Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình thang máy 6 tầng

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

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

NGUYỄN CÔNG MINH

Đề tài:

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ

HÌNH THANG MÁY 6 TẦNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC (NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ)

NHA TRANG, THÁNG 6 NĂM 2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

NGUYỄN CÔNG MINH

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện đề tài: “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO

MÔ HÌNH THANG MÁY 6 TẦNG” em xin bày tỏ lòng kính trọng và sự biết ơn chân thành đến cô Nguyễn Thị Ngọc Soạn – người đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo

tận tình và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất trong suốt quá trình làm đồ án để em có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Tiếp theo, em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong khoa Điện – Điện Tử cũng như toàn thể giảng viên trong toàn trường đã truyền thụ những kiến thức vô cùng quý giá và bổ ích cho tất cả chúng em trong suốt quá trình học tập, rèn luyện

và nghiên cứu tại Trường Đại học Nha Trang

Em cũng xin chân thành cảm ơn bố mẹ, người thân và bạn bè Những người đã giúp đỡ rất nhiều về mặt tinh thần cũng như vật chất để em có thể thực hiện tốt đồ

án này

Em xin chân thành cảm ơn!

Nha Trang, tháng 6 năm 2014

Sinh viên Nguyễn Công Minh

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH SÁCH HÌNH SỬ DỤNG vii

DANH MỤC BẢNG BIỂU ix

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT x

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY 4

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 4

1.2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN 5

1.3 PHÂN LOẠI THANG MÁY 7

1.3.1 Theo công dụng (TCVN 5744 - 1993) 7

1.3.2 Phân loại theo thông số cơ bản 8

1.3.3 Phân loại theo vị trí đặt bộ tời kéo 9

1.3.4 Theo hệ thống vận hành 9

1.3.5 Theo hệ thống dẫn động cabin 9

1.3.6 Theo vị trí của cabin và đối trọng giếng thang 10

1.3.7 Theo quỹ đạo di chuyển của cabin 10

1.3.8 Theo kết cấu các cụm cơ bản 10

1.4 TRANG THIẾT BỊ CƠ KHÍ CỦA THANG MÁY 11

1.4.1 Tổng thể cơ khí thang máy 11

1.4.2 Thiết bị lắp đặt trong buồng máy 13

1.4.2.1 Cơ cấu nâng 13

1.4.2.2 Tủ điều khiển 13

1.4.2.3 Puly dẫn hướng 14

1.4.2.4 Bộ khống chế tốc độ Governor 14

1.4.3 Thiết bị lắp trong giếng thang máy 14

1.4.3.1 Buồng thang 14

1.4.3.2 Ray dẫn hướng 14

1.4.4 Cabin và các thiết bị liên quan 15

1.4.4.1 Khung cabin 15

1.4.4.2 Ngàm dẫn hướng 15

1.4.4.3 Hệ thống treo cabin 16

1.4.4.4 Buồng cabin 18

1.4.4.5 Hệ thống cửa cabin và cửa tầng 18

1.4.5 Các thiết bị cố định trong giếng thang 19

1.4.5.1 Giảm chấn 19

1.4.5.2 Bộ kiểm soát tốc độ dưới 19

1.4.6 Hệ thống cân bằng trong thang máy 19

1.4.6.1 Đối trọng 20

1.4.6.2 Xích bù và cáp cân bằng 21

1.4.6.3 Cáp nâng 21

1.4.7 Thiết bị an toàn 21

1.4.7.1 Phanh hãm điện từ 22

1.4.7.2 Phanh bảo hiểm 23

1.4.7.3 Bộ kiểm soát tốc độ (Governor) 24

1.4.7.4 Bộ dự trữ điện (UPS) 25

1.5 THIẾT BỊ CẢM BIẾN CỦA THANG MÁY 25

1.5.1 Cảm biến tốc độ (Encorder) 25

1.5.2 Cảm biến vị trí (móng ngựa) 25

1.5.3 Cảm biến trọng lượng 26

1.5.4 Cảm biến mở cửa (photosell) 27

CHƯƠNG 2 YÊU CẦU VÀ HƯỚNG DẪN VỀ THANG MÁY 28

2.1 PHỤC VỤ TRONG THANG MÁY 28

2.2 YÊU CẦU KỸ THUẬT ĐỐI VỚI THANG MÁY CHỞ NGƯỜI 29

2.3 NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG VÀ SỬ DỤNG THANG MÁY 36

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ MÔ HÌNH VÀ TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ 40

3.1 CÁC YÊU CẦU VỀ MÔ HÌNH 40

3.1.1 Yêu cầu về thiết kế: 40

3.1.2 Yêu cầu về tính sư phạm: 40

3.1.3 Yêu cầu về cơ khí: 40

3.1.4 Yêu cầu về chương trình 41

3.2 MỤC ĐÍCH CHẾ TẠO MÔ HÌNH 41

3.3 THIẾT KẾ MÔ HÌNH 41

3.3.1 Bản vẽ thiết kế khung mô hình 42

3.3.2 Bản vẽ thiết kế mặt trước mô hình 44

3.3.3 Bản vẽ thiết kế tủ điện 45

3.3.4 Bản vẽ thiết kế bảng đấu nối thực hành 45

3.3.5 Thiết kế cửa buồng thang 45

3.4 TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ 47

3.4.1 Cơ cấu truyền động 47

3.4.2 Tính chọn công suất động cơ truyền động thang máy 49

3.4.3 Tính toán công suất của động cơ: 49

3.4.4 Tính chọn động cơ 51

3.4.5 Tính toán chọn đối trọng 51

3.4.6 Tính chọn thiết bị đóng cắt và bảo vệ mạch điện 52

3.4.6.1 Tính chọn Aptomat 52

3.4.6.2 Tính chọn Rơ le trung gian 53

3.4.6.3 Tính chọn cảm biến 53

CHƯƠNG 4 MÔ HÌNH THANG MÁY 6 TẦNG 55

4.1 MÔ HÌNH CƠ KHÍ 55

4.2 CẤU TẠO MÔ HÌNH 55

4.2.1 Cơ cấu truyền động 57

4.2.1.1 Cơ cấu truyền động nâng- hạ buồng thang 57

4.2.1.2 Cơ cấu truyền động kéo cửa ra – vào 58

4.2.2 Khối chọn tầng 60

4.2.3 Khối gọi tầng 60

4.2.4 Khối cảm biến xác định vị trí thang 61

4.2.5 Buồng thang 63

4.2.6 Đối trọng 63

4.2.7 Khối nguồn 65

4.2.8 Khối rơle trung gian 66

4.2.9 Khối mạch cảm biến 66

4.2.10 Khối bảng đấu nối thực hành 67

4.3 GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG MÔ HÌNH 67

4.3.1 PLC IVC1-2416MAR 67

4.3.2 Atmega 16 68

4.3.3 Khí cụ điện CB 68

4.3.4 Rơle trung gian 68

4.3.5 Bộ đổi nguồn 220VAC – 12VDC 69

4.3.6 Động cơ kéo cửa 70

4.3.7 Động cơ kéo cabin thang máy 71

4.3.8 Công tắc hành trình 71

4.3.9 Cảm biến quang SHARP GP1A73A1 71

4.3.9.1 Sơ đồ nguyên lý mạch kích điện áp của cảm biến quang 72

4.3.9.2 Sơ đồ mạch in của cảm biến 73

4.3.10 Công tắc, nút nhấn 73

4.3.11 Led 7 đoạn, ma trận 74

4.3.12 Cầu chì 74

CHƯƠNG 5 ỨNG DỤNG PLC IVC1–2416MAR ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH 76

