Đồ án tốt nghiệp
Hong Trơng Quyền
1Mục lục
Lời nói đầu 3
Phần I: Giới thiệu về kĩ thuật thang máy 4
Chơng I: Khái niệm chung 5
I. Khái niệm chung về thang máy 5
II. Lịch sử phát triển của thang máy 7
III. Đặc điểm đặc trng cho chế độ làm việc của hệ truyền động
thang máy 8
IV. Kết cấu chung của thang máy 9
V. Phân loại thang máy 12
VI. Các nguyên tắc hoạt động cơ bản của thang máy 19
VII. Tính chọn công suất động cơ truyền độn thang máy 19
VIII.Đặc điểm phụ tải của thang máy và các yêu cầu truyền động
cho thang máy 22
Chơng II: Phân tích và lựa chọn phơng án 35
I. Hệ truyền động chỉnh tiristor có đảo chiều quay 35
II. Hệ truyền động xoay chiều 41
III. Kết luận 46
Chơng III: Những khái niệm cơ bản về hệ truyền động điện và
đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ 47
I. Những khái niệm cơ bản về truyền động điện 47
II. Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ 56
III . Các thông số cơ bản ảnh hởng đến đặc tính cơ của động
VII. Các loại phanh 80
Chơng III: Thiết kế mạch điều khiển 83
I. Mạch gọi tầng và chuyển đổi tầng 83
II. Mạch dừng chính xác buồng thang 85
III. Mạch logic 87
IV. Mạch nguyên lí hoạt động của hệ thống tự động điều khiển
khống chế truyền động thang máy 90
V. Mạch điều khiển ở cửa cabin 94
VI. Mạch điều khiển phanh hãm 96
VII. Các tín hiệu đèn chiếu sáng và tiện nghi trong thang máy 96
Tài liệu tham khảo 98
Đồ án tốt nghiệp
Hong Trơng Quyền
3Lời nói đầu
Thế kỷ 19, nền khoa học kỹ thuật trên thế giới phát triển rất mạnh mẽ.
Lúc này trên thế giới đã bắt đầu xuất hiện nhiều nhà cao tầng, vì vậy thang
máy cũng bắt đầu xuất hiện để đáp ứng nhu cầu cấp thiết đó. Năm 1853,
hãng thanh máy OTIS (Mỹ) đã chế tạo và đa vào sử dụng chiếc thang máy
đầu tiên trên thế giới.
Thang máy là một thiết bị không thể thiếu trong việc vận chuyển
ngời và hàng hóa theo phơng thẳng đứng trong các nhà cao tầng, chính
vì vậy từ khi xuất hiện đến nay thang máy luôn đợc nghiên cứu, cải tiến,
hiện đại hóa để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con ngời.
Trong những năm gần đây nhiều nhà cao tầng đã đợc xây dựng trên
PhÇn I
giíi thiÖu vÒ kÜ thuËt thang m¸y
Đồ án tốt nghiệp
Hong Trơng Quyền
5Chơng I
Khái niệm chung
I- Khái niệm chung về thang máy
Thang máy là một thiết bị chuyên dùng để vận chuyển ngời, hàng
hóa, vật liệu, v..v.. theo phơng thẳng đứng hoặc nghiêng một góc nhỏ hơn
15
0
so với phơng thẳng đứng theo một tuyến đã định sẵn.
Thang máy thờng đợc sử dụng trong các khách sạn, công sở, chung
c, bệnh viện, các đài quan sát, tháp truyền hình, trong các nhà máy, công
xởng, v..v.. Đặc điểm vận chuyển bằng thanh máy so với các phơng tiện
vận chuyển khác là thời gian của một chu kỳ vận chuyển bé, tần suất vận
chuyển lớn, đóng mở máy liên tục. Ngoài ý nghĩa về vận chuyển, thang
máy còn là một trong những yếu tố làm tăng vẽ đẹp và tiện nghi của công
trình.
Nhiều quốc gia trên thế giới đã quy định, đối với các tòa nhà cao 6
tầng trở lên đều phải đợc trang bị thang máy để đảm cho ngời đi lại thuận
tiện, tiết kiệm thời gian và tăng năng suất lao động. Giá thành của thang
máy trang bị cho công trình so với tổng giá thành của công trình chiếm
khoảng 6% đến 7% là hợp lí. Đối với những công trình đặc biệt nh bệnh
- Đối trọng là một khối kết từ các khối gang, chuyển động ngợc chiều
với buồng thang để giảm công suất cơ cấu kéo và giúp thang nâng hạ
nhẹ nhàng. Khối lợng đối trọng phụ thuộc trọng lợng buồng thang
và khối lợng tải trọng trung bình.
