thiết kế thang máy

Đồ án tốt nghiệp Chương 1 Tổng quan về thang máy 1.1. Khái niệm về thang máy Thang máy là một phương tiện vận chuyển theo trục thẳng đứng hoặc nghiêng một góc nhỏ hơn 15 0 so với phương thẳng đứng theo một phương đã định sẵn, có nhiệm vụ đưa hành khách và hàng hoá đi lại giữa các tầng trong một toà nhà Thang máy được lắp đặt ở những nhà cao tầng, bệnh viện, trường học cư xá, trung tâm thương mại…vv. Nó rất tiện lợi và nhanh chóng cho người muốn lên tầng cao hơn hoặc thấp hơn của toà nhà. Thang máy gồm một buồng thang, trên đó có cửa buồng thang, hệ thống đèn chiếu sáng, các cảm biến mở, đóng cửa…vv. Mỗi tầng cũng có một tầng cửa để đóng, mở. Buồng thang di chuyển theo phương thẳng đứng trên hai thanh dẫn hướng và được kéo bởi động cơ điện thông qua hệ thống cáp nối và tời. Về điện đảm bảo độ êm khi chạy không giật mạnh không dừng lại mà phải hãm nhẹ bằng điện thông qua bộ biến tần và đảm bảo dừng chính xác thì phanh tốc độ đúng lúc để thang máy không trôi xuống. 1.2. Lịch sử phát triển thang máy Những thang máy mà ta biết ngày nay được phát triển đầu tiên vào đầu thỊ kû 19, nhờ vào hơi nước hoặc sức nước để nâng chuyển Thang máy có công suất lớn xuất hiện đầu tiên vào giữa thỊ kû 19 ở Hoa Kỳ. Đó là một tời nâng hàng hoạt động đơn giản giữa hai tầng trong một công trình ở thành phố New York Năm 1857 thang khách Otis đầu tiên đã đưa vào hoạt động tại cửa hàng bách hoá thành phố New York. Những thiết kế thang máy khác dần xuất hiện, bao gồm các kiểu điều khiển bánh răng – trụ vít và thủ lực. Xuất hiện muộn hơn trong thỊ kû 19, với sự pháp triển của điện học, động cơ điện đã được tích hợp vào kỹ thuật thang máy bởi nhà phát minh người Đức, Werner 1 Đồ án tốt nghiệp Von Siemens. Động cơ điện được đặt vào mày cabin, truyền động bánh răng để ăn khớp với cơ cấu thang răng lắp trên tường. Vào những năm 1980, đã xuất hiện hệ thống điều khiển động cơ mới bằng phương pháp biến đổi điện áp và tần số VVVF (inverter). Thành tựu này cho phép thang máy hoạt động êm hơn, tiết kiệm khoảng 40% công suất động cơ. Ngày nay có những hệ thống điều khiển tốc độ phức tạp, và sự phối hợp đóng/ngắt để điều khiển an toàn tốc độ cabin trong bất kỳ tình huống nào. Nút ấn được tích hợp vào trong những bàn phím nhỏ gọn. Hầu như tất cả thang máy tự động mang tính thương mại, vào thời đại máy tính đã mang vi điều khiển có khả năng hoạt động, xử lý cũng như lưu trữ rất lớn, thang máy được lập trình đặc biệt, cực đại hoá năng suất và mang tính an toàn tuyệt đối Hiện nay trên thế giới có rất nhiều hãng thang máy nổi tiếng như hãng Otis Schindler, Kone (Phần Lan), Misubishi (Nhật Bản), Thysen (Đức) Đã chế tạo thành công thang máy có tốc độ cao, tải trọng lớn, tiện nghi trong cabin tốt hơn và di chuyển êm hơn và có những thang máy có những tính năng đặc biệt khác. 2 Đồ án tốt nghiệp 1.3. Phân loại thang máy 