Tính toán truyền động thang máy

Đồ án 2:Tính toán truyền động thang máy. MỤC LỤC Page 1 Đồ án 2:Tính toán truyền động thang máy. Chương I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THANG MÁY I.Khái niệm Thang máy là thiết bị vận tải dùng để trở người và hàng hóa theo phương thẳng đứng. Nó là một loại hình máy nâng chuyển được sử dụng rộng rãi trong các ngành sản xuất của nền kinh tế quốc dân như trong ngành khai thác hầm mỏ, trong ngành xây dựng, luyện kim, công nghiệp nhẹ…ở những nơi đó thang máy được sử dụng để vận chuyển hàng hóa, sản phẩm, đưa công nhân tới nơi làm việc có độ cao khác nhau…Nó đã thay thế cho sức lực của con người và đã mang lại năng suất cao. Trong sinh hoạt dân dụng, thang máy được sử dụng rộng rãi trong các tòa nhà cao tầng, cơ quan, khách sạn…Thang máy đã giúp cho con người tiết kiệm được thời gian và sức lực… Ở Việt Nam từ trước tới nay thang máy chỉ chủ yếu được sử dụng trong công nghiệp để trở hàng và ít được phổ biến. Nhưng trong giai đoạn hiện nay nền kinh tế nước ta đang có những bước phát triển mạnh mẽ thì nhu cầu sử dụng thang máy trong mọi lĩnh vực ngày càng tăng lên. II.Các bộ phận chính của thang máy. Nhờ loại thang máy hiện tại có cơ cấu cơ khí phức tạp, hệ truyền động hệ thống khống chế phức tạp nhằm nâng cao năng suất, vận hành tin cậy, an toàn. Tất cả thiết bị điện được lắp trong buồng thang và buồng máy. - Buồng thang: Bộ phận để chứa tải chuyên chở, buồng thang luôn được giữ theo phương thẳng đứng nhờ có các giá treo và những con trượt dẫn hướng. - Giếng thang: Là khoảng không gian giới hạn bưởi đáy hố giếng, vách bao quanh và trần giếng, cabin và đối trọng di chuyển trong giếng thang nhờ các cáp và khay dẫn hướng. - Buồng thang: Chứa động cơ, bộ tời kéo, bộ hạn chế tốc độ và các thiết bị liên quan. Buồng máy được bố trí ở tầng trên cùng của thang máy. - Phanh bảo hiểm: Là cơ cấu để dừng và giữ buồng thang hoặc đối trọng trên ray dẫn hướng khi vận tốc quá (20-40%) giá trị cho phép, dây treo bị đứt hoặc khi mất điện toàn hệ thống. Phanh bảo hiểm có 3 kiểu • Phanh bảo hiểm kiểu nêm. • Phanh bảo hiểm kiểu lệch tâm. • Phanh bảo hiểm kiểu kìm (hay sử dụng). - Hố giếng: Là khoảng không gian từ mặt bằng sàn tầng 1 cho đến đáy giếng phục vụ cho việc bảo dưỡng, sửa chữa, điều chỉnh. III.Phân loại: Có thể phân loại thang máy như sau: Page 2 Đồ án 2:Tính toán truyền động thang máy. + Phân loại theo công dụng: Có 3 loại thang máy sau. • Thang máy chở khách trong các nhà cao tầng. • Thang máy chở hàng có người điều khiển. • Thang máy vừa chở khách vừa chở hàng. + Phân loại theo tốc độ di chuyển của buồng thang: • Thang máy chạy chậm: v=0,5-0,65 m/s. • Thang máy tốc độ trung bình: v=0,75-1,5 m/s. • Thang máy cao tốc: v=2,5-5 m/s. + Phân loại theo trọng tải: • Thang máy loại nhỏ: Q < 160 Kg. • Thang máy loại trung bình: Q = 500-2000 Kg. • Thang máy loại lớn: Q > 2000 Kg. Về kết cấu cơ khí, thang máy thuộc loại máy cơ cấu nâng có dây cáp 2 đầu. Để đảm bảo an toàn cho hành khách cũng như hàng hóa và thiết bị ở thang máy được sử dụng phanh hãm cơ điện, ngoài ra ở buồng thang có trnag bị bộ phanh bảo hiểm (phanh dù). Phanh bảo hiểm này có nhiệm vụ giữ buồng thang tại chỗ khi đứt cáp, mất điện và khi tốc độ di chuyển vượt quá (20-40%) tốc độ định mức. Ngoài truyền động nâng hạ buồng thang (Truyền động chính theo phương thẳng đứng) ở thang máy còn có các truyền động phụ (Là truyền động đóng mở cửa buồng thang). Truyền động này có 1 động cơ lồng sóc kéo qua một hệ thống tay đòn. IV.Yêu cầu đối với thang máy. 1. Yêu cầu về công nghệ. - Dễ điều khiển và hiệu chỉnh, tính đơn giản cao. - Về vị trí: khi dừng thang máy phải dừng chính xác so với sàn tầng và quá trình hãm sao cho cabin dừng đúng tại sàn tầng với yêu cầu độ chính xác cao nhất sau khi ấn nút dưng. - An toàn: Thang máy chỉ vận hành khi cửa tầng và cửa Cabin đã đóng hay khi thang máy quá tải thì không vận hành. 2. Yêu cầu về truyền động. Một trong những yêu cầu cơ bản đối với hệ truyền động thang máy là phải đảm bảo cho buồng thang chuyển động êm. Buồng thang chuyển động êm hay không phụ thuộc vào gia tốc khi mở máy và khi hãm. Các tham số chính đặc trưng cho chế độ làm việc của thang máy là : Tốc độ di chuyển v [m/s], gia tốc a [ 2 /m s ], độ giật ρ [ 3 /m s ] Tốc độ di chuyển của buồng thang quyết định năng suất của thang máy, có ý nghĩa quan trọng nhất là đối với các nhà cao tầng. Page 3 Đồ án 2:Tính toán truyền động thang máy. Đối với các nhà chọ trời, tối ưu nhất là dùng thang máy cáo tốc (v=3,5m) giảm thời gian quá độ và tốc độ di chuyển trung bình của buồng thang đạt gần bằng tốc dộ định mức. Nhưng việc tăng tốc độ lại dẫn đến giá thành thang máy tăng lên. Nếu tăng tốc độ của thang máy v=0,75 m/s lên v=3,5 m/s giá thành tăng lên 4-5 lần. Bởi vậy tùy theo độ cao của tòa nhà mà chọn thang máy có tốc độ phù hợp với tốc độ tối ưu. Tốc độ di chuyển trung bình của thang máy có thể tăng bằng cách giảm thời gian mở máy và hãm máy có nghĩa là tăng gia tốc.Nhưng khi gia tốc lớn sẽ gây cảm giác khó chịu cho hành khách (như chóng mặt, sợ hãi nghẹt thở…). Bởi vậy gia tốc tối ưu là: a ≤ 2 2 /m s . Một đại lượng nữa quyết định sự di chuyển êm của buồng thang là tốc độ tăng của gia tốc mở mãy và tốc độ giảm của gia tốc khi hãm máy. Nói cách khác đó là độ giật (đọa hàm bậc nhất của gia tốc ρ = da dt hoặc đạo hàm bậc hai của tốc độ = 2 2 d a v dt ). Khi ≤ 2 2 /a m s thì độ giật ρ ≤ 2 20 /m s . Biểu đồ làm việc tối ưu của thang máy tốc độ trung bình và tốc độ cao biểu diễn trên hình: Biểu đồ này chia làm 5 giai đoạn: mở máy, chế độ ổn định, hãm xuống tốc độ thấp, buồng thang đến tầng và hãm dừng. Sơ đồ động học của thang máy Page 4 Đồ án 2:Tính toán truyền động thang máy. Sơ đồ trên bao gồm: • Đối trọng • Puli bị động • Thanh dẫn • Puli chủ động • Hộp số • Động cơ Đồ thị đặc tính cơ: (Trường hợp này sử dụng đối trọng) Page 5 Đồ án 2:Tính toán truyền động thang máy. Đặc tính M C (ω) nằm cả 4 góc phần tư Đồ thị đặc tính cơ của thang máy Thang máy không được rơi tự do khi mất điện hoặc đứt dây treo. Không được vận hành trong trạng thái bất thường, khi đảo chiều phải êm, tốc độ không được giảm đột ngột. Phụ tải của thang máy là phụ tải thế năng. Động cơ truyền động cho thang máy phải làm việc với phụ tải ngắn hạn. Thang máy làm việc tin cậy trong mọi điều kiện nghiệt ngã của môi trường nhằm nâng cao năng suất an toàn trong vận hành và khai thác, phải đảm bảo khởi động động cơ truyền động đầy tải đặc biệt là vào mùa đông khi nhiệt động môi trường làm tăng momen ma sát trong các ổ đỡ dẫn đến làm tăng đáng kể momen cản tĩnh. Page 6 Đồ án 2:Tính toán truyền động thang máy. Chương II: CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG Chọn phương án truyền động là dựa trên các yêu cầu công nghệ và kết quả tính chọn công suất động cơ,từ đó chọn ra một hệ truyền động có thể thỏa mãn yêu cầu công nghệ đặt ra. Bằng việc phân tích, so sánh các chỉ tiêu kinh tế, chỉ tiêu kỹ thuật của hệ truyền động này kết hợp với tính khả thi cụ thể mà có thể lựa chọn được phương án phù hợp với yêu cầu thang máy. Động cơ dùng để kéo puli cáp trong thang máy có thể là động cơ một chiều hoặc động cơ xoay chiều không đồng bộ. Thang máy làm việc ở chế độ ngắn hạn có đảo chiều quay. I.Với động cơ một chiều. 