- Buồng thang chuyển động trong một nơi đợc gọi là hố giếng. Hố
giếng phần không gian từ mặt tiếp tuyến dới puli (hay là sàn tầng trên
cùng) tới đáy giếng.
+ Buồng máy:
- Buồng máy: phần máy thờng đặt trong buồng máy, bố trí ở tầng trên
cùng của giếng thang. Phần máy có động cơ kéo nối với puli qua hộp
số giảm tốc. Tỉ số truyền của hộp số i = 18 ữ 120. Ngoài ra buồng
thang trang bị một phanh cơ khí bảo hiểm, khi có điện má phanh đợc
lực điện từ hút tách khỏi puli, khi mất điện không còn lực điện từ, lực
lò xo sẽ đẩy má phanh ép chặt puli và làm cho buồng thang dừng
Đồ án tốt nghiệp
Hong Trơng Quyền
7
chuyển động. Phanh bảo hiểm thờng dùng trong trờng hợp mất điện,
đứt cáp hoặc tốc độ vợt quá mức cho phép từ 20 ữ 40%.
II- Lịch sử phát triển thang máy
Cuối thế kỷ 19, trên thế giới mới chỉ có một vài hãng thang máy ra đời
nh: OTIS (Mỹ); SCHINDLER (Thụy Sĩ). Năm 1853, hãng thang máy
OTIS đã chế tạo và đa vào sử dụng chiếc thang máy đầu tiên trên thế giới.
Đến năm 1874, hãng thang máy SCHINDLER cũng đã chế tạo thành công
những thang máy khác. Lúc đầu bộ tời kéo chỉ có một tốc độ, cabin có kết
cấu đơn giản, cửa tầng đóng mở bằng tay, tốc độ di chuyển của cabin thấp.
Đầu thế kỷ 20, có nhiều hãng thang máy khác ra đời nh: KONE
hành và khai thác.
Đối với hệ truyền động điện cho thang máy chở hàng phải đảm bảo
khởi động động cơ truyền động khi đầy tải, đặc biệt là vào mùa đông khi
nhiệt độ môi trờng giảm làm tăng mômen ma sát trong các ổ đỡ dẫn đến
làm tăng đáng kể mômen cản tĩnh.
Động cơ truyền động thang máy, mômen thay đổi theo tải rất rõ rệt
M
C
M/M
dm
O
dm
G/G
dm
0
10
0,8
0,6
0,4
0,2
0,2 0,4 0,6 0,8
Hình 1.1
Khi không tải, mômen của động cơ không vợt quá 15ữ20%M
đm
.
Mômen động cơ phụ thuộc vào tải trọng.
Trong hệ truyền động của thang máy yêu cầu quá trình tăng tốc và
giảm tốc xảy ra phải êm. Bởi vậy mômen trong quá trình quá độ phải đợc
hạn chế theo yêu cầu kĩ thuật rất an toàn.
Phòng máy là nơi đặt tủ điều khiển động cơ nâng hạ buồng thang, là
nơi có tác dụng nh xà treo, nên khi thang đầy tải nó phải gánh một trọng
lực rất lớn nên ta cũng phải tính toán phần kết cấu bê tông đủ lớn để tránh
gây sập. Phòng máy đợc lắp đặt ở nơi cao nhất là trên nóc tầng 7 (nóc
giếng thang). Giếng thang chạy suốt từ tầng 1 đến tầng 7 có kích thớc phù
hợp để lắp ghép thanh dẫn hớng cho buồng thang, ngoài ra dọc giếng
thang còn lắp các thiết bị bảo vệ và đèn chiếu sáng. Thanh ray 9 thờng làm
bằng thép chịu lực tốt, có hình dáng kích thớc phù hợp để dẫn hớng
chuẩn và tạo điểm tì của cơ cấu phanh khi phanh dừng buồng thang.
Đồ án tốt nghiệp
Hong Trơng Quyền
10
Để nâng hạ buồng thang ngời ta dùng động cơ 6. Động cơ này đợc
nối trực tiếp với cơ cấu nâng hoặc qua hộp giảm tốc. Nếu nối trực tiếp,
buồng thang đợc treo trên puli quấn cáp. Khi nối gián tiếp thì giữa puli
quấn cáp và động cơ có lắp hộp giảm tốc 5. Khung của buồng thang 3 đợc
treo trên puli quấn cáp kim loại 4.
Buồng thang luôn đợc giữ theo phơng thẳng đứng nhờ có giá treo 7
và những con trợt dẫn hớng (con trợt là loại puli trợt có bọc cao su bên
ngoài).
Buồng thang có trang bị bộ phanh bảo hiểm, Phanh bảo hiểm giữ
buồng thang tại chổ khi đứt cáp, mất điện và khi tốc độ di chuyển buồng
thang vợt quá 20ữ40% tốc độ định mức. Phanh bảo hiểm thờng đợc chế
tạo theo 3 kiểu:
- Phanh bảo hiểm kiểu nêm.
- Phanh bảo hiểm kiểu lệch tâm.
- Phanh bảo hiểm kiểu kìm.
2. công tắc hành trình
1. Đối trọng
3. Buồng thang
4. Dây cáp truyền
5. Puli
6. Động cơ dẫn động
7. Giá treo
8. Đế cabin
9. Thanh ray
10. Xích hạn chế tốc độ
11. Tầng hầm
12. Tủ điều khiển
Đồ án tốt nghiệp
Hong Trơng Quyền
12
V- Phân loại thang máy
Thang máy hiện nay đã đợc thiết kế và chế tạo rất đa dạng, với nhiều
kiểu, loại khác nhau để phù hợp với mục đích sử dụng của từng công trình.
Có thể phân loại thang máy theo các nguyên tắc và đặc điểm sau:
1. Theo công dụng (TCVN 1993) thang máy đợc phân thành 5 loại
a)
Thang máy chuyên chở ngời
Loại này chuyên để vận chuyển hành khách trong các khách sạn, công
hỏa, chở ôtô v..v..
Đồ án tốt nghiệp
Hong Trơng Quyền
13
Hình 1.3 Thang máy điện có bộ tời đặt phía trên giếng thang
a,b) Dẫn động cabin bằng puly ma sát
c) Dẫn động cabin bằng tang cuốn cáp
c)b)
a)
a) b)
Hình 1.4 Thang máy điện có bộ tời đặt phía dứới giếng thang
a) Cáp treo trực tiếp vào dầm trên của cabin
b) Cáp vòng qua đáy cabin
Đồ án tốt nghiệp
Hong Trơng Quyền
14
a) b) c)
Hình 1.5 Thang máy thủy lực
a) Pittông đẩy trực tiếp từ đáy cabin
b) Pittông đẩy trực tiếp từ phía sau cabin
Đối với thang máy điện:
Thang máy có bộ tời kéo đặt phía trên giếng thang (hình 1.3).
Thang máy có bộ tời kéo đặt phía dới giếng thang (hình 1.4).
Đối với thang máy dẫn động cabin lên xuống bằng bánh răng thanh
răng thì bộ tời dẫn động đặt ngay trên nóc cabin.
Đối với thang máy thủy lực: buồng máy đặt tại tầng trệt (hình 1.5).
4. Theo hệ thống vận hành
a)
Theo mức độ tự động:
+ Loại nửa tự động.
+ Loại tự động.
b)
Theo tổ hợp điều khiển:
+ Điều khiển đơn.
+ Điều khiển kép.
+ Điều khiển theo nhóm.
c)
Theo tổ hợp điều khiển:
+ điều khiển trong cabin.
+ điều khiển ngoài cabin.
+ điều khiển cả trong và ngoài cabin.
5. Theo các thông số cơ bản
a)
Theo tốc độ di chuyển của cabin:
+ Loại tốc độ thấp: v
<
1600(kg).
+ Loại rất lớn: Q
>
1600(kg).
6. Theo kết cấu các cụm cơ bản
a)
Theo kết cấu của bộ tời kéo:
+ Bộ tời kéo có hộp giảm tốc.
+ Bộ tời kéo không có hộp giảm tốc: thờng dùng cho các loại thang
máy có tốc độ cao.