1.3.1. theo các thông số cơ bản. a. Theo tốc độ (V) di chuyển của cabin - Thang máy có tốc độ thấp : V < 1 m/s. - Thang máy có tốc độ trung bình : V= 1 - 2,5 m/s. - Thang máy có tốc độ cao : V= 2,5 - 4 m/s. - Thang máy có tốc độ rất cao: V > 4 m/s. b. Theo khối lượng (Q) vận chuyển của cabin thang máy - Thang máy loại nhỏ : Q < 500 kg. - Thang máy loại trung bình: Q = 500 - 1000kg. - Thang máy loại lớn: Q = 1000 - 1600kg. - Thang máy loại rất lớn: Q > 1600kg. 1.3.2. Theo tính chất và công dụng thang máy. Đó là các loại thang máy chở người, loại này chuyên để vận chuyển hành khách trong các khách sạn, các khu chung cư, trường học, vv và để vận chuyển các bệnh nhân, các phương tiện vận chuyển bệnh nhân như xe đẩy, giường bệnh vv 1.3.3. Phân loại theo kết cấu các cụm cơ bản và hệ thống dẫn động cabin. a. Phân loại theo kết cấu các cụm cơ bản. Theo kết cấu của bộ tời kéo, theo hệ thống cân bằng, theo cách treo cabin và đối trọng, theo quỹ đạo di chuyển của cabin. b. phân loại theo hệ thống dẫn động cabin - Thang máy dẫn động điện - Thang máy thủ lực 3 Đồ án tốt nghiệp 1.4. Kết cấu cơ bản và nguyên lý vận hành thang máy. 1.4.1. HÔ thống cơ khí. Bao gồm các bộ phận chính sau: - Puly cuốn cáp - Cabin, cơ cấu đóng mở cửa cabin cùng hệ thống treo ca bin - Phanh bảo hiểm và bộ hạn chế tốc độ - Đối trọng, cáp nâng và hệ thống cân bằng - Hệ thống ray dẫn hướng cho cabin và đối trọng chuyển động trong giếng thang - Bộ phận giảm chấn cho cabin và đối trọng đặt ở đáy giếng thang Trên hình 1.1 là sơ đồ cấu tạo của loại thang máy chở người thông dụng nhất, dẫn động bằng tời điện với puly dẫn cáp bằng ma sát (gọi tắt là puly ma sát). Cabin và đối trọng chạy trong một khung thang theo hưíng thẳng đứng tựa trên hai ray dẫn hướng trong giếng thang nhờ các ngàm dẫn hướng. Buồng máy thưêng được bố trí ở trên cùng của giếng thang máy. Vị trí dưới của tầng trệt (từ mặt sàn của tầng trệt đến đáy giếng thang máy), ở đây người ta bố trí bộ giảm chÂn để đảm bảo an toàn khi thang máy có tốc độ cao hạ xuống. Thiết bị nâng hạ buồng thang là động cơ điện qua hộp giảm tốc và được lắp tới puly quÂn cáp kéo cabin. 4 Đồ án tốt nghiệp Để thang máy đi thẳng theo hưíng thẳng đứng ngưêi ta bố trí hai ray dẫn hướng theo giếng thang. Đối trọng được nối trên cùng một cáp với buồng thang thông qua puly và được di chuyển ngưîc chiều theo phương thẳng đứng với buồng thang . Giếng thang là toàn bộ phần không gian dành riêng cho chuyển động của buồng thang. Giếng thang chạy dọc suốt chiều cao của công trình và được che chắn bằng kết cấu chịu lực ( gạch, bê tông hoặc kết cấu thép với lưới che hoặc kính ) và chỉ để các cửa vào giếng thang để lắp cửa tầng. 5 Hình 1.1. Hệ thống cơ khí thang máy 1. Tầng trên cùng; 2. Buồng máy; 3. Puly cuốn cáp; 4. Cáp nâng; 5. Ngàm dẫn hướng cabin; 6. Cabin; 7. Ray dẫn hướng cabin; 8. Cáp nâng; 9. Phanh bảo hiểm; 10. Ray dẫn hướng đối trọng; 11. Đối trọng; 12. Ngàm dẫn hướng đối trọng; 13. Tầng trệt; 14. Hè thang; 15. Bộ giảm chÂn cho đối trọng; 16. Bộ giảm chÂn cho cabin. 