Лифт — кабина, движущаяся в вертикальной шахте для перевозки пассажиров или грузов между уровнями многоэтажного здания. Большинство современных лифтов приводятся в движение электродвигателями, с помощью противовеса, через систему тросов и шкивов (шкивов). Открыв путь к более высоким зданиям, лифт сыграл решающую роль в создании характерной городской географии многих современных городов, особенно в США, и обещает сыграть незаменимую роль в будущем развитии городов.
Практика подъема грузов механическим способом во время строительных работ восходит, по крайней мере, к римским временам; римский архитектор-инженер Витрувий в I веке до н. э. описал подъемные платформы, в которых использовались шкивы и каптаны, или брашпили, приводимые в действие силой человека, животных или воды. К 1800 году в Англии для таких устройств стали использовать пар. В начале XIX века появился гидравлический подъемник, в котором платформа крепилась к плунжеру в цилиндре, погруженном в землю под шахтой на глубину, равную высоте шахты. Давление на жидкость в цилиндре создавалось паровым насосом. Позднее для усиления движения машины и уменьшения глубины погружения плунжера стали использовать комбинацию шкивов. Все эти устройства использовали противовесы для уравновешивания веса машины, требуя лишь достаточной мощности для подъема груза.
До середины 1850-х годов эти принципы применялись в основном к грузовым подъемникам. Низкая надежность используемых в то время канатов (как правило, пеньковых) делала такие подъемные платформы неудовлетворительными для использования пассажирами. Когда в 1853 году американец Элиша Грейвс Отис представил устройство безопасности, он сделал возможным создание пассажирского лифта. Устройство Отиса, продемонстрированное на выставке «Хрустальный дворец» в Нью-Йорке, включало в себя зажим, который захватывал направляющие рельсы, по которым двигался лифт, когда ослаблялось натяжение подъемного каната. Первый пассажирский лифт был введен в эксплуатацию в универмаге Haughwout в Нью-Йорке в 1857 году; приводимый в движение паром, он поднимался на пять этажей менее чем за минуту и имел большой успех.
В последующие три десятилетия появились усовершенствованные версии лифта с паровым приводом, но до появления в середине 1880-х годов электродвигателя для работы лифта и первой коммерческой установки электрического пассажирского лифта в 1889 году значительного прогресса не произошло. В этом лифте, установленном в здании Демарест в Нью-Йорке, использовался электродвигатель для привода барабана с намоткой в подвале здания. Внедрение электричества привело к двум дальнейшим достижениям: в 1894 году появились кнопочные пульты управления, а в 1895 году в Англии был продемонстрирован подъемный механизм, который подавал энергию на шкив в верхней части шахты; веса кабины и противовеса было достаточно, чтобы гарантировать тягу. Сняв ограничения, накладываемые наматывающим барабаном, механизм тягового привода сделал возможным использование более высоких валов и больших скоростей. В 1904 году была добавлена «безредукторная» функция: приводной шкив присоединялся непосредственно к якорю электродвигателя, что делало скорость практически неограниченной.
Когда проблемы безопасности, скорости и высоты были решены, внимание было обращено на удобство и экономию. В 1915 году было введено так называемое автоматическое выравнивание в виде автоматических регуляторов на каждом этаже, которые брали на себя управление, когда оператор отключал ручное управление на определенном расстоянии от уровня пола и направлял машину к точно установленной остановке. Было добавлено управление электроприводом дверей. С увеличением высоты зданий скорость лифтов возросла до 1200 футов (365 метров) в минуту в таких скоростных установках, как на верхних уровнях Эмпайр Стейт Билдинг (1931), и достигла 1800 футов (549 метров) в минуту в Джон Хэнкок Центре, Чикаго, в 1970 году.
Автоматическое управление, широко популярное в больницах и многоквартирных домах благодаря своей экономичности, было усовершенствовано введением коллективного управления, при котором лифт или группа лифтов отвечают на вызовы в последовательности сверху вниз или наоборот. Основным элементом безопасности всех лифтов была блокировка дверей подъемной шахты, которая требовала закрытия и блокировки внешней (шахтной) двери перед началом движения кабины. К 1950 году в эксплуатацию были введены автоматические системы группового контроля, устранившие необходимость в лифтовых операторах и пускателях.
Ранняя попытка свести к минимуму потери площади при установке лифтов в высоких зданиях легла в основу идеи двухэтажного лифта, впервые опробованной в 1932 году. Каждый лифт состоял из двух кабин, установленных одна над другой и работающих как единое целое, обслуживая два этажа на каждой остановке. Эта технология находит все большее применение. Автоматические двухэтажные лифты в здании Time-Life Building в Чикаго работали в 1971 году, а в башне Джона Хэнкока в Бостоне, в здании Standard Oil Company (Indiana) в Чикаго и в здании Canadian Imperial Bank of Commerce в Торонто в 1971 году велось строительство.
