đồ án kỹ thuật cơ khí Phân tích một số sơ đồ động của thang máy chọn cách bố trí trạm dẫn động cho thang máy

LỜI NÓI ĐẦUThang máy là thiết bị không thể thiếu được trong việc vận chuyểnngười và hàng hóa theo phương thẳng đứng trong các tòa nhà cao tầng,chính vì vậy mà từ khi xuất hiện đến nay th

LỜI NÓI ĐẦU

Thang máy là thiết bị không thể thiếu được trong việc vận chuyểnngười và hàng hóa theo phương thẳng đứng trong các tòa nhà cao tầng,chính vì vậy mà từ khi xuất hiện đến nay thang máy luôn được nghiên cứu,cải tiến, hiện đại hóa để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của hành kháchcũng như yêu cầu ngày càng cao về tính an toàn, về tốc độ di chuyển, khốilượng vận chuyển, tiện nghi

Trong những năm gần đây, tại Việt Nam, yêu cầu về nhà ở tăng trongkhi quỹ đất thì hạn chế, do đó xu hướng phát triển nhà theo chiều cao là tấtyếu Vì vậy thang máy ngày càng tăng về số lượng cũng nh độ cao nhờ đóthang máy, thang cuốn nói chung và thang máy chở người nói riêng đã vàđang sẽ được sử dụng càng nhiều Các hãng thang máy hàng đầu đã có mặt ởnước ta

Tuy nhiên so với các nước trong khu vực số lượng thang máy đượclắp đặt chưa lớn và vẫn còn là một thiết bị mới Sự hiểu biết về thang máycòn bị giới hạn ở một số nhà chuyên môn Nhất là về cấu tạo, lắp đặt, sửdụng và vận hành thang

Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp của em là: Thiết kế thang máy chở khách

không buồng máy – là một loại thang mới, chưa được lắp đặt nhiều ở Việt

Nam Do đó nhiệm vụ của em lại càng khó khăn trong khi hiểu biết cơ bản

về thang máy còn chưa thật nhiều Tuy nhiên để hoàn thành tốt đồ án, nângcao hiểu biết của bản thân cũng như góp phần phát triển thang máy ở ViệtNam, em đã rất cố gắng tìm hiểu qua các tài liệu vốn rất Ýt ái, qua thực tếlắp ráp và vận hành thang máy tại cơ sở thực tập

Là mét sinh viên sắp ra trường, em tự thấy có trách nhiệm phải cốgắng góp phần vào sự phát triển chung của ngành cơ khí nước nhà Cụ thểthông qua đồ án này em muốn mình sau khi ra trường sẽ trở thành một người

có hiểu biết sâu về thang máy từng bước nắm bắt kỹ thuật cũng như các vấn

đề khác về thang máy tiến tới có thể đi đến tự sản xuất, giảm giá thành củathang, biến công nghệ sản xuất thang máy của nước ngoài thành công nghệcủa chính mình

Thực tế cho thấy, điều mà hầu hết sinh viên mới ra trường gặp phải đó

là sự thiếu kinh nghiệm thực tế, thiếu những va chạm cần thiết nên việc thayđổi điều này là hết sức quan trọng Để bổ sung kinh nghiệm thực tế ngay từkhi chưa ra trường thì việc tận dụng tốt kỳ thực tập tốt nghiệp và quá trìnhlàm đồ án tốt nghiệp là hết sức quan trọng Được sự quan tâm của trườngcũng như thầy Nguyễn Văn Hội - là người trực tiếp hướng dẫn tốt nghiệp tạođiều kiện, em đã tận dụng tốt dịp này để bổ sung những điều còn thiếu: tiếpcận với thực tế sản xuất, lắp ráp thang máy làm quen và tìm hiểu về côngviệc sau khi ra trường, tìm hiểu so sánh những điều đã học so với thực tế,công việc của các kĩ sư tại các phòng kĩ thuật hay ngay tại nơi sản xuất, làmquen dần với sự hoạt động của một công ty Qua dịp này, em đã cảm thấygiữa học tập và thực tế sản xuất có một khoảng cách tương đối lớn Để hiểuđược những điều đó em phải rất cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy thuộc bộmôn Cơ sở thiết kế máy đã tận tình giúp đỡ em trong quá trình làm đồ ánđặc biệt là thầy Nguyễn Văn Hội hướng dẫn trực tiếp cho em

Em cũng rất cảm ơn đến sự hết sức tạo điều kiện của bộ môn Cơ sởthiết kế máy cũng nh Khoa Cơ khí

Hà nội ngày … tháng … năm … Sinh viên: Trần Văn Minh

PHẦN I TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THANG MÁY

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY

I Khái niệm chung về thang máy:

* Thang máy là thiết bị chuyên dụng để chở người, hàng hóa, vật

phương thẳng đứng theo một tuyến đã định sẵn

* Thang máy thường dùng trong khách sạn, công sở, chung cư, bệnhviện, các đài quan sát, tháp truyền hình, trong các nhà máy, công xưởng Đặc điểm vận chuyển bằng thang máy so với các thiết bị vận chuyển khác làthời gian vận chuyển của một chu kỳ bé, tần suất vận chuyển lớn, đóng mởmáy liên tục Ngoài ý nghĩa về vận chuyển, thang máy còn là một trong cácyếu tố làm tăng vẻ đẹp và tiên nghi của các công trình