3 2 1 3 4 6 5 7 9 8 10 11 12 13 14 15 16 Đồ án tốt nghiệp Kết cấu cửa thường là loại cửa lùa sang một bên hoặc hai bên và chỉ đóng mở được khi ca bin dừng trước cửa tầng. 1.4.2. Hệ thống điện a. Mạch điều khiển Là hệ thống điều khiển tầng có nhiệm vụ lưu trữ các lệnh di chuyển từ trong cabin, các lệnh gọi tầng của hành khách và thực hiện các lệnh di chuyển hoặc dừng theo một thứ tự ưu tiên nào đó, sau khi thực hiện xong lệnh điều khiển thì xoá bỏ. Bên cạnh đó mạch điều khiển còn có nhiệm vụ xác định và ghi nhận thường xuyên vị trí của cabin và hướng di chuyển của nó. b. Mạch tín hiệu Là hệ thống các đèn tín hiệu với các ký hiệu đã được chuẩn hoá nhằm báo hiệu cho hành khách biết trạng thái của thang máy cũng như vị trí và hướng chuyển động của cabin. c. Mạch động lực Là hệ thống điều khiển cơ cấu dẫn động thang máy có nhiệm vụ đóng mở, đảo chiều động cơ dẫn động và phanh. d. Mạch chiếu sáng và thông gió Là hệ thống đèn chiếu sáng và thông gió cho cabin, buồng máy và hè thang e. Mạch an toàn Là hệ thống các công tắc, r¬le và tiếp điểm nhằm đảm bảo an toàn cho người, hàng và bản thân thang máy khi hoạt động. Mạch an toàn có các chức năng sau: - Bảo vệ quá tải cho động cơ, hạn chế tải trọng cabin. - Hạn chế hành trình di chuyển của cabin và đối trọng - Tự động mở cửa ra và đóng lại khi gặp chướng ngại vật trong quá trình đóng mở. - Không cho thang máy hoạt động khi xảy ra sự cố : mất điện, mất pha, đứt cáp f. Hệ thống cứu hộ 6 Đồ án tốt nghiệp Là hệ thống liên lạc từ trong cabin ra bên ngoài, nút báo cháy trong trường hợp có sự cố. 1.4.3. Hệ thống cảm biến. a. Các cảm biến phục vụ cho quá trình đóng mở cửa. Các cảm biến liên quan đến quá trình điều khiển đóng mở cửa thang bao gồm các cảm biến: vị trí tầng, các cảm biến hồng ngoại kiểm tra người vào ra, công tắc hành trình giới hạn hành trình cửa tầng và thiết bị chống quá dòng của truyền động cửa tầng thang. Thiết bị này nhằm đo và phát hiện dòng quá tải khi truyền động mở cửa do bị kẹt hay một lý do bất thường nào khác. Khi cửa đóng chưa chạm công tắc hành trình mà bị dừng do gặp vật cản như người ra vào thì hệ thống lập tức giảm m«men và tự động đảo chiều mở ra. Cảm biến vị trí cửa tầng xác nhận cabin đang nằm tại tầng đó và trạng thái không chuyển động, cho phép hệ có thể đóng mở cửa tầng. Khi cảm biến này không được tác động do vị trí thang đã thay đổi thì các thao tác đóng mở cửa không được chấp nhận bởi bé điều khiển trung tâm Cảm biến hồng ngoại thực hiện theo nguyên lý một bên phát và một bên thu giữa khoảng không gian của cửa. Khi đó người ra vào cabin, tín hiệu hồng ngoại cho các tín hiệu thu bị gián đoạn bởi các đối tượng vào thang. Khi cửa cabin đã thực hiện lệnh