زنجیر جبران چیست | تأثیر آن بر عملکرد آسانسور

زنجیر جبران (Compensating Chain) یکی از اجزای کلیدی در سیستم‌های آسانسور است که به منظور حفظ تعادل و بهینه‌سازی عملکرد آسانسور طراحی شده است. این مقاله به بررسی جامع زنجیر جبران، نحوه عملکرد آن و تأثیر آن بر کارایی آسانسور می‌پردازد.

تاریخچه و اهمیت زنجیرجبران آسانسور

 

زنجیرجبران به عنوان یکی از اجزای مهم سیستم آسانسور، نقش کلیدی در تعادل و پایداری این سیستم‌ها دارد. در ابتدا، برای آسانسورهای قدیمی‌تر و سیستم‌های کششی، از زنجیرجبران استفاده می‌شد تا نوسانات و تغییرات وزن بار را جبران کند و به ثبات سیستم کمک کند. امروزه با پیشرفت فناوری، این زنجیرها به طور موثری برای سیستم‌های مدرن نیز به کار می‌روند.

اصول عملکرد زنجیر جبران

اساس کار زنجیر جبران بر مبنای تعادل وزنی است.

وقتی کابین بالا می‌رود بخشی از زنجیر جبران که در سمت کابین قرار دارد، از کف چاهک بلند شده و وزن آن به سمت کابین اضافه می‌شود. همزمان، بخش زنجیر در سمت وزنه تعادل، روی کف چاهک قرار می‌گیرد و از وزن آن کم می‌شود.

وقتی کابین پایین می‌آید عکس این اتفاق می‌افتد؛ وزن زنجیر به سمت وزنه تعادل اضافه شده و از سمت کابین کم می‌شود.

به این ترتیب، وزن متغیر سیم بکسل‌های اصلی در بالای چاهک، توسط وزن متغیر زنجیر جبران در پایین چاهک، خنثی می‌شود. این فرآیند پیوسته، تعادل وزنی را در کل طول مسیر حرکت آسانسور حفظ می‌کند. در واقع، این زنجیر، وزن سیم بکسل‌ها را از نقطه آویز (فلکه کششی) به نقطه مقابل منتقل می‌کند و بار روی موتور را ثابت نگه می‌دارد.

زنجیرجبران به طور کلی در سیستم‌های آسانسور برای مقابله با تغییرات وزن و بار در طول عملیات آسانسور به کار می‌رود. سیستم‌های آسانسور معمولاً از دو نوع اصلی شامل آسانسور کششی و آسانسور هیدرولیکی تشکیل شده‌اند. در هر دو نوع سیستم، زنجیرجبران به منظور حفظ تعادل و پایداری عمل می‌کند.

۱. سیستم کششی

در آسانسور کششی، زنجیر جبران به همراه کابل‌های کششی و وزنه‌های تعادلی استفاده می‌شود. این زنجیر به کمک کابل‌های کششی، بار آسانسور را جبران کرده و از انحرافات و نوسانات جلوگیری می‌کند. زنجیر جبران به منظور جبران تغییرات وزن بار و بهینه‌سازی عملکرد آسانسور در این سیستم‌ها نقش مهمی ایفا می‌کند.

۲. سیستم هیدرولیکی

در آسانسور هیدرولیکی، زنجیرجبران به همراه سیلندرهای هیدرولیکی و پمپ‌های هیدرولیکی عمل می‌کند. زنجیر جبران در این سیستم‌ها برای جبران فشار و تعادل سیال هیدرولیک به کار می‌رود. این زنجیر به منظور حفظ تعادل بار و بهینه‌سازی عملکرد سیستم هیدرولیکی عمل می‌کند.

ساختار و جنس زنجیر جبران آسانسور

زنجیر جبران معمولاً از حلقه‌های فولادی با روکش پلاستیکی یا لاستیکی ساخته می‌شود. روکش پلاستیکی یا لاستیکی برای کاهش نویز و لرزش هنگام حرکت زنجیر در چاهک و جلوگیری از ساییدگی آن به دیواره‌ها استفاده می‌شود. وزن هر متر از زنجیر با توجه به وزن سیم بکسل‌ها و مشخصات آسانسور (طول حرکت، ظرفیت) محاسبه و انتخاب می‌شود.

انواع زنجیر جبران آسانسور

زنجیرهای جبران در انواع مختلفی تولید می‌شوند که هر کدام برای شرایط خاصی مناسب هستند:

زنجیر جبران روکش‌دار

این نوع، رایج‌ترین زنجیر جبران است که با پوشش پلاستیکی یا لاستیکی ضخیم روی حلقه‌های فولادی ساخته می‌شود. مزایای اصلی آن کاهش چشمگیر نویز هنگام حرکت آسانسور و محافظت از زنجیر و دیواره‌های چاهک در برابر ساییدگی است. انعطاف‌پذیری بالایی دارد و برای اکثر آسانسورها، خصوصاً در ساختمان‌های مسکونی و اداری که کاهش صدا اهمیت دارد، ایده‌آل است، گرچه ممکن است کمی سنگین‌تر و گران‌تر باشد.