5.1 TỔNG QUAN PLC IVC 76

5.2 ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT [9] 76

5.3 CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA PLC IVC 79

5.4 PLC IVC1-2416MAR 79

5.4.1 Cấu hình 80

5.4.2 Thông số kỹ thuật PLC IVC1-2416M 80

5.5 PHẦN MỀM AUTO STATION 81

5.5.1 Yêu cầu về cấu hình máy tính 81

5.5.2 Cách tạo một Project mới 81

5.5.3 Truyền thông 82

5.5.3.1 Truyền thông Modbus 83

5.5.3.3 Truyền thông FREE PORT 84

5.6 MỘT SỐ LỆNH THƯỜNG DÙNG 84

5.6.1 Thường mở 84

5.6.2 Thường đóng 85

5.6.3 Lệnh Out 85

5.6.4 Lệnh Set 85

5.6.5 Lệnh Reset 86

5.6.6 Timer đóng chậm TON 86

5.6.7 Timer mở chậm OF 87

5.6.8 Bộ đếm lên Counter Up (CTU) 87

5.7 LẬP TRÌNH, ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH 88

5.7.1 Sơ đồ khối mô hình điều khiển 88

5.7.2 Sơ đồ mạch động lực 89

5.7.3 Phân địa chỉ vào ra 89

5.7.4 Sơ đồ kết nối IVC1–2416MAR 90

5.7.5 Lưu đồ thuật toán điều khiển thang máy 92

5.7.5.1 Lưu đồ Reset buồng thang khi hệ thống bắt đầu hoạt động 92

5.7.5.2 Lưu đồ thuật toán điều khiển ở chế độ Auto 93

5.7.5.3 Lưu đồ thuật toán chương trình đóng, mở cửa cabin 93

5.7.5.4 Chương trình điều khiển (Phần phụ lục) 94

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 95

TÀI LIỆU THAM KHẢO 96

PHỤ LỤC 97

DANH SÁCH HÌNH SỬ DỤNG

Hình 1 1 Hình dạng tổng thể của thang máy 4

Hình 1 2 Kết cấu cơ khí của thang máy 12

Hình 1 3 Cơ cấu nâng thang 13

Hình 1 4 Puly dẫn hướng 14

Hình 1 5 Ray dẫn hướng 15

Hình 1 6 Ngàm dẫn hướng 16

Hình 1 7 Hệ thống treo kiểu lò xo 17

Hình 1 8 Bộ kiểm soát tốc độ dưới 19

Hình 1 9 Đối trọng 20

Hình 1 10 Thắng điện từ 22

Hình 1 11 Phanh hãm bảo hiểm kiểu kìm 23

Hình 1 12 Bộ kiểm soát tốc độ 24

Hình 1 13 Encorder 25

Hình 1 14 Cảm biến vị trí kiểu quang điện 26

Hình 2 1 Biểu đồ làm việc tối ưu của thang máy 34

Hình 2 2 Mô hình điều khiển thang máy bên ngoài buồng thang 36

Hình 2 3 Bảng điều khiển bên trong thang máy 38

Hình 3 1 Bản vẽ thiết kế khung mô hình 42

Hình 3 2 Bản vẽ thiết kế khung mô hình 44

Hình 3 3 Bản vẽ thiết kế bên trong tủ điện 45

Hình 3 4 a,b,c Một số loại cơ cấu truyền động 48

Hình 4 1 Mô hình tổng quát 55

Hình 4 2 Cơ cấu nâng – hạ buồng thang 58

Hình 4 3 Cơ cấu truyền động kéo cửa cabin 59

Hình 4 4 Bảng chọn tầng 60

Hình 4 5 Bảng gọi tầng 61

Hình 4 6 Khối cảm biến xác định vị trí thang 62

Hình 4 7 Vị trí công tắc hành trình giới hạn 62

Hình 4 8 Buồng thang 63

Hình 4 9 Đối trọng 64

Hình 4 10 Tủ điện 64

Hình 4 11 Hình ảnh bên trong tủ điện 65

Hình 4 12 Nguồn 65

Hình 4 13 Khối rơle trung gian 66

Hình 4 14 Khối mạch cảm biến 66

Hình 4 15 Bảng đấu nối thực hành 67

Hình 4 16 PLC IVC1-2416MAR 67

Hình 4 17 Atmega 16 68

Hình 4 18 CB 68

Hình 4 19 Cấu tạo bên ngoài rơle trung gian 68

Hình 4 20 Cấu tạo bên trong 69

Hình 4 21 Bộ nguồn 12V/5A 70

Hình 4 22 Động cơ kéo cửa 70

Hình 4 23 Mặt cắt của động cơ kéo cửa 70

Hình 4 24 Động cơ kéo cabin 71

Hình 4 25 Công tắc hành trình 71

Hình 4 26 Cảm biến quang 72

Hình 4 27 Sơ đồ nguyên lý mạch kích điện áp của 1 cảm biến 72

Hình 4 28 Sơ đồ mạch in mạch kích điện áp của cảm biến 73

Hình 4 29 Công tắc, nút nhấn 73

Hình 4 30 Led 7 đoạn, ma trận 74

Hình 4 31 Cầu chì 74

Hình 5 1 Cấu trúc cơ bản IVC1 79

Hình 5 2 Cấu trúc cơ bản IVC2 79

Hình 5 3 Hình ảnh của PLC IVC1 80

Hình 5 4 Sơ đồ khối mô hình điều khiển 88

Hình 5 5 Sơ đồ mạch động lực 89

Hình 5 6 Sơ đồ nối dây PLC IVC1 91

Hình 5 7 Lưu đồ Reset buồng thang khi hệ thống bắt đầu hoạt động 92

Hình 5 8 Lưu đồ điều khiển buồng thang ở chế độ Auto 93

Hình 5 9 Lưu đồ thuật toán chương trình đóng, mở cửa cabin 94

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 5 1 Đặc điểm kỹ thuật 77

Bảng 5 2 Đặc điểm kỹ thuật của PLC IVC1-2416MAR 80

Bảng 5 3 Yêu cầu về cấu hình máy tính 81

Bảng 5 4 Địa chỉ vào / ra 89

DI/DO Digital input/Digital output

AI/AO Analog Input/Analog Output

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Tự động hóa ngày càng đóng vai trò quan trọng trong đời sống công nghiệp Ngày nay ngành tự động đã phát triển tới trình độ rất cao nhờ những tiến bộ của khoa học kỹ thuật Nếu như trước đây hệ thống điều khiển tự động dựa trên các rơle thì ngày nay chúng được thay thế bằng các bộ PLC với những tính năng vượt trội như: hoạt động chính xác, tin cậy, dễ lập trình, dễ chuẩn hóa…và PLC đã trở thành một thành phần không thể thiếu trong hệ thống tự động ngày nay Với nhịp độ phát triển của nhân loại, con người đã ngày càng có nhiều nhu cầu hơn, mỗi thứ điều phải tiện nghi, phương tiện đi lại dễ dàng nhanh chóng Vì vậy, thang máy trở thành phương tiện, vận chuyển, đi lại khá phổ biến Thang máy, một thiết bị vận hành đòi hỏi những yêu cầu nghiêm ngặt những như: điều khiển linh hoạt, ổn định, độ chính xác cao…và hiện nay ở nước có rất nhiều nhà cao tầng, thang máy là một phần không thể thiếu để đáp ứng nhu cầu đi lại cũng như tăng thêm nét thẩm mỹ cho

