دوران متزايد إلى البكرة. تحرك الحبال الملفوفة حول البكرة الكابينة والثقل الموازن في اتجاهين متعاكسين.

• تكلفة أولية أقل: تصنيع وتركيب أكثر اقتصادا
• تكنولوجيا مثبتة: أداء موثوق به مع صيانة مباشرة
• تطبيق واسع: مناسبة للمباني منخفضة إلى متوسطة الارتفاع

• استهلاك طاقة أعلى: يزيد احتكاك علبة التروس من استهلاك الطاقة
• توليد الضوضاء: ينتج تعشيق التروس اهتزازًا مسموعًا
• متطلبات الصيانة: مطلوب تزييت وفحص علبة التروس بانتظام
• قيود السرعة: عادة ما تقتصر على ≤2.5 م/ث

تقرن الأنظمة غير المسننة (القيادة المباشرة) المحرك مباشرة بالبكرة، وعادة ما تستخدم محركات متزامنة ذات مغناطيس دائم (PMSM). تتفوق هذه التكوينة في التطبيقات عالية السرعة وعالية السعة، خاصة في المباني الشاهقة.

يدور محرك PMSM البكرة مباشرة، مما يحرك الحبال بدون تروس وسيطة. هذا يلغي فقدان الطاقة ويقلل الضوضاء.

• كفاءة الطاقة: استهلاك طاقة أقل بنسبة 20-40٪ من الأنظمة المسننة
• تشغيل هادئ: يؤدي عدم وجود ضوضاء التروس إلى تحسين جودة الركوب
• صيانة أقل: لا توجد متطلبات لتزييت علبة التروس
• سرعة عالية: قادرة على التشغيل بسرعة ≥10 م/ث
• طول العمر: يعزز التصميم الميكانيكي المبسط الموثوقية

• ارتفاع رأس المال: مكونات وتركيب أكثر تكلفة
• التعقيد التقني: يتطلب أنظمة تحكم متقدمة للمحركات
• متطلبات المساحة: قد تحتاج المحركات الأكبر حجمًا إلى غرف آلات أكبر

تميز مقاييس الأداء الرئيسية هذه الأنظمة:

• الكفاءة: يتفوق النظام غير المسنن (≥95٪) على النظام المسنن (80-90٪)
• مستويات الضوضاء: يحافظ النظام غير المسنن على ≤50 ديسيبل مقابل 60-70 ديسيبل في النظام المسنن
• الدقة: يوفر النظام غير المسنن دقة تسوية فائقة
• الاهتزاز: تنتج الأنظمة غير المسننة اهتزازًا ميكانيكيًا أقل
• أنظمة التحكم: عادة ما يستخدم النظام غير المسنن تحكمًا متقدمًا في المتجهات أو عزم الدوران المباشر
• غرفة الآلات: تمكن بعض النماذج غير المسننة من تصميمات بدون غرفة آلات (MRL)
• التكلفة الإجمالية: في حين أن النظام غير المسنن لديه تكلفة أولية أعلى، فقد تكون النفقات مدى الحياة أقل

يتطلب الاختيار بين الأنظمة تقييم:

• ارتفاع المبنى: يفضل النظام غير المسنن للمباني الشاهقة
• احتياجات السعة: يتعامل النظام غير المسنن مع الأحمال الثقيلة بكفاءة أكبر
• متطلبات السرعة: يمكّن النظام غير المسنن من أوقات سفر أسرع
• اعتبارات الطاقة: يناسب النظام غير المسنن مشاريع البناء الخضراء
• البيئة الصوتية: يفيد النظام غير المسنن التطبيقات الحساسة للضوضاء
• قيود الميزانية: يوفر النظام المسنن تكاليف أولية أقل
• قيود المساحة: توفر نماذج MRL غير المسننة مساحة معمارية

إعطاء الأولوية للتشغيل الهادئ والراحة، وتفضيل الأنظمة غير المسننة مع ميزات السلامة المحسنة.

تتطلب تسوية دقيقة وتشغيلًا سلسًا، مع أسطح سهلة التنظيف.

تتطلب بناءً قويًا بمواد مقاومة للصدمات، بغض النظر عن نوع القيادة.

الاستفادة من نعومة النظام غير المسنن جنبًا إلى جنب مع تصميمات الكابينة البانورامية.

تركز الاتجاهات الناشئة على:

• التقنيات الذكية: الصيانة التنبؤية المدعومة بالذكاء الاصطناعي واتصال إنترنت الأشياء
• الاستدامة: محركات التجديد والمكونات الموفرة للطاقة
• تجربة المستخدم: إمكانية الوصول المحسنة والواجهات البديهية

مع انخفاض تكاليف التصنيع، تتوسع الأنظمة غير المسننة في قطاعات سوق أوسع، بينما يعد الابتكار المستمر بحلول تنقل رأسية أكثر ذكاءً وأكثر خضرة للمدن المستقبلية.