1. Trang chủ
  2. » Giáo Dục - Đào Tạo

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THANG MÁY

77 2 0
Tài liệu đã được kiểm tra trùng lặp

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Thiết Kế Và Chế Tạo Mô Hình Thang Máy
Tác giả Hoàng Đình Biên, Đỗ Bá Quang, Nguyễn Công Thuận
Người hướng dẫn TS. Phạm Xuân Hiển
Trường học Trường Đại học Giao thông vận tải
Chuyên ngành Cơ điện tử
Thể loại đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản 2024
Thành phố Hà Nội
Định dạng
Số trang 77
Dung lượng 3,57 MB

Cấu trúc

  • CHUƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY (12)
    • 1.1. Khái niệm chung về thang máy (12)
    • 1.2. Cấu tạo và trang thiết bị của thang máy (13)
      • 1.2.1. Cấu tạo cơ bản (13)
      • 1.2.2. Nguyên lý hoạt động cơ bản của thang máy (14)
    • 1.3. Trang thiết bị trong thang máy (15)
      • 1.3.1. Motor kéo (15)
      • 1.3.2. Tủ điều khiển (16)
      • 1.3.3. Buồng thang (cabin) (16)
      • 1.3.4. Cáp tải (17)
      • 1.3.5. Ray dẫn hướng (17)
      • 1.3.6. Đối trọng (18)
      • 1.3.7. Ngàm dẫn hướng (18)
      • 1.3.8. Giảm chấn (19)
      • 1.3.9. Thiết bị cảm biến thang máy (19)
      • 1.3.10. Hệ thống an toàn (21)
      • 1.3.11. Cấu tạo hố pit thang máy (21)
    • 1.4. Phân loại thang máy (21)
      • 1.4.1. Theo công dụng (TCVN 5744 - 1993) (22)
      • 1.4.2. Phân loại theo vị trí đặt bộ tời kéo (22)
      • 1.4.3. Phân loại theo thông số cơ bản (22)
      • 1.4.4. Phân loại theo hệ thống vận hành (23)
      • 1.4.5. Phân loại theo hệ thống dẫn động cabin (23)
    • 1.5. Trạng thái hoạt động của thang máy (24)
      • 1.5.1. Thang máy hoạt động bình thường (24)
      • 1.5.2. Thang máy sự cố (24)
  • CHƯƠNG 2: TÍNH CHỌN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ CHO THANG MÁY (25)
    • 2.1. Đặt vấn đề (25)
    • 2.2. Xác định kích thước và khối lượng của cabin (25)
      • 2.2.1. Kích thước của cabin (25)
      • 2.2.2. Khối lượng của cabin (26)
    • 2.3. Xác định khối lượng của đối trọng (26)
    • 2.4. Tính chọn cáp tải (27)
    • 2.5. Tính chọn puli quấn cáp (28)
    • 2.6. Tính toán công suất động cơ (28)
      • 2.6.1. Yêu cầu động cơ cho thang máy (28)
      • 2.6.2. Tính công suất động cơ (29)
      • 2.6.3. Tính toán công suất động cơ cửa thang (29)
    • 2.7. Thiết kế cơ khí cho mô hình thang máy (30)
  • CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ, ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY BẰNG PLC (36)
    • 3.1. Yêu cầu công nghệ và bài toán đặt ra cho hệ thống điều khiển (36)
    • 3.2. Chương trình điều khiển và các khối lệnh (36)
      • 3.2.1. Chương trình điều khiển (36)
      • 3.2.2. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển (37)
      • 3.2.3. Các khối lệnh (37)
    • 3.3. Giao tiếp giữa PLC và các thiết bị ngoại vi (40)
      • 3.3.1. Các địa chỉ ngõ ra (40)
      • 3.3.2. Sơ đồ mạch hiển thị (41)
      • 3.3.3. Lưu đồ thuật toán điều khiển (48)
    • 3.4. Chọn trang thiết bị cho mô hình thang máy (49)
  • CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN (59)
    • 4.1. Mô hình sản phẩm (59)
    • 4.2. Kết quả đạt được (64)
    • 4.3. Phương hướng phát triển (64)
  • TÀI LIỆU THAM KHẢO (65)
  • PHỤ LỤC (66)

Nội dung

TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY

Khái niệm chung về thang máy

Thang máy là một loại phương tiện vận chuyển người, vật dụng rất phổ biến và quan trọng trong các khu chung cư, nhà hàng, khách sạn, trung tâm thương mại … nó có tần suất lưu thông không hề thua kém bất kì loại phương tiện giao thông nào hiện nay

Ngày nay, thang máy và máy nâng được sử dụng rộng rãi trong các ngành sản xuất của nền kinh tế quốc dân như trong ngành khai thác hầm mỏ, trong ngành xây dựng, luyện kim, công nghiệp nhẹ… Ở những nơi đó thang máy và máy nâng được sử dụng để vận chuyển hàng hóa, sản phẩm, đưa công nhân tới nơi làm việc có tốc độ cao khác nhau… Nó đã thay thế sức lực của con người và mang lại năng suất cao

Trong sinh hoạt dân dụng, thang máy được lắp đặt và sử dụng rộng rãi trong các tòa nhà cao tầng, trong các khách sạn, siêu thị, công sở và trong các bệnh viện…

Hệ thống thang máy đã giúp con người tiết kiệm được nhiều thời gian và sức lực

Ngoài ý nghĩa vận chuyển, thang máy còn là một trong những yếu tố làm tăng vẻ đẹp và tiện nghi của công trình Nhiều quốc gia trên thế giới đã quy định đối với các toà nhà cao trên 6 tầng trở lên phải được trang bị thang máy để đảm bảo cho người 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 công trình chiếm khoảng 6% đến 7% là hợp lý Đối với những công trình đặc biệt như bệnh viện, nhà máy, khách sạn… tuy số tầng nhỏ hơn 6 nhưng do yêu cầu phục vụ vẫn phải được trang bị thang máy

Với các nhà nhiều tầng có chiều cao lớn hơn thì việc trang bị thang máy là bắt buộc để phục vụ cho việc đi lại và vận chuyển hàng hóa trong nhà Nếu vấn đề này không được giải quyết thì các dự án xây dựng các tòa nhà cao tầng sẽ không thành hiện thực

Thang máy chỉ có cabin đẹp, sang trọng, thông thoáng, êm dịu thì chưa đủ điều kiện để đưa vào sử dụng mà còn phải đầy đủ các thiết bị an toàn, đảm bảo độ tin cậy như: điện chiếu sáng dự phòng khi mất điện, điện thoại nội bộ (Interphone), chuông báo, bộ hãm bảo hiểm, an toàn cabin (đối trọng)

Cấu tạo và trang thiết bị của thang máy

Các loại thang máy hiện đại có cấu trúc phức tạp nhằm nâng cao tính tin cậy, an toàn, tiện lợi trong vận hành Thang máy có cấu tạo gồm một số bộ phận chức năng như sau:

1 Động cơ thang máy (cơ cấu dẫn động motor, máy kéo)