công trình

Hoà chung với công cuộc xây dựng và phát triển đất nước, sự nghiệp giáo dục của nước ta cũng đang từng bước chuyển mình mạnh mẽ với tốc độ phát triển nhanh chóng Một trong những mục tiêu mà ngành giáo dục đưa ra là giúp Việt Nam có được một đội ngũ giáo viên kỹ thuật nòng cốt, kỹ sư chuyên ngành có năng lực, đủ đức, đủ tài phục vụ cho sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá Để đạt được mục tiêu đó thế hệ trẻ, đặc biệt là những sinh viên chúng ta phải chủ động tìm hiểu và ứng dụng những thành tựu khoa học xây dựng nền công nghiệp nước nhà ngày một vững mạnh

Hiện tại phòng thí nghiệm thực hành Truyền Động Điện của trường vẫn chưa có

mô hình thực hành Thang máy

Xuất phát từ nhu cầu thiết thực của cuộc sống và niềm đam mê khoa học, nên

em đã chọn đề tài: “Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình Thang máy 6 tầng”

Đề tài đề cập đến lĩnh vực đang được ứng dụng rất phổ biến trong cuộc sống, thế nhưng đây lại là khối kiến thức khá mới mẻ đối với sinh viên chúng em

2 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mô hình thang máy 6 tầng

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu:

- Nghiên cứu nguyên lý hoạt động và cách vận hành thang máy

- Thiết kế, chế tạo mô hình thang máy ứng dụng trong phòng thí nghiệm Truyền Động Điện

- Tìm hiểu về cấu trúc phần cứng PLC IVC1–2416MAR, cách sử dụng phần mềm Auto Station và các tập lệnh điều khiển

Phạm vi nghiên cứu:

Dựa vào yêu cầu của đồ án nên chỉ tập trung đi sâu vào:

- Tìm hiểu tổng quan thang máy về mặt lý thuyết

- Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mô hình thang máy 6 tầng ứng dụng tại phòng thí nghiệm Truyền Động Điện

- Viết chương trình điều khiển mô hình

4 Phương pháp nghiên cứu

- Thu thập, tìm hiểu, nguyên cứu tài liệu về thang máy

- Vận dụng, kế thừa tài liệu, đồ án của các khóa trước

- Thiết kế mô hình thực nghiệm

- Lập trình, kết nối vận hành trên mô hình làm được

5 Ứng dụng và nhu cầu thực tế

Chế tạo ra “Mô hình Thang Máy 6 Tầng” nếu được khoa, nhà trường đánh giá tốt sẽ được phục vụ cho công tác thực hành, thí nghiệm tại phòng thực hành Truyền Động Điện của nhà trường

Tạo điều kiện cho sinh viên có cơ hội học tập, nghiên cứu một cách thực tế về lập trình PLC và cách điều khiển các thiết bị như rơle trung gian, cảm biến, động cơ… Đó là một cơ hội rất tốt giúp sinh viên khỏi bỡ ngỡ khi làm việc thực tế

6 Bố cục đồ án

Đồ án được thực hiện với các nội dung chủ yếu sau:

Chương 1: Tổng quan về thang máy

Chương 2: Yêu cầu và hướng dẫn về thang máy

Chương 3: Thiết kế mô hình và tính toán chọn thiết bị

Chương 4: Giới thiệu về mô hình thang máy 6 tầng

Chương 5: Ứng dụng PLC IVC1–2416MAR điều khiển mô hình thang máy Kết luận, đánh giá và kiến nghị

Mặc dù đã hết sức nỗ lực, cố gắng trong quá trình thực hiện đồ án nhưng với trình độ, kiến thức, kinh nghiệm thực tế hạn chế và thời gian có hạn nên không thể tránh khỏi những sai sót nhất định Do đó, em rất mong muốn nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy cô và đóng góp của bạn bè để đồ án được hoàn chỉnh hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG

Thang máy là thiết bị vận tải dùng để chở người và hàng hoá theo phương thẳng đứng hoặc nghiêng một góc nhỏ hơn 15° so với phương thẳng đứng theo một tuyến

đã định sẵn [4]

Thang máy được sử dụng rộng rãi trong các khách sạn, công sở, chung cư, bệnh viện, trong các ngành sản xuất như trong ngành khai thác hầm mỏ, trong ngành xây dựng, luyện kim, công nghiệp nhẹ… Đặc điểm vận chuyển bằng thang máy so với các phương tiện vận chuyển khác là thời gian của một chu kỳ vận chuyển bé, tần suất vận chuyển lớn, đóng mở máy liên tục Nó đã thay thế cho sức lực của con người và mang lại hiệu quả cao

Ngoài ý nghĩa vận chuyển, thang máy còn là một trong những yếu tố làm tăng

vẻ đẹp và tiện nghi của công trình

Hình dạng cơ bản của thang máy được giới thiệu tại (hình 1.1)

Hình 1 1 Hình dạng tổng thể của thang máy

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 tầng 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

Ở Việt Nam trước đây thang máy chủ yếu được sử dụng trong các ngành công nghiệp để chở hàng hoá và ít được phổ biến Nhưng trong giai đoạn hiện nay với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế quốc dân và cơ sở hạ tầng càng ngày việc sử dụng thang máy trong mọi lĩnh vực ngày càng tăng lên

Thang máy là một thiết bị vận chuyển đòi hỏi tính an toàn nghiêm ngặt, nó liên quan trực tiếp đến tài sản và tính mạng con người, vì vậy yêu cầu chung đối với hệ thống thang máy khi thiết kế, chế tạo, lắp đặt, vận hành, sử dụng và sửa chữa là phải tuân thủ một cách nghiêm ngặt các yêu cầu kỹ thuật an toàn được quy định trong các tiêu chuẩn, quy trình, quy tắc

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), công tắc an toàn của cửa cabin, khoá an toàn cửa tầng, bộ cứu hộ khi mất nguồn điện…

