Lời nói đầu Thang máy là một thiết bị không thể thiếu được trong việc vận chuyển người và hàng hoá theo phương thẳng đứng trong các toà nhà cao tầng hay trong các nhà máy xí nghiệp.. Do
Trang 1Lời nói đầu
Thang máy là một thiết bị không thể thiếu được trong việc vận chuyển người và hàng hoá theo phương thẳng đứng trong các toà nhà cao tầng hay trong các nhà máy xí nghiệp Ngày nay trên thế giới thang máy luôn được nghiên cứu cải tiến hiện đại hoá để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội
này bộ mặt đô thị đã có nhiều thay đổi xuất hiện nhiều nhà cao tầng, các nhà máy xí nghiệp xuất hiện ngày càng nhiều do đó thang máy và thang cuốn nói chung, thang máy chở người nói riêng đã và đang được sử dụng ngày càng nhiều
Do vậy đã có nhiều hãng thang máy hàng đầu xuất hiện ở nước ta
Tuy nhiên so với các nước trong khu vực thì số lượng thang máy được lắp
đặt ở nước ta còn chưa lớn và đây vẫn còn là thiết bị mới, sự hiểu biết về thang máy còn giới hạn nhiều trong các nhà chuyên môn
Trong thời gian học tập tại trường ĐH Nông nghiệp I - Hà Nội tôi đã được
đào tạo có hệ thống, tiếp thu được các kiến thức hiện đại tiên tiến nhất trong lĩnh vực Tự động hoá Để kết thúc khoá học tôi được nhận đề tài “ứng dụng PLC trong điều khiển thang máy”
Do thang máy là một thiết bị vận chuyển người và hàng hoá nên vấn đề về
an toàn, vận hành chính xác và tối ưu về quãng đường đi là vấn đề được quan tâm hàng đầu, nên mục đích của đề tài này là “Nghiên cứu cấu tạo, các yêu cầu của thang máy, các thiết bị cơ khí trong thang máy, an toàn của thang máy Nêu ra
được các phương án truyền động cho thang máy truyền động và xây dựng mô
hình thang máy nhà 4 tầng bằng việc ứng dụng PLC
Nội dung cơ bản của quyển đồ án này bao gồm 5 chương:
Chương I: Giới thiệu chung về thang máy
Chương II: Các hệ truyền động cơ bản
Trang 2Chương i Giới thiệu chung về thang máy 1.1 Giới thiệu chung
Thang máy là một thiết bị vận tải theo phương thẳng đứng dùng trong các công trình xây dựng, trong các nhà máy, xí nghiệp hoặc trong các công trình nhà dân dụng Xuất phát từ nhu cầu thực tế cần dùng máy để nâng hạ các thiết bị trong các công trình xây dựng, vận chuyển hàng hoá nặng hoặc vật liệu xây dựng lên các tầng cao, vận chuyển người trong các toà nhà cao tầng nên thang máy xuất hiện tương đối sớm Xuất phát là thang tải hàng từ thế kỷ 19, dùng để giải quyết vấn đề vận tải hàng hoá và vật liệu xây dựng, nhưng khi đó khâu an toàn chưa được thiết kế thoả mãn để dùng chở người
Sau này khi nhu cầu vận chuyển người ở các toà nhà cao tầng ở đô thị rất bức bách, người ta đầu tư nhiều để nghiên cứu về hệ thống phanh cho thang máy, và một kỹ sư người Mỹ là Otis đã thành công trong việc chế tạo ra hệ thống phanh
an toàn cho thang máy, mở ra một ngành công nghiệp chế tạo thang máy cho nhà cao tầng, góp phần phát triển mạnh mẽ cho tốc độ phát triển đô thị hoá của toàn thế giới
Với một toà nhà cao tầng thì chi phí của việc trang bị hệ thống thang máy chiếm một phần không nhỏ trong vốn đầu tư cơ bản (đối với nhà > 20 tầng thì nó chiếm ≈ 20% giá thành toàn bộ ngôi nhà), nhưng việc sử dụng thang máy, máy nâng trong các hạng mục công trình sẽ làm giảm đáng kể thời gian xây dựng, giảm bớt sức người (khoảng 10 lần), giảm đáng kể chi phí xây dựng cơ bản Việc
sử dụng thang máy trong các toà nhà cao tầng, trong khách sạn, công sở giảm
đáng kể thời gian, sức người, sức lực của con người, góp phần lớn vào việc khai thác các toà nhà cao tầng, vào các mục đích kinh doanh và sinh hoạt
.
