Đồ án tốt nghiệp thiết kế, chế tạo mô hình thang máy 4 tầng

-i- MỤC LỤC Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ THANG MÁY 1 1.1. Giới thiệu 2 1.2. Lịch sử phát triển của thang máy 4 1.3. Phân loại thang máy 4 1.3.1. Phân loại thang máy theo công dụng 4 1.3.1.1. Thang máy chuyên chở người 4 1.3.1.2. Thang máy chuyên chở hàng có người ñi kèm 4 1.3.1.3. Thang máy chuyên chở hàng không có người ñi kèm 4 1.3.1.4. Thang máy chuyên chở người có hàng ñi kèm 4 1.3.1.5. Thang máy chuyên chở bệnh nhân 5 1.3.2. Phân loại theo hệ thống dẫn ñộng 5 1.3.2.1. Thang máy dẫn ñộng ñiện 5 1.3.2.2. Thang máy thủy lực 5 1.3.3. Phân loại theo các thông số cơ bản 6 1.3.3.1. Phân loại theo khối lượng vận chuyển của cabin 6 1.3.3.2. Phân loại theo tốc ñộ di chuyển của cabin 6 1.3.4. Phân loại theo hệ thống vận hành 7 1.3.4.1. Theo mức ñộ tự ñộng 7 1.3.4.2. Theo tổ hợp ñiều khiển 7 1.3.4.3. Theo vị trí ñiều khiển 7 Chương 2: TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY 8 2.1. Trang thiết bị cơ khí của thang máy 9 2.1.1. Tổng thể cơ khí thang máy 9 2.1.2. Thiết bị lắp ñặt trong buồng máy 9 2.1.3.Thiết bị lắp ñặt trong giếng thang máy (Hình 2.1) 10 2.1.4. Thiết bị lắp ñặt trong hố giếng thang máy 11 2.1.5.1. Ray dẫn hướng 12 2.1.5.2. Giảm chấn 12 2.1.6. Cabin và các thiết bị liên quan 12 2.1.6.1. Khung cabin 13 2.1.6.2. Ngàm dẫn hướng 13 2.1.6.3. Hệ thống treo cabin 13 2.1.6.4. Buồng cabin 13 -ii- 2.1.6.5. Hệ thống cửa cabin và cửa tầng 13 2.1.7. Hệ thống cân bằng trong thang máy 14 2.1.7.1. ðối trọng 14 2.1.7.2. Xích và cáp cân bằng 14 2.1.7.3. Cáp nâng 14 2.1.7.4. Bộ kéo tời 15 2.1.8. Thiết bị an toàn cơ khí 15 2.1.9. Cảm biến vị trí 15 2.2. Yêu cầu trong hệ thống thang máy 15 2.2.1. Yêu cầu chung của thang máy 15 2.2.1.1. An toàn 16 2.2.1.2. ðộ tin cậy 16 2.2.1.3. ðộ chính xác dừng cabin ở mỗi tầng 16 2.2.1.4. ðáp ứng nhanh yêu cầu của hành khách 17 2.2.1.5. Hạn chế tiếng ồn 17 2.2.1.6. Tiện nghi 17 2.2.2.Yêu cầu ñối với hệ thống ñiều khiển thang máy 17 2.3. Hệ truyền ñộng trong thang máy 17 2.3.1. Ảnh hưởng của tốc ñộ, gia tốc và ñộ giật ñối với hệ truyền ñộng thang máy 17 2.3.1. Phân loại các hệ truyền ñộng trong thang máy 18 2.4. Nguyên tắc hoạt ñộng của thang máy 19 2.4.1. Hệ thống giao tiếp giữa hành khách và thang máy 19 2.4.2. Nguyên tắc hoạt ñộng của thang máy 19 2.4.2.1. Chế ñộ tự ñộng 19 2.4.2.2. Chế ñộ bằng tay 20 2.4.3.Tính năng hoạt ñộng của thang máy 20 2.4.3.1. Khi nhấn nút gọi tầng 20 2.4.3.2. Khi nhấn nút chọn tầng trong cabin 20 2.4.4. Phân tích sự cố và an toàn trong thang máy 21 2.4.5. An toàn về cửa 21 2.4.6. Cabin bị quá tải 21 Chương 3: PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 22 3.1. Các phương pháp truyền ñộng của thang máy 23 3.1.1. Truyền ñộng kiểu kéo không có hộp số 23 -iii- 3.1.1.1. Mô tả 23 3.1.1.2. Hoạt ñộng 23 3.1.2. Truyền ñộng kiểu kéo có hộp số 23 3.1.2.1. Mô tả 23 3.1.2.2. Phần cơ 24 3.1.2.3. Lực kéo và công suất 24 