2 Tủ điện điều khiển (điều khiển tín hiệu, điều khiển động lực)

3 Cabin thang máy, cửa tầng, của cabin

4 Bộ chống vượt tốc (hệ thống an toàn)

5 Rail dẫn hướng và cáp tải

Hình 1.1 Kết cấu cơ khí thang máy

1 Cabin 2 Con trượt 3 Ray dẫn hướng cabin

4 Thanh kẹp tăng cáp 5 Cụm đối trọng 6 Ray dẫn hướng

7 Cụm dẫn hướng đối trọng 8 Cáp tải 9 Cụm máy

10 Cửa xếp cabin 11 Nêm chống rơi 12 Cơ cấu chống rơi

13 Giảm chấn 14 Thanh đỡ 15 Kẹp ray cabin

16 Giá ray cabin 17 Bulông bắt giá ray 18 Giá ray đối trọng

1.2.2 Nguyên lý hoạt động cơ bản của thang máy

Thang máy điện sẽ được hoạt động dựa trên nguyên lý là các ròng rọc được kết nối với Motor Khi động cơ điện quay làm cho các ròng rọc quay, sau đó ròng rọc sẽ làm cho dây cáp di chuyển và kéo cabin thang máy di chuyển theo hướng được thiết đặt sẵn Trường hợp động cơ quay theo chiều người lại thì ròng rọc sẽ quay theo chiều ngược lại và làm cho cabin thang máy di chuyển theo chiều mong muốn

Toàn bộ cabin thang máy và đối trọng đều di chuyển và trượt trên ray dẫn hướng qua hệ thống đường ray dẫn trượt theo hai bên của giếng thang máy Phần đường ray giữa cabin và đối trọng giảm sự lắc lư qua lại và phần này cũng được sử dụng với mục đích là để dừng cabin trong những trường hợp khẩn cấp

Nguyên lý hoạt động của thang máy khi mất điện là điều quan trọng mà bạn nên biết, nhằm xử lý tình huống kịp thời nhất Thang máy được thiết kế bao gồm 2 chức năng: chức năng cứu hộ tự động và chức năng hoạt động bằng nguồn điện dự trữ Trường hợp thang máy mất điện thi mỗi chức năng sẽ có nhiệm vụ riêng biệt, đảm bảo hoạt động của con người khi sử dụng Ở thang máy được trang bị chức năng hoạt động khi có hỏa hoạn: Khi công tắc của các chức năng vẫn hoạt động trong khi có hỏa hoạn trong phòng điều khiển, sảnh đợi thang máy…sẽ được kích hoặc hoặc thang máy nhận được tín hiệu báo động hỏa hoạn của tòa nhà, tất cả cabin trong cùng nhóm sẽ được đi đến tầng nhằm sơ tán nhanh nhất

Lưu ý: Để thang máy được hoạt động an toàn và hiệu quả chúng ta cần cân nhắc một số những điều sau đây:

- Trước khi sử dụng thang máy bạn hãy xác định thang máy có chạy ổn định hay không, có dừng đúng điểm hay không…Bằng cách là hãy cho thang máy chạy đủ ít nhất là 1 vòng từ dưới lên trên

- Bạn nên kiểm tra và xác nhận xem cảm biến cửa có hoạt động bình thường hay không

- Nên kiểm tra nút gọi, bảng điều khiển trong cabin có đang bị bẩn hay không

- Không tự ý sửa chữa, tháo dỡ khi thang máy không có các kỹ thuật viên giám sát

- Thận trọng trong việc lựa chọn loại có nguyên lý hoạt động phù hợp: Ban đầu khi lựa chọn thì người sử dụng nên chọn những loại phù hợp với công trình của gia đình

- Mục đích sử dụng của thang máy là cho thuê, là ở, khách sạn hay nhà nghỉ

- Thang máy gia đình bạn có phòng máy hay không có phòng máy (điều này phụ thuộc vào chiều cao công trình được cấp phép như thế nào)

- Luôn bảo trì và bảo dưỡng thang máy đúng hạn: Dù thang máy của gia đình là thang máy liên doanh hay nhập khẩu, thì việc bảo trì cần được định kỳ và theo đúng quy trình của nó.

Trang thiết bị trong thang máy

Hình 1.2 Động cơ nâng hạ cabin

Motor kéo được liên kết với cabin và đối trọng bằng các sợi cáp nâng thông qua hệ thống puli ma sát của motor và các puli trên hệ thống treo của cabin và đối trọng Khi motor kéo hoạt động, puli ma sát quay và truyền chuyển động đến cáp nâng làm cabin và đối trọng chuyển động lên hoặc xuống dọc theo giếng thang

Hình 1.3 Động cơ kéo cửa cabin

Tủ điện thang máy là một trong những bộ phận quan trọng cho quá trình hoạt động của thang máy, nếu bộ phận máy kéo được ví như trái tim thì tủ điện là “bộ não” điều khiển toàn bộ quá trình hoạt động của thang máy Tủ chứa các thiết bị đóng ngắt, điều khiển và giám sát hoạt động của thang gồm mạch điều khiển chính (PLC hoặc VDK), biến tần, cầu chì các loại, công tắc tơ và các loại rơle trung gian

Tủ điện có tác dụng điều khiển và phối hợp cùng các thiết bị khác để cho thang máy hoạt động an toàn và theo đúng mong muốn của nhân viên kỹ thuật

Buồng thang là phần không gian được giới hạn bởi 4 vách Đây cũng là nơi cho người đứng hoặc đặt hàng hóa vào khi cần di chuyển lên xuống Buồng thang di chuyển trong giếng thang máy dọc theo các thanh dẫn hướng Bên trong buồng thang được lắp đặt các nút điều khiển chọn tầng có đèn, đèn chiếu sáng, loa báo trạng thái, nút báo sự cố…Ngoài ra, buồng thang có lắp đặt phanh bảo hiểm, động cơ truyền động đóng - mở cửa buồng thang

Hình 1.4 Buồng thang máy (Cabin)

Hình 1.5 Cáp tải thang máy

Có cấu tạo bằng sợi thép cacbon tốt có giới hạn bền 1400 – 1800 N/mm2 Trong thang máy thường dùng từ 3 đến 6 sợi cáp bện lại với nhau

Ray dẫn hướng là thiết bị được sử dụng để dẫn cabin và đối trọng di chuyển lên xuống dọc theo phương đứng của thang máy Bộ phận này đảm bảo cho cabin và đối trọng luôn cố định ở vị trí của chúng mà không dịch chuyển theo phương ngang trong quá trình hoạt động

1.3.6 Đối trọng Đối trọng là khối nặng treo vào đầu cáp tải để tạo lực ma sát giữa rãnh cáp của puly và cáp tải, đồng thời đối trọng còn có tác dụng cân bằng với khối lượng cabin và 50% tải Nhờ đó mà motor làm việc nhẹ hơn, hiệu suất cao

Cấu tạo đối trọng bao gồm: Khung đối trọng, shoe dẫn hướng, board gang, rail dẫn hướng, giảm chấn đối trọng

Hình 1.7 Đối trọng thang máy

Có hai loại ngàm dẫn hướng: ngàm trượt và ngàm con lăn Bộ phận này đảm bảo đối trọng và cabin không bị dịch chuyển sang phương ngang quá giá trị cho phép trong quá trình hoạt động đồng thời giúp dẫn hướng cho cabin và đối trọng theo phương đứng

Hình 1.9 Ngàm trượt Hình 1.8 Ngàm con lăn

Giảm chấn thang máy là thiết bị an toàn được đặt dưới hố thang mà khi thang máy có sự cố xảy ra làm thang máy chạy quá tốc độ theo chiều xuống thì giảm chấn là hệ thống an toàn cuối cùng để cabin ngồi lên làm giảm bớt những tác động trực tiếp tới thang máy Các loại giảm chấn thang máy được sử dụng phổng biến hiện nay được cấu tạo từ lò xo hoặc cao su Chất liệu này có khả năng đàn hồi tốt, giúp đảm bảo an toàn hiệu quả cao