+ Bộ tời kéo sử dụng động cơ một tốc độ, hai tốc độ, động cơ điều chỉnh
vô cấp, động cơ cảm ứng tuyến tính.
+ Bộ tời kéo có puli ma sát hoặc tang cuốn cáp để dẫn động cho cabin
lên xuống.
Loại có puli ma sát (hình 1.3a và b): khi puli quay kéo theo cáp
chuyển động là nhờ ma sát sinh ra giữa rãnh ma sát của puli và cáp. Loại
này đều phải có đối trọng.
Loại có tang cuốn cáp (hình 1.3c): khi tang cuốn cáp kéo hoặc nhả cáp
kéo theo cabin lên hoặc xuống. Loại này có hoặc không có đối trọng.
b)
Theo hệ thống cân bằng:
+ Có đối trọng (hình 1.3a).
+ Không có đối trọng (hình 1.3c).
+ Có cáp hoặc xích cân bằng dùng cho những thang máy có hành trình
lớn.
+ Không có cáp hoặc xích cân bằng.
c)
-
Cánh cửa dạng tấm (panen) đóng, mở bản lề một cánh hoặc hai cánh.
Hai loại cửa này thờng dùng cho thang máy chở hàng có ngời đi
kèm hoặc không có ngời đi, hoặc thang máy dùng cho nhà riêng.
-
Cánh cửa dạng tấm, hai cánh mở chính giữa lùa về hai phía. Đối với
thang máy có tải trọng lớn, cabin rộng, cửa cabin có bốn cánh mở
chính giữa lùa về hai phía (mỗi bên hai cánh). Loại này thờng dùng
cho thang máy có đối trọng đặt phía sau cabin.
-
Cánh cửa dạng tấm, hai hoặc ba cánh mở một bên, lùa về một phía.
Loại này thờng dùng cho thang máy có đối trọng đặt bên cạnh cabin
(thang máy chở bệnh nhân).
-
Cánh cửa dạng tấm, hai cánh mở chính giữa lùa về hai phía trên và
dới (thang máy chở thức ăn).
-
Cánh cửa dạng tấm, hai hoặc ba cánh mở lùa về một phía trên. Loại
này thờng dùng cho thang máy chở ôtô và thang máy chở hàng
+ Theo số cửa cabin
-
Thang máy có một cửa.
-
Hai cửa đối xứng nhau.
-
Hai cửa vuông góc nhau. Đồ án tốt nghiệp
phơng thẳng đứng, hầu hết các thang máy đang sử dụng thuộc loại
này.
b)
Thang máy nghiêng: là loại thang máy có cabin di chuyển nghiêng
một góc so với phơng thẳng đứng.
c)
Thang máy zigzag: là loại thang máy có cabin di chuyển theo đờng
zigzag.
Đồ án tốt nghiệp
Hong Trơng Quyền
19
VI- Các nguyên tắc hoạt động cơ bản của thang máy
+ Căn cứ vào điều kiện làm việc của thang máy và phụ thuộc vào sự an
toàn của hệ thống nên cơ cấu điều khiển thang máy cần tuân thủ theo một
số yêu cầu sau:
-
Khi buồng thang đang di chuyển lên xuống thì các cửa tầng, cửa
buồng thang, cửa tâng hầm phải đóng kín để đảm bảo cho ngời vận
hành và hàng hóa vận chuyển.
- Trong các thang máy hiện đại, khi thang máy đang hoạt động vẫn có
thể ấn nút gọi tầng vì trong mạch điều khiển có bộ nhớ và có chế độ u
tiên đối với các lệnh gần đờng chuyển rời của buồng thang.
+ Nguyên lí chung khi điều khiển thang máy
-
20
+ Công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải không dùng đối trọng đợc
tính theo công thức:
)kW(
10.g.v).GG(
P
3
bt
C
+
=
Trong đó:
G
bt
: khối lợng buồng thang (kg).
G : khối lợng tải (kg).
v : tốc độ nâng (m/s).
g : gia tốc trọng trờng (m/s
2
), chọn g = 9,8(m/s
2
).
: hiệu suất của cơ cấu nâng (0,5
ữ
= [(G
bt
+ G).
1
- G
đt
.
]v.k.g.10
-3
(kW)
Công suất tĩnh của động cơ khi hạ tải có đối trọng:
P
ch
= [(G
bt
+ G).