1.2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN

a Trên thế giới

Cuối thế kỷ 19, trên thế giới chỉ có một vài hãng thang máy ra đời như: Otis, Schindler Chiếc thang máy đầu tiên đã được chế tạo và đưa vào sử dụng của hãng Otis (Mỹ) năm 1853 Đến năm 1874, hãng thang máy Schindler (Thụy Sĩ) cũng đã

chế tạo thành công những thang máy khác Lúc đầu thang máy có bộ tời kéo chỉ có một cấp tốc độ, cabin có kết cấu đơn giản, cửa tầng đứng bằng tay, tốc độ di chuyển của cabin thấp

Đầu thế kỷ 20, nhiều hãng thang máy khác ra đời như: KONE (Phần Lan), MISUBISHI, NIPON, ELEVATOR (Nhật Bản), THYSEN (Đức), SABIEM (Ý)…

đã chế tạo các loại thang máy có tốc độ cao, tiện nghi trong cabin tốt hơn và êm dịu hơn

Vào đầu những năm 1970, thang máy đã chế tạo đạt tới tốc độ 7,5m/s, những thang máy chở hàng đã có tải trọng tới 30 tấn Đồng thời cũng trong khoảng thời gian này cũng có các thang máy thủy lực ra đời Sau một khoảng thời gian rất ngắn với tiến bộ của các ngành khoa học khác, tốc độ thang máy đã đạt tới 10m/s 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 được khoảng 40% công suất động cơ

Đồng thời, cũng vào những năm này đã xuất hiện thang máy dùng động cơ cảm ứng tuyến tính

Vào đầu những năm 1990, trên thế giới đã chế tạo những thang máy có tốc độ đạt tới 12,5 m/s và các thang máy có các tính năng kỹ thuật khác

b Ở Việt Nam

Trước đây, thang máy ở Việt Nam đều do một số nước Đông Âu cung cấp Chúng được sử dụng để vận chuyển trong công nghiệp và chuyên chở người trong các nhà cao tầng Tuy nhiên số lượng còn rất khiêm tốn Trong những năm gần đây,

do nhu cầu sử dụng thang máy tăng mạnh, một số hãng thang máy trong nước xuất hiện, trong đó công ty Thang máy Thiên Nam (Thien Nam Elevator-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 Elevator-Co), công ty thang máy Thái Bình (Thai Binh Elevator-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: Otis Elevator (Mỹ),

Mitsubishi (Nhật), Nippon Elevator, Fuji Elevator (Nhật), LG Elevator (Hàn Quốc), Techno (Italia)… 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

Cung cấp, lắp đặt thiết bị thang máy theo hai hướng là:

- Nhập thiết bị toàn bộ của các hãng nước ngoài, thiết bị hoạt động tốt, tin cậy nhưng giá thành rất cao

- Trong nước tự chế tạo phần điều khiển và một số phần cơ khí đơn giản

Về công nghệ thì các hãng luôn đổi mới còn mẫu mã thì phổ biến ở hai dạng:

- Hệ thống truyền động dùng động cơ điện với đối trọng thông thường

- Hệ thống nâng hạ buồng thang bằng thủy lực

Các hệ thống thang máy truyền động bằng động cơ điện hiện đại, phổ biến là dùng kỹ thuật vi xử lý kết hợp với điều khiển vô cấp tốc độ động cơ điện

1.3 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:

1.3.1 Theo công dụng (TCVN 5744 - 1993)

a Thang máy chuyên chở người

Loại này chuyên vận chuyển hành khách trong các khách sạn, công sở, nhà nghỉ, các khu chung cư, trường 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

b 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…

c Loại 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… Hiện nay trên thế giới đã sản xuất theo cùng tiêu chuẩn kích thước và tải trọng cho lại thang máy này

d 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 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 dùng cho nhân viên khách sạn…chủ yếu chở hàng nhưng có người đi kèm để phục vụ

e 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) Còn các loại thang máy khác nêu ở trên vừa điều khiển trong cabin vừa điều khiển ngoài cabin

1.3.2 Phân loại theo thông số cơ bản

a Theo tốc độ di chuyển của cabin

b Theo khối lượng vận chuyển của cabin

Thang máy loại nhỏ: Q < 500 kg Thường dùng trong thư viện, trong







các nhà hàng ăn uống để vận chuyển sách hoặc thực phẩm

Thang máy loại trung bình: Q = 500 1000 Kg

Thang máy loại lớn: Q = 1000 1600 kg

Thang máy loại rất lớn Q > 1600 Kg

1.3.3 Phân loại theo vị trí đặt bộ tời kéo

a Đối với thang máy điện

Thang máy có bộ tời kéo đặt phía trên giếng thang

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

b Đối với thang máy thuỷ lực

b Theo tổ hợp điều khiển

Điều khiển đơn

Điều khiển kép

Điều khiển theo nhóm

c Theo vị trí điều khiển

Điều khiển trong cabin

Điều khiển ngoài cabin

Điều khiển cả trong và ngoài cabin

1.3.5 Theo hệ thống dẫn động cabin

a 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 cabin lên xuống nhờ bánh răng, thanh răng (chuyên để chở người phục vụ xây dựng các công trình cao tầng)

b 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

c Thang máy nén khí

1.3.6 Theo vị trí của cabin và đối trọng giếng thang

a Đối trọng bố trí phía sau

b Đối trọng bố trí một bên

1.3.7 Theo quỹ đạo di chuyển của cabin

a Thang máy đứng thẳng

b Thang máy nghiêng

c Thang máy zigzag

1.3.8 Theo kết cấu các cụm cơ bản

a Theo kết cấu của bộ tời kéo

Bộ tời kéo có hộp giảm tốc

Bộ tời kéo không có hộp giảm tốc: thường dùng cho các loại thang máy có tốc độ cao (v > 2,5m/s)

Bộ tời kéo sử dụng động cơ một tốc độ, hai tốc độ, động cơ điều chỉnh

vô cấp, động cơ cảm ứng tuyến tính (LIM – Linear Induction Motor)

Bộ tời kéo có puly ma sát: khi puly quay kéo theo cáp chuyển động là nhờ ma sát sinh ra giữa rãnh ma sát của puly và cáp Loại này đều phải có đối trọng

b Theo hệ thống cân bằng

Có đối trọng

Không có đối trọng

Có cáp hoặc xích cân bằng dùng cho các thang máy có hành trình lớn Không có cáp hoặc xích cân bằng

c Theo cách treo cabin và đối trọng

Treo trực tiếp vào dầm trên của cabin

Có palăng cáp (thông qua các puly trung gian) vào dầm trên của cabin Đẩy từ phía đáy cabin thông qua các puly trung gian

d Theo hệ thống cửa cabin

Đóng mở cửa bằng tay: Khi cabin dừng đúng tầng thì phải có người ở trong hoặc ở ngoài mở cửa và đóng cửa cabin và cửa tầng

Đóng mở cửa bán tự động: Khi cabin dừng đúng tầng thì cửa cabin và cửa tầng tự động mở, khi đóng phải dùng tay hoặc ngược lại