Современные лифты выпускаются самых разных типов для различных целей; помимо обычных грузовых и пассажирских, они используются на кораблях, плотинах и таких специализированных сооружениях, как ракетные установки. Тяжелые лифты с быстрым спуском используются в высотном строительстве. Практически все они имеют электрический привод, либо с помощью тросов, шкива и противовеса, либо с помощью механизма с намотанным барабаном (до сих пор используется во многих малоэтажных грузовых лифтах), либо с помощью электрогидравлической комбинации. Несколько тросов (три и более) увеличивают как поверхность сцепления со шкивом, так и коэффициент безопасности; поломки тросов случаются редко.
Приводной двигатель обычно работает на переменном токе для низких скоростей и на постоянном токе для высоких скоростей. В двигателе постоянного тока скорость изменяется путем изменения напряженности поля генератора постоянного тока и регулировки прямого соединения якоря генератора с якорем приводного двигателя. Для высокоскоростных лифтов используется безредукторная схема, обычно тросы дважды наматываются на шкив. Тяговый лифт может иметь неограниченный подъем, однако при подъеме более 100 футов требуются компенсирующие канаты — т.е. канаты от нижней части кабины до нижней части противовеса; по мере подъема кабины вес компенсирующего каната переносится на кабину, а по мере спуска — на противовес, в результате чего нагрузка на приводную машину остается практически постоянной (см. иллюстрацию).
Гидравлические цилиндры и плунжеры используются для малоэтажных пассажирских лифтов и для грузовых лифтов большой грузоподъемности. Плунжер толкает платформу снизу под действием масла, находящегося под давлением в цилиндре. Высокоскоростной электрический насос создает давление, необходимое для подъема лифта; кабина опускается под действием клапанов с электроприводом, которые спускают масло в накопительный бак. Специализированные типы гидравлических цилиндров и плунжеров, включая горизонтально расположенные элементы, используются для нестандартных задач. Например, гидравлический лифт с тросовым или зубчатым приводом, распространенный около 1900 года, с плунжером и цилиндром, оснащенным шкивами на каждом конце, используется в авиационных лифтах для подъема тяжелых грузов на короткие расстояния. При подаче давления на плунжер расстояние между шкивами увеличивается, и канаты, намотанные на шкивы, тянут лифт вверх.
Лифты, поднимаемые с помощью подъемных канатов, должны быть оборудованы платформенными «предохранителями» — устройствами, предназначенными для того, чтобы при срабатывании зажимать стальные направляющие, быстро тормозя лифт до остановки. Предохранитель, обычно устанавливаемый под платформой кабины, приводится в действие регулятором скорости через канат. В случае чрезмерного движения кабины вниз канат переводит предохранитель во включенное положение. Сначала устройство отключает питание лифта, а если чрезмерная скорость продолжается, оно включает предохранительный тормоз.
Большинство современных лифтов являются автоматическими и используют различные системы управления для индивидуального или группового управления лифтами. Самая ранняя автоматическая система управления, single-automatic-push-button, предоставляет пассажиру исключительное право пользования кабиной на время поездки. Она используется в небольших многоквартирных домах и для грузовых лифтов.
Коллективное управление популярно при использовании одного лифта в здании. Машина последовательно отвечает на все вызовы в одном направлении, а затем меняет направление и отвечает на все вызовы в противоположном направлении. Он используется в больших квартирах, больницах и небольших офисных зданиях. Разновидность, называемая двухкабинным или дуплексным коллектором, позволяет двум кабинам работать вместе и делить вызовы между собой.
Групповая автоматика управляет двумя или более кабинами как группой, поддерживая их работу в заданном интервале времени. Групповая автоматика используется при интенсивном движении и работе двух и более лифтов, как, например, в больницах, универмагах и офисах.
Отдельные наружные двери и двери кабины являются неотъемлемыми частями современных лифтовых систем. Обычно они работают по одному и тому же принципу — например, открываются по центру, являются двухстворчатыми или одностворчатыми. Двери открываются и закрываются с помощью электродвигателя, установленного на кабине. Скорость закрывания дверей регулируется во избежание травмирования людей, попавших под закрытие. Датчик электрически включает реверс двери, если при закрывании она ударяется о какой-либо предмет. Для управления реверсом дверей также используются фотоэлектрические регуляторы и электронные устройства приближения. Двери в лифтовой кабине проектируются таким образом, чтобы они всегда закрывались до начала работы лифта.
Для грузовых лифтов обычно используются вертикально раздвижные двустворчатые двери. Такие двери состоят из верхней и нижней створки, механически соединенных таким образом, что нижняя половина опускается до уровня пола, а верхняя поднимается над крышей кабины. Часто требуется защитная внутренняя калитка.
В изолированных помещениях, особенно в частных домах, по закону часто требуется телефонная связь с внешней станцией. Во многих зданиях лифты оснащены системами связи на случай механических неисправностей. Часто предусмотрены тревожные кнопки, аварийное освещение и аварийное питание.
В современные грузовые лифты встроены устройства автоматической погрузки и разгрузки. Кнопка вызова активирует автоматический подъемник; лифт прибывает, груз затаскивается в кабину, кабина перемещается на нужный этаж, и груз выгружается.
