Как устроен лифт: устройство и почему кабина не может упасть

Лифт — это кабина, которая ездит вверх и вниз по вертикальной шахте, вися на стальных канатах. Канаты перекинуты через шкив лебёдки, а на другом их конце висит противовес — тяжёлая рамка с чугунными грузами. Кабина и противовес уравновешивают друг друга, как чашки весов, поэтому мотору не нужно поднимать всю тяжесть: он только перетягивает разницу. От падения кабину страхуют сразу несколько независимых систем, и главная из них — ловители, которые механически клинят кабину на рельсах. Ниже — из чего состоит лифт, что происходит, когда вы нажимаете кнопку, и почему он не рухнет вниз, даже если оборвётся канат.

Из чего состоит лифт

Большинство лифтов в жилых домах — канатные, с тяговой лебёдкой. Пройдём сверху вниз.

Часть	Где стоит	Что делает
Лебёдка	В машинном помещении на крыше или вверху шахты	Электродвигатель, редуктор и канатоведущий шкив; крутит шкив, который тянет канаты
Тормоз лебёдки	На валу двигателя	Держит шкив, когда лифт стоит; отпускается только при подаче тока
Станция управления	Рядом с лебёдкой	Шкаф с электроникой: принимает вызовы, решает, куда ехать, следит за безопасностью
Ограничитель скорости	Наверху шахты	Шкив с отдельным тросом, связанным с кабиной; при превышении скорости стопорит трос
Тяговые канаты	От кабины через шкив к противовесу	Несколько стальных канатов, на которых висят кабина и противовес
Кабина	В шахте	Пол с датчиком нагрузки, стены, двери со своим приводом, кнопки
Ловители	Под полом или на раме кабины	Клинья или колодки, которые зажимают направляющие и останавливают кабину
Противовес	В шахте, у задней или боковой стены	Рама с грузами, уравновешивает кабину
Направляющие	Вдоль всей шахты	Стальные рельсы, по которым скользят кабина и противовес
Двери шахты	На каждом этаже	Запираются замком и открываются только кабиной, стоящей на этаже
Буферы	В приямке на дне шахты	Пружинные или гидравлические упоры на случай, если кабина проедет нижний этаж

Противовес обычно подбирают так, чтобы он весил как пустая кабина плюс примерно половина её грузоподъёмности. Тогда при средней загрузке система почти в равновесии, и двигатель тратит мало энергии в обе стороны. Пустой лифт вверх едет «под горку»: противовес тяжелее и сам тянет кабину.

Канаты не привязаны к шкиву, а просто лежат в его канавках. Кабину и противовес двигает трение: шкив крутится и тянет за собой канаты, прижатые к нему весом обеих сторон.

Как работает лифт: от кнопки до этажа

1. Вызов. Вы нажимаете кнопку на площадке. Сигнал уходит в станцию управления, та запоминает этаж и направление.
2. Проверка цепи безопасности. Прежде чем тронуться, станция проверяет, что все двери шахты заперты, двери кабины закрыты, ловители не сработали, кабина не перегружена. Все эти контакты соединены последовательно: разорван хоть один — движения не будет.
3. Тормоз отпускается. На двигатель и электромагнит тормоза подаётся ток. Магнит оттягивает колодки, шкив свободен.
4. Движение. Двигатель плавно разгоняет шкив, канаты тянут кабину, противовес идёт навстречу. Современные лифты разгоняются и тормозят мягко: скоростью управляет частотный преобразователь.
5. Подход к этажу. Датчики в шахте сообщают, где кабина. Станция заранее замедляет лифт и останавливает его точно вровень с полом площадки.
6. Тормоз закрывается. Ток с магнита снимается, пружины прижимают колодки, кабина неподвижна.
7. Двери. Привод открывает двери кабины, а на двери кабины есть скоба, которая цепляет замок двери шахты и открывает её вместе с собой. Поэтому двери на этаже открываются, только когда за ними стоит кабина.

Внутри кабины вы делаете то же самое, только кнопкой приказа. Если в подъезде несколько лифтов, станции делят вызовы между собой, чтобы не ехали две кабины на один этаж.

Почему лифт не упадёт

Страх, что кабина полетит в шахту, понятен, но против него работает несколько защит, и каждая не зависит от остальных.