3.2. Giới thiệu về PLC (Programmable Logic Contronller) 25 32.1. Sơ lược các hệ thống ñiều khiển 25 3.2.1.1. Hệ thống ñiều khiển bằng relay 25 3.2.1.2. Hệ thống ñiều khiển ñiện tử 25 3.2.2. Tìm hiểu chung về PLC 29 3.2.2.1. ðặc ñiểm của hệ thống lập trình PLC 29 3.2.2.2. Cấu trúc phần cứng của bộ ñiều khiển PLC 31 3.2.3. Tìm hiểu họ PLC S7-300 của hãng Siemens 37 3.2.3.2. Kiểu dữ liệu, cấu trúc bộ nhớ và phương thức truy cập bộ nhớ 40 3.2.3.4. Khối cơ bản 42 3.3. Thiết kế mô hình 51 3.3.1. Yêu cầu về thiết kế thang máy 51 3.3.2. Thiết kế khung thang máy 52 3.3.3. Thiết kế hệ thống truyền ñộng 53 3.3.3.1. Thiết kế truyền ñộng xích 54 3.3.3.2. Thiết kế bộ truyền ñộng ñai 54 3.3.3.3. Tính chọn trục 55 3.3.3.4. Thiết kế buồng thang 56 3.3.3.5. Chọn ñộng cơ ñiện 57 3.3.3.6. Chọn sơ bộ ñộng cơ 60 3.4. Thiết kế mạch ñiều khiển 61 3.4.1. Yêu cầu về mạch ñiều khiển 61 3.4.2. Thiết kế mạch 62 3.4.2.1. Khối nguồn 62 3.4.2.2. Khối nút nhấn 62 3.4.2.3. Khối hiển thị chiều di chuyển của cabin và led báo hiệu 63 3.4.2.5. Khối công suất 67 3.5. Mô hình hoàn thiện 68 3.5. Lưu ñồ và giải thuật ñiều khiển 70 -iv- 3.5.1. Lưu ñồ chương trình chính 70 3.5.2. Lưu ñồ chương trình bằng tay(manual) 71 3.5.3. Lưu ñồ chương trình tự ñộng(Auto) 72 3.5.4. Lưu ñồ ñiều khiển cửa 73 3.6. Chương trình ñiều khiển 73 Chương 4: THỰC NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ 74 4.1. Thực nghiệm 75 4.2. Phân tích kết quả 75 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ðỀ XUẤT 77 5.1. Kết luận 78 5.2. ðề xuất 78 Phụ lục 1 79 -1- Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ THANG MÁY -2- 1.1. Giới thiệu - Thang máy là thiết bị vận tải chuyên chở hàng và người theo phương thẳng ñứng hoặc nghiêng nhỏ hơn một góc 15 0 so với phương thẳng ñứng một tuyến ñã ñịnh sẵn. - Thang máy ñược sử dụng rộng rãi trong các ngành sản xuất như: trong xây dựng, khai thác hầm mỏ, luyện kim, công nghiệp nhẹ, ở ñó thang máy ñược sử dụng ñể vận chuyển hàng hóa, sản phẩm, ñưa công nhân tới làm việc có ñộ cao khác nhau, … Nó ñã thay thế cho sức lực của con người, và mang lại năng suất cao. Hình dáng tổng thể của thang máy ñược giới thiệu ở hình 1.1. - Trong sinh hoạt dân dụng, thang máy ñược lắp ñặt và sử dụng rộng rãi trong các tòa nhà cao tầng, trong các khách sạn, chung cư, bệnh viện, … Hệ thống thang máy ñã giúp con người tiết kiệm ñược nhiều thời gian và sức lực. - Nhiều quốc gia trên thế giới ñã quy ñịnh ñối với các nhà cao trên 6 tầng trở lên phải trang bị thang máy ñể ñảm bảo cho người ñi lại thuận lợi, tiết kiệm thời gian và tăng năng suất lao ñộng. Giá thành của thang máy trang bị cho công trình so với tổng giá thành công trình chiếm khoảng 6% ÷ 7% là hợp lý. - Ở Việt Nam, trước ñây thang máy chủ yếu ñược sử dụng trong các ngành công nghiệp ñể vận chuyển hàng hóa và ít phổ biến. Nhưng trong giai ñoạn hiện nay, với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế và ñời sống nhân dân