BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ BÁO CÁO HỌC PHẦN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Đề tài Thiết kế sản phẩm cơ điện tử “Thang máy đơn 5 tầng dẫn động thanh răng” Giáo viên hướng dẫn Th S Nhữ Quý Thơ Sinh viên thực hiện Nguyễn Minh Quang 2018606446 Phan Văn Sơn 2018606843 Vũ Văn Vượng 2018606807 Lớp Cơ Điện tử 4 Khoa Cơ khí – K13 Hà Nội – 2021 PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂNNHÓM I Thông tin chung 1 Tên lớp ME6061 4 Khóa 13 2 Tên nhóm Nhóm 10 Họ và tên thành viên Nguyễn Minh Qua. Mục lục Danh mục hình ảnh.......................................................................................... 2 Danh mục bảng biểu ........................................................................................ 3 Lời mở đầu........................................................................................................ 4 Phần 1 Tổng quan.......................................................................................... 5 1.1 Thang máy......................................................................................................5 1.2 Các thành phần chính của một hệ thống thang máy thanh răng .......................5 Phần 2 Nội dung thiết kế ............................................................................... 6 2.1 Phân tích nhiệm vụ thiết kế.............................................................................6 2.1.1 Thiết lập danh sách yêu cầu......................................................................6 2.1.2 Tóm tắt để xác định các vấn đề cơ bản ...................................................11 2.1.3 Thiết lập cấu trúc chức năng...................................................................17 2.1.4 Tìm kiếm nguyên tắc làm việc ...............................................................22 2.1.5 Kết hợp các nguyên tắc làm việc ............................................................26 2.1.6 Lựa chọn biến thể phù hợp.....................................................................26 2.1.7 Tổng hợp và đánh giá các biến thể (bảng 1.2). .......................................28 2.2 Thiết kế cụ thể ..............................................................................................30 2.2.1 Biến áp – Máy biến áp ba pha: ...............................................................30 2.2.2 Bảo vệ hệ thống điện..............................................................................31 2.2.3 Động cơ điện ba pha ..............................................................................33 2.2.4 Bộ giảm tốc............................................................................................37 2.2.5 Kiểm soát đóng mở cửa..........................................................................38 2.2.6 Ray dẫn hướng.......................................................................................41 2.2.7 Nguồn khẩn cấp: Bộ lưu điện UPS.........................................................41 2.2.8 Đo vận tốc sử dụng Encoder tương đối...................................................42 2.2.9 Khóa hệ dẫn động: Govenor...................................................................43 2.2.10 Thông gió...............................................................................................44 2.2.11 Giảm chấn thủy lực ................................................................................45 2.2.12 Chuông báo............................................................................................45 2.2.13 Nhập liệu ...............................................................................................46 2.2.14 Hiển thị màn hình LED..........................................................................47 2.2.15 Mở cửa cứu hộ .......................................................................................47 2 2.2.16 Bộ điều khiển PLC.................................................................................48 2.3 Bản vẽ sơ bộ kết cấu cơ khí thang máy .........................................................51 Tổng kết .......................................................................................................... 55 Tài liệu tham khảo ......................................................................................... 56
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ - - BÁO CÁO HỌC PHẦN: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Đề tài: Thiết kế sản phẩm điện tử “Thang máy đơn tầng dẫn động răng” Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nhữ Quý Thơ Sinh viên thực hiện: Nguyễn Minh Quang 2018606446 Phan Văn Sơn 2018606843 Vũ Văn Vượng 2018606807 Lớp: Cơ Điện tử Khoa: Cơ khí – K13 Hà Nội – 2021 PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHĨM I Thơng tin chung Tên lớp: ME6061.4 Khóa: 13 Tên nhóm: Nhóm 10 Họ tên thành viên: Nguyễn Minh Quang Mã SV: 2018606446 Phan Văn Sơn 2018606843 Vũ Văn Vượng 2018606807 II Nội dung học tập Tên chủ đề: Thiết kế sản phẩm điện tử “Thang máy đơn tầng dẫn động răng” Hoạt động sinh viên Nội dung 1: Phân tích nhiệm vụ thiết kế - Thiết lập danh sách yêu cầu Nội dung 2: Thiết kế sơ - Xác định vấn đề - Thiết lập cấu trúc chức - Phát triển cấu trúc làm việc Nội dung 3: Thiết kế cụ thể - Xây dựng bước thiết kế cụ thể - Tích hợp hệ thống - Phác thảo sản phẩm phần mềm CAD và/hoặc vẽ phác Áp dụng công cụ hỗ trợ: Mơ hình hóa mơ phỏng, CAD, HIL,… để thiết kế sản phẩm Sản phẩm nghiên cứu: Báo cáo thu hoạch tập lớn III Nhiệm vụ học tập Hoàn thành tập lớn theo thời gian quy định (từ ngày 29/03/2021 đến ngày 02/05/2021) Báo cáo sản phẩm nghiên cứu theo chủ đề giao trước hội đồng đánh giá IV Học liệu thực tiểu luận, tập lớn, đồ án/dự án Tài liệu học tập: Bài giảng môn học thiết kế hệ thống điện tử tài liệu tham khảo Phương tiện, nguyên liệu thực tiểu luận, tập lớn, đồ án/dự án (nếu có): Máy tính KHOA/TRUNG TÂM GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Ths Nhữ Quý Thơ Mục lục Danh mục hình ảnh Danh mục bảng biểu Lời mở đầu Phần Tổng quan 1.1 Thang máy 1.2 Các thành phần hệ thống thang máy Phần Nội dung thiết kế 2.1 Phân tích nhiệm vụ thiết kế 2.1.1 Thiết lập danh sách yêu cầu 2.1.2 Tóm tắt để xác định vấn đề 11 2.1.3 Thiết lập cấu trúc chức 17 2.1.4 Tìm kiếm nguyên tắc làm việc 22 2.1.5 Kết hợp nguyên tắc làm việc 26 2.1.6 Lựa chọn biến thể phù hợp 26 2.1.7 Tổng hợp đánh giá biến thể (bảng 1.2) 28 2.2 Thiết kế cụ thể 30 2.2.1 Biến áp – Máy biến áp ba pha: 30 2.2.2 Bảo vệ hệ thống điện 31 2.2.3 Động điện ba pha 33 2.2.4 Bộ giảm tốc 37 2.2.5 Kiểm sốt đóng mở cửa 38 2.2.6 Ray dẫn hướng 41 2.2.7 Nguồn khẩn cấp: Bộ lưu điện UPS 41 2.2.8 Đo vận tốc sử dụng Encoder tương đối 42 2.2.9 Khóa hệ dẫn động: Govenor 43 2.2.10 Thơng gió 44 2.2.11 Giảm chấn thủy lực 45 2.2.12 Chuông báo 45 2.2.13 Nhập liệu 46 2.2.14 Hiển thị hình LED 47 2.2.15 Mở cửa cứu hộ 47 2.2.16 Bộ điều khiển PLC 48 2.3 Bản vẽ sơ kết cấu khí thang máy 51 Tổng kết 55 Tài liệu tham khảo 56 Danh mục hình ảnh Hình 2.1 Chức tổng thể thang máy 17 Hình 2.2 Sơ đồ cấu trúc chức tổng thể thang máy 18 Hình 2.3 Sơ đồ cấu trúc chức bảo vệ hệ thống điện thang