* Nhiều quốc gia trên thế giới quy định, đối với các tòa nhà 6 tầng trởlên đều 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 máytrang bị cho công trình so với tổng giá thành của công trình chiếm khoảng6% đến 7% là hợp lý Đối với những công trình đặc biệt như bệnh viện, nhàmáy, khách sạn , tuy số tầng nhỏ hơn 6 nhưng do yêu cầu phục vụ vẫn phảitrang bị thang máy

* Với những nhà cao tầng có chiều cao lớn thì việc trang bị thang máy

là bắt buộc để phục vụ việc đi lại trong tòa nhà Nếu vấn đề vận chuyểnngười trong tòa nhà này không được giải quyết thì các dự án xây dựng cáctòa nhà cao tầng không thể thành hiện thực

* Thang máy là một thiết bị vận chuyển đòi hỏi tính an toàn nghiêmngặt, nó liên quan trực tiếp đến tài sản và tính mạng con người Vì vậy yêucầu chung đối với thang máy là 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 về kỹthuật an toàn được quy định trong các tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm.

* Thang máy chỉ có cabin đẹp, sang trọng, thông thoáng, êm dịu thìchưa đủ điều kiện để đưa vào sử dụng mà phải có đầy đủ thiết bị an toàn,đảm bảo độ tin cậy như: điện chiếu sáng dự phòng khi mất điện, điện thoạinội bộ(Interphone), chuông báo, bộ hãm bảo hiểm, an toàn cabin (đối trọng),công tắc an toàn cửa tầng, bộ cứu hộ khi mất điện nguồn

II Lịch sử phát triển của thang máy:

* Cuối thế kỷ XIX, trên thế giới mới chỉ có một vài hãng thang máy rađời như OTIS, Schindler Chiếc thang máy đầu tiên đã được chế tạo và đưavào sử dụng là của hãng thang máy OTIS (Mỹ) năm 1853 Đến năm 1874,hãng thang máy Schindler (Thụy Sỹ) cũng đã chế tạo thành công một sốthang máy khác Lúc đầu bộ tời kéo chỉ có một tốc độ, cabin có kết cấu đơngiản, cửa tầng đóng mở bằng tay, tốc độ di chuyển của cabin thấp

* Đầu thế kỷ XX, có nhiều hãng thang máy khác ra đời như KONE(Phần Lan), MISUBISHI, NIPPON ELEVATOR (Nhật Bản), THYSEN(Đức), SABIEM (Ý) đã chế tạo các thang máy có tốc độ cao, tiện nghitrong cabin tốt hơn và êm hơn

* Vào đầu những năm 1970, thang máy đã chế tạo đạt tới tốc độ 450m/ph, những thang máy chở hàng đã có tải trọng lên tới 30 tấn đồng thờicũng trong khoảng thời gian này đã có những thang máy thủy lực ra đời Saumột khoảng thời gian rất ngắn với sự tiến bộ của các ngành khoa học khác,tốc độ thang máy đã đạt tới 600 nm/ph 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 khoảng thời gian này đã xuất hiện thang máydùng động cơ điện cảm ứng tuyến tính.

* Vào đầu những năm 1990, trên thế giới đã chế tạo những thang máy

có tốc độ đạt tới 750 m/ph và các thang máy có tính năng kỹ thuật đặc biệtkhác

III Phân loại thang máy:

Hiện nay, thang máy được sản xuất, thiết kế với nhiều chủng loại khácnhau để phù hợp với mục đích sử dụng của từng công trình cũng như mụcđích của con người Có thể phân loại thang máy theo các nguyên tắc, đặcđiểm sau:

3.1 Theo công dụng (TCVN 5744 - 1993):

thang máy được phân làm 5 loại:

a Thang máy chuyên chở người: Loại này để vận chuyển người trongcác khách sạn, công sở, nhà nghỉ, các khu chung cư, trường học

b Thang máy chuyên chở người có kèm theo hàng: thường dùng chocác siêu thị, khu triển lãm

c Thang máy chuyên chở bệnh nhân: thường dùng trong các bệnhviện, khu điều dưỡng Đặc điểm của loại thang này là kích thước thôngthủy cabin phải đủ lớn để chứa băng ca hoặc giường bệnh cùng các bác sỹ,

hộ tá, các dụng cụ cấp cứu đi kèm

d Thang máy chuyên chở hàng không có người đi kèm: loại này dùngchuyên chở vật liệu, thức ăn trong khách sạn, nhà ăn tập thể Đặc điểm củaloại này là có điều khiển bên ngoài cabin (trước cửa tầng) trong khi các loạithang khác có điều khiển cả trong và ngoài cabin

Ngoài 5 loại thang trên còn có một số loại thang khác nh: thang máy cứuhỏa, thang máy chở ô tô