ngày càng ñược nâng cao, việc sử dụng thang máy trong các lĩnh vực ngày càng tăng lên. - Thang máy là một thiết bị vận chuyển ñòi hỏi tính an toàn nghiêm ngặt, nó liên quan ñến tài sản và tính mạng con người, vì vậy yêu cầu chung ñối với thang máy khi thiết kế, chế tạo, lắp ñặt vận hành, sử dụng và sửa chữa là phải tuân thủ một cách nghiêm ngặt các yêu cầu về kĩ thuật an toàn ñược quy ñịnh trong các tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm. Thang máy cần phải có ñầy ñủ các thiết bị an toàn, ñảm bảo ñộ tin cậy như: ñiện chiếu sáng dự phòng khi mất ñiện, chuông báo, an toàn cabin, công tắc an toàn của cabin, khóa an toàn cửa tầng. -3- Hình 1.1: Hình dáng tổng thể của một thang máy -4- 1.2. Lịch sử phát triển của thang máy - Cuối thế kỷ 19 trên thế giới chỉ có một vài hãng thang máy như OTIS, SHINDLER, chiếc thang máy ñã ñược chế tạo và ñưa vào sử dụng của hãng thang máy OITS năm 1853, ñến năm 1874 hãng thang máy SHINDLER cũng chế tạo thành công những chiếc thang máy khác. Lúc ñầu bộ tời kéo chỉ có một tốc ñộ, cabin chỉ có kết cấu ñơn giản, cửa tầng ñóng bằng tay, tốc ñộ di chuyển của cabin thấp. ðầu thế kỷ 20 có nhiều hãng thang máy khác ra ñời như: KONE, MITSUBISHI, NIPPON ELEVTOR, … ñã chế tạo các thang máy có tốc ñộ cao, tiện nghi trong cabin tốt hơn và êm hơn. - Vào những năm 1970 ñã chế tạo thang máy ñạt tốc ñộ 450m/ph, những thang máy chở hàng ñã có tải trọng nâng tới 30 tấn, ñồng thời trong thời gian này, ñã có những thang máy thủy lực ra ñời. Sau một khoảng thời gian ngắn với sự tiến bộ của các ngành khoa học khác tốc ñộ của thang máy ñã ñạt tới 600m/ph. - Vào những năm 1980 ñã xuất hiện hệ thống ñiều khiển ñộng cơ bằng phương pháp biến ñổi ñiện áp và tần số. Thành tựu này cho phép thang máy hoạt ñộng êm dịu hơn, tiết kiệm ñược khoảng 40% công suất ñộng cơ. ðồng thời cũng vào những năm này ñã xuất hiện loại thang máy dùng ñộng cơ ñiện cảm ứng tuyến tính. ðầu những năm 1990 trên thế giới ñã chế tạo ñược những thang máy có tính năng kĩ thuật ñặc biệt khác. 1.3. Phân loại thang máy 1.3.1. Phân loại thang máy theo công dụng 1.3.1.1. Thang máy chuyên chở người Loại này chuyên chở hành khách trong các khách sạn, công sở, nhà nghỉ, các khu chung cư, siêu thị, bệnh viện, trường học. 1.3.1.2. Thang máy chuyên chở hàng có người ñi kèm Loại này thường dùng cho nhân viên khách sạn, … chủ yếu dùng ñể chở hàng nhưng có người ñi kèm ñể phục vụ. Loại này thường dùng trong các nhà máy, công xưởng, nhà kho, 1.3.1.3. Thang máy chuyên chở hàng không có người ñi kèm Loại này thường dùng ñể chở vật liệu, loại thang máy này có ñặc ñiểm chỉ có ñiều khiển ở ngoài cabin. 1.3.1.4. Thang máy chuyên chở người có hàng ñi kèm Loại này thường dùng cho các siêu thị, khu triển lãm. -5- 1.3.1.5. Thang máy chuyên chở bệnh nhân Loại này thường dùng cho các bệnh viện, các khu ñiều dưỡng. 