Trang 3Thang máy nói chung được phân loại như sau :
1.1.1 Theo chức năng phân theo các nhóm
+ Thang máy dùng trong nhà ăn, bệnh viện
+ Thang máy chở người trong các toà nhà cao tầng
+ Thang máy chở hàng có người điều khiển
1.1.2 Theo tải trọng phân thành các nhóm
+ Thang máy loại nhỏ có tải trọng Q < 160 kg + Thang máy loại trung bình có Q = 500 ữ 2000 kg
+ Thang máy loại lớn có Q > 2000 kg
1.1.3 Theo tốc độ di chuyển phân thành các nhóm
+ Thang máy tốc độ chậm : v = 0,5m/s + Thang máy tốc độ trung bình : v = 0,75 ữ 1,5 m/s + Thang máy cao tốc : v = 2,5 ữ 5 m/s
Ngày nay nhờ ứng dụng các công nghệ tiên tiến trong kỹ thuật truyền động
điện như : Công nghệ biến đổi công suất lớn bằng thiết bị bán dẫn; công nghệ vi
điện tử, kỹ thuật vi điều khiển, máy tính nhờ đó mà công nghệ thang máy có những bước tiến nhảy vọt Nhờ ứng dụng các công nghệ tiên tiến mà thang máy ngày càng đạt các yêu cầu khắt khe đề ra : An toàn hơn, chất lượng điều khiển tin cậy cao, chuyển động êm hơn phù hợp với sinh lý người, dừng tầng chính xác hơn, hiệu suất truyền động cao Trên thị trường Việt Nam trước đây, thang máy ít
được sử dụng, chủ yếu là các máy nâng hàng dùng cho các nhà máy, xí nghiệp hoặc trên các công trình xây dựng Từ khi có chính sách mở cửa, nền kinh tế thị trường mà sản phẩm của nó một phần là các toà nhà cao ốc 20 – 24 tầng ra đời, các toà nhà chung cư cao tầng trong đô thị được quy hoạch mọc lên thì cũng là lúc nhu cầu thang máy trong nước tăng lên một cách cấp bách và có yêu cầu số lượng lớn, hàng loạt các loại thang máy xuất hiện từ nhiều nguồn khác nhau, một
số công ty thang máy trong nước xuất hiện, trong đó công ty Thang máy Thiên
Trang 4Nam (Thien Nam Elerator-Co) là một trong những công ty đầu tiên hoạt động trong lĩnh vực thiết kế, thi công, lắp đặt và cung ứng thang máy lớn nhất trong nước, sánh vai cùng các Công ty thang máy Tự động (Tu dong Elerator-Co), Công ty thang máy Thái Bình (Thai Binh Elerator-Co) Các công ty này có cùng mục đích là nghiên cứu và lắp đặt các loại thang máy có chất lượng cao của các hãng nổi tiếng thế giới như : Otit Elerator (Mỹ); Mitsubishi (Nhật); Nippon Elerator, Fuji Elevator (Nhật); LG Elevator (Hàn Quốc) Đồng thời tự sản xuất các loại thang có chất lượng và giá thành cạnh tranh trong các công trình có yêu cầu về chất lượng tương đối cao
1.2 Các yêu cầu đối với thang máy
1.2.1 Yêu cầu về an toàn
+ Đối với thang máy chở người, yêu cầu về an toàn là yếu tố tối quan trọng, vì nếu chẳng may xảy ra sự cố thì sự mất an toàn có thể trả giá bằng tính mạng của hành khách Để đảm bảo cho thang làm việc tuyệt đối an toàn thì mọi
bộ phận của thang phải đạt độ tin cậy cao nhất
Giữa phần điện và phần cơ của thang phải có các khoá liên động chặt chẽ, các bộ phận cơ khí phải thoả mãn các yêu cầu về an toàn thì phần điện mới được phép hoạt động, ví dụ : Cửa tầng, cửa buồng thang phải được đóng kín thì thang mới làm việc; khi trọng tải không vượt quá mức cho phép thì thang mới hoạt
động, khi thang chạy quá tốc độ cho phép thì bộ phận phanh cơ phải hoạt động hãm chặt buồng thang
1.2.2 Yêu cầu dừng chính xác buồng thang
Buồng thang của thang máy yêu cầu phải dừng chính xác so với mặt bằng của tầng cần dừng, khi mà buồng thang đó đến đúng tầng cần dừng Nếu buồng thang dừng không chính xác (mặt sàn buồng thang không cùng độ cao với mặt sàn của tầng) thì sẽ xảy ra các hiện tượng sau :
+ Đối với thang chở khách : Làm cho khách ra vào khó khăn tăng thời gian chờ đợt, dẫn đến giảm năng suất của thang