Có 3 loại giảm chấn được sử dụng nhiều nhất: Giảm chấn thủy lực, lò xo và cao su

Hình 1.10 Giảm chấn thang máy

1.3.9 Thiết bị cảm biến thang máy

Cảm biến cửa thang máy (hay còn được gọi là photocell) được lắp đặt ở 2 bên cửa thang Thiết bị này là cảm biến quang học, giúp phát hiện vật cản khi đóng mở cửa để đảm bảo an toàn cho người sử dụng, tránh tình trạng kẹt cửa, mất an toàn cửa hay kẹp người trong lúc thiết bị hoạt động, giảm thiểu tai nạn không mong muốn Hiện nay, hệ thống cảm biến cửa thang máy có 2 dạng: dạng thanh và dạng điểm

Hình 1.11 Cảm biến cửa thang máy

- Cảm biến dừng tầng Đây là thiết bị quạn trọng trong thang máy nhằm đảm bảo viê ̣c xác đi ̣nh được vi ̣ trí dừ ng thang chuẩn xác để cửa cabin thang máy ăn khớp với vị trí cửa tầng

Sau khi người dùng ấn nút gọi tầng, hệ thống cảm biến dừng tầng thang máy sẽ hoạt động Bộ phận này sẽ nhận biết và xác định được tầng cần đến, dừng đúng tầng sao cho giếng thang và mặt sàn tầng bằng nhau, tạo thuận lợi cho hành khách di chuyển Đối với thang máy chở hàng, đây có lẽ là bộ phận quan trọng nhất bởi các thiết bị vận chuyển hàng thường có bánh xe và dễ dàng được di chuyển khi sàn tầng và sàn cabin bằng nhau

Hình 1.12 Cảm biến dừng tầng

Hệ thống cảm biến tải tro ̣ng của thang máy được trang bi ̣ với nhiê ̣m vu ̣ chính là ta ̣o ra tín hiê ̣u điê ̣n, với đô ̣ lớn tỉ lê ̣ thuâ ̣n với lực đo được trong thực tế, đảm bảo phát hiê ̣n tình trạng vượt tải dễ dàng và ki ̣p thời hơn Bộ phận cảm biến trọng lượng được lắp đặt bên dưới sàn, hoạt động tương tự như một chiếc cân di động Bộ phận này được kết nối với thiết bị cảnh báo của thang, khi quá tải trọng quy định thang sẽ dừng hoạt động và phát ra tín hiệu báo quá tải Chỉ khi trọng lượng nằm trong tải trọng cho phép thang mới tiếp tục hoạt động bình thường

Cảm biến trọng lượng thang giúp giảm tối đa tình trạng quá tải, tiềm ẩn nguy cơ rơi tự do, đứt cáp gây mất an toàn cho người sử dụng và ảnh hưởng đến chính độ bền của thang máy

Hình 1.13 Cảm biến trọng lượng

Vai trò của hệ thống thắng của thang máy: Tốc độ là yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả hoạt động của thang máy Nếu thang máy vượt quá giới hạn tốc độ cho phép thì sẽ gây ra những ảnh hưởng nguy hiểm đến người sử dụng Có nhiều nguyên nhân dẫn đến viê ̣c thang máy vượt quá tốc đô ̣ cho phép như lỗi cài đặt, đứt cáp, thắng điện không đạt tiêu chuẩn…

Hệ thống thắ ng trong thang máy nhằm giúp thang máy giải quyết tình trạng vượt tốc, đảm bảo cho quá trình vận hành

Hình 1.14 Governor – thiết bị kiểm soát tốc độ

1.3.11 Cấu tạo hố pit thang máy Đây là phần dưới cùng của cấu trúc thang máy, là phần hố âm được thi công xây dựng sâu hơn với với mặt đất trong khoảng từ 800mm – 1400mm

Phân loại thang máy

Thang máy hiện nay đã được thiết kế và chế tạo rất đa dạng với nhiều kiểu, nhiều loại khác nhau để phù hợp với mục đích sử dụng của từng công trình Thang máy có thể phân loại thành rất nhiều loại tuỳ thuộc vào các tính chất, chức năng như: phân loại theo hệ dẫn động cabin, theo vị trí đặt bộ kéo tời, theo hệ thống vận hành, theo công dụng… Dưới đây là một số phân loại:

Thang máy được chia làm 5 loại:

- Thang máy chuyên chở người:

Loại này chuyên vận chuyển hành khách trong các khách sạn, công sở, nhà nghỉ, các khu chung cư, trưường học, tháp truyền hình Gia tốc cho phép được quy định theo cảm giác của hành khách Gia tốc tối ưu là: a < 2m/s2

- Thang máy thiết kế chủ yếu để chuyên chở người nhưng có tính đến hàng hóa mang kèm theo người:

Loại này thường được dùng cho các siêu thị, khu triển lãm…

- Thang máy chuyên chở bệnh nhân:

Loại này chuyên dùng cho các bệnh viện, các khu điều dưỡng Đặc điểm của nó là kích thước thông thủy cabin phải đủ lớn để chứa băng ca (cáng) hoặc giường của bệnh nhân, cùng với các bác sĩ, nhân viên và các dụng cụ cấp cứu đi kèm Phải đảm bảo rất an toàn, sự tối ưu về độ êm khi dịch chuyển, thời gian dịch chuyển, tính ưu tiên đúng theo các yêu cầu của bệnh viện

- Thang máy thiết kế chuyên chở hàng hóa nhưng thường có người đi kèm  theo:

Loại này thường dùng cho các nhà máy, công xưởng, kho… đáp ứng được các điều được các điều kiện làm việc nặng nề trong công nghiệp như tác động của môi trường làm việc: độ ẩm, nhiệt độ, thời gian làm việc, sự ăn mòn…

- Thang máy chuyên chở hàng không có người đi kèm:

Loại này dùng để chở vật liệu, thức ăn trong các khách sạn, nhà ăn tập thể… Đặc điểm của thang máy này chỉ có điều khiển ngoài cabin (trước các cửa tầng)

1.4.2 Phân loại theo vị trí đặt bộ tời kéo

- Đối với thang máy điện: Thang máy có bộ tời kéo đặt dưới giếng thang

- 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 thuỷ lực: Buồng đặt tại tầng trệt

1.4.3 Phân loại theo thông số cơ bản

Theo tốc độ di chuyển của cabin

- Thang máy tốc độ thấp: 𝑣 < 1 𝑚/𝑠

- Thang máy tốc độ trung bình: 𝑣 = 1 ÷ 2,5 𝑚/𝑠 Thường dùng cho các nhà có số tầng từ 6 ÷ 12 tầng

- Thang máy tốc độ cao: 𝑣 = 2,5 ÷ 4 𝑚/𝑠 Thường dùng cho các nhà có số tầng lớn hơn 16 tầng

- Thang máy tốc độ rất cao (siêu tốc): 𝑣 = 5𝑚/𝑠 Thường dùng trong các toà tháp cao tầng

Theo khối lượng vận chuyển của cabin

- Thang máy loại trung bình: 𝑄 = 500 ÷ 1000 𝑘𝑔

- Thang máy loại rất lớn 𝑄 > 1600 𝑘𝑔

1.4.4 Phân loại theo hệ thống vận hành

Theo mức dò tự động

Theo tổ hợp điều khiển

Theo vị trí điều khiển

- Điều khiển cả trong và ngoài cabin

1.4.5 Phân loại theo hệ thống dẫn động cabin

Thang máy dẫn động điện

Loại này dẫn động cabin lên xuống nhờ động cơ điện truyền qua hộp giảm tốc tới puly ma sát hoặc tang cuốn cáp Chính nhờ cabin được treo bằng cáp mà hành trình lên xuống của nó không bị hạn chế Ngoài ra, còn có loại thang máy dẫn động cơ cabin lên xuống nhờ bánh răng thanh răng (chuyên để chở người phục vụ xây dựng các công trình cao tầng)

Thang máy thủy lực (bằng xylanh - pittông) Đặc điểm của loại này là cabin được đẩy từ dưới lên nhờ xylanh - pittông thủy lực nên hành trình bị hạn chế Hiện nay thang máy thủy lực với hành trình tối đa khoảng 18m Vì vậy không thể trang bị cho các công trình cao tầng, mặc dù kết cấu đơn giản, tiết diện giếng thang nhỏ hơn khi có cùng tải trọng so với dẫn động cáp, chuyển động êm, an toàn, giảm được chiều cao tổng thể của công trình khi có cùng số tầng phục vụ vì buồng máy đặt ở tầng trệt.