+ G
đt
.
1
]v.k.g.10
-3
(kW)
P
cn
: công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải có đối trọng.
có cửa rộng
dới 800mm
(mở bằng tay)
Buồng thang
có cửa rộng
dới 800mm
(mở tự động)
Buồng thang
có cửa rộng
dới 1000mm
(mở tự động)
0,5
0,75
1
1,5
2,5
3,5
1,6
1,6
1,8
1,8
2,8
3,2
1,6
1,6
1,8
1,8
2
2,5
12
1
G
đt
).g
Trong đó:
k
1
: số lần dừng buồng thang
G
1
: sự giảm khối lợng tải sau mỗi lần dừng
-
Tính mômen tơng ứng với lực kéo:
Mômen nâng tải:
)Nm(
.i
R.F
M
n
=
Mômen hạ tải:
)Nm(
i
.R.F
M
h
-
Phụ tải thang máy là phụ tải thế năng.
-
Vị trí các điểm dừng của thang máy để đón, trả khách, hàng trên hố
thang là các vị trí cố định, đó chính là vị trí sàn các tầng nhà.
-
Động cơ truyền động thang máy làm việc với phụ tải ngắn hạn lặp lại,
mở máy và hãm máy nhiều.
-
Đây là thang máy chở hàng cho nhà 7 tầng, chọn thang máy có ngời
đi kèm, nên đòi hỏi cao về độ an toàn và chính xác khi dừng máy.
-
Đảm bảo gia tốc cabin khi khởi động và khi dừng nằm trong giới hạn
cho phép.
a)
Đặc điểm phụ tải của thang máy
+ Thang máy là phụ tải có tính chất thế năng. Tùy vào kiểu thang máy
mà phụ tải có thể ổn định hoặc không. Đây là thang máy chở hàng nên
thông thờng tải khá ổn định, có thể khi nâng đầy tải, khi hạ không tải.
+ Thang máy làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại. Phụ tải mang tính chất
lặp lại thay đổi, thời gian làm việc và nghỉ xen kẽ nhau. Nhiệt phát nóng
Đồ án tốt nghiệp
)
- Độ giật :
(m/s
3
)
Tốc độ thang máy đợc thiết kế đặt căn cứ vào loại tải mà nó mang và
vào quảng đờng tổng hoạt động. Tốc độ quyết định năng suất của thang
máy. Với các nhà cao tầng, việc dùng thang máy có tốc độ cao tiết kiệm
Đồ án tốt nghiệp
Hong Trơng Quyền
24
đợc nhiều thời gian. Tuy vậy để tăng tốc thang máy đòi hỏi chi phí thiết kế
tăng, nếu tăng tốc độ của thang máy từ v = 0,75(m/s) lên v = 3,5(m/s) thì
giá thành sẽ tăng lên 4
ữ
5 lần, bởi vậy tùy theo độ cao của nhà mà phải chọn
thang máy có tốc độ phù hợp với tốc độ tối u. Với thang máy chở hàng
trong một tòa nhà cao 7 tầng đạt tốc độ v = 1(m/s) là phù hợp.
Tốc độ di chuyển trung bình của buồng thang có thể tăng bằng cách
giảm thời gian mở và hãm máy, có nghĩa là tăng gia tốc, nhng khi gia tốc
lớn sẽ gây cảm giác khó chịu cho ngời, có thể gây đổ vỡ các hàng hóa và
các chất lỏng trong khi di chuyển. Vậy gia tốc tối u là: a = 2(m/s
2
).
Gia tốc tối u đảm bảo năng suất cao và không gây cảm giác khó chịu
2(m/s
2
) thì độ giật cho phép là
= 20(m/s
3
)
Dới đây là biểu đồ vận tốc, gia tốc, độ giật, quảng đờng tối u của
một chuyển động thang máy. Biểu đồ chia làm 5 giai đoạn:
Đồ án tốt nghiệp
Hong Trơng Quyền
25
- Mở máy.
- Chế độ ổn định.
- Hãm tới tốc độ thấp.
- Buồng thang đến tầng.
- Hãm dừng.
Mở máy
chuyển động ổn định
v
s
0
t
Hãm xuống
việc bốc dỡ hàng, đặc biệt là các hàng nặng phải dùng con lăn, xe đẩy.
Copyright: Tài liệu đại học ©