• Много канатов. Кабину держат несколько канатов, и каждый рассчитан на вес загруженной кабины с большим запасом. Чтобы кабина сорвалась, должны лопнуть все сразу.
• Тормоз, который держит без тока. Колодки прижимают пружины, а электромагнит только оттягивает их. Пропало электричество — тормоз сам закрывается, и кабина замирает там, где была.
• Ограничитель скорости и ловители. Отдельный тонкий трос идёт от кабины к шкиву ограничителя наверху. Если кабина разгоняется быстрее допустимого, центробежный механизм стопорит шкив. Трос останавливается, кабина продолжает движение, и трос дёргает рычаг ловителей. Клинья врезаются в направляющие и останавливают кабину на рельсах. Двигатель и основные канаты для этого не нужны.
• Буферы. Если кабина всё же проедет нижний этаж, она упрётся в пружинные или масляные буферы в приямке, и удар смягчится.

Идея ловителей старая: американский механик Элиша Отис публично показал её в середине XIX века. Он поднимался на платформе и приказывал перерубить канат, а платформа оставалась на месте. После этого пассажирские лифты и стали возможны.

Чем отличаются лифты

Канатный и гидравлический. Гидравлический лифт толкает снизу поршень, в который насос нагнетает масло. Он проще по устройству шахты, но подходит только для небольшой высоты — например, в двух-трёхэтажном доме или торговом центре. В многоэтажках почти всегда канатные.

С машинным помещением и без. У старых лифтов лебёдка стоит в отдельной будке на крыше. В новых домах часто ставят компактную безредукторную лебёдку прямо в шахте, и будки нет.

Пассажирский и грузовой. Грузовой шире и медленнее, выдерживает больше, пол крепче. В подъезде бывает «грузопассажирский» — в него влезают шкаф и коляска.

Лифт и эскалатор. Эскалатор — наклонная лестница-конвейер: ступени на цепях бегут по кругу. Он возит много людей подряд, но только между соседними уровнями. Лифт возит немного людей, зато на любой этаж.

Интересные факты

• Почему лифт иногда «проседает» на этаже. Когда в кабину заходят люди, канаты чуть растягиваются, как очень жёсткие пружины. Хорошие лифты сами подравниваются, старые оставляют ступеньку в пару сантиметров.
• Почему закладывает уши в высотке. Скоростной лифт за секунды поднимает вас на сотни метров, давление воздуха снаружи падает быстрее, чем успевает выровняться в среднем ухе, и барабанная перепонка выгибается. Как это устроено, объясняет статья о строении уха. В обычной девятиэтажке этого не заметить.
• Почему при пожаре лифтом не пользуются. Шахта тянет дым, как труба, а электричество в горящем доме могут отключить в любой момент. Кабина остановится между этажами, и выбраться из неё будет некуда. Спускаться нужно по лестнице.

Почему ломается лифт и на что смотреть

Лифт — оборудование повышенной опасности. Его обслуживает специализированная организация, и любые работы в шахте, на лебёдке и с дверями делает только лифтёр или механик. Жильцу стоит знать, откуда берутся поломки, чтобы не усугублять их.

• Двери. Самое слабое место. В щель порога попадают песок, камешки и мусор, створки заедают, и контакт закрытия не срабатывает. Лифт стоит с открытыми дверями или не трогается. Не держите двери рукой или ногой подолгу: привод и контакты от этого изнашиваются.
• Кнопки и табло. Их жгут, ломают, заливают. Лифт не принимает вызов или едет не туда.
• Износ канатов и шкива. Канаты постепенно истираются в канавках, механик регулярно их осматривает и меняет по нормам.
• Датчик нагрузки. Если он сбит, лифт может считать себя перегруженным и не ехать.
• Отключение питания. Кабина останавливается между этажами, тормоз держит её. Нужно вызвать диспетчера, а не пытаться выбраться самим.

Если лифт стал дёргаться при старте, останавливаться не вровень с полом или стучать в шахте, сообщите диспетчеру или в управляющую компанию: по номеру на табличке в кабине заявку примут и пришлют механика. Такие признаки часто предупреждают о поломке заранее.