Cả hai loại này đều dùng cho các thang máy chở hàng có người đi kèm hoặc thang máy dùng cho nhà riêng

Đóng mở tự động: Khi cabin dừng đúng tầng thì cửa cabin và cửa tầng tự động mở và đóng nhờ một cơ cấu đặt ở đầu cabin Thời gian

và tốc độ đóng mở có thể điều chỉnh được

e Theo bộ hãm bảo hiểm cabin

Hãm tức thời, loại này dùng cho thang máy có tốc độ thấp đến 45m/ph

Hãm êm, loại này dùng cho thang máy có tốc độ lớn hơn 0,5 m/s và thang máy chở bệnh nhân

1.4 TRANG THIẾT BỊ CƠ KHÍ CỦA THANG MÁY

1.4.1 Tổng thể cơ khí 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 thường bao gồm một số bộ phận chức năng sau: buồng thang, tời nâng, cáp treo buồng thang, đối trọng, động cơ truyền động, phanh hãm điện từ và các thiết bị điều khiển khác

Tất cả các thiết bị của thang máy được bố trí trong giếng buồng thang (khoảng không gian từ trần của tầng cao nhất đến mức sâu nhất của tầng 1), trong phòng máy (trên sàn tầng cao nhất) và hố buồng thang (dưới mức sàn tầng 1)

Mỗi bộ phận chức năng đó đảm nhận một nhiệm vụ làm thang máy hoàn chỉnh hơn, an toàn thuận tiện hơn

Bố trí các thiết bị của một thang máy được biểu diễn trên (hình 1.2)

Hình 1 2 Kết cấu cơ khí của thang máy

1 Cabin; 2 Con trượt ray dẫn hướng; 3 Ray dẫn hướng cabin; 4 Thanh kẹp tăng cáp; 5 Cụm đối trọng; 6 Ray dẫn hướng đối trọng; 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; 19 Kẹp ray đối trọng

1.4.2 Thiết bị lắp đặt trong buồng máy

1.4.2.1 Cơ cấu nâng

Trong buồng máy lắp đặt hệ thống tời nâng hạ buồng thang tạo ra lực kéo chuyển động buồng thang và đối trọng

Cơ cấu nâng gồm có các bộ phận sau: bộ phận kéo cáp (puly hoặc tang quấn cáp), hộp giảm tốc độ, phanh hãm điện từ và động cơ truyền động Trong thang máy thường dùng hai cơ cấu nâng là cơ cấu nâng có hộp số và cơ cấu nâng không dùng hộp số

a Cơ cấu nâng có hộp số b Cơ cấu nâng không hộp số

Hình 1 3 Cơ cấu nâng thang

+ Cơ cấu nâng có hộp số là động cơ được chế tạo thêm thiết bị làm thay đổi tốc độ quay (còn gọi là hộp số)

+ Cơ cấu nâng không hộp số là động cơ được thiết kế đặc biệt, vận tốc quay chậm phù hợp với yêu cầu mà không cần thiết bị thay đổi tốc độ Cơ cấu nâng không có hộp tốc độ thường được sử dụng trong các thang máy tốc độ cao

1.4.2.2 Tủ điều khiển

Chứa các thiết bị đóng ngắt, điều khiển và giám sát hoạt động của thang gồm mạch điều khiển chính (PLC hoặc vi điều khiển), biến tần, cầu chì các loại, công tắc tơ và các loại rơle trung gian

1.4.2.3 Puly dẫn hướng

Là thiết bị được thiết kế chuyển

hướng cáp nâng để cabin và đối trọng ở

hai vị trí thuận lợi trong việc di chuyển,

đồng thời làm giảm moment kéo tải cho

ở buồng thang được cung cấp bằng dây cáp mềm

Hệ thống cáp treo là hệ thống cáp hai nhánh một đầu nối với cabin đầu còn lại nối với đối trọng vòng qua puly dẫn hướng

cho phép) Xem hình 1.5

Hình 1 4 Puly dẫn hướng

Hình 1 5 Ray dẫn hướng Ngoài ra còn có hệ thống điện chiếu sáng hố thang và dây dẫn điện

1.4.4 Cabin và các thiết bị liên quan

Cabin là bộ phận mang tải của thang máy Cabin phải có kết cấu sao cho có thể tháo rời nó thành từng bộ phận nhỏ Theo cấu tạo, cabin gồm 2 phần: kết cấu chịu lực (khung cabin) và các vách che, trần, sàn tạo thành buồng cabin Trên khung cabin có lắp các ngàm dẫn hướng, hệ thống treo cabin, hệ thống tay đòn và bộ hãm bảo hiểm, hệ thống cửa và cơ cấu đóng mở cửa… Ngoài ra, cabin của thang máy chở người phải đảm bảo các yêu cầu về thông gió, nhiệt độ và ánh sáng

1.4.4.1 Khung cabin

Khung cabin là phần xương sống của cabin thang máy Được cấu tạo bằng các thanh thép chịu lực lớn Khung cabin phải đảm bảo cho thiết kế chịu đủ tải định mức

trong giếng thang không vượt quá giá trị cho phép Có hai loại ngàm dẫn hướng:

ngàm trượt (bạc trượt) và ngàm con lăn (hình 1.6)

1.4.4.3 Hệ thống treo cabin

Do cabin và đối trọng được treo bằng nhiều sợi cáp riêng biệt cho nên phải

có hệ thống treo để đảm bảo cho các sợi cáp nâng riêng biệt có độ căng như nhau Trong trường hợp ngược lại, sợi cáp chịu lực căng lớn nhất sẽ bị quá tải còn sợi cáp chùng sẽ trượt trên rãnh puly ma sát nên rất nguy hiểm Ngoài ra , do

có sợi chùng sợi căng nên các rãnh cáp trên puly ma sát sẽ bị mòn không đều Vì vậy mà hệ thống treo cabin phải được trang bị thêm tiếp điểm điện của mạch an toàn để ngắt điện dừng thang khi một trong các sợi cáp chùng quá mức cho phép

để phòng ngừa tai nạn Khi đó thang chỉ có thể hoạt động được khi đã điều chỉnh

độ căng của các cáp như nhau Hệ thống treo cabin được lắp đặt với dầm trên khung đứng trong hệ thống chịu lực của cabin

Có 2 loại hệ thống treo: kiểu tay đòn và kiểu lò xo

- Hệ thống treo kiểu tay đòn:

Khi có một sợi cáp chùng, tay đòn lập tức nghiêng đi để điều chỉnh lực căng

Hình 1 6 Ngàm dẫn hướng

cáp nếu cáp chùng quá giới hạn cho phép thì đầu tay đòn sẽ chạm vào tiếp điểm

an toàn để ngắt mạch và thang không hoạt động được Hệ thống treo kiểu tay đòn có khả năng điều lực căng cáp một cách tự động với độ tin cậy cao Nhược điểm của nó là khoảng cách giữa các sợi cáp của nó lớn làm cáp nghiêng khi cabin ở vị trí trên cùng kích thước cồng kềnh và khó bố trí khi có nhiều sợi cáp nâng, cáp có thể bị xoay, xoắn trong quá trình làm việc Các nhược điểm trên có thể khắc phục bằng cách dùng hệ thống kiểu lò xo Các thang máy hiện đại thường dùng hệ thống treo kiểu lò xo

