Thang máy nâng có bánh xe và không có bánh xe Các khác biệt kỹ thuật chính được giải thích

Thang máy, là phương tiện vận chuyển theo chiều dọc không thể thiếu trong kiến trúc hiện đại, đã trải qua một quá trình phát triển công nghệ đáng kể. Từ các thiết bị nâng cổ xưa đến các hệ thống thông minh, tốc độ cao ngày nay, mỗi sự đổi mới đều có tác động sâu sắc đến thiết kế tòa nhà và cuộc sống đô thị. Trong số các loại thang máy khác nhau, thang máy cáp kéo chiếm ưu thế trên thị trường do độ tin cậy và hiệu quả của chúng, với việc lựa chọn giữa hệ thống có hộp số và không hộp số vẫn là một cân nhắc quan trọng đối với các kiến trúc sư, kỹ sư và chủ sở hữu tòa nhà.

Khái niệm về thang máy có từ thời cổ đại. Vào khoảng thế kỷ 3 trước Công nguyên, Archimedes đã phát minh ra một thiết bị nâng sử dụng ròng rọc và dây thừng — được coi là tiền thân của thang máy hiện đại. Tuy nhiên, thang máy hiện đại thực sự xuất hiện thông qua nhà phát minh người Mỹ Elisha Otis. Năm 1853, Otis đã trình diễn thang máy an toàn của mình tại Hội chợ Thế giới New York, có hệ thống phanh mang tính cách mạng sẽ tự động kích hoạt nếu cáp bị hỏng, cải thiện đáng kể độ an toàn và cho phép ứng dụng rộng rãi. Do đó, Otis đã giành được danh hiệu "cha đẻ của thang máy". Thang máy Otis ban đầu sử dụng năng lượng hơi nước, sau đó được thay thế bằng hệ thống thủy lực và điện. Thang máy điện đầu tiên chủ yếu sử dụng cơ chế có hộp số, sử dụng hộp số để giảm tốc độ động cơ trong khi tăng mô-men xoắn.

Thang máy cáp kéo đại diện cho loại thang máy được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay. Nguyên tắc cơ bản của chúng dựa trên ma sát giữa dây cáp thép và puli dẫn động để di chuyển cabin. Các thành phần chính bao gồm:

• Cabin: Ngăn chứa hành khách hoặc hàng hóa
• Đối trọng: Cân bằng trọng lượng của cabin để giảm tải cho động cơ
• Puli dẫn động: Bánh xe có rãnh di chuyển dây cáp, thường được dẫn động bằng động cơ
• Dây cáp thép: Kết nối cabin và đối trọng, truyền lực kéo
• Ray dẫn hướng: Hướng chuyển động theo chiều dọc của cabin và đối trọng
• Hệ thống an toàn: Bao gồm bộ điều tốc quá tốc, bộ phận an toàn và bộ đệm

Dựa trên cơ chế dẫn động, thang máy cáp kéo được chia thành hệ thống có hộp số và không hộp số.

Hệ thống có hộp số kết nối động cơ với puli dẫn động thông qua hộp số, giúp giảm tốc độ trong khi tăng mô-men xoắn. Công nghệ trưởng thành này mang lại lợi thế về chi phí cho các ứng dụng tầm trung.

Động cơ tốc độ cao dẫn động hộp số, truyền chuyển động giảm tốc độ, tăng mô-men xoắn đến puli. Dây cáp quấn quanh puli di chuyển cabin và đối trọng theo hướng ngược nhau.

• Chi phí ban đầu thấp hơn: Sản xuất và lắp đặt tiết kiệm hơn
• Công nghệ đã được chứng minh: Hiệu suất đáng tin cậy với bảo trì đơn giản
• Khả năng ứng dụng rộng rãi: Thích hợp cho các tòa nhà thấp đến trung bình

• Tiêu thụ năng lượng cao hơn: Ma sát hộp số làm tăng mức sử dụng điện
• Phát ra tiếng ồn: Khớp bánh răng tạo ra rung động có thể nghe được
• Yêu cầu bảo trì: Cần bôi trơn và kiểm tra hộp số thường xuyên
• Giới hạn tốc độ: Thông thường giới hạn ở ≤2,5 m/s

Hệ thống không hộp số (truyền động trực tiếp) kết nối động cơ trực tiếp với puli, thường sử dụng động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM). Cấu hình này vượt trội trong các ứng dụng tốc độ cao, công suất lớn, đặc biệt là trong các tòa nhà cao tầng.