Trạng thái hoạt động của thang máy

1.5.1 Thang máy hoạt động bình thường

Cửa thang máy phải đóng kín khi buồng thang đang chuyển động và khi chưa dừng hẳn Sau khi mở cửa tại tầng có yêu cầu để khách ra vào, cửa buồng thang chỉ đóng lại nếu chưa quá tải và không còn khách hay hàng hóa nào di chuyển qua cửa buồng thang Lực đóng cửa có giá trị nhỏ để đảm bảo không gây tổn thương cho hành khách hay hư hỏng cho hàng hóa

Nếu xảy ra tình trạng mất điện đèn chiếu sáng khẩn cấp của cabin sẽ bật, cabin được trang bị chức năng cứu hộ tự động khi mất điện sẽ tự động di chuyển và dừng ở tầng gần nhất bằng cách sử dụng nguồn điện ắc quy và mở cửa để tạo điều kiện sơ tán hành khách Nếu xảy ra tình trạng hỏa hoạn với thang máy có trang bị chức năng hoạt động khi có hỏa hoạn, thang máy nhận được tin hiệu từ báo động hỏa hoạn của tòa nhà, tất cả các cabin trong cùng nhóm đi đến tầng để sơ tán hành khách.

TÍNH CHỌN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ CHO THANG MÁY

Đặt vấn đề

Hiện nay công nghiệp hóa hiện đại hóa đang là xu hướng và là phục tiêu phấn đấu phát triển của không chỉ đất nước mà còn có doanh nghiệp, gia đình, hộ gia đình Việc thiết kế và sửa dụng thang máy là một trong số đó, nhưng việc có thể thiết kế và sử dụng thang máy còn nhiều khó khăn như: Đòi hỏi chi phí cao, không gian thiết kế lớn, độ an toàn, tính thẩm mỹ với thang máy

Mục tiêu thiết kế là:

- Hệ thống hoạt động ổn định, đạt độ chính xác, an toàn cao

- Mô hình thiết kế gọn gàng

- Thiết bị sử dụng có độ bền cao và tuổi thọ lớn

- Vốn đầu tư phù hợp, chi phí vận hành thấp

- Xây dựng chương trình điều khiển, giám sát tối ưu

Vì vậy nhóm lựa chon bài toán thiết kế với yêu cầu đặt ra là: Thiết kế thang máy cho một căn hộ gia đình 3 tầng đông thành viên Vì vậy ta lựa chọn loại thang để thiết kế là thang máy loại vừa, tốc độ thấp và gồm có các đặc tính kỹ thuật như sau:

- Loại thang: Chuyên chở người

Xác định kích thước và khối lượng của cabin

Xác định được kích thước của cabin phải dựa vào tải trọng, không gian lắp đặt thang và tính kinh tế Do thang máy được thiết kế cho căn hộ gia đình 3 tầng với chiều cao mỗi tầng là ℎ = 4 (𝑚) và tải trọng không qua lớn: 𝐺 𝑡𝑡 = 500 (𝑘𝑔) nên ta thiết kế cabin thang với kích thước rộng x sâu x cao là 1200 x 1500 x 2200 mm Chiều rộng cửa ra vào là 800 mm và mở về 2 phía

Với kích thước cũng như yêu cầu thiết kế nên vách cabin, trần cabin sử dụng tấm lớn Inox 304 dày 𝑑 1 = 3𝑚𝑚 Cabin có kích thước rộng (R) x sâu (S) x cao (C) là 1200 x 1500 x 2200 mm và khối lượng riêng của inox 304 là 𝐷 𝑖𝑛𝑜𝑥 = 7,93(𝑔/𝑐𝑚 3 ) thì khối lượng của vách và trần cabin là:

Sàn cabin sử dụng đá granite tiêu chuẩn dày 𝑑 2 = 10𝑚𝑚, 𝐷 𝑔 = 2,75 (𝑔/𝑐𝑚 3 ) Khối lượng của sàn cabin là:

Khối lượng của cửa cabin dùng inox 304 với chiều dày 𝑑 3 = 10𝑚𝑚, 𝑅 𝑐 = 800𝑚𝑚 là:

Vậy tải trọng của cabin là: 𝑚 1 + 𝑚 2 + 𝑚 3 = 278,343 + 49,5 + 139,568 476,411(𝑘𝑔)

Ngoài ra ca bin còn một số bộ phận khác nên để thuận lợi cho việc tính toán ta lấy khối lượng của cabin là 𝐺 𝑐𝑎𝑏𝑖𝑛 = 500 (𝑘𝑔).

Xác định khối lượng của đối trọng

Để động cơ đạt được hiểu suất làm việc lớn nhất và giảm tải trọng tác dụng lên động cơ và cáp tải thì ta sử dụng đối trọng Nếu trọng lượng đối trọng cân bằng hoàn toàn với trọng lượng cabin và tải trọng nâng hạ khi tải tối đa thì động cơ chỉ cần khắc phục lực cản ma sát và lực quán tính Nhưng khi không tải thì động cơ thì động cơ phải khắc phục thêm lực cản đúng bằng tải trọng G tt (hoặc nâng đói trọng) Vì vậy thông thường ta chọn đối trọng với hệ số cân bằng 𝜓 sao cho lực cần thiết để nâng cabin đầy tải bằng lực để hạ ca bin không tải

𝜓: Hệ số cân bằng trọng lượng vật nâng

Vậy ta chọn hệ số cân bằng 𝜓 = 0.5 tức là 50 % tải trọng định mức của thang

Tính chọn cáp tải

Dây cáp luôn chịu tải trọng khi thang máy hoạt động và luôn bị thay đổi trạng thái thẳng và uốn cong khi đi qua puly dẫn động Hai yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến độ bền của cáp thép là lực căng lớn nhất khi làm việc và bán kính uốn cong Vì vậy khi tính toán ta chọn cáp thép theo lực kéo đứt, còn độ bền của cáp được đảm bảo bằng hệ số án toàn k và tỉ số giữa đường kính puly với đường kính cáp tùy thuộc vào máy và chế độ làm việc

Cáp thép được tính chọn theo công thức:

Trong đó: 𝐹 𝑚𝑎𝑥 : lực căng lớn nhất trong quá trình làm việc

𝑘: là hệ số an toàn bền Ta chọn 𝑘 = 10 với thang máy chở người

[𝐹 𝑑 ]: Lực kéo đứt cáp do hãng sản xuất quy định

Trong đó: 𝐺 𝑡𝑡 : Tải trọng nâng

𝐺 𝑐á𝑝 : Khối lượng dây cáp ứng với vị trí cabin ở tầng dưới cùng

𝑖: Số sợ cáp treo Thông thường các thang máy sử dụng 3 đến 5 sợi cáp treo ta chọn 𝑖 = 5

𝑎: là bội số palăng cáp treo cabin và đối trọng Theo thiết kế cabin và đối trọng treo trực tiếp lên các sợi cáp nên 𝑎 = 1

Khi chọn cáp thép cho thang máy nên ưu tiên chọn cáp có sợi tiếp xúc đường vì có độ bền mòn cao hơn Hiện nay có hai loại cáp bện chéo và bện xuôi Nhưng theo khả năng chống mòn thì cáp bện chéo không bằng cáp bện xuôi Nên ta chọn sử dụng cáp bện xuôi đê thiết kế

Chọn cáp theo TCVN 7550: 2005 ISO 4344:2004, cáp 6x19 ta có:

Hình 2.1 Bảng chọn thông số cáp

Ta có 100𝑚 cáp có khối lượng là 35,9kg → 1m cáp có khối lượng là 0,359 (kg)

Vì thang máy 3 tầng mỗi tầng cao 4m và để đảm bảo an toàn ta dùng 5 sợi cáp nên khối lượng cáp là 𝐺 𝑐á𝑝 = 4 ∗ 3 ∗ 0,359 ∗ 5 = 21,54 (𝑘𝑔)

Vậy với gia tốc trọng trường g = 10m/s 2 thì

Vậy cáp đã chọn thỏa mãn điều kiện bền.