- Hệ thống treo kiểu lò xo:

Trên hình 1.7 là hệ thống treo kiểu lò xo với 4 sợi cáp, các lò xo chịu nén và

giãn ra khi cáp chùng để đảm bảo độ căng cần thiết, mặt khác chúng còn có khả năng giảm chấn Độ nén của mỗi lò xo được điều chỉnh bằng đai ốc bên dưới Khi cáp bị chùng quá giới hạn cho phép thì đầu bulông (2) chạm vào tay đòn (3)

để ngắt tiếp điểm điện (4)

Hình 1 7 Hệ thống treo kiểu lò xo

1.4.4.4 Buồng cabin

Buồng cabin là một kết cấu có thể tháo rời được gồm trần, sàn và vách cabin Các phần này có liên kết với nhau và liên kết với khung chịu lực của cabin Buồng cabin phải đảm bảo được các yêu cầu cần thiết về mặt kỹ thuật cũng như mặt mỹ thuật

1.4.4.5 Hệ thống cửa cabin và cửa tầng

Cửa cabin và cửa tầng là những bộ phận có vai trò rất quan trong trong việc đảm bảo an toàn và có ảnh hưởng lớn đến chất lượng, năng suất của thang máy

hệ thống cửa cabin và cửa tầng được thiết kế sao cho khi dừng tại tầng nào thì chỉ dùng động cơ mở cửa buồng thang đồng thời hệ thống cơ khí gắn cửa buồng thang liên kết với cửa tầng làm cho cửa tầng cũng được mở ra Tương tự khi đóng lại thì hệ thống liên kết sẽ không tác động vào cửa tầng nữa mà buồng thang lại di chuyển đi đến các tầng khác

Khi đứng tại tầng chúng ta sẽ thấy cửa tầng thang máy, cùng với hộp điều khiển tầng gồm có: hiển thị trạng thái thang đang hoạt động (thang đang ở tầng nào, chiều phục vụ hiện tại, thang đang ở chế độ kiểm tra bảo dưỡng, báo lỗi ), nút nhấn gọi thang (loại có đèn nhớ), ổ khoá hoạt động của thang hoặc khoá gọi

sử dụng thang

Trạng thái bình thường thì các cửa tầng đều được đóng kín (có cơ cấu khoá

cơ khí bên trong chuyên môn gọi là doorlock, nếu muốn mở được cửa từ bên ngoài thì bạn phải có chìa khoá để mở doorlock này ra, trên các doorlock được

bố trí tiếp điểm điện để nhận biết cửa đóng kín) Cửa tầng được thiết kế luôn luôn có xu hướng đóng lại nhờ vào đối trọng cửa luôn kéo cửa đóng Muốn mở cửa ra thì phải tác dụng lực lớn hơn lực kéo này (một số thang Châu Âu không

sử dụng đối trọng mà dùng lò xo) Thang máy chỉ hoạt động khi tất cả các cửa đều được đóng kín, khi thang ngang bằng tầng thì cửa cabin mở ra kéo theo cửa tầng mở, nếu cửa đã đóng kín rồi mà tiếp điểm cửa không đóng thì bộ điều khiển cũng hiểu là cửa chưa đóng và thang không hoạt động Tuỳ vào thiết kế mỗi thang mà cửa tầng có 1 hoặc nhiều cánh, các cánh cửa này sẽ liên kế truyền động

với nhau để chúng mở đồng bộ

Kích thước cửa tuỳ thuộc vào yêu cầu sử dụng và kích thước hố thang, cửa

mở cabin có thể được đóng và mở một cách tự động gọi là “cửa tự động”, có thể đóng mở bằng tay gọi là “cửa mở tay”

Cửa tự động cũng có nhiều loại, phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của hố thang:

- Cửa tự động, 2 cánh mở về hai phía

- Cửa tự động, 2 cánh mở về một phía

- Cửa tự động, 4 cánh mở về hai phía

1.4.5 Các thiết bị cố định trong giếng thang

1.4.5.1 Giảm chấn

Dưới đáy giếng có bố trí thêm các bộ giảm chấn nhằm tránh hiện tượng va đập quá mạnh khi công tắc giới hạn dưới không tác động hoặc khi thang bị đứt cáp treo dùng để chống sóc hoặc va chạm mạnh gây ảnh hưởng đến an toàn cho hành khách và hành hóa khi đang sử dụng thang máy, đồng thời tránh hư hỏng cho cabin và đối trọng thang máy

1.4.5.2 Bộ kiểm soát tốc độ dưới

Bộ kiểm soát tốc độ dưới có tác

dụng chống chùng cáp, đứt cáp bộ kiểm

soát tốc độ trên, để đảm bảo hệ thống

thang máy hoạt động bình thường

Hình 1 8 Bộ kiểm soát tốc độ dưới

1.4.6 Hệ thống cân bằng trong thang máy

Đối trọng, cáp nâng, cáp điện, cáp hoặc xích cân bằng là những bộ phận của hệ thống cân bằng trong thang máy để cân bằng với với trọng lượng của cabin và tải trọng nâng Việc chọn sơ đồ động học và trọng lượng các bộ phận của hệ thống cân bằng có ảnh hưởng lớn đến moment tải trọng và công suất động cơ của cơ cấu dẫn động, đến lực căng lớn nhất của cáp nâng và khả năng kéo của puly ma sát

1.4.6.1 Đối trọng

Đối trọng là bộ phận đóng vai trò chính trong hệ thống cân bằng của thang máy Cabin được treo trên một đầu dây cáp, đầu cáp còn lại được treo vào đối trọng, đoạn giữa của dây cáp vòng qua puly của máy kéo, khi puly này quay làm

dây cáp sẽ bị cuốn vào ở đầu này và bị duỗi ra ở đầu kia (xem hình 1.9) tức là

khi cabin đi lên thì đối trọng đi xuống và ngược lại

Nhờ có đối trọng làm cân bằng với khối lượng của cabin và một phần tải, nên motor kéo nhẹ hơn và vì vậy ít tốn điện hơn

Hình 1 9 Đối trọng

1 Cáp nâng; 2 Hệ thống treo; 3 Ngàm dẫn hướng; 4 Dầm trên;

5 Thanh đứng; 6 Quả đối trọng; 7 Dầm dưới; 8 Thép góc Đối trọng là một khung đứng hình chữ nhật gồm dầm trên (4), dầm dưới (7)

và các thanh thép góc thẳng đứng (5) liên kết với dầm trên và dầm dưới bằng bulông Tại các đầu dầm trên và dầm dưới có lắp các ngàm dẫn hướng (3) để đối trọng có thể tựa và trượt trên ray dẫn hướng khi chuyển động Dầm trên của đối trọng liên kết với hệ thống treo (2) để đảm bảo cho các sợi cáp nâng (1) có độ căng như nhau Các quả đối trọng (6) được đặt khít trong khung đối trọng sao cho chúng không thể dịch chuyển và được giữ bởi thanh thép góc (8)