đóng và hƯ truyền động đóng mở cửa bắt đầu thực hiện, tín hiệu hồng ngoại báo có người ra vào thì lập tức cửa được mở ra và khi không có tín hiệu báo có người thì sẽ đóng lại Các nút gọi tầng phía bên ngoài cabin và các nút đóng mở cửa cabin cũng được thực hiện khi các điều kiện liên động cho phép. Tín hiệu các đầu cảm biến được đưa tập trung vào thiết bị điều khiển. Thiết bị điều khiển thực hiện theo chương trình đã lập trình sẵn và thực hiện hoàn toàn tự động. Các tín hiệu được tổng hợp thành một tín hiệu liên động an toàn cho phép điều khiển hay không. Khi lệnh điều khiển được phép thì hệ điều khiển sẽ đưa ra các lệnh điều khiển chiều và lệnh chạy hay dừng cho hƯ truyền động cửa tầng thang. 7 Đồ án tốt nghiệp Sơ đồ hệ điều khiển cảm biến đóng mở cửa tầng của thang máy: b. Các hệ cảm biến trọng lượng trong thang máy. - Cảm biến On – Off + Nguyên lý làm việc của cảm biến on – off rất đơn giản. Cảm biến được đặt dưới sàn cabin tại một khoảng cách hợp lý. Sản cabin được đặt trên hai miếng đệm cao su đàn hồi cao. Khi khối lượng tác động lên sàn cabin vượt quá giới hạn cho phép sẽ đè lên lớp đệm cao su đàn hồi chạm vào cảm biến on – off. Cảm biến on – off sẽ phát tín hiệu báo quá tải đến điều khiển trung tâm 8 Hình 1.2. Hệ điều khiển cảm biến đóng mở cửa tầng Điều khiển ON/OFF M«men lực Hồng ngoại Vị trí tầng Tín hiệu vào Ray Tín hiệu ra Điều khiển đảo chiều Liên ®éng an toàn Hình 1.3. Nguyên lý cảm biến on – off 1. Sàn cabin; 2. Đệm cao su; 3. Cảm biến on - off 3 2 Đồ án tốt nghiệp + Sử dụng loại cảm biến on – off tuy có nhược điểm là độ nhạy cà độ chính xác không được cao lắm nhưng bù lại nó đơn giản hiệu quả, tính kinh tế cao, lắp đặt dễ dàng. Phù hợp với thang máy hiện đại ngày nay. - Ngoài ra một số thang máy còn sử dụng loại cảm biến Biến load cell dùng cho module đo số. Tuy nhiên với giá thành cao, thừa tính năng, cần nguồn nuôi nên ít được áp dụng trong thang máy. 1.4.4. Bé điều khiển khả trình PLC. Hiện nay sự phát triển mạnh mẽ của các bé điều khiển khả trình (PLC. Programmable Logic Controller) cùng các bộ ngoại vi điều khiển MicroController đã đem lại những tiến bộ lớn cho hệ thống điều khiển nói chung và hệ thống điều khiền cho thang máy nói riêng. Các hệ thống điều khiển thang máy hiện nay thường được sử dụng PLC là bé điều khiển trung tâm kết hợp với biến tần là thiết bị điều khiển động cơ cùng với các bộ vi điều khiển chịu trách nhiệm xử lý tín hiệu ở các tầng. PLC là một loại thiết bị cho phép thực hiện các thuật toán điều khiển số một cách linh hoạt thông qua một ngôn ngữ lập trình thay cho việc phải thể hiện các thuật toán đó bằng mạch số. Đối với hệ điều khiển logic kiểu r¬le thông thường khi cần thay đổi thuật toán điều khiển bắt buộc ta phải tiến hành đấu nối lại các dây dẫn và phần cứng. 9 Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điều khiển thang máy bao gồm 