1.3.2. Phân loại theo hệ thống dẫn ñộng 1.3.2.1. Thang máy dẫn ñộng ñiện Loại này dẫn ñộng cabin lên xuống nhờ ñộng cơ ñiện truyền qua hộp giảm tốc tới puly ma sát hoặc tang cuốn cáp. Chính nhờ cabin ñược treo bằng cáp mà hành trình lên xuống của nó không bị hạn chế. Hình 1.2: Thang máy ñiện có bộ tời ñặt phía trên giếng thang a, b) Dẫn ñộng cabin bằng puly ma sát c) Dẫn ñộng cabin bằng tang cuốn cáp 1.3.2.2. Thang máy thủy lực ðặc ñiểm của loại thang này là cabin ñược ñẩy từ dưới lên nhờ pittông- xilanh thủy lực với hành trình tối ña là khoảng 18m, vì vậy không thể trang bị cho các công trình cao tầng. -6- Hình 1.3: Thang máy thủy lực a) Pittông ñẩy trực tiếp từ ñáy cabin b) Pittông ñẩy trực tiếp từ phía sau cabin c) Pittông kết hợp với cáp gián tiếp ñẩy từ phía sau cabin 1.3.3. Phân loại theo các thông số cơ bản 1.3.3.1. Phân loại theo khối lượng vận chuyển của cabin • Thang máy loại nhỏ Q < 500kg. • Thang máy loại trung bình Q = 500kg ÷ 1000kg. • Thang máy loại lớn Q = 1000kg ÷ 1600kg. • Thang máy loại rất lớn Q > 1600kg. 1.3.3.2. Phân loại theo tốc ñộ di chuyển của cabin • Thang máy tốc ñộ thấp v < 1 m/s. • Thang máy tốc ñộ trung bình v = 1 m/s ÷ 2,5 m/s. • Thang máy tốc ñộ cao v=2,5 m/s ÷ 4 m/s. • Thang máy tốc ñộ rất cao v > 4 m/s. [...]... c v c a thang máy (thang ch ngư i) là ph c v tr c ti p con ngư i Vì v y an toàn là ñi u quan tr ng nh t - ð t v n ñ an toàn là t c là ñưa m i kh năng, tình hu ng có th x y ra trong khi s d ng thang máy ñ tính toán, có bi n pháp ñ phòng, x lý nhanh chóng Có th chia thành hai tr ng thái ho t ñ ng c a thang máy: + Thang máy ho t ñ ng bình thư ng: khi thang máy ho t ñ ng bình thư ng c a thang máy ph i... trong bu ng thang 3.1.2 Truy n ñ ng ki u kéo có h p s 3.1.2.1 Mô t - Máy nâng c a thang nâng ki u kéo có h p s s d ng b gi m t c n i vào ñ ng cơ có t c ñ cao truy n ñ ng ñ n puly K t qu là t c ñ c a puly gi m xu ng còn mô men tăng lên c n thi t cho s làm vi c c a thang máy Hãm b ng lò xo ñ d ng thang và gi thang các t ng - 24- - Thang nâng theo nguyên lý kéo có h p s thư ng dùng trong các thang máy và thi... khi c n thi t 2 .4. 2 Nguyên t c ho t ñ ng c a thang máy Nh m ph c v và ñáp ng các yêu c u s d ng thang, tính an toàn cao khi s d ng cũng như khi s a ch a H th ng ñi u khi n thang ñư c chia thành hai ch ñ : t ñ ng và b ng tay 2 .4. 2.1 Ch ñ t ñ ng Nh m ph c v các yêu c u sao cho t i ưu nh t v m t năng lư ng (năng su t s d ng thang máy) ñ ng th i gi m th i gian ñ i thang cho hành khách, thang máy ph i ho t... t c ưu tiên hành trình như trình bày trên 2 .4. 2.2 Ch ñ b ng tay - Trong ch ñ này hành khách không th g i thang m t cách t các t ng ñư c - Ch ñ này ch dành riêng cho các nhân viên thang máy s d ng nh m m c ñích ñ m b o an toàn cho nhân viên trong thành viên ki m tra, b o trì và s a ch a khi thang máy g p s c 2 .4. 