3.2 Theo hệ thống dẫn động cabin:

thang máy được chia thành 3 loại sau:

a Thang máy dẫn động điện: dẫn động thang bằng động cơ điện quahộp giảm tốc tới puly ma sát hoặc tang cuốn cáp Chính nhờ cabin được treobằng cáp mà hành trình thang không bị hạn chế Ngoài ra còn có loại thangmáy dẫn động bằng bánh răng thanh răng chuyên dùng chở người phục vụcho các công trường xây dựng cao tầng

b Thang máy thủy lực (bằng xy lanh - pít tông): Cabin được được đẩy

từ dưới lên nhờ pít tông - xy lanh thủy lực nên hành trình bị hạn chế Hiệnnay thang máy thủy lực có hành trình tối đa là khoảng 18 m vì vậy không thểtrang bị cho các công trình cao tầng mặc dù kết cấu gọn, tiết diện giếngthang 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 do buồng máy đặt ởtầng trệt

c Thang máy khí nén

3.3 Theo vị trí đặt bộ tời kéo:

* Đối với thang máy điện có 2 loại:

- Thang máy có bộ tời kéo đặt phía trên giếng thang

- Thang máy có bộ tời kéo đặt phía dưới giếng thang

* Đối với thang máy dẫn động lên xuống bằng bánh răng thanh răngthì bộ tời dẫn động đặt ngay trên nóc cabin

* Đối với thang máy thủy lực: buồng máy đặt tại tầng trệt

3.4 Theo hệ thống vận hành:

a Theo mức độ tự động:

- Loại nửa tự động

- Loại tự động

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

3.5 Theo các thông số cơ bản:

a Theo tốc độ di chuyển của cabin:

3.6 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 loạithang có tốc độ v > 2,5 m/s.

- Bộ tời kéo sử dụng động cơ một tốc độ, hai tốc độ, động cơđiều chỉnh vô cấp, động cơ cảm ứng tuyến tính ( Linear Induction Motor)

- Bộ tời kéo có puly ma sát hoặc tang cuốn cáp để dẫn động chocabin lên xuống

- Không có cáp hoặc xích cân bằng

c Theo cách treo cabin và đối trọng:

-Treo trực tiếp vào dầm trên của cabin

- Có pa lăng cáp ( thông qua puly trung gian) vào dầm trên củacabin

- Đẩy từ phía đáy cabin lên thông qua các puly trung gian

d Theo hệ thống cửa cabin:

- Theo phương pháp đóng mở cửa cabin:

- Theo kết cấu của cửa:

+ Cánh cửa dạng cửa xếp lùa về một phía hoặc hai phía.+ Cánh cửa dạng tấm đóng mở bản lề một hoặc hai cánh

+ Cánh cửa dạng tấm, hai cánh mở chính giữa lùa về haiphía Loại này thường dùng cho thang máy có đối trọng đặt phía sau cabin.

+ Cánh cửa dạng tấm, hai hoặc ba cánh mở về một bên,lùa về một phía Loại này thường dùng cho thang máy có đối trọng đặt bêncạnh cabin

+ Cánh cửa dạng tấm, hai cánh mở chính giữa lùa về haiphía trên và dưới (thang máy chở thức ăn)

+ Cánh cửa dạng tấm, hai hoặc ba cánh mở lùa về mộtphía trên Loại này thường dùng cho thang máy chở ô tô và chở hàng

- Theo số cửa cabin:

+ Thang máy có một cửa

+ Thang máy có hai cửa đối xứng nhau

+ Thang máy có hai cửa vuông góc với nhau

e Theo loại bộ hãm bảo hiểm an toàn cabin:

- Hãm tức thời: loại này thường dùng cho thang máy có tốc độthấp đến 45 m/phút

- Hãm êm: loại này thường dùng cho thang máy có tốc độ lớnhơn 45 m/phút và thang máy chở bệnh nhân

3.7 Theo vị trí cửa cabin và đối trọng giếng thang:

a Đối trọng bố trí phía sau

a Thang máy thẳng đứng: là loại thang máy có cabin di chuyển theophương thẳng đứng (hầu hết các thang máy hiện nay sử dụng theo cách này).

b Thang máy nghiêng: là loại thang máy có cabin di chuyển nghiêngmột góc so với phương thẳng đứng