زنجیر جبران بدون روکش

این زنجیرها تنها از حلقه‌های فولادی بدون هیچ پوششی تشکیل شده‌اند. مزیت اصلی آن‌ها هزینه کمتر است و در برخی موارد خاص که مقاومت در برابر حرارت بالا نیاز است، کاربرد دارند. با این حال، نویز بیشتری تولید می‌کنند و خطر ساییدگی به دیواره‌های چاهک بالاتر است. به همین دلیل، کاربردشان محدودتر بوده و بیشتر در آسانسورهای باری یا صنعتی که نویز و ظاهر اهمیت کمتری دارند، استفاده می‌شوند.

کابل‌های جبران

در آسانسورهای بسیار پرسرعت و بلند (معمولاً بالای ۶۰ متر)، به جای زنجیر، از کابل‌های فولادی به همراه قرقره‌های خاص در پایین چاهک استفاده می‌شود. این کابل‌ها در سرعت‌های بالا ارتعاش بسیار کمتری دارند و طول عمرشان بیشتر است. اما نصب و نگهداری آن‌ها پیچیده‌تر و پرهزینه‌تر است. کاربرد اصلی آن‌ها در آسانسورهای فوق سریع برج‌های بلند و آسمان‌خراش‌ها است.

انتخاب نوع صحیح سیستم جبران وزن باید توسط متخصصین آسانسور و بر اساس محاسبات دقیق (شامل وزن سیم بکسل‌ها، طول حرکت، سرعت و ظرفیت آسانسور) انجام شود.

تأثیر زنجیرجبران بر عملکرد آسانسور

زنجیر جبران تأثیرات گسترده‌ای بر عملکرد آسانسور دارد که به طور کلی به شرح زیر است:

۱. بهبود ثبات و پایداری

زنجیر جبران کمک می‌کند تا آسانسور در طول حرکت خود به حالت پایدار و متعادل باقی بماند. با جبران تغییرات وزن و بار، زنجیر جبران از ایجاد نوسانات و اختلالات در عملکرد آسانسور جلوگیری می‌کند.

۲. کاهش استهلاک و خرابی

با استفاده از زنجیر جبران، فشار و تنش‌های اضافی بر روی قطعات دیگر سیستم آسانسور کاهش می‌یابد. این مسئله باعث کاهش استهلاک و خرابی قطعات می‌شود و عمر مفید سیستم را افزایش می‌دهد.

۳. بهبود کارایی و صرفه‌جویی در انرژی

زنجیر جبران به کمک بهینه‌سازی عملکرد آسانسور، می‌تواند مصرف انرژی را کاهش دهد. با کاهش نوسانات و بهبود تعادل، سیستم آسانسور به طور مؤثرتری عمل کرده و انرژی کمتری مصرف می‌کند.

۴. افزایش ایمنی

زنجیر جبران به دلیل حفظ تعادل و ثبات آسانسور، نقش مهمی در افزایش ایمنی دارد. با جلوگیری از نوسانات و اختلالات، این زنجیر کمک می‌کند تا خطرات ناشی از حرکت ناگهانی یا عدم تعادل کاهش یابد.

مراحل محاسبه زنجیرجبران

محاسبه زنجیرجبران برای آسانسور، یکی از مهم‌ترین مراحل طراحی سیستم آسانسور است. این محاسبات باید با دقت انجام شوند تا تعادل وزنی بین کابین آسانسور و وزنه تعادل حفظ شده و فشار وارده بر موتور کاهش یابد. در ادامه مراحل و فاکتورهای مهم برای محاسبه زنجیر جبران آورده شده است.

۱. بررسی پارامترهای اولیه

قبل از شروع به محاسبه زنجیر جبران، باید اطلاعات کلیدی آسانسور و شرایط نصب آن را جمع‌آوری کنید. این اطلاعات شامل موارد زیر است:

ارتفاع چاهک آسانسور (H): این پارامتر نشان دهنده ارتفاعی است که آسانسور باید در آن حرکت کند.

وزن کابین (Wc): وزن خالص کابین آسانسور بدون مسافر یا بار.

وزن وزنه تعادل (Wb): وزنه تعادل به‌طور معمول برای تعادل وزن کابین به همراه نصف ظرفیت بار طراحی می‌شود.

ظرفیت آسانسور (P): بیشترین باری که آسانسور مجاز است حمل کند.