01 PLC điều khiển trung tâm chịu trách nhiệm nhận thông tin từ các bộ phận vi điều khiển thông qua bus truyền thông chuẩn RS485 cũng như từ các cảm biến để đưa ra lệnh điều khiển tới biến tần để điều khiển động cơ và một số cơ cấu khác. Tín hiệu nhận được ở mỗi cửa tầng sẽ được một bộ vi điều khiển xử lý và truyền nhận với PLC. Tín hiệu nhận được từ bảng điều khiển trong buồng thang sẽ được một bộ vi điều khiển khác chịu trách nhiệm xử lý và cũng liên hệ với PLC thông qua bus truyền thông RS485 chung. Truyền động nâng hạ buồng thang và đóng mở cửa buồng thang sẽ do 02 động cơ riêng biệt thực hiện thông qua điều khiển bằng 02 biến tần tương ứng. Trong trường hợp mất điện lưới, hệ thống sẽ chuyển sang sử dụng nguồn điện dự phòng 10 Hình 4.2. Cấu trúc chung hệ thống điều khiển thang máy Hệ thống r¬le Hệ phụ trợ Phanh Các cảm biến VI điều khiÓn xö lý tín hiệu cửa tầng và buồng thang PLC §IÒu khiển trung tâm Biến tần Biến tần Động cơ nâng hạ Động cơ đóng mở cửa Nguồn dự phòng Các nút bấm Hiển thị Các cảm biến Bus RS485 [...]... khỏch trong bng thang mỏy cú th liờn lc vi bờn ngoi bng h thng in thoi liờn lc c lp t sn trong bng thang 12 ỏn tt nghip (b) (a) (c) Hỡnh 1.4 Giao din mụ phng nguyờn lý hot ng ca thang máy a Giao din cỏc ca tng ca thang mỏy b Nỳt bm gi thang trc ca tng c Bng iu khin bờn trong bung thang 13 ỏn tt nghip 1.5 Thit b c khớ ca thang mỏy 1.5.1 Thit b c nh trong ging thang a ray dn hng Trong thang mỏy cú hai... tng cn n, thang mỏy s t ng di chuyn ti tng ó chn ng thi hin th v trớ hin thi ca bung thang mỏy Thang mỏy di chuyn tun t theo chu k i lờn v i xung Trong quỏ trỡnh di chuyn, nu thang mỏy nhn c tớn hiu ca tng tip theo thỡ thang mỏy s t ng dng li tng ú ún khỏch mi ri tip tc di chuyn tip Nu thang mỏy ang trong quỏ trỡnh i lờn thỡ s khụng nhn lnh gi ca cỏc tng cú v trớ thp hn v ngc li Khi bung thang mỏy... khỏch tin theo dừi Khi nhn lnh gi ca hnh khỏch, thang mỏy s di chuyn n tng tng cú lnh gi theo mt th t nht nh v m ca bung thang mỏy hnh khỏch bc vo Sau mt thi gian nht nh nu khụng cú thờm ngi bc vo thang mỏy hoc nu trong trng hp ngi trong bung thang mỏy bm nỳt úng ca thang mỏy thỡ ca thang mỏy s t ng úng li v di chuyn n tng hnh khỏch ó chn Trong bng thang mỏy s cú mt bng iu khin bao gm cỏc nỳt chn... bung thang di chuyn s lm cho c cu hn ch tc kiu li tõm quay khi cú tc bung thang, tng c cu ai truyn lm cho thang quay v kỡm s ộp cht bung thang vo thanh dn hng v hn ch tc bung thang b b hóm bo him tỏc ng tc thi mc vi b hn ch tc L c cu khi tc ca bung thang vt quỏ tc cho phộp , thỡ c cu ny s hot ng, tỏc ng vo c cu khỏc lm cho puly quay nú s dng li C cu b trớ nh sau: gm hai puly ni dc dõy cỏp bung thang. .. vn hnh thang mỏy a Vo, ra v di chuyn Ti mi ca tng u b trớ cỏc nỳt gi thang mỏy Ti ca tng trt v ca tng cao nht ca to nh ch cú mt nỳt gi, ngoi ra i vi cỏc tng cũn li thỡ mi tng thng