Trang 5+ Đối với thang chở hàng : Khó khăn trong việc xếp dỡ thậm chí không chuyển được hàng ra - vào buồng thang
1.2.3 Yêu cầu về hạn chế độ giật của thang máy
Một trong những yêu cầu cơ bản đối với thang máy, nhất là thang máy chở người là phải đảm bảo chở buồng thang chuyển động phải êm Buồng thang chuyển động êm hay không phụ thuộc vào gia tốc khi mở máy và khi dừng máy
Tốc độ trung bình của thang quyết định đến năng suất của thang Tốc độ di chuyển trung bình của thang có thể tăng bằng cách giảm thời gian mở máy và hãm máy, có nghĩa là tăng gia tốc của buồng thang Nhưng khi gia tốc quá lớn sẽ gây cảm giác khó chịu cho hành khách (chóng mặt, hụt hẫng) Theo thực nghiệm
nó quyết định bởi các phương pháp mở máy và hãm máy
Yêu cầu về gia tốc lại càng quan trọng đối với thang máy chở bệnh nhân trong các trường hợp bệnh nặng, vì vậy trong trường hợp này người ta thiết kế loại thang dùng thuỷ lực trong truyền động
Vh
Chế độ
ổn định
Hãm xuống tốc độ thấp
Chạy tốc
độ thấp và hãm dừng
t0
v0
t1
v1
t2
v2
t3
vh
t4
vh
t5
v3
t6
v4
t7
v1
t8
v0
Hình I - 1 Đường cong biểu diễn sự phụ thuộc ρ,α,ν,s vào thời gian
a0
V1
ρ0
Trang 61.2.4 Các yêu cầu khác
Vì thang máy làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại nên yêu cầu mạch đóng cắt động lực phải đảm bảo làm việc an toàn chắc chắn và có khả năng chịu được tần số đóng cắt cao Vì người sử dụng thang máy hầu hết là không phải là chuyên nghiệp nên các vị trí gọi tầng, đóng mở cửa phải đơn giản, dễ hiểu, dễ sử dụng, lôgíc điều khiển thang phải chặt chẽ và đầy đủ
1.3 Cấu tạo chung của thang máy
1.3.1 Cấu tạo chung của thang máy
Những loại thang máy hiện
đại thường có kết cấu cơ khí phức tạp nhằm nâng cao năng suất, vận hành tin cậy, an toàn Hình I.2 là hình cấu tạo chung của thang máy chở người Tất cả các thiết bị điện
được lắp đặt kín và an toàn trong buồng thang, buồng máy Buồng máy thường bố trí ở trên cùng của thang (mặt sàn trên cùng) Tủ điện 1
được đặt trong buồng máy 22 bên cạnh đó bộ hạn chế tốc độ 2 cũng
được đặt trên buồng máy Cáp của
bộ hạn chế tốc độ 8 có liên kết với
hệ thống tay đòn của bộ hãm bảo hiểm 17 trên cabin Khi đứt cáp hoặc cáp trượt trên rãnh puly do không đủ ma sát mà cabin đi xuống vượt quá tốc độ cho phép, bộ hạn chế tốc độ qua cáp 8 tác động lên bộ hãm bảo
I.2
Trang 7hiểm 17 để dừng cabin tựa trên các ray dẫn hướng trong giếng thang ở một số thang máy, bộ hãm bảo hiểm và bộ phận hạn chế tốc độ còn được trang bị cho cả
đối trọng Cabin và đối trọng được treo trên hai đầu cáp nâng 20 nhờ vào hệ thống treo 19 hệ thống này đảm bảo cho các nhánh cáp riêng biệt có sức căng như nhau Cáp nâng được vắt qua các rãnh cáp của puly ma sát của bộ tời kéo
Khi bộ tời kéo hoạt động, puly ma sát quay và truyền chuyển động đến cáp nâng làm cabin và đối trọng chuyển động lên hoặc xuống dọc theo giếng thang Khi chuyển động, cabin và đối trọng tựa trên các ray dẫn hướng trong giếng thang nhờ các ngàm dẫn hướng 16 Giếng thang 15 chạy dài theo suốt chiều cao toà nhà hay công trình được che chắn bằng kết cấu chịu lực như(bê tông, gạch hoặc kết cấu thép, lưới che hoặc kính) và chỉ để các cửa vào giếng thang để lắp cửa tầng 7 Trên kết cấu chịu lực dọc theo giếng thang có gắn các ray dẫn hướng12
và 13 cho đối trọng 14 và cabin 18 Bộ tời kéo 21 được đặt trong buồng máy 22 nằm ở phía trên giếng thang 15 Cửa cabin 4 và cửa tầng 7 thường là loại cửa lùa sang một bên hoặc hai bên và chỉ đóng mở khi cabin dừng trước cửa tầng nhờ cơ