سرعت آسانسور (V): سرعت حرکت آسانسور که معمولاً بر حسب متر بر ثانیه بیان می‌شود.

نوع زنجیر جبران: نوع زنجیر (یا کابل) جبران بر اساس جنس و ویژگی‌های مکانیکی آن.

 

۲. انتخاب نوع زنجیر جبران

زنجیرهای جبران از مواد مختلفی مانند فولاد و پلاستیک ساخته می‌شوند و بسته به نوع آسانسور، باید انتخاب شوند. نوع زنجیر باید بر اساس:

مقاومت کششی

انعطاف‌پذیری

مقاومت در برابر سایش

وزن مخصوص (وزن در هر متر زنجیر)

باشد. این ویژگی‌ها در انتخاب زنجیر جبران تأثیرگذارند و باید از استانداردهای بین‌المللی پیروی کنند.

 

۳. محاسبه وزن زنجیرجبران مورد نیاز

وزن زنجیر جبران (Wcable) بر اساس طول چاهک و نوع زنجیر محاسبه می‌شود. زنجیر جبران باید بتواند اختلاف وزن بین کابین و وزنه تعادل را جبران کند.
معمولاً طول زنجیر جبران تقریباً برابر با نصف ارتفاع چاهک است، زیرا زنجیر در انتهای مسیر کابین به دو طرف (بالا و پایین) حرکت می‌کند.
فرمول تقریبی برای محاسبه وزن زنجیر جبران به این شکل است:

Wchain=H×dchain2W_{chain} = frac{{H times d_{chain}}}{2}Wchain​=2H×dchain​​

که در آن:

WchainW_{chain}Wchain​: وزن زنجیرجبران

HHH: ارتفاع چاهک

dchaind_{chain}dchain​: وزن مخصوص زنجیر (وزن در هر متر زنجیر)

 

۴. محاسبه نیروی جبران

وزن زنجیر جبران باعث می‌شود که نیروی کششی کمتری به موتور آسانسور وارد شود. به این ترتیب، باید نیرویی که زنجیر جبران به سیستم وارد می‌کند محاسبه شود. هدف از این کار، تعادل بین کابین و وزنه تعادل به گونه‌ای است که در هر نقطه از مسیر حرکت آسانسور، نیروی کششی حداقلی لازم باشد.
برای محاسبه نیروی جبران، وزن زنجیر را بر اساس ارتفاع و وزن مخصوص زنجیر باید تعیین کرد:

Fcompensation=Wchain×gF_{compensation} = W_{chain} times gFcompensation​=Wchain​×g

که در آن:

FcompensationF_{compensation}Fcompensation​: نیروی جبران (نیوتن)

WchainW_{chain}Wchain​: وزن زنجیر (کیلوگرم)

ggg: شتاب گرانش (تقریباً ۹.۸۱ m/s29.81 , m/s^29.81m/s2)

 

۵. تعیین تأثیر زنجیرجبران بر موتور

در مرحله بعد، باید تأثیر زنجیر جبران بر نیروی کششی موتور را بررسی کرد. زنجیر جبران در کاهش بار دینامیکی موتور آسانسور بسیار مؤثر است و باعث می‌شود که موتور نیروی کمتری برای جابه‌جایی کابین تولید کند.
بدون زنجیر جبران، موتور باید نیروی زیادی برای غلبه بر اختلاف وزن کابین و وزنه تعادل تولید کند، اما با استفاده از زنجیر جبران، این نیرو به صورت تعادلی در سراسر مسیر توزیع می‌شود.

 

۶. در نظر گرفتن فاکتورهای ایمنی

محاسبات زنجیرجبران باید فاکتورهای ایمنی لازم را نیز در نظر بگیرند. به این معنا که باید مقاومت و طول عمر زنجیر بررسی شده و اطمینان حاصل شود که در شرایط مختلف عملیاتی همچنان عملکرد بهینه داشته باشد. این فاکتورها شامل موارد زیر هستند:

ظرفیت باربری زنجیر: اطمینان از اینکه زنجیر می‌تواند نیروی کششی وارده را تحمل کند.

طول عمر زنجیر: محاسبات باید بر اساس مدت زمان و تعداد چرخه‌های کاری آسانسور انجام شوند.

مقاومت به خوردگی و سایش: بسته به شرایط محیطی، ممکن است زنجیر جبران در معرض خوردگی یا سایش باشد، بنابراین باید از مواد مقاوم استفاده شود.

 

۷. محاسبه دقیق هزینه‌های نصب و نگهداری

پس از محاسبه ابعاد و مشخصات زنجیرجبران، می‌توانید هزینه‌های نصب، نگهداری و تعمیرات زنجیر را نیز تخمین بزنید. زنجیر جبران باید به طور دوره‌ای بررسی و سرویس شود تا از ایمنی و عملکرد صحیح آن اطمینان حاصل گردد.