cú hai nỳt gi tng ng vi hai chiu lờn v xuốngcủa thang mỏy Hnh khỏch mi tng mun s dng thang mỏy s bm chn nỳt gi thang theo chiu phự hp vi chiu mỡnh mun i Bờn ngoi ca tng cng b trớ mt mn hỡnh hin th v trớ hin thi ca thang mỏy... vt quỏ ti trng cho phộp ca thang mỏy thỡ thang mỏy s dng ti ch, thụng bỏo quỏ ti bng ốn bỏo hiu v chuụng cho n khi hnh khỏch ra bt m bo ti trng cho phộp thỡ thang mỏy mi tip tc hot ng Khi xy ra s c mt in, h thng s t ng chuyn sang h thng ngun d phũng, a thang mỏy v di tng trt hoc di chuyn ti tng gn nht v dng ti ch cho n khi cú in li tr li Khi xy ra chỏy trong bng thang, thang mỏy s kớch hot h thng... bung thang s c mt b vi iu khin khỏc chu trỏch nhim x lý v cng liờn h vi PLC thụng qua bus truyn thụng RS485 chung Truyn ng nõng h bung thang v úng m ca bung thang s do 02 ng c riờng bit thc hin thụng qua iu khin bng 02 bin tn tng ng Trong trng hp mt in li, h thng s chuyn sang s dng ngun in d phũng 24 ỏn tt nghip 1.7 Thit b an ton c khớ Thit b an ton c khớ trong thang mỏy cú vai trũ m bo an ton cho thang. .. hnh khỏch ó chn thỡ thang mỏy s t ng gim tc t t v dng hn khi thang mỏy ó n ỳng ca tng Lỳc ny ca thang mỏy s m ra cho hnh khỏch bc ra ng thi ún nhng hnh khỏch mi Tng t nh vy, sau mt thi gian nht nh m khụng cú ngi bc vo hoc nu trong trng hp ngi trong cabin bm nỳt úng ca thỡ ca thang mỏy s t ng úng li v di chuyn n tng hnh khỏch ó chn b X lý s c 11 ỏn tt nghip Khi lng hnh khỏch vo trong thang mỏy quỏ ụng,... dng ln Trong thang mỏy ch dựng loi cỏp bễn kộp (cỏp bễn hai lp) gm cỏc dánh bễn t cỏc si thộp v cỏc dánh c bễn quanh lừi Cỏch bễn cỏp cú nh hng ln n bn v bn lõu ca cỏp Cỏc loi cỏp c dựng lm cỏp nõng trong thang mỏy cú cỏc cỏch bễn sau: Cỏp bễn xuụi, cỏp bễn chộo, cỏp bễn hn hp, cỏp cú tip xỳc im, cỏp cú tip xỳc ng * c im lm vic ca cỏp nõng trong thang mỏy l cỏp luụn b kộo cng ngay c khi thang khụng... cho cabin v i trng chuyn ng dc theo day dn hng v khng ch dch chuyn ngang ca cabin v i trng trong ging thang khụng vt quỏ giỏ tr cho phộp Cú hai loi ngm dn hng: ngm trt (bc trt) v ngm con ln + Ngm trt ca cỏc hóng thang mỏy khỏc nhau cú kt cu rt a dng Ngm trt thng dựng cho thang mỏy cú tc khụng ln i vi thang mỏy cú tc ln ngi ta thng dựng con ln cho phộp gim ma sỏt, gim n v kh nng va p khi cabin i qua . vào thang máy hoặc nếu trong trường hợp người trong buồng thang máy bấm nút đóng cửa thang máy thì cửa thang máy sẽ tự động đóng lại và di chuyển đến tầng hành khách đã chọn. Trong bụng thang máy. chuyển của cabin thang máy - Thang máy loại nhỏ : Q < 500 kg. - Thang máy loại trung bình: Q = 500 - 1000kg. - Thang máy loại lớn: Q = 1000 - 1600kg. - Thang máy loại rất lớn: Q > 1600kg. 1.3.2 Thang máy có tốc độ trung bình : V= 1 - 2,5 m/s. - Thang máy có tốc độ cao : V= 2,5 - 4 m/s. - Thang máy có tốc độ rất cao: V > 4 m/s. b. Theo khối lượng (Q) vận chuyển của cabin thang máy -