máy 19 Hình 2.4 Sơ đồ cấu trúc chức dẫn động thang máy 19 Hình 2.5 Sơ đồ cấu trúc chức kiểm sốt đóng mở cửa thang máy 19 Hình 2.6 Sơ đồ cấu trúc chức kiểm soát vận tốc thang máy 20 Hình 2.7 Sơ đồ cấu trúc chức hãm an toàn thang máy 20 Hình 2.8 Sơ đồ cấu trúc chức kiểm sốt vị trí thang máy 20 Hình 2.9 Sơ đồ cấu trúc chức kiểm soát tải cho thang máy 21 Hình 2.10 Sơ đồ cấu trúc chức nhập liệu cho thang máy 21 Hình 2.11 Sơ đồ cấu trúc chức chứa người 22 Hình 2.12 Sơ đồ tiêu chí đánh giá cho hệ thống thang máy 27 Hình 2.13 Máy biến áp Litanda 20KVA pha 30 Hình 2.14 Aptomat Schneider EZC100B3015 15A 7.5kA 3Pha 31 Hình 2.15 Contactor schneider LC1D187Q7 18A 380V 32 Hình 2.16 Sơ đồ động học thang máy 33 Hình 2.17 Đồ thị phụ tải thang máy 35 Hình 2.18 Động HEM 3K112M4 37 Hình 2.19 Hộp giảm tốc ZQ100 38 Hình 2.20 động giảm tốc chiều BEMONOC 39 Hình 2.21 Cơng tắc hành trình S3-1370 39 Hình 2.22 Truyền động mở cửa dây đai 40 Hình 2.23 Bố trí khe dẫn hướng cửa buồng thang 40 Hình 2.24 Ray dẫn hướng T114/B 41 Hình 2.25 Bộ lưu điện UPS Hyundai 5KVA 42 Hình 2.26 Encoder KS58-9.25-2048GA-7 43 Hình 2.27 Govenor PB191 44 Hình 2.28 Quạt thơng gió FB-9B 44 Hình 2.29 Giảm chấn thuỷ lực ACJ3650 45 Hình 2.30 Chng báo BD-131 46 Hình 2.31 Bảng nút nhấn 46 Hình 2.32 LED 5x7 hiển thị cho thang máy 47 Hình 2.33 khóa tam giác MS-006 48 Hình 2.34 Bộ điều khiển PLC S7-1200 48 Hình 2.35 Thuật toán điều khiển hệ thống thang máy 50 Hình 2.36 Mơ hình tổng thể thang máy 51 Hình 2.37 Nóc Cabin 52 Hình 2.38 Bộ phận hãm an tồn lăn dẫn hướng 52 Hình 2.39 Truyền động cho thang máy 53 Hình 2.40 Bản vẽ tổng thể thang máy 54 Danh mục bảng biểu Bảng 2.1 Danh sách yêu cầu cho hệ thống thang máy 11 Bảng 2.2 Nguyên tắc làm việc cho chức thang máy 25 Bảng 2.3 Điểm đánh giá cho biến thể 29 Bảng 2.4 Thông số kỹ thuật máy biến áp Litanda 20KVA pha 31 Bảng 2.5 Thông số kỹ thuật aptomat Schneider EZC100B3015 15A 7.5kA 3Pha 32 Bảng 2.6 Thông số kỹ thuật Contactor schneider LC1D187Q7 18A 380V 32 Bảng 2.7 Thông số kỹ thuật động HEM 3K112M4 37 Bảng 2.8 Thông số kỹ thuật động giảm tốc chiều BEMONOC 38 Bảng 2.9 Thông số kỹ thuật cơng tắc hành tình S3-1370 39 Bảng 2.10 Thông số kỹ thuật ray dẫn hướng T114/B 41 Bảng 2.11 Thông số kỹ thuật Bộ lưu điện UPS Hyundai 42 Bảng 2.12 Thông số kỹ thuật Encoder KS58-9.25-2048GA-7 43 Bảng 2.13 Thông số kỹ thuật Govenor PB191 44 Bảng 2.14 Thông số kỹ thuật quạt thơng gió FB-9B 45 Bảng 2.15 Thông số kỹ thuật giảm chấn thuỷ lực ACJ3650 45 Bảng 2.16 Thông số kỹ thuật nút nhấn 47 Bảng 2.17 thông số kỹ thuật LED 5x7 47 Bảng 2.18 Thơng số kỹ thuật khóa tam giác MS-006 48 Bảng 2.19 Thông số kỹ thuật điều khiển PLC S7-1200 49 Lời mở đầu Trong năm gần ngành Cơ Điện tử có bước phát triển vượt bậc, việc ứng dụng sản phẩm điện tử vào sản xuất ngày phổ biến giúp nâng cao suất lao động hạ giá thành sản phẩm Song song với trình phát triển u cầu ngày cao độ xác, tin cậy, khả làm việc môi trường khắc nghiệt với thời gian dài hệ thống điện tử Vì việc nghiên cứu thiết kế hệ thống điện tử để đáp ứng yêu cầu việc làm cần thiết Sự phát triển hệ thống điện tử phát triển ngành kỹ thuật điện tử, công nghệ thông tin, ngành kỹ thuật điều khiển tự động hoá đạt nhiều tiến Học phần Thiết kế hệ thống Cơ Điện tử đưa vào giảng dạy với mục đích giúp sinh viên có kiến thức tư việc lập kế hoạch cơng việc theo trình tự hợp lý để thiết kế hệ thống điện tử hoạt động ổn định, tối ưu hiệu Học phần rèn luyện cho sinh viên khả tư hệ thống, kỹ làm việc nhóm kiến thức nhiều mảng khác nhau, giúp ích cho học tập cơng việc sau Sau q trình học tập tự