1.4.6.2 Xích bù và cáp cân bằng

Khi thang máy có chiều cao trên 45m hoặc trọng lượng cáp nâng và cáp điện

có giá trị trên 0,1Q thì người ta phải đặt thêm cáp hoặc xích cân bằng để bù trừ lại phần trọng lượng của cáp nâng và cáp điện chuyển từ nhánh treo cabin sang nhánh treo đối trọng và ngược lại khi thang máy hoạt động, đảm bảo mômen tải tương đối ổn định trên puly ma sát Xích cân bằng thường được dùng cho thang máy có tốc độ dưới 1,4 m/s Đối với thang máy có tốc độ cao, người ta thường dùng cáp cân bằng và có thiết bị kéo căng cáp cân bằng để không bị xoắn Tại thiết bị kéo căng cáp cân bằng phải có tiếp điểm điện an toàn để ngắt mạch điều khiển của thang máy khi cáp cân bằng bị đứt hoặc bị dãn quá lớn và khi có sự cố với thiết bị kéo căng cáp cân bằng

1.4.6.3 Cáp nâng

Có cấu tạo bằng sợi thép tốt có giới hạn bền 1400 – 1800 N/mm2 Trong thang máy thường dùng từ 3 đến 6 sợi cáp bện lại với nhau Cáp nâng thường được lựa chọn theo điều kiện sau :

∗ ≤

Trong đó :

S Max: Lực căng cáp lớn nhất trong quá trình làm việc của thang máy

S d : Tải trọng phá hỏng cáp do nhà chế tạo xác định và cho trong bảng cáp tiêu chuẩn tuỳ thuộc vào loại cáp, đường kính cáp và giới hạn bền của vật liệu sợi thép bện cáp

n : Hệ số an toàn bền của cáp, lấy không nhỏ hơn giá trị quy định

trong tiêu chuẩn, tuỳ thuộc vào tốc độ, loại thang máy và loại cơ cấu nâng

1.4.7 Thiết bị an toàn

Thiết bị an toàn cơ khí trong thang máy có vai trò đảm bảo an toàn cho thang máy và hành khách trong trường hợp xảy ra sự cố như: đứt cáp, cáp trượt trên rãnh puly ma sát, cabin hạ với tốc độ vượt quá giá trị cho phép Thiết bị an toàn cơ khí trong thang máy gồm có:

1.4.7.1 Phanh hãm điện từ

Về kết cấu, cấu tạo, nguyên lý hoạt động giống như phanh hãm điện từ dùng

trong các cơ cấu của cầu trục [2].

a Hình ảnh b Cấu tạo Hình 1 10 Thắng điện từ

1 Cuộn dây; 2 Tấm thép; 3 Trục thau; 4 Gông từ; 5 Bulông chỉnh độ mở thắng; 6 Đai ốc lock; 7 Đai ốc chỉnh lò xo; 8 Lò xo; 9 Bố thắng;

10 Tang Thắng; 11 Càng thắng; 12.Tâm quay càng thắng

Trên đây vừa trình bày một nửa (một bên), thực tế thắng được cấu tạo hai nửa Hai cuộn dây được cấp điện hoặc ngắt điện đồng thời, do đó hai càng thắng

mở ra hoặc kẹp lại cùng lúc

Phanh

hiểm

điện từ

Chức năng:

Khi động cơ kéo có điện đồng thời cấp điện vào thắng làm thắng mở ra cho thang hoạt động Khi đến đúng tầng thì động cơ kéo ngắt điện, thắng đóng lại giữ chặt không cho động cơ quay tránh sự cố cabin hoặc đối trọng tự trượt khi nặng tải

1.4.7.2 Phanh bảo hiểm

Chức năng của phanh bảo hiểm là hạn chế tốc độ di chuyển của buồng thang vượt quá giới hạn cho phép và giữ chặt buồng thang tại chỗ bằng cách ép vào hai thanh dẫn hướng trong trường hợp bị đứt cáp treo Về kết cấu và cấu tạo, phanh bảo hiểm có ba loại:

- Phanh bảo hiểm kiểu nêm dùng để hãm khẩn cấp

- Phanh bảo hiểm kiểu kìm dùng để hãm êm

- Phanh bảo hiểm kiểu lệch tâm dùng để hãm khẩn cấp

Hình 1 11 Phanh hãm bảo hiểm kiểu kìm

1 Thanh dẫn hướng; 2 Gọng kìm; 3 Dây cáp liên động cơ với bộ hạn

chế tốc độ; 4 Tang – bánh vít ; 5 Nêm

Nguyên lý hoạt động:

Phanh bảo hiểm lắp đặt trên nóc của buồng thang, hai gọng kìm (2) trượt dọc theo hai thanh dẫn hướng (1) Nằm giữa hai cánh tay của gọng kìm có nêm (5) gắn chặt vối hệ thống truyền lực trực vít và tang – bánh vít (4) Hệ truyền lực bánh vít, trục vít có hai dạng ren: bên phải là ren phải, còn phần bên trái là ren trái Khi tốc độ của buồng thang thấp hơn trị số giới hạn tối đa cho phép, nêm

(5) ở hai đầu của trục vít ở vị trí xa nhất so với tang – bánh vít (4), làm cho hai gọng kìm (2) trượt bình thường dọc theo thanh dẫn hướng (1) Trong trường hợp tốc độ của buồng thang vượt quá hạn cho phép

Tang – bánh vít (4) sẽ quay theo chiều để kéo dài hai đầu nêm (5) về phía mình, làm cho hai gọng kìm (2) ép chặt vào thanh dẫn hướng Kết quả sẽ hạn chế được tốc độ di chuyển của buồng thang và trong trường hợp bị đứt cáp treo,

sẽ giữ chặt buồng thang vào hai thanh dẫn hướng

1.4.7.3 Bộ kiểm soát tốc độ (Governor)

Bộ kiểm soát tốc độ được đặt ở đỉnh thang và được

điều khiển bởi một vòng cáp kín truyền từ buồng

thang qua puly của bộ điều tốc vòng xuống dưới một

puly cố định ở đáy giếng thang Cáp này chuyển động

với tốc độ bằng tốc độ của cabin và được liên kết với

các thiết bị an toàn Khi tốc độ của cabin vượt quá giá

trị cực đại cho phép, thiết bị kéo cáp do bộ điều tốc

điều khiển sẽ giữ vòng cáp của bộ điều tốc, cáp bị tác

dụng của một lực kéo Lực này sẽ tác động vào thiết bị

an toàn cho buồng thang như ngắt mạch điện động cơ,

đưa thiết bị chống rơi vào làm việc

Hình 1 12 Bộ kiểm soát tốc độ

Tốc độ cabin mà tại đó bộ điều tốc bắt đầu hoạt động gọi là tốc độ nhả Theo

kinh nghiệm tốc độ nhả thường bằng 1/4 lần tốc độ vận hành bình thường của

thang

1.4.7.4 Bộ dự trữ điện (UPS)

UPS là bộ cứu hộ tự động, khi cấp nguồn vào hệ thống thì bộ dự trữ điện

(acquy) sẽ được nạp vào, khi bị mất điện đột ngột thì bộ UPS sẽ dùng nguồn

điện dự trữ 48VDC qua bộ Inverter chuyển thành dòng điện xoay chiều cấp cho

Biến tần, PLC điều khiển động cơ, mở thắng điện từ cho thang trôi về phía gần

nhất, nặng tải và mở cửa cho hành khách thoát ra ngoài

1.5 THIẾT BỊ CẢM BIẾN CỦA THANG MÁY

1.5.1 Cảm biến tốc độ (Encorder)

Encorder được gắn vào rotor của máy

kéo có nhiệm vụ hồi tiếp tốc độ (dạng

xung) từ động cơ về biến tần để điều

khiển, đồng thời hồi tiếp về PLC giúp hệ

thống nhận biết được vị trí của thang và

điều khiển thang chạy với lộ trình hợp lý Hình 1 13 Encorder

1.5.2 Cảm biến vị trí (móng ngựa)

Đây là thiết bị dùng để đếm tầng hoạt động bằng cảm biến quang Khi cảm

biến bị che khuất giữa LED thu và LED phát thì sẽ ngắt điện rơle nằm trong móng

ngựa

Tiếp điểm của rơle này sẽ đưa tín hiệu về boar Selector và boar Decoder để

đếm tầng và giải mã hiển thị vị trí của thang:

 Phát lệnh dừng buồng thang ở tầng được chọn

 Chuyển đổi tốc độ động cơ truyền động từ tốc độ cao sang tốc độ thấp khi

buồng thang đến gần tầng cần dừng, để nâng cao độ dừng chính xác của

buồng thang

 Xác định vị trí của buồng thang

Cảm biến vị trí kiểu quang điện (hình 1.14)

Hình 1 14 Cảm biến vị trí kiểu quang điện

Bộ cảm biến vị trí dùng hai phần tử quang điện, cấu tạo của nó được giới thiệu

trên hình 1.14a Cấu tạo của nó gồm khung giá chữ U (thường làm bằng vật liệu

không kim loại) Trên khung cách điện lắp hai phần tử quang điện (2) đối diện nhau: một phần tử phát quang (điôt phát quang ĐF) và một phần tử thu quang (transistor quang) Để nâng cao độ tin cậy của bộ cảm biến không bị ảnh hưởng độ sáng của môi trường thường dùng phần tử phát quang và thu quang hồng ngoại Thanh gạt (3) di chuyển giữa khe hở của khung các phần tử quang điện

Sơ đồ nguyên lý của bộ cảm biến kiểu quang điện trên hình 1.14b

Nguyên lý làm việc của bộ cảm biến kiểu quang điện như sau: khi buồng thang chưa đến đúng tầng, ánh sáng chưa bị che khuất, transito quang TT thông, transito T1 khoá và transito T2 thông, rơle trung gian RTr tác động, còn khi buồng thang đến đúng tầng, ánh sáng bị che khuất, TT khoá, T1 thông, T2 khoá, rơle trung gian RTr không tác động

1.5.3 Cảm biến trọng lượng

Cảm biến trọng lượng được gắn dưới đáy cabin, có nhiệm vụ hồi tiếp trọng lượng trong cabin về hệ thống điều khiển

- Khi thang đầy tải thì thang vẫn tiếp tục phục vụ khách đi thang đến tầng theo yêu cầu lệnh gọi trong cabin và sẽ không đáp ứng các lệnh gọi bên ngoài cho đến khi thang ra khỏi trạng thái này

- Khi quá tải thì thang sẽ duy trì trạng thái mở cửa, đèn báo quá tải sẽ sáng đồng thời chuông báo sẽ kêu liên tục để nhắc nhở là thang đang bị quá tải Thang

sẽ không phục vụ ở trạng thái này Đồng thời, sẽ hồi tiếp về biến tần để cung cấp dòng hợp lý để kéo motor kéo

1.5.4 Cảm biến mở cửa (photosell)

Cảm biến mở cửa được đặt ở 2 bên đầu cửa cabin Nó sẽ tự động mở ra khi gặp trường hợp có vật cản Khi có vật cản thì tự động cửa sẽ được kích mở ra tương đương như nút nhấn mở cửa bên trong cabin

CHƯƠNG 2 YÊU CẦU VÀ HƯỚNG DẪN VỀ THANG MÁY

Thang máy ảnh hưởng trực tiếp đến tính mạng và tài sản của con người … Vì vậy phải dễ điều khiển, làm việc tin cậy, tiện nghi, có độ bền vững và tuổi thọ lớn, dừng chính xác ở sàn tầng Đồng thời phải mang lại cảm giác thoải mái, tiện nghi, tăng thêm vẻ đẹp cho công trình

2.1 PHỤC VỤ TRONG THANG MÁY

Bước đầu tiên trong bài toán nâng chuyển là hoạch định số hành khách có thể

có Điều đó có nghĩa là phải tìm xem có bao nhiêu người yêu cầu sử dụng, thời gian cao điểm, việc lưu thông diễn ra như thế nào, chỉ lưu thông lên hay lưu thông xuống, đồng thời hay riêng lẻ

Người ta dựa vào ba thông số chính:

- Chiều cao nâng của cabin: chính là số tầng phục vụ

- Sức nâng danh nghĩa: trọng lượng tối đa khi đầy tải, tính bằng trọng tải trung bình của 1 người nhân với số hành khách tối đa

- Tốc độ danh nghĩa: là tốc độ ở chế độ bình ổn

Khi số hành khách được ước đoán thì bước tiếp theo là phải xem xét yếu tố thời gian sao cho tối ưu

Bài toán nâng chuyển đòi hỏi phải xét đến yếu tố thời gian và sự di chuyển diễn

ra trong suốt thời gian vận hành Các yếu tố thời gian này phải liên quan đến thời gian tổng mà được yêu cầu đối với vấn đề phục vụ đồng thời được dựa vào những yêu cầu thực tế hay những giá trị ước lượng được Bài toán nâng chuyển đòi hỏi đến mức tối thiểu các yếu tố thời gian nhằm làm cực đại công việc phục vụ

Các yếu tố này đòi hỏi xem xét dưới nhiều khía cạnh khác nhau, chẳng hạn: buồng thang rộng hay hẹp, vị trí bố trí thang máy, thang trống hay chứa đầy, mật độ hành khách hay tải khác còn lại trên buồng thang và hướng chuyển đổi là vào hay

ra

Các yếu tố thời gian khác khó thường không xác định cụ thể bằng công thức tính toán mà thường dựa trên kinh nghiệm vận hành và phương pháp thống kê