Tính chọn puli quấn cáp

Đường kính tối thiểu của puli dẫn động được xác định:

𝐷 ≥ 𝑑 𝑒 (2.7) Trong đó: 𝑑: là đường kính cáp thép

𝑒: là hệ số phụ thuộc vào loại thang nâng và tốc độ chuyển động của thang máy Ở đây ta thiết kế là thnag chuyên dụng chở người với tốc độ 𝑣 = 0,75 (𝑚/𝑠) < 1,5 (𝑚/𝑠) nên ta chọn 𝑒 = 40

Tính toán công suất động cơ

2.6.1 Yêu cầu động cơ cho thang máy

Xuất phát từ yêu cầu thiết kế, đặc tính làm việc của thang máy dùng cho hộ gia đình nên ta sẽ tính toán chọn lựa động cơ phù hợp với các yêu cầu như: làm việc ngắn hạn lặp lại, yêu cầu thời gian đóng mở nhanh, số lần đóng mở nhiều, yêu cầu dừng chính xác, kết cấu đơn giản, trọng lượng nhẹ, công suất làm việc phải đủ

2.6.2 Tính công suất động cơ

Ta có tổng lực tác dụng lên puli dẫn cáp trong chế độ làm việc nặng nề nhất là:

Ngoài ra động cơ còn phải thắng được các lực lực ma sát trong lúc di chuyển và lực cản của không khí Nhìn chung hai thành phần lực này có giá trị không đáng kể nên thường ta tính chọn đến hệ số 𝑘 = 1,2

Vậy tổng lực kéo lớn nhất mà động cơ phải sinh ra là:

𝐹 ∗ 𝑘 = 𝐹 ∗ 𝑘 = 2715,4 ∗ 1,2 = 3258,5(𝑁) (2.9) Momen đầu trục động cơ phải sinh ra là:

𝜂 (2.10) Trong đó: 𝐷: là đường kính puli

𝑖: là tỉ số truyền ta chọn bộ truyền trục vít bánh vít có 𝑖 = 48

𝜂: là hiệu suất của bộ truyền 0,65 – 0,76 Ta chọn 𝜂 = 0,75

→ 𝑀 = (3258,5 ∗ 0,4/2) ∗ 1/48 ∗ 1/0,75 = 18,1 (𝑁 𝑚) Để thang máy chạy với 𝑣 = 0,75 (𝑚/𝑠) thì tốc độ đầu trục động cơ phải đạt

Khi đó công suất động cơ cần tính là:

2.6.3 Tính toán công suất động cơ cửa thang

Do thiết kế thang cho hộ gia đình và cửa thang máy được thiết kế mở về hai phía, nên bộ truyền chuyển động của nhóm dùng bộ truyền động đai Lực cản mở cửa chủ yếu là lực cản ma sát lăn và ma sát ổ trục do trọng lượng cửa cabin và cửa tầng tác động lên gây ra Với đường kính bánh xe 𝐷 𝑏𝑥 = 60 𝑚𝑚, đường kính ngõng trục 𝑑 𝑛𝑡 = 20 𝑚𝑚, puli của bộ truyền đai 𝐷 𝑝 = 40 𝑚𝑚

Ta có lực cản do ma sát lăn và ổ trục được xác định:

60 ∗ 2,2 = 46(𝑁) Trong đó: 𝑚 3 là khối lượng của cửa cabin

𝜇 = 0,3 là hệ số cản lăn

𝑓 = 0,015 là hệ số ma sát ổ trục

𝐷 𝑏𝑥 đường kính bánh xe treo cửa

𝑘 = 2,2 hệ số do ma sát thành bánh và mặt đầu xoay bánh xe

Hiệu suất chung của bộ truyền là: 𝜂 = 𝜂 1 2 ∗ 𝜂 2 2 = 0,93 2 ∗ 0,97 2 = 0,81

Với: 𝜂 1 là hiệu suất của bộ truyền đai, 𝜂 1 = 0,93

𝜂 2 là hiệu suất của một cặp ổ lăn, 𝜂 2 = 0,97

Khi cabin mở cửa thì cánh cửa di chuyển với đoạn đường:

𝑆 = 𝑆 1 = 𝑆 2 = 400(𝑚𝑚) ứng với thời gian là 𝑡 = 2,5 (𝑠) → 𝑣 1 = 𝑣 2 = 𝑆

𝑝ℎ) Vậy công suất cần thiết của động cơ cửa cabin được xác định:

Thiết kế cơ khí cho mô hình thang máy

Tổng quan mô hình thiết kế gồm 3 tầng có chiều ngang được thiết kế:

- Mô hình thang máy thiết kế 3 tầng mỗi tầng được thiết kế với chiều cao 340𝑚𝑚

Hình 2.2 Mô hình thang máy

Mô hình sử dụng thanh trượt nhôm được cố định vào hai bên của khung để cabin và đối trọng trượt lên theo hướng đã định sẵn Hệ thống tủ điện điều khiển được bố trí lắp đặt phía bên cạnh mô hình để dễ dàng đi dây và tối ưu Hệ thống mạch động lực được lắp đặt và bao bọc chắc chắn tránh hiện tượng rò điện gây nguy hiểm khi vận hành

Khung chính thang máy là bộ phận bao bọc bên ngoài cùng, có khả năng chịu tải, va đập tốt, bền bỉ Đòi hỏi độ chính xác và tính thẩm mỹ cao

Hình 2.3.Khung chính thang máy

Mặt trước thang máy là nơi người sử dụng thang cũng như người thết kế đánh giá khách quan về mô hình thang máy nên đòi hỏi tính thẩm mỹ cao

Hình 2.4 Mặt trước thang máy Cabin

Cabin thiết kế chế tạo từ các mặt trước, sau trên dưới và bao gồm cả cửa thang

- Kích thước: với chều rộng, chiều sâu và chiều cao 230 x 230 x 290

Hình 2.6 Mặt đáy ca bin

Hình 2.7 Mặt trên cùng cửa ca bin Đối trọng Được thiết kế nhỏ gọn

Hình 2.8 Đối trọng thang máy

Puli quấn cáp: Gồm puli chủ động và puli dẫn hướng

- Đường kính quấn cáp: ∅45 mm

THIẾT KẾ, ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY BẰNG PLC

Yêu cầu công nghệ và bài toán đặt ra cho hệ thống điều khiển

Thiết kế, chế tạo thành công mô hình thang máy 3 tầng với các chức năng:

- Mô hình hoạt động với điện áp lưới có sẵn 220VAC, 24 VDC và 12 VDC

- Đáp ứng được di chuyển với số lượng tầng dự kiến là 3 tầng

- Thang máy hoạt động ổn định chính xác

- Có màn hình hiển thi số tầng di chuyển

- Có nút điều khiển vị trí bên trong, ngoài thang máy và đóng mở cửa thang

Bài toán đặt ra cho hệ thống điều khiển:

Khi vị trí buồng thang ở tầng 1 hành khách nhấn gọi tầng 1 đi lên trên mô hình thực tế cửa lúc này sẽ mở và đóng sau 5 giây Sau khi vào trong cabin hành khách tiếp tục nhấn và lựa chọn tầng mong muốn đi đến Thang máy sẽ di chuyển theo số tầng đã được chọn Tương tự khi buồng thang ở các vị trí tầng 2,3

Khi thang máy đang ở tầng 1 và hành khách đang ở tầng 2 đi lên/ xuống, tầng 3 đi xuống Buồng thang sẽ di chuyển lên ưu tiên tầng gần nhất và đến các tầng còn lại

Trong quá trình đi lên đèn báo thang máy đi lên sẽ hoạt động và đến tầng yêu cầu sẽ tắt đèn Tương tự khi đi xuống đèn sẽ báo đi xuống

Sau khi đã đưa khách hàng đến tầng mong muốn thì thang sẽ reset gọi và chọn tầng trước đó.