cấu đóng mở cửa 3 đặt trên nóc cabin Cửa cabin và cửa tầng được trang bị khoá
liên động và các tiếp điểm điện để đảm bảo an toàn cho thang máy hoạt động
Thang máy sẽ không hoạt động được nếu một trong các cửa tầng hoặc cửa cabin chưa đóng hẳn, hệ thống khoá liên động đảm bảo đóng kín các cửa tầng và không
mở được từ bên ngoài khi cabin không ở đúng vị trí cửa tầng, đối với loại cửa lùa
đóng mở tự động thì khi đóng hoặc mở cửa cabin, hệ thống khoá liên động kéo theo cửa tầng cùng đóng hoặc mở Tại các điểm trên cùng và dưới cùng có đặt các công tắc hạn chế hành trình cho cabin
Phần dưới của cabin là hố thang10 để đặt các giảm chấn 11 và thiết bị căng cáp hạn chế tốc độ 9 Khi hỏng hệ thống điều khiển, cabin hoặc đối trọng có thể
đi xuống phần hố thang 10 vượt qua công tắc hành trình và tỳ lên giảm chấn 11
để đảm bảo an toàn cho kết cấu máy và tạo khoảng trống cần thiết dưới đáy cabin
để có thể đảm bảo an toàn khi sửa chữa và bảo dưỡng
Trang 8Hệ thống điều khiển thang máy là toàn bộ các trang thiết bị và linh kiện
điện, điện tử, bán dẫn đảm bảo cho thang máy hoạt động theo đúng chức năng yêu cầu và đảm bảo an toàn Thang máy chở người thường dùng nguyên tắc điều khiển kết hợp cho năng suất cao(cùng lúc có thể nhận nhiều lệnh điều khiển hoặc gọi tầng cả khi thang dừng và khi chuyển động ) Các nút ấn trong cabin cho phép thực hiện các lệnh chuyển động đến các tầng cần thiết Các nút ấn ở cửa tầng cho phép hành khách gọi cabin đến cửa tầng đang đứng Các đèn tín hiệu ở cửa tầng và trong cabin cho biết trạng thái làm việc của thang máy và vị trí của cabin
1.4 Thiết bị cơ khí của thang máy
1.4.1 Các thiết bị cố định trong giếng thang
chấn, bộ tời kéo, hệ thống hạn chế tốc độ và hệ thống các cửa tầng
* Ray dẫn hướng
Ray dẫn hướng được lắp đặt dọc theo giếng thang để dẫn hướng cho cabin
và đối trọng chuyển động dọc theo giếng thang Ray dẫn hướng đảm bảo cho đối trọng và cabin luôn nằm ở vị trí thiết kế của chúng trong giếng thang và không
bị dịch chuyển theo phương ngang trong quá trình chuyển động Ngoài ra ray dẫn hướng phải đảm bảo độ cứng để giữ trọng lượng cabin và tải trọng trong cabin tựa lên ray dẫn hướng cùng với các thành phần tải trọng động khi bộ hãm bảo hiểm làm việc (trong trường hợp đứt cáp hoặc cabin đi xuống với tốc độ lớn hơn giá trị cho phép )
* Giảm chấn
Giảm chấn được lắp đặt dưới đáy hố thang để dừng và đỡ cabin và đối trọng trong trường hợp cabin hoặc đối trọng chuyển động xuống dưới vượt quá vị trí đặt công tắc hạn chế hành trình cuối cùng Giảm chấn phải có độ cao đủ lớn
để khi cabin hoặc đối trọng tỳ lên nó thì có đủ khoảng trống cần thiết phía dưới cho việc kiểm tra và sữa chữa Giảm chấn phải có độ cứng và hành trình cần thiết
Trang 9sao cho gia tốc dừng cabin hoặc đối trọng không vượt quá giá trị cho phép được quy định trong tiêu chuẩn
Hình I.3 Giảm chấn kiểu lò xo
1 Lò xo; 2 Đĩa tỳ; 3 Đệm cao xu; 4,5 ống dẫn; 6.Đế
Giảm chấn bằng lò xo được dùng thông dụng cho các loại thang máy có tốc độ 0,5 - 1 m/s Trên hình I.3 là sơ đồ cấu tạo của giảm chấn lò xo Bộ phận chính của nó là lò so 1, phía trên có đĩa tỳ 2 và đệm cao su 3 Các ống dẫn 4 và 5
có tác dụng giữ ổn định ngang cho lò xo Vì cabin và đối trọng đi xuống luôn luôn tựa trên các day dẫn hướng nên trong nhiều trường hợp người ta bỏ các ống dẫn 4 và 5 Đế 6 của giảm chấn được bắt với đáy hố thang bằng bulông hoặc vít
nở