مثال عددی

فرض کنید یک آسانسور در یک ساختمان ۱۰۰ متری نصب شده است که کابین آسانسور دارای وزنی برابر با ۱۵۰۰ کیلوگرم و وزنه تعادل آن ۲۰۰۰ کیلوگرم است. زنجیر جبران از فولاد ساخته شده و وزن مخصوص آن ۵ کیلوگرم بر متر است.

ارتفاع چاهک = 100 متر

وزن مخصوص زنجیر = 5 کیلوگرم بر متر

طول زنجیر = 100/۲ = 50 متر

وزن زنجیر جبران = 50 متر × ۵ کیلوگرم = 250 کیلوگرم

نیروی جبران = 250 × ۹.۸۱ = 2452.۵ نیوتن

در نتیجه، زنجیرجبران نیرویی معادل 2452.۵ نیوتن به سیستم اضافه می‌کند که باعث کاهش بار وارده بر موتور و بهبود عملکرد کلی سیستم می‌شود.

محاسبه زنجیرجبران یکی از مراحل کلیدی در طراحی و اجرای آسانسورهای مدرن است. این محاسبات باید با دقت و بر اساس استانداردهای موجود انجام شوند تا عملکرد بهینه سیستم آسانسور تضمین شود. با توجه به ارتفاع ساختمان، وزن کابین و وزنه تعادل، می‌توان زنجیر جبران مناسبی را انتخاب و نصب کرد که به تعادل سیستم، کاهش فشار بر موتور و افزایش ایمنی کمک کند.

چه آسانسورهایی به زنجیر جبران نیاز دارند؟

نیاز به زنجیر جبران آسانسور به طور مستقیم به طول حرکت (Travel Height) آسانسور بستگی دارد. به طور کلی، آسانسورهای با طول حرکت زیاد (بیشتر از حدود ۲۵-۳۰ متر یا تقریباً ۸-۱۰ طبقه) به زنجیر جبران نیاز پیدا می‌کنند.

بر اساس استانداردهای بین‌المللی (مانند استاندارد EN 81-20 که مرجع اصلی ایمنی آسانسور در اروپا و بسیاری از نقاط جهان است)، در آسانسورهایی که ارتفاع سفر آن‌ها به اندازه‌ای است که وزن سیم بکسل‌های کششی می‌تواند بر تعادل سیستم تأثیر بگذارد، باید از دستگاه‌های جبران‌کننده (Compensation Devices) استفاده شود. این آستانه معمولاً حدود ۳۰ متر یا ۱۰ طبقه در نظر گرفته می‌شود. در آسانسورهای بسیار بلند (مانند برج‌ها)، استفاده از زنجیر جبران و یا در برخی موارد، کابل‌های جبران (با چرخ‌های جبران‌کننده در پایین چاهک) ضروری است.

تعمیر و نگهداری زنجیرجبران

برای حفظ عملکرد بهینه و طول عمر زنجیرجبران، تعمیر و نگهداری منظم آن ضروری است. اقدامات زیر می‌تواند به حفظ کارایی و سلامت زنجیر جبران کمک کند:

بازرسی منظم: بازرسی منظم و دوره‌ای زنجیرجبران برای شناسایی مشکلات و نقص‌های احتمالی اهمیت دارد. بررسی تنش‌ها، خرابی‌ها و عدم تراز بودن زنجیر می‌تواند به پیشگیری از مشکلات جدی کمک کند.

روغن‌کاری و تمیزکاری: برای جلوگیری از خوردگی و افزایش عمر زنجیر، روغن‌کاری منظم و تمیزکاری زنجیرجبران ضروری است. این کار به کاهش اصطکاک و آسیب‌های ناشی از آن کمک می‌کند.

تعویض زنجیر: در صورت مشاهده هرگونه خرابی یا آسیب در زنجیرجبران، تعویض آن باید در اولویت قرار گیرد. استفاده از زنجیرهای با کیفیت و مطابق با استانداردهای مربوطه می‌تواند از بروز مشکلات جلوگیری کند.

کلام پایانی

زنجیرجبران به عنوان یکی از اجزای اساسی در سیستم‌های آسانسور، نقش بسیار مهمی در حفظ تعادل، بهینه‌سازی عملکرد و افزایش ایمنی ایفا می‌کند. با توجه به تأثیرات گسترده‌ای که این زنجیر بر عملکرد آسانسور دارد، مراقبت و نگهداری منظم از آن برای بهره‌برداری مؤثر و طولانی‌مدت از سیستم آسانسور ضروری است. در نهایت، آگاهی از اصول عملکرد و اهمیت زنجیرجبران می‌تواند به بهبود کارایی و ایمنی سیستم‌های آسانسور کمک کند.

سوالات متداول