tìm hiểu học phần, nhóm sinh viên lựa chọn hoàn thành báo cáo tập lớn với đề tài: Thiết kế sản phẩm điện tử “Thang máy đơn tầng dẫn động răng” Đây đề tài hay có tính ứng dụng cao đời sống đồng thời sở cho nghiên cứu sản phẩm sau sinh viên Phần Tổng quan 1.1 Thang máy Thang máy thiết bị để tải người, hàng hoá, thực phẩm,… từ tầng đến tầng khác, từ thấp tới cao Nó dùng cao ốc, siêu thị, khách sạn, nhà hàng, bệnh viện, Hiện thang máy thiết bị quan trọng, đặc biệt nhà cao tầng, hệ thống thang máy giúp người tiết kiệm sức lực thời gian di chuyển tòa nhà Cùng với việc sản xuất rộng rãi giá thành ngày rẻ nên thang máy ngày ứng dụng rộng rãi việc di chuyển Trên thị trường có nhiều loại thang máy phân loại theo nhiều cách khác Như thang máy để chở người, thang máy chở hàng; theo tốc độ có thang máy từ tốc độ thấp tới thang máy siêu tốc; theo tải trọng thang máy chia thành nhiều loại từ tải trọng nhỏ tới thang máy có tải trọng lớn; theo ngun lý làm việc có thang máy dẫn động dây cáp thang máy dẫn động răng,… Tuy nhiên báo cáo này, nhóm tập trung vào tìm hiểu, nghiên cứu thiết kế hệ thống thang máy dẫn động với đầy đủ chức dùng cho tòa nhà tầng 1.2 Các thành phần hệ thống thang máy Hệ thống thang máy bao gồm hai thành phần chính: Thành phần khí: Bao gồm giếng thang thẳng đứng, ray dẫn hướng gắn cố định vào giếng thang Di chuyển ray buồng Cabin sử dụng hệ truyền động bánh – răng, Cabin có khả đóng mở cửa để phục vụ vào cho hành khách Bên cạnh thang máy cịn có hệ thống giảm chấn hệ thống an toàn để đảm bảo an tồn trường hợp khơng mong muốn Thành phần điều khiển: Có vai trị giám sát trạng thái thang điều khiển thang máy hoạt động ổn định Thành phần điều khiển bao gồm xử lý trung tâm, thiết bị cảm biến giám sát hoạt động, thiết bị hiển thị phát tín hiệu cảnh báo Việc điều khiển thang hoạt động thang can thiệp người qua hệ thống nhập liệu tác động cảnh báo tới hệ thống Phần Nội dung thiết kế 2.1 Phân tích nhiệm vụ thiết kế Trước bắt đầu phát triển sản phẩm, cần phải làm rõ nhiệm vụ thiết kế cách chi tiết Việc phân tích nhiệm vụ thiết kế trải qua bước sau: 2.1.1 Thiết lập danh sách yêu cầu NHÓM 10 Thay D đổi W DANH SÁCH YÊU CẦU CHO THANG MÁY ĐƠN TẦNG DẪN ĐỘNG THANH RĂNG Yêu cầu Giếng thang: D Chiều cao tổng thể: 15 – 18m D Tiết diện giếng: Cửa kiểm tra: D - Chiều cao 1.4m D - Chiều rộng 0.6m D - Không mở vào giếng thang W - Phải mở chìa khóa Cửa cứu hộ: D - Chiều cao 1.8m D - Chiều rộng 0.6m D - Không mở vào giếng thang W - Phải mở chìa khóa Hệ thống thơng gió: D - Có lỗ thơng gió đỉnh giếng D - Tổng diện tích lớn 1% tiết diện ngang giếng thang 4/4/2021 Chịu tránh nhiệm Cửa tầng: Kích thước tổng thể: D - Kích thước tương ứng với kích thước cửa Cabin D - Cửa lùa ngang D - Chiều cao ≥ 2m W - Độ hở đóng nhỏ 0.006m W - Kết cấu vững, không biến dạng theo thời gian W Đóng mở tự động Dẫn hướng cửa: D - Vận hành không bị kẹt, trật hướng hay vượt hành trình D - Dẫn hướng Bảo vệ vận hành cửa: W - Lực đóng cửa < 150N D - Tự động đảo ngược hành trình gặp vật cản (khơng tác động 0.05m cuối hành trình) W - Vận tốc đóng cửa trung bình 0.3 ÷ 0.4 m/s Đèn tín hiệu báo: D - Đèn tín hiệu báo “có cabin đỗ ” D - Đèn bật cabin dừng dừng mức sàn cửa tầng D - Đèn tín hiệu ln sáng suốt q trình cabin đỗ Khóa kiểm sốt đóng tầng: D - Không thể mở cabin không dừng không vùng mở cửa tầng D Lựa chọn sử dụng lưu điện UPS Hyundai 5KVA Hình 2.25 Bộ lưu điện UPS Hyundai Thơng số kỹ thuật Công suất 5KVA / 4.5KW Số pha Vào 1pha, 1pha Điện áp vào 110-300 VAC Điện áp 220± 1% VAC Hệ số công suất 0.9 Tần số 50/60Hz ±0.1% Tỉ số nén 3:1 Tải