PMSM trực tiếp quay puli, di chuyển dây cáp mà không cần bánh răng trung gian. Điều này loại bỏ tổn thất năng lượng và giảm tiếng ồn.

• Hiệu quả năng lượng: Tiêu thụ điện năng thấp hơn 20-40% so với hệ thống có hộp số
• Hoạt động êm ái: Không có tiếng ồn của bánh răng giúp cải thiện chất lượng vận hành
• Giảm bảo trì: Không yêu cầu bôi trơn hộp số
• Tốc độ cao: Có khả năng hoạt động ≥10 m/s
• Tuổi thọ: Thiết kế cơ khí đơn giản giúp tăng cường độ tin cậy

• Chi phí vốn cao hơn: Các thành phần và lắp đặt đắt hơn
• Độ phức tạp về kỹ thuật: Yêu cầu hệ thống điều khiển động cơ tiên tiến
• Yêu cầu về không gian: Động cơ lớn hơn có thể cần phòng máy lớn hơn

Các chỉ số hiệu suất chính phân biệt các hệ thống này:

• Hiệu quả: Không hộp số (≥95%) vượt trội hơn có hộp số (80-90%)
• Mức độ tiếng ồn: Không hộp số duy trì ≤50 dB so với có hộp số 60-70 dB
• Độ chính xác: Không hộp số cung cấp độ chính xác san bằng vượt trội
• Độ rung: Hệ thống không hộp số tạo ra ít dao động cơ học hơn
• Hệ thống điều khiển: Không hộp số thường sử dụng điều khiển vector hoặc điều khiển mô-men xoắn trực tiếp tiên tiến
• Phòng máy: Một số mẫu không hộp số cho phép thiết kế không phòng máy (MRL)
• Tổng chi phí: Mặc dù không hộp số có chi phí ban đầu cao hơn, nhưng chi phí trọn đời có thể thấp hơn

Việc lựa chọn giữa các hệ thống yêu cầu đánh giá:

• Chiều cao tòa nhà: Không hộp số được ưu tiên cho các tòa nhà cao tầng
• Nhu cầu về công suất: Không hộp số xử lý tải nặng hơn hiệu quả hơn
• Yêu cầu về tốc độ: Không hộp số cho phép thời gian di chuyển nhanh hơn
• Cân nhắc về năng lượng: Không hộp số phù hợp với các dự án xây dựng xanh
• Môi trường âm thanh: Không hộp số mang lại lợi ích cho các ứng dụng nhạy cảm với tiếng ồn
• Ràng buộc về ngân sách: Có hộp số cung cấp chi phí trả trước thấp hơn
• Hạn chế về không gian: Các mẫu MRL không hộp số tiết kiệm không gian kiến trúc

Ưu tiên hoạt động êm ái và thoải mái, ưu tiên các hệ thống không hộp số với các tính năng an toàn nâng cao.

Yêu cầu san bằng chính xác và vận hành êm ái, với bề mặt dễ lau chùi.

Yêu cầu kết cấu chắc chắn với vật liệu chịu va đập, bất kể loại truyền động nào.

Được hưởng lợi từ độ êm ái không hộp số kết hợp với thiết kế cabin toàn cảnh.

Các xu hướng mới nổi tập trung vào:

• Công nghệ thông minh: Bảo trì dự đoán do AI điều khiển và kết nối IoT
• Tính bền vững: Truyền động tái tạo và các thành phần tiết kiệm năng lượng
• Trải nghiệm người dùng: Khả năng truy cập nâng cao và giao diện trực quan

Khi chi phí sản xuất giảm, các hệ thống không hộp số đang mở rộng sang các phân khúc thị trường rộng lớn hơn, trong khi sự đổi mới liên tục hứa hẹn các giải pháp di chuyển theo chiều dọc thông minh hơn, xanh hơn cho các thành phố trong tương lai.