3.Tính năng ho t ñ ng c a thang máy - Thang máy ñáp ng t t c các l nh c a ngư i s d ng b... cabin - Thang máy ch y ñ n t ng c n d ng Trong quá trình ñó, tín hi u ñèn báo s sáng báo hi u báo cho hành khách bi t t ng thang máy ñã ñi qua trong su t hành trình - T i t ng ñ n, c a t ñ ng m Sau khi hành khách ñã ra kh i cabin thì c a t ñ ng ñóng l i và ch l nh g i khác (n u thang ñã ph c v t t c các l nh c a khách yêu c u) -21- 2 .4. 4 Phân tích s c và an toàn trong thang máy - Khi thang máy ñang... ñi n m máy H truy n ñ ng này dùng cho thang máy t c ñ nhanh và t i tr ng l n - H truy n ñ ng dùng ñ ng cơ m t chi u ð ng cơ này có c u t o ph c t p hơn và giá thành cao hơn ñ ng cơ không ñ ng b , nhưng có th ñi u ch nh t c ñ m t cách d dàng 2 .4 Nguyên t c ho t ñ ng c a thang máy 2 .4. 1 H th ng giao ti p gi a hành khách và thang máy - T i m i t ng có b trí các nút nh n g i thang: nút nh n g i thang lên,... m ñ b ng thép Trong thang máy thư ng dùng hai cơ c u nâng (hình 2.2) • Cơ c u nâng có h p t c ñ • Cơ c u nâng không có h p t c ñ : thư ng dùng trong các thang máy có t c ñ cao - T ñi n: Trong t ñi n l p ráp c u dao t ng, các c u chì, công t c tơ và các lo i rơle trung gian - Puly d n hư ng 2 (hình 2.1) - B ph n h n ch t c ñ 4 (hình 2.1) -10- Hình 2.1: Thi t b cơ khí l p trong thang 2.1.3.Thi t b... ng dây cáp m m (11) Hình 2.2: Cơ c u nâng thang - H th ng cáp treo (3) là h th ng cáp treo hai nhánh m t ñ u n i v i cabin m t ñ u n i v i ñ i tr ng (7) cùng v i puly d n hư ng - Trong gi ng thang máy còn l p ñ t h th ng c m bi n v trí nh m chuy n ñ i t c ñ ñ ng cơ, d ng cabin m i t ng 2.1 .4 Thi t b l p ñ t trong h gi ng thang máy Trong h gi ng thang máy l p ñ t h th ng gi m xóc 8 (hình 2.1) là h th... v i thang máy có t c ñ l n ngư i ta dùng b t i kéo không có h p gi m t c 2.1.8 Thi t b an toàn cơ khí Thi t b an toàn cơ khí trong thang máy có vai trò ñ m b o an toàn cho thang máy và hành khách trong trư ng h p x y ra s c như: ñ t cáp, cabin ch y v i t c ñ quá giá tr cho phép Thi t b an toàn cơ khí trong thang máy g m có: phanh hãm ñi n t và phanh b o hi m 2.1.9 C m bi n v trí - Trong thang máy các... thang máy - Các thi t b chính c a thang máy g m có: cabin, t i nâng, cáp treo bu ng thang, ñ i tr ng, ñ ng cơ truy n ñ ng, phanh hãm ñi n t , và các thi t b ñi u khi n khác - T t c các thi t b c a thang máy ñư c ñ t trong gi ng thang (kho ng không gian t tr n c a t ng cao nh t ñ n m c sâu nh t c a t ng 1), trong bu ng máy (trên sàn t ng cao nh t) và h thang (dư i m c sàn t ng 1) B trí các thi t b c a thang . THIỆU VỀ THANG MÁY 1 1.1. Giới thiệu 2 1.2. Lịch sử phát triển của thang máy 4 1.3. Phân loại thang máy 4 1.3.1. Phân loại thang máy theo công dụng 4 1.3.1.1. Thang máy chuyên chở người 4 1.3.1.2 nhớ 40 3.2.3 .4. Khối cơ bản 42 3.3. Thiết kế mô hình 51 3.3.1. Yêu cầu về thiết kế thang máy 51 3.3.2. Thiết kế khung thang máy 52 3.3.3. Thiết kế hệ thống truyền ñộng 53 3.3.3.1. Thiết. thiết bị cơ khí của thang máy 9 2.1.1. Tổng thể cơ khí thang máy 9 2.1.2. Thiết bị lắp ñặt trong buồng máy 9 2.1.3 .Thiết bị lắp ñặt trong giếng thang máy (Hình 2.1) 10 2.1 .4. Thiết bị lắp ñặt