c Thang máy zigzag: là loại thang máy có cabin di chuyển theođường zigzag

CHƯƠNG II PHÂN TÍCH MỘT SỐ SƠ ĐỒ ĐỘNG CỦA THANG MÁY CHỌN CÁCH BỐ TRÍ TRẠM DẪN ĐỘNG CHO THANG

- Không sử dụng cáp hoặc xích cân bằng

- Làm tăng chiều cao công trình do có thêm

phòng máy

- Tính kinh tế cao, sử dụng phổ biến cho cả hai

loại thang chở hàng và chở người

- Công suất động cơ lớn hơn khi không có cáp

- Cấu tạo đơn giản, dễ lắp đặt, bảo dưỡng

- Hành trình lớn

- Sử dụng cáp hoặc xích cân bằng

- Làm tăng chiều cao công trình do có thêm phòng máy

- Tính kinh tế cao, sử dụng phổ biến cho cả hai loại thang chở hàng vàchở người

- Chiều cao lớn hơn 27 m khi có cáp cân bằng

- Công suất động cơ nhỏ hơn khi có cáp cân bằng

- Giá trị lực vòng trên puly kéo ổn định

- Chỉ sử dụng cho loại thang chở hàng

- Độ an toàn không cao

- Công suất động cơ lớn

- Giá trị lực vòng trên puly kéo rất lớn

- Tính kinh tế không cao

- Chỉ sử dụng cho loại thang chở hàng

H×nh 3

- Công suất động cơ lớn do động cơ bố trí dưới đáy giếng thang

- Giá trị lực vòng trên puly luôn thay đổi

- Không sử dụng cáp hoặc xích cân bằng

- Làm tăng chiều cao công trình do có

thêm phòng máy

- Sử dụng phổ biến cho cả hai loại thang

chở hàng và chở người

- Góc ôm của cáp trên puly kéo lớn do đó

tăng khả năng kéo

- Không sử dụng cáp hoặc xích cân bằng

- Làm tăng chiều cao công trình do có thêm

phòng máy

- Tính kinh tế không cao, sử dụng cho cả

thang chở hàng và thang chở người

H×nh 5

- Giá trị lực vòng trên puly kéo luôn thay đổi và lớn hơn so với cáp

- Tính kinh tế không cao

- Sử dụng cho loại thang chở hàng và chở

người

- Khả năng kéo tăng

- Kích thước công trình tăng

- Cáp và puly kéo mòn nhanh hơn các loại

- Khả năng kéo tăng

- Kích thước công trình tăng

- Làm tăng chiều cao công trình do có thêm phòng máy

Kết luận: Dựa vào những phân tích trên và yêu cầu thực tế cụ thể của đồ án,

Nh vậy vận tốc này thỏa món vận tốc yờu cầu1.9.2 Chọn cụng suất động cơ:

đt cb

đt cb t

Q : Trọng l ợng đối trọng

Q : Trọng l ợng cabin(chọn 7000 N)Trong đó:

a Trường hợp khụng tải:

Lực vũng trờn puly F được tớnh theo cụng thức:F=k.(S1-S2)

1 2

k: hệ số tính đến ma sát giữa cáp và pulyk=1,15 1,3

Trong đó:

S : lực căng bên nhánh dây treo đối trọng

S : lực căng trên nhánh dây treo cabin1,15.(10150 7000) 3622,5( )

1

.1000

Trong đó: : hiệu suất của cơ cấu1(do từ động cơ ra không có khớp nối, ổ lăn)3622,5.1,5

1000.1

F v P

ηηη

vậy: ta chọn động cơ có công suất 8,1 kw(đây là loại động cơ rất mới

chưa có trong các tài liệu mà chỉ có ngoài thực tế) với các thông số:

- Type: PM2 F110EB

- 8,1kw, 48A, 125V, 75Hz

- MSHH: 470(kg)-Serial: 0312033

1.10 Kiểm nghiệm công suất động cơ:

- Nh tính toán phần 9.1, ta đã tính được vận tốc dài của cáp là 3,67(m/s)

- Khi đó thì công suất cần thiết trên trục bánh cáp được tính theo côngthức:

II Phương án chọn cabin:

Sau đây là một số phương án chọn cabin:

H×nh 10

* Đặc điểm: Cabin đặt lệch về phía sau trên dầm thép chịu lực, có mộtcửa ra vào

* Ưu điểm: Giá thành giảm do chỉ có 1 cửa ra vào

* Nhược điểm: Vì chỉ dùng một cửa nên cabin phải đặt lệch về phíasau để trọng lượng cabin rơi vào giữa hai dầm chịu lực Trọng lượngvật nâng đặt ở phía cửa ra nên sàn cabin phải được làm chắc chắn để

có thể chịu được lực uốn do trọng lượng vật nâng đặt lệch

3 Phương án 3: hình 11

H×nh 11

* Đặc điểm: Cabin có thêm giá treo nh hình vẽ

* Ưu điểm: do có thêm giá treo nên độ cứng vững của sàn cabin tăng

do có thể giảm bớt kích cỡ của dầm mà vẫn chịu được lực uốn do vậtnặng đặt lệch về một phía trên sàn cabin

Nhận xét: theo những phân tích về phương án chọn sàn cabin trên cộng vớiyêu cầu thiết kế thang chở người cho nên ta chọn phương án 3 do đây làphương án tối ưu nhất

III Phương án chọn sàn cabin:

Thang khách ngoài nhiệm vụ vận chuyển khách còn đòi hỏi có tínhthẩm mỹ cao (có một số lựa chọn về màu, loại hoa văn trên mặt sàn ), thuậntiện, an toàn cho hành khách Do đó sàn cabin phải là loại có hai sàn: sàntĩnh và sàn động Sàn tĩnh đặt trên sàn động và nối với sàn động qua hệthống lò xo để cân tải trọng và giảm chấn

IV Phương án chọn cửa cabin và cửa tầng:

* Một số yêu cầu đối với cửa:

thước phù hợp với quy định trong tiêu chuẩn

không thể tự mở cửa từ bên ngoài Khi đóng cửa tầng khóa này

tự động sập và chỉ có thể mở được từ bên ngoài bằng dụng cụchuyên dùng do người điều hành thang sử dụng

cấu đóng mở đặt trên nóc cabin ngay cả khi cabin đứng trướccửa tầng (hành khách không thể tự mở) Khi đang đóng, nếugặp chướng ngại vật thì cửa phải tự mở ra và sau đó lại tiếp tụcđóng để tránh tình trạng hành khách chưa vào hẳn cabin bị kẹtgiữa cửa và gây cháy động cơ của cơ cấu đóng mở cửa

chỉ có thể hoạt động được khi cabin và tất cả các cửa tầng đãđóng kín và khóa đã sập

* Theo yêu cầu thiết kế cộng với yêu cầu đối với loại thang khách tachọn loại cửa lùa hai phía

V Phương án chọn thiết bị an toàn:

* Thiết bị an toàn cơ khí trong thang máy có vai trò đảm bảo an toàncho thang máy và hành khách trong trường hợp xảy ra sự cố như: đứt cáp,cáp trượt trên rãnh puly ma sát, cabin chuyển động với tốc độ vượt quá giátrị cho phép Thiết bị an toàn trong thang máy bao gồm 2 bộ phận chính: bộhãm bảo hiểm và bộ hạn chế tốc độ

- Bộ hãm bảo hiểm (phanh): theo nguyên lý làm việc có bộ hãm tácđộng tức thời và bộ hãm bảo hiểm tác động êm (có độ trượt lớn) Bộ hãm tácđộng tức thời dùng cho thang máy tốc độ < 0,71 m/s Theo cấu tạo của bộphận công tác có hai loại: phanh dạng cam (hình 12), phanh dạng nêm(hình

13) (bộ hãm bảo hiểm dạng cam chỉ dùng cho thang máy chở hàng loại nhỏ).Đối với thang máy có tốc độ trên 1 m/s thường được trang bị phanh tác động

êm với bộ phận công tác dạng nêm hay má kẹp

- Bộ hạn chế tốc độ: khi cabin hạ với tốc đọ vượt quá giới hạn chophép, bộ hạn chế tốc độ qua hệ thống tay đòn tác động lên bộ hãm bảo hiểm

để dừng cabin tựa trên các ray dẫn hướng

* Theo những phân tích trên, ta chọn loại phanh nêm, bộ hạn chế tốc

độ kiểu phẳng

VI Phương án chọn cơ cấu dẫn hướng:

Nh chóng ta đã biết, cơ cấu dẫn hướng của thang máy là hệ thống cácthanh ray Ray có hai loại cơ bản: cán định hình, thép định hình đã được tiêuchuẩn hóa lắp với nhau Ngoài hai loại trên thì còn có ray dạng thép góc,thép chữ U, ống thép ( đối với loại thang máy chở hàng loại nhỏ):

- Ray bằng thép cán định hình, đã được tiêu chuẩn hóa, mặt bên đượcmài, bề mặt được gia công cơ.

- Ray làm bằng thép định hình chữ L có độ dài cỡ 6 m/ 1 thanh Loạiray này thường dùng cho thang máy chở hàng có tốc độ thấp, tải trọng nhỏ

thép cán định hình dạng chữ T

VII Phương án chọn cơ cấu ngàm dẫn hướng:

Ngàm dẫn hướng có tác dụng dẫn hướng cho cabin và đối trọng dịchchuyển dọc theo ray dẫn hướng và khống chế độ dịch chuyển ngang củacabin và đối trọng trong giếng thang sao cho nó không vượt quá giá trị chophép Có hai loại ngàm dẫn hướng: ngàm trượt và ngàm con lăn:

- Ngàm trượt có loại ngàm trượt tự lựa Ngàm trượt thường dùng choloại thang có tốc độ không cao

H×nh 14: ngµm tr ît tù lùa

- Ngàm con lăn: cấu tạo nh hình vẽ Có ưu điểm là cho phép giảmđược ma sát và giảm độ ồn và khả năng va đập khi cabin đi qua điểm nốigiữa các đoạn ray dẫn hướng Loại ngàm này thường dùng cho thang máy cótốc độ cao

⇒ Theo những phân tích trên, ta chọn loại ngàm con lăn

CHƯƠNG III GIỚI THIỆU VÀI NÉT VỀ LOẠI ĐỘNG CƠ MỚI

I Giới thiệu:

Đây là 1 loại động cơ không hộp số với động cơ nam châm vĩnh cửugiành cho thang máy tốc độ cao Sản phẩm động cơ nam châm vĩnh cửu cómột không hai này và hệ thống phanh hai đĩa kép đối với động cơ thang máytạo ra khả năng cải thiện rất nhiều nh: năng suất cao hơn, tiện nghi tốt hơn

Cải tiến năng suất và sự phản hồi:

Bởi vì nó không yêu cầu một dòng điện kích từ, cho nên động cơ namchâm vĩnh cửu làm cho năng suất, phản hồi nhanh hơn so với các loại động

cơ truyền thống Hơn nữa, động cơ nam châm vĩnh cửu duy trì mức hiệusuất không cần quan tâm đến số cặp cực

Di chuyển thoải mái hơn:

Động cơ này tạo cho nó khả năng khử mức ồn xuống thấp hơn các động cơtruyền thống Hơn nữa, động cơ này còn nổi bật bởi khả năng phản hồinhanh tính từ khi nó được yêu cầu không có kích từ Hơn nữa, còn làm giảmtiếng ồn và rung động khi chạy và làm cho khách hàng có một phương tiệntiện nghi hơn

Mô tơ động cơ PM nhỏ hơn và gọn hơn so với động cơ truyền thống.Động cơ PM cho phép sự bố trí đa cực và kết quả là làm cho kết cấu củamáy gọn hơn Cũng thời gian này, độ cao của động cơ cũng giảm bởi hệthống phanh đĩa kép.

Kết quả của sự cải tiến này khi so sánh với các loại trước đây:

a) Tiết kiệm năng lượng

b) Giảm tiếng ồn và rung động

c) Cỡ nhỏ hơn

d)An toàn hơn

Sự thuận lợi này có được nhờ rất nhiều nhân tố đó là: rô to không yêucầu kích từ, tiếng ồn đã được khử và thiết kế mô tơ có hiệu suất cao đã được

sử dụng

Động cơ PM cho thang máy tốc độ cao:

Các thang máy yêu cầu động cơ kéo với rung động quay Ýt hơn theoyêu cầu tạo nên sự di chuyển êm, Ýt ồn và kết cấu phòng máy Những cảitiến gần đây để có được hiệu suất cao đã làm cho luồng mật độ của namchâm và lực cưỡng bức tăng cao Chúng tôi đã phát triển một loại động cơkhông hộp số cho các thang máy cao tốc bằng sự nghiên cứu rộng rãi loạiđộng cơ nam châm vĩnh cửu Thang Mitsubishi là thang sử dụng đầu tiêncông nghệ động cơ nam châm vĩnh cửu

Sau đây là một số nét chính về động cơ này:

(1) Giảm rung động quay, Hiệu suất của động cơ nam châm vĩnh cửu cao.(2) Sự khám phá về vị trí các cực nam châm và điều khiển động cơ

(3) Động cơ kéo sử dụng mô tơ nam châm vĩnh cửu và hệ thống bánh phanhkép.

Ở đây chúng tôi mô tả sự phát triển của động cơ nam châm vĩnh cửu

và điều khiển của nó, bao gồm cả sự phát triển của hệ thống phanh bánh képlàm cho động cơ kéo nhỏ hơn

II Đặc điểm kĩ thuật của động cơ kéo PM:

Bảng 1 chỉ ra những đặc điểm phát triển mới của loại động cơ khônghộp số Nó phụ thuộc vào tốc độ cáp, dưới đây là hai loại động cơ đã đượcphát triển Hệ thống đĩa phanh được kết hợp để hỗ trợ cho sự nhỏ gọn củađộng cơ kéo Những loại này có công suất từ 25-40 kw và phanh là nhưnhau

Bảng 1 Đặc điểm kỹ thuật của động cơ kéo

III Sự phát triển của động cơ PM

Ở đây chúng tôi mô tả ngắn gọn về công nghệ động cơ, lấy loại 40 kwlàm ví dụ:

3.1 Đặc tính kỹ thuật của động cơ

Công suất: 40kW

Tốc độ cáp: 251v/p

3.2 Chi tiết về nam châm vĩnh cửu: Chúng tôi sử dụng loại nam châm đất hiếm mà mật độ luồng nam châm cao và lực cưỡng bức (lực hút) lớn

Có 3 loại vật liệu chính sử dụng để chế tạo châm vĩnh cửu là

SmCo(samarium), neodymium (Nd) và praseodymium (Pr), tÊt cả các đặc

Bảng 2 So sánh các loại nam châm đất hiếm

tính của nó đã được mô tả ở trên Trong đó Nd được sử dụng nhiều bởi vìkhi năng lượng lớn nhất ngày càng tăng, nó sẽ trở nên có hiệu lực hơn cho

sù Bảng 2 mô tả sự so sánh giữa các vật liệu

3.3 Miniaturization method

Phương thức chung để một động cơ là để sắp xếp thiết kế đa cực nh hình

1 Điều này là làm giảm kích thước lõi, độ dài đầu cuộn dây

Năng lượng được cung cấp tần số được tăng lên nhờ sự sắp xếp đa cực,nhưng số cặp cực có thể được lựa chọn tùy ý do gần đây sự phát triển củacông nghệ nguồn điện tử đã mở rộng khoảng tần số thực hiện của bộ đổiđiện hiện đại, do đó có thể loại trừ giới hạn tần số khi thiết kế động cơ Từkhi có sự giới hạn về kích thước của vật liệu nam châm, there is a limit tothe pole-arc length to be covered by one magnet and the pole lower limitvalue can be determined(đã có một sự giới hạn tới độ dài cung cực đượckiểm soát bởi 1 nam châm giá trị giới hạn thấp hơn của cực có thể được thiếtlập Ngoài ra, khi số cực tăng, số thành phần và số quá trình và sản xuấttăng số cặp cực được lựa chọn giữ cho những điểm này trong khả năng tínhtoán