1. Hệ thống truyền động F-Đ. Hệ thống F-Đ là hệ thống truyền động điện mà bộ biến đổi là máy phát điện một chiều kích từ độc lập. Máy phát do động cơ sơ cấp không đồng bộ ba pha quay và coi tốc độ quay của máy phát là không đổi. Tích chất này của máy phát được xác định bởi hai đặc tính: - Đặc tính từ hóa: là sự phụ thuộc giữa sức điện động của máy phát và dòng điện kích từ. - Đặc tính tải: là sự phụ thuộc của điện áp rơi trên hai cự của máy phát vào dòng điện tải. Các đặc tính này nói chung là phi tuyến do tính chất của lõi sắt, do phản ứng của dòng điện phần ứng. Trong tính toán gần đúng có thể tuyến tính hóa các đặc tính này: φ ω ω = =. . . . . F F F F F F kF E K K C i Với K F là hệ số kết cấu của máy phát. φ ∆ = ∆ F kF C i Gọi là hệ số góc của đặc tính từ hóa. Nếu dây quấn kích thích của máy phát được cấp bởi nguồn áp l ý tưởng thì: = / kf kf kf I U R và ta coi gần đúng máy phát điện một chiều là một bộ khuếch đại thì : = . F F kF E K U .Nếu ta đặt = + öf öd R R R thì ta có thể viết phương trình đặc tính của hệ F-Đ như sau: Page 7 Đồ án 2:Tính toán truyền động thang máy. ω φ φ ω φ φ = − = − 2 ( ) f kF f kF k RI U k k k RM U k k Biểu thức trên chứng tỏ rằng khi điều chỉnh dòng điện kích từ của máy phát thì điều chỉnh tốc độ không tải của hệ thống còn độ cứng thì giữ nguyên.Cũng có thể điều chỉnh kích từ của động cơ để có dải điều chỉnh rộng hơn. Đặc điểm: Chỉ tiêu chất lượng của hệ máy phát động cơ về cơ bản tương tự như hệ điều áp dùng bộ biến đổi nói chung Ưu điểm: Nổi bật của hệ máy phát động cơ là sự chuyển đổi trạng thái làm việc rất linh hoạt,khả năng quá tải lớn. Do vậy thường sử dụng hệ nguồn truyền động F-Đ ở các máy khai thác công nghiệp mỏ. Do thang máy chở hàng là một hệ truyền động có tải ổn định nên phương pháp này không có tính khả thi. Nhược điểm cơ bản quan trọng của hệ máy phát-động cơ là dùng nhiều máy điện quay trong đó ít nhất là hai máy điện một chiều gây ôn lớn công suất lắp đặt máy ít nhất gấp ba lần công suất của động cơ chấp hành. Ngoài ra do máy phát có từ dư đặc tính từ hóa có trễ nên khó điều chỉnh tốc độ. 2.Hệ truyền động T-Đ có đảo chiều quay. Do hệ chỉnh lưu Tiristor dẫn dòng theo một chiều và chỉ điều khiển khi mở còn khóa theo điện áp lưới cho nên truyền động van thực hiện đảo khó khăn và phức tạp hơn truyền động máy phát-động cơ. Cấu trúc mạch lực cũng như cấu trúc mạch điều khiển hệ truyền động T-Đ đảo chiều yêu cầu an toàn cao và có logic điều khiển chặt chẽ. Có hai nguyên tắc cơ bản để xây dựng hệ truyền động đảo chiều. Giữ nguyên chiều dòng điện phần ứng và đảo chiều dòng kích từ động cơ. Giữ nguyên chiều dòng kích từ và đảo chiều dòng điện phần ứng. Trong thực tế, các sơ đồ truyền động T-Đ đảo chiều có nhiều song đều thực hiện theo hai nguyên tắc và được phân ra 5 sơ đồ chính. Sơ đồ 1: Truyền động dùng 1 bộ biến đổi cấp cho phần ứng và đảo chiều quay bằng đảo chiều dòng kích từ. Loại sơ đồ này dùng cho công suất lớn và rất ít đảo chiều. Page 8 Đồ án 2:Tính toán truyền động thang máy. Sơ đồ 2: Truyền động dùng 1 bộ biến đổi cấp cho phần ứng và đảo chiều quay bằng công tắc tơ chuyển mạch ở phần ứng (từ thông giữ không đổi). Loại này dùng cho công suất nhỏ, tần số đảo chiều thấp. Sơ