Chương trình điều khiển và các khối lệnh

Chương trình điều khiển là một là một chuỗi các lệnh lập trình PLC dùng để điểu khiển phần động lực của thang máy Nó gồm nhiều khối chương trình nhỏ ghép lại với nhau Mỗi khối có nhiệm vụ khác nhau và chúng có mối liên hệ với nhau tạo thành một chương trình hoàn chỉnh để điều khiển mô hình thang máy

Các khối được liên kết và điều khiển bởi bảng điều khiển với trung tâm điều khiển là PLC FX1N-44MR

3.2.2 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển

Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển

Giải thích sơ đồ khối:

Khối nguồn cấp nguồn điện cho các khối Khi đưa lệnh điều khiển thông qua khối phát lệnh điều khiển tín hiệu sẽ được đưa tới khối PLC từ khối PLC sẽ giải mã thông qua khối giải mã và xuất tín hiệu điều khiển qua khối động lực Tín hiệu sau khi được mã hóa sẽ hiện thị thông qua khối hiển thị

Khối phát lệnh điều khiển Đây là khối chương trình dùng để phát lệnh gọi tầng cho thang máy hoạt động Nó là sự liên kết giữa các nút nhấn gọi tầng co trên thang máy và các rơle trung gian trong chương trình PLC Khi một trong các nút nhấn được tác động thì các cuộn dây của rơ le trung gian có điện Lúc này các tiếp điểm các tiếp điểm của nó sẽ thay đổi trạng thái và tạo ra tín hiệu cho các khối hoạt động

Khối có nhiệm vụ tạo ra tín hiệu điều khiển từ nút nhấn (phím chuyển mạch) và công tắc hành trình (công tắc chuyển mạch) Khi một nút nhấn được tác động, tạo ra một chuyển mạch dưới dạng xung từ trạng thái tích cực sang trạng thái không tích cực, xung bit này được đưa dến bộ phận xử lý Mỗi nút nhấn được nối với ngõ vào của bộ phận xử lý

Khối này bao gồm 3 đèn báo với chức năng chọn tầng tương ứng

Khối này được bố trí từ tầng 1 đến tầng 3

- Tầng 1 chỉ có một nút nhất gọi đi lên

- Tầng 2 gồm hai nút đi lên và xuống

- Tầng 3 chỉ có một nút nhấn đi xuống

Khối PLC Đây là khối quan trọng nhất, nó có chức năng nhập các tín hiệu ngõ vào sau đó xử lý chúng theo một trình tự logic đã được lập trình sẵn Vấn đề đặt ra là do các tín hiệu ngõ vào là do các chuyển mạch nút nhấn cung cấp Sau khi hoàn tất việc xử lý tín hiệu ngõ vào, một quyết định sẽ được tạo ra để điều khiển các thiết bị động lực

- Khối xác định vị trí Cabin : Đây là khối điều khiển giúp chúng ta xát định được vị trí cabin Khối điều khiển này được kết hợp bởi X012 và các lệnh lập trình như INC và DEC

X012 thực chất là cảm biến dừng tầng, nó giúp cabin dừng đúng tầng được gọi Lệnh INC là lệnh làm tăng thanh ghi D28, khi thực hiện lệnh này giá trị hiện thực của thanh ghi tăng lên 1, lệnh DEC có chức năng làm thiết bị đích giảm xuống 1

Và một lệnh vô cùng quan trọng là lệnh DECO Nó là lệnh giải thanh ghi D28 với 4-bit bắt đầu từ M10 đến M25 Nó kết hợp với cảm biến dừng tầng giúp cho cabin dừng đúng vị trí

- Khối điều khiển động cơ lên xuống

Việc điều khiển động cơ lên xuống được thực hiện khi cảm biến dừng tầng tác động vào các mức dữ liệu của thanh ghi D28 đã được giải mã kết hợp với các tín hiệu gọi tầng sẽ làm cho các cuộn dây của rơ le và rơ le có điện Thang máy sẽ đi lên khi rơ le có điện đóng tiếp điểm thường mở cấp điện cho động cơ, làm động cơ đi lên và ngược lại khi rơle có điện động cơ sẽ đi xuống

- Khối điều khiển động cơ đóng mở cửa

Việc mở cửa chỉ được thực hiện khi động cơ đã ngừng lại Khi thang máy đi đến đúng vị trí thì sau thời gian 1s cửa thang máy sẽ mở ra và cửa sẽ đóng lại sau 5s

Chấp hành tín hiệu điều khiển từ khối PLC, có nhiệm vụ kéo phần cơ cho thang máy

- Cơ cấu nâng hạ buồng thang

Hệ thống truyền động nâng hạ buồng thang được kéo bởi động cơ 12VDC có hộp giảm tốc thông qua hệ thống dây cáp và líp buly dẫn hướng Cabin treo ở một đầu dây cáp, đầu cáp còn lại đối diện sẽ gắn đối trọng Khi puly quay thì 1 đầu dây cáp sẽ cuốn vào, đầu còn lại sẽ duỗi ra có nghĩa là cabin đi lên thì đối trọng sẽ đi xuống và ngược lại

- Cơ cấu đóng – mở cửa buồng thang Được thiết kế một vòng kín giữa động cơ 12VDC có hộp giảm tốc và líp dẫn Hai cửa buồng thang được gắn cố định trên dây tải, 1 cửa ở trên và 1 cửa ở dưới để đảm bảo ra vào cùng lúc Khi nhận được tín hiệu mở cửa thì động cơ sẽ quay thuận đến khi chạm vị trí 2 rồi dừng động cơ và khi có tín hiệu đóng thì động cơ đảo chiều quay ngược về chạm vị trí 1 để dừng động cơ

Khối này có nhiệm vụ hiển thị số tầng đã được giải mã và khuếch đại Khối hiển thị giúp cho ta biết được vị trí của cabin dù đứng ở bất kì tầng nào của thang máy, việc hiển thị Led được thực hiện bởi hai lệnh: lệnh DIV là lệnh thực hiện phép chia các dữ liệu của thanh ghi D28 cho thanh ghi D29 kết quả được lưu ở thiết bị đích, lệnh BCD chuyển đổi số nhị phân sang BCD và lưu ở thiết bị đích (D29), lệnh này dùng để xuất dữ liệu trực tiếp cho đèn Led 7 đoạn Hai lệnh này kết hợp với sự hoạt động của cảm biến dừng tầng tạo ra tín hiệu làm Led hiển thị đúng vị trí mà cabin đang dừng ở đó.

Giao tiếp giữa PLC và các thiết bị ngoại vi

3.3.1 Các địa chỉ ngõ ra

X0: Vị trí tầng 1 Y0: Thang máy đi lên

X1: Vị trí tầng 2 Y1: Thang máy đi xuống

X2: Vị trí tầng 3 Y4: Bit1 hiển thị tầng

X3: Cabin gọi tầng 1 Y5: Bit2 hiển thị tầng

X4: Cabin gọi tầng 2 Y6: Đóng/mở cửa

X5: Cabin gọi tầng 3 Y10: Đèn tầng 2 đi lên

X6: Tầng 1 đi lên Y11: Đèn tầng 2 đi xuống

X7: Tầng 2 đi lên Y12: Đèn tầng 3 đi xuống

X10: Tầng 2 đi xuống Y13: Đèn đóng cửa

X11: Tầng3 đi xuống Y14: Đèn mở cửa

X12: Đóng cửa Y15: Đèn tầng 1 cabin gọi tầng

X13: Mở cửa Y16: Đèn tầng 2 cabin gọi tầng

Y17: Đèn tầng 3 cabin gọi tầng Y20: Đèn tầng 1 đi lên

3.3.2 Sơ đồ mạch hiển thị

Hình 3.2 Sơ đồ mạch nguồn

Hình 3.3 Sơ đồ mạch đầu vào PLC

Hình 3.4 Sơ đồ mạch đầu vào PLC

Hình 3.5 Sơ đồ mạch đầu ra PLC

Hình 3.6 Sơ đồ mạch đầu ra PLC

Hình 3.7 Sơ đồ mạch tải

Hình 3.8 Mạch giải mã led 7 đoạn Đây là mạch dùng để hiển thị vị trí của Cabin Mạch sử dụng Led 7 đoạn loại Anot chung Đầu chung mắc vào nguồn Mạch hoạt động được dưới sự điều khiển của 2 IC là: IC7404 và IC74247 IC7404 cấu tạo là các cổng đảo có chức năng đảo trạng thái của tín hiệu vào IC74247 là IC giải mã các tín hiệu vào thành các tín hiệu làm cho Led hoạt động Hai IC này hoạt động nhờ vào nguồn 5VDC cấp cho nó Khi tín hiệu PLC được cấp vào các chân 1,3,5 của IC 7404 Do cấu tạo là cổng đảo nên khi tín hiệu qua IC7404 sẽ bị đảo trạng thái từ cao xuống thấp và ngược lại sau đó truyền đến chân 7,2,1 của IC74247 tín hiệu được giải mã và đi ra các chân 9,10,11,12,13,14,15 rồi đi vào Led, làm cho Led hoạt động Mỗi con số mà Led hiển thị tương ứng với vị trí cabin

3.3.3 Lưu đồ thuật toán điều khiển

Hình 3.9 Lưu đồ thuật toán điều khiển thang

Hình 3.10 Lưu đồ thuật toán điều khiển cửa thang

Chọn trang thiết bị cho mô hình thang máy

Động cơ điện kéo cabin

Từ việc tính chọn động cơ, xong với mô hình thiết kế nhỏ gọn, kích thước cabin nhỏ và tải trọng không đáng kể, vấn đề sử dụng động cơ điện cho băng tải củng không đặt nặng vấn đề công suất Động cơ nhóm chọn dùng để nâng hạ thang máy và tải trọng là động cơ điện giảm tốc một chiều HS134

Hình 3.11 Động cơ kéo cabin thang máy

- Đường kính trục quay: 8 (mm)

- Trọng lượng động cơ: 1.2 (kg)

- Hộp giảm tốc: L x W x H = 65x80x75 (mm) Động cơ kéo cửa cabin

Cửa cabin được thiết kế nhỏ gọn tải trọng không đáng kể nên động cơ nhóm chọn dùng để vận hành cửa cabin là động cơ 17PM-K049E

- Điện áp sử dụng 12VDC

- Góc bước: 1.8 độ/1 step (Độ sai số 5%)

Hình 3.12 Động cơ kéo cửa cabin thang máy

Với động cơ được chọn là động cơ DC một chiều, công suất không lớn cùng với giá thành hợp lý phù hợp mới mục đích thiết kế mô hình đang được ưu tiên sử dụng rộng rãi nên phần mềm điều khiển nhóm chọn là PLC Misubishi FX1N-44MR (24 In / 20 Out Relay)

- Kích thước (Dài*Rộng*Cao): 95mmx118mmx45mm

- Ngõ ra: Relay 220VDC/24VDC – 5A

- Ngõ vào/ra: 24 vào / 20 ra

- Số lượng bước lập trình: 8000 bước

- Bộ đếm tốc độ cao: Bộ đếm 6 kênh mặc định 8k (Đếm 1 chiều

- Phần mềm lập trình: GX Developer – GX-Work 2

- Cổng lập trình: DP9/RS232

Nguồn 220VAC cấp cho hệ thống: là nguồn xoay chiều lấy từ lưới điện có tần số 50Hz Với nguồn cấp là VAC, và động cơ DC với dòng tải 5A nên nhóm chọn nguồn tổ ong với thông số kỹ thuật:

Là loại thiết bị có chức năng chuyển mạch tín hiệu điều khiển và khuếch đại chúng với kích thước nhỏ Thiết bị được lắp đặt ở vị trí trung gian nằm giữa thiết bị điều khiển công suất nhỏ và thiết bị công suất lớn hơn Vai trò cách ly mạch điều khiển với mạch động lực, cách ly cấp điện áp… Trên thị trường với nhiều relay tùy theo nhu cầu sử dụng: Mức điện áp hoạt động 12VDC, và số tiếp điểm sử dụng nên ta chọn sử dụng 2 relay trung gian

Hình 3.15 Relay trung gian 12VDC

Cảm biến dừng tầng được sử dụng trong mô hình là cảm biến tiệm cận LJ12A3-4- ZBX NPN phản ứng khi có vật ở gần cảm biến Đặc biệt cảm biến này hoạt động tốt ngay cả trong những môi trường khắc nghiệt Cảm biến tiệm cận chuyển đổi tín hiệu về sự chuyển động hoặc xuất hiện của vật thể thành tín hiệu điện

Cảm biến tiệm cận hoạt động theo nguyên lý trường điện từ phát ra xung quanh cảm biến và gặp vật thể thì nó sẽ phát tín hiệu truyền về bộ xử lý Với giá thành rẻ, thiết bị gọn gàng đáp ứng đầy đủ chức năng của mô hình nên trong mô hình sử dụng cảm biến tiệm cận LJ12A3-4-ZBX NPN để nhận biết tiếp điểm tín hiệu giúp nhận biết vị trí cabin và đóng mở cửa của thang máy

- Điện áp hoạt động: 6VDC – 36VDC

- Đầu ra: Thường mở NO

- Khoảng cách phát hiện: 4 (mm)

- Phát hiện các đối tượng: Kim loại / sắt

Hình 3.16 Cảm biến tiệm cận Nút nhấn, đèn báo

Là loại công tắc đơn giản để đóng ngắt các thiết điện, máy móc hoặc điều khiển hoạt động các thiết bị điện tử…Trong thang máy nút nhấn sử dụng để chọn tầng bên trong buồng thang hoặc gọi thang lên xuống ở từng tầng Để tối ưu chi phí và thuận lợi cho quá trình thao tác đấu nốim cho mô hình, nhóm lựa chọn nút bấm tích hợp đèn báo AL6-M

Hình 3.17 Nút nhấn tích hợp đèn báo Led 7 đoạn

Sử dụng để hiện thị số tầng thang máy Để tối ưu chi phí và thuận lợi cho quá trình thao tác đấu nốim cho mô hình, nhóm lựa chọn led 7 đoạn thanh anot chung

Với giá thành không quá đắt, và điện áp sử dụng thấp để điều khiển động cơ đóng mở của thang và led 7 đoạn Nên chọn mạch điều khiển là NodeMCU ESP 8266

- Điện áp hoạt động: 3.3V DC

- Giao diện mạng: TCP/IP

- Đồng hồ thời gian thực (RTC): không tích hợp

Modul tăng áp và hạ áp

Với nhu cầu sử dụng điện áp thấp cho mạch và led 7 đoạn ta chọn sử dụng mạch hạ áp với thông số:

Với nhu cầu sử dụng điện áp cao cho đèn và nút ấn ta chọn sử dụng mạch tăng áp với thông số:

Hình 3.21 Modul tăng áp Để mô hình đáp ứng được tính thầm mỹ cao cũng như gia thành hợp lý nhóm chọn làm mô hình với một số vật liệu sau:

- Tên gọi: tấm nhựa Mica Đài Loan Trắng Sữa

- Kích thước chiều rộng: 1220mm

- Kích thước chiều dài: 2440mm

- Mã sản phẩm: LV2020AL

- Được phủ anode bảo vệ chống oxi hóa.

- Trọng lượng ước tính: 0.432 kg/m.

- Thể tích ước tính: 159.3mm³.

- Cạnh ngoài có độ dày: 2mm

Hình 3.23 Nhôm định hình 20x20 Dây cáp tải nâng hạ cabin: ta sử dụng dây dù 5mm

Hình 3.24 Dây cáp tải APTOMAT:

Hình 3.25 Atomat Con lăn trượt cửa:

Hình 3.26.Con lăn trượt cửa

Ngày đăng: 06/06/2024, 09:40

Nguồn tham khảo

Tài liệu tham khảo Loại Chi tiết
[1] Nguyễn Thanh Sơn, Thang máy, Nhà xuất bản Đại học quốc gia TP.HCM (2003) Khác
[2] PGS.TS. Vũ Liêm Chính, Phạm Quang Dũng, Thang máy-cấu tạo, lựa chọn, lắp đặt và sử dụng, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật (2004) Khác
[3] TS. Nguyễn Viết Nguyên, THS. Phạm Thị Thu Hương, Kỹ thuật mạch điện tử, Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam Khác
[4] TS. Đỗ Trung Hải, TS. Nguyễn Thị Mai Hương, Ts. Đinh Văn Nghiệp, Giáo trình điều khiển Logic và PLC, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Khác
[5] GS. TSTK Thân Ngọc Hoàn, PGS.TS Nguyễn Tiến Ban, THS.Tương Công Mỹ, THS. Nguyễn Hoàng Hải, Giáo trình hệ thộng tự động điều khiển truyền động điện, nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Khác
[6] GS. TSTK Đỗ Sanh, Động lực học máy, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật Khác
[7] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, Nhà xuất bản Giáo dục Khác
[8] Trần Hữu Quế, Nguyễn Văn Tuấn, Vẽ kỹ thuật, Nhà xuất bản Bách khoa- Hà Nội Khác
[9] Lê Quang Minh, Nguyễn Văn Vượng, Sức bền vật liệu, Nhà xuất bản Giáo dục Khác

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Hình 1.1. Kết cấu cơ khí thang máy - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THANG MÁY
Hình 1.1. Kết cấu cơ khí thang máy (Trang 13)
Hình 1.5. Cáp tải thang máy - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THANG MÁY
Hình 1.5. Cáp tải thang máy (Trang 17)
Hình 1.7. Đối trọng thang máy - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THANG MÁY
Hình 1.7. Đối trọng thang máy (Trang 18)
Hình 1.11. Cảm biến cửa thang máy - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THANG MÁY
Hình 1.11. Cảm biến cửa thang máy (Trang 19)
Hình 1.12. Cảm biến dừng tầng - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THANG MÁY
Hình 1.12. Cảm biến dừng tầng (Trang 20)
Hình 2.2. Mô hình thang máy - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THANG MÁY
Hình 2.2. Mô hình thang máy (Trang 31)
Hình 2.3.Khung chính thang máy - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THANG MÁY
Hình 2.3. Khung chính thang máy (Trang 31)
Hình 2.5. Mặt bên cabin - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THANG MÁY
Hình 2.5. Mặt bên cabin (Trang 32)
Hình 2.6. Mặt đáy ca bin - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THANG MÁY
Hình 2.6. Mặt đáy ca bin (Trang 33)
Hình 2.7. Mặt trên cùng cửa ca bin  Đối trọng - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THANG MÁY
Hình 2.7. Mặt trên cùng cửa ca bin Đối trọng (Trang 33)
Hình 2.8. Đối trọng thang máy - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THANG MÁY
Hình 2.8. Đối trọng thang máy (Trang 34)
Hình 2. 9. Puli chủ động - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THANG MÁY
Hình 2. 9. Puli chủ động (Trang 34)
Hình 2.10. Puli dẫn hướng - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THANG MÁY
Hình 2.10. Puli dẫn hướng (Trang 35)
3.2.2. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THANG MÁY
3.2.2. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển (Trang 37)
3.3.2. Sơ đồ mạch hiển thị - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THANG MÁY
3.3.2. Sơ đồ mạch hiển thị (Trang 41)
Hình 3.3. Sơ đồ mạch đầu vào PLC - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THANG MÁY
Hình 3.3. Sơ đồ mạch đầu vào PLC (Trang 42)
Hình 3.5. Sơ đồ mạch đầu ra PLC - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THANG MÁY
Hình 3.5. Sơ đồ mạch đầu ra PLC (Trang 44)
Hình 3.6. Sơ đồ mạch đầu ra PLC - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THANG MÁY
Hình 3.6. Sơ đồ mạch đầu ra PLC (Trang 45)
Hình 3.8. Mạch gia ̉i mã led 7 đoạn. - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THANG MÁY
Hình 3.8. Mạch gia ̉i mã led 7 đoạn (Trang 47)
Hình 3.9. Lưu đồ thuật toán điều khiển thang - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THANG MÁY
Hình 3.9. Lưu đồ thuật toán điều khiển thang (Trang 48)
Hình 3.10. Lưu đồ thuật toán điều khiển cửa thang - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THANG MÁY
Hình 3.10. Lưu đồ thuật toán điều khiển cửa thang (Trang 49)
Hình 3.11. Động cơ kéo cabin thang máy - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THANG MÁY
Hình 3.11. Động cơ kéo cabin thang máy (Trang 50)
Hình 3.12. Động cơ kéo cửa cabin thang máy - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THANG MÁY
Hình 3.12. Động cơ kéo cửa cabin thang máy (Trang 51)
Hình 4.1. Mô hình đồ án hoàn thiện - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THANG MÁY
Hình 4.1. Mô hình đồ án hoàn thiện (Trang 59)
Hình 4.6. Mô hình đồ án khi di chuyển tầng 2 - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THANG MÁY
Hình 4.6. Mô hình đồ án khi di chuyển tầng 2 (Trang 61)
Hình 4.5. Mô hình đồ án khi di chuyển tầng 1 - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THANG MÁY
Hình 4.5. Mô hình đồ án khi di chuyển tầng 1 (Trang 61)
Hình 4.7. Mô hình đồ án khi di chuyển tầng 3 - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THANG MÁY
Hình 4.7. Mô hình đồ án khi di chuyển tầng 3 (Trang 62)
Hình 4.8. Mô hình đồ án khi đóng cửa - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THANG MÁY
Hình 4.8. Mô hình đồ án khi đóng cửa (Trang 62)
Hình 4.9. Mô hình đồ án khi mở cửa thang - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THANG MÁY
Hình 4.9. Mô hình đồ án khi mở cửa thang (Trang 63)
Hình 4.10. Mô hình đồ án hiện thị số tầng thông qua led 7 đoạn. - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THANG MÁY
Hình 4.10. Mô hình đồ án hiện thị số tầng thông qua led 7 đoạn (Trang 63)

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TRÍCH ĐOẠN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w