Đối với những động cơ điện cảm ứng truyền thống thường sử dụng động cơkéo có một số giới hạn cho sự bởi vị lực và hiệu suất của động cơ giảmkhi số cực tăng Nhưng, với động cơ đồng bộ, sự hoạt động với hiệ lực caođạt được mà không quan tâm đến số cặp cực Bảng 3 mô tả sự so sánh giữađộng cơ điện cảm ứng và động cơ nam châm vĩnh cửu

Động cơ điện Động cơ PM

3.4 Kết cấu và vỏ của rô to

Mặc dù độ dày của nam châm đất hiếm đã được cải tiến, vẫn rất khó để tự nótạo ra lỗ thủng(hole) Do đó, Mitsubishi đã gắn nam châm đó với miếng đệmkhông từ tính Do sự hạn chế về kích cỡ của khối, rất nhiều nam châm đãđược sắp xếp theo các hướng khác nhau trên trục tọa độ cho mỗi cực Namchâm được làm theo cấu trúc này do đó nó không bị ảnh hưởng tới bởi cácnhân tố như không khí bên ngoài (khí hóa học, hơi Èm, vv)

3.5 Khả năng chống lại sự khử từ

Từ tính được phân loại theo các dãy đảo ngược hay không thể đảo ngượcphụ thuộc vào tỉ lệ trường từ tính (hình 2) Từ tính này đễ dàng bị ảnh hưởngbởi nhiệt độ của nam châm, khi nhiệt độ cao hơn, khoảng đảo ngược sẽ hẹphơn Bởi vậy, chúng tôi giữ nhiệt độ thấp nhất có thể để điện kháng của mô

tơ được tính đến vì vậy trường từ đối lập gây ra bởi dòng ở vỏ sắt sẽ khôngvượt quá khoảng bị đảo lộn và hiện tượng khử từ sẽ không xảy ra Hơn nữa,trong mạch ngắn kiểm tra cho mô hình, Mitsubishi đã xác nhận được rằng sựkhử từ không xảy ra

3.6 Biện pháp khắc phục tiếng ồn do mô men quay của máy gây ra

Nếu điện áp cảm ứng trong mô tơ là hàm điều hòa, luồng điện cao đi quagây ra sự khác biệt trong sóng điện áp hình sin của nguồn điện, điều này gây

ra sù rung động Từ khi động cơ kéo thang máy yêu cầu Ýt rung động hơn

mô men quay êm hơn, chúng tôi đã bố trí cốt trong rãnh xiên để cải thiệnhình dạng sóng Kết quả đạt được thể hiện ở hình 4

IV Điều khiển động cơ PM

Hình 5 mô tả hệ thống điều khiển động cơ cho thang máy tốc độ cao sử dụngđộng cơ PM Máy đổi điện này cho phép động cơ PM cung cấp tốc độ chínhxác và mô men xoắn bằng điều khiển phản hồi, nó điều khiển tốc độ nhưmột tín hiệu trả lại, và bằng mạch điện yếu, điều khiển dòng ra và vị trí cựcnhư là một tín hiệu trả lại Điều này tạo điều kiện cho sù di chuyển của thang

So sánh với loại động cơ điện cảm ứng, điều khiển động cơ PM đơn giảnhơn, vì vậy thời gian bị mất cho khởi động có thể được giảm và hiệu suấtcao của động cơ có thể đạt được khi mà dòng cảm ứng trở nên không cầnthiết

Bộ đổi điện điều khiển điện áp ra giữ ở mức không đổi bằng điều khiểnphản hồi, mà sử dụng điện áp ra nh là một tín hiệu phản hồi Về sản phẩm

động cơ PM, chúng tôi đã mô tả những đặc tính mới trong hệ thống điềukhiển được dùng.

4.1 Mạch điều khiển

Một động cơ PM sinh ra luồng trường từ tính khi quay nam châm vĩnh cửu

và cho phép dòng điện chạy trong lõi, Mô men xoắn của động cơ được tínhtheo công thức sau:

Bởi vậy, mô men xoắn phụ thuộc vào vị trí cực từ

4.2 Tìm vị trí cực nam châm

Để điều khiển động cơ PM, phải tìm ra vị trí của cực nam châm Bởi vậy,trong việc tìm vị trí cực nam châm, chúng tôi sử dụng mã hóa độc nhất vớihai hàm:

1 Hàm thứnhất là sự mã hóa tuyệt đối mà tìm ra vị trí tuyệt đối tại mỗi gócđiện 45 độ

2 Hàm thứ hai là mã hóa lớn hơn mà đầu ra có hai cụm tín hiệu và tín hiệu 0cho mỗi nhịp trong 1 vòng quay

4.3 Vị trí cực nam châm đúng

Khi tập hợp các mã hóa đó trong động cơ kéo, luôn có lỗi ở vị trí tuyệt đốicủa cực Nhưng thậm trí nếu giá trị này là quá nhỏ góc cơ sai, Nó có thể gây

ra lỗi nhiều lần cho góc điện, kết quả là trong sự tìm kiếm khắt khe có lỗi.Việc sai sót trong tìm kiếm vị trí cực từ làm hỏng quá trình điều khiển mômen xoắn, nó có thể làm ảnh hưởng tới qua trình chuyển động của thangmáy Do đó, một mạch có vị trí cực đúng, mà đánh giá lỗi vị trí của cực từtình trạng của cabin đã được sử dụng

4.4 Hình dạng sóng chạy

Hình 6 mô tả hình dạnh sóng cho sự hoạt động của cabin

V Một vài nét sơ bộ về động cơ kéo này

Phương thức chung cho việc giảm kích thước động cơ là sắp xếp đa cực.Kết quả là làm giảm kích thước của lõi và độ dài đầu lõi

5.1 Vùng nhô ra của động cơ kéo

Đối với động cơ cảm ứng điện từ truyền thống sử dụng động cơ kéo có một

số giới hạn trong việc giảm kích thước bởi vì nhân tố năng lực và hiệu suất giảm khi số cực tăng Nhưnh đối với động cơ đồng bộ, hiệu suất hoạt động

cao đã đạt được mà không cần quan tâm đến số cặp cực Bảng 3 mô tả sự so sánh giữa hai loại động cơ.

VI Phanh

6.1 Hệ thống phanh

Loại máy này sử dụng 1 hệ thống phanh kép với hai đĩa phanh nh là sự lựachọn đối với phanh trống Ở đây, chúng tôi so sánh phanh trống này sửdụng cho động cơ kéo không hộp số với hệ thống phanh đĩa kép Bảng 4 mô

tả những đặc tính riêng biệt này:

B ng 4 So sánh các h th ng phanhả ệ ốPhanh trống Phanh đĩa

Sự xếp đặt tốt rất tốt

Hiệu suất tốt rất tốt

6.2 Cấu trúc lõi

Kích thước ngoài của phanh quyết định bởi kích cỡ cuộn dây Đối với loạiphanh này, a clapper-type coil with a small external size was adopted(mộtloại cuộn quả lắc với kích thước ngoài nhỏ đã được chấp nhận) Fig.9 shows

a lever brake using a clapper-type coil(Hình 9 mô tả đòn bẩy của phanh sửdụng cuộn clapper type ) Since the external surface of the coil is determined

by the coil stroke and absorptivity, it is required to use a coil with anexternal surface as small as possible taking layout and maintenance intoconsideration(Từ khi bề mặt ngoài của cuộn dây được xác định bằng đòncuộn dây và lực hút) Through the adoption of a clapper- type coil(Thôngqua sự chấp nhận sử dụng cuộn dây loại quả lắc), the coil stroke has beendrastically reduced compared with the conventional solenoid coil(đòn cuộndây đã được giảm mạnh so với các loại cuộn dây lõi thép truyền thống)

6.3 Coil stroke reduction (Sự giảm đòn cuộn dây)

A floating-type brake was adopted as an alternative to the lever-type tofurther reduce coil stroke(Loại bánh phanh để nổi đã được dùng nh là một sựlựa chọn đối với loại đòn bẩy này để giảm nhiều hơn đòn cuộn dây) Fig.10shows the external drawing of a floating-type disk-brake(Hình 10 mô tả bản

vẽ ngoài của loại đĩa phanh nổi(tự do)) With this arrangement(Với sù bố trínhư vậy), the stroke was further reduced to 40% compared with the lever-

type because backlash and loss around the lever support pin and the leverdeflection were negligible(thì đòn đã giảm 40% so với loại đòn bẩy bởi vìkhe hở và sự thiệt hại cho pin và sự chệch hướng đòn bẩy là không đáng kể).

VII Kết luận

Kết quả đã chứng minh bởi việc sử dụng loại động cơ kéo này:

(1) Loại động cơ này không cần dòng kích từ Kết quả này trong việc cải tiến việc chạy và điều khiển

(2) Tiếng ồn tần số chung cao có thể gây ra sự khó chịu đã được giảm đối với động cơ PM Điều này tạo điều kiện giảm tiếng ồn và rung động

(3) Qua việc sử dụng động cơ và hệ thống phanh đĩa kép, cỡ của động cơkéo đã được giảm tạo khả năng cải tiến hình dáng cho động cơ

CHƯƠNG IV TÍNH MỘT SỐ CƠ CẤU

* Sau đây để hiểu rõ về yêu cầu thiết kế thang máy không buồng máy,chúng ta có thể xem mô hình sau:

: lực căng lớn nhất trên dây cáp(N)Trong đó: n: hệ số an toàn

: lực léo đứt dây theo bảng tiêu chuẩn

S

S S

n S

Lực kộo đứt của những loại cỏp thụng dụng nhỏ hơn tổng lực kộo đứt

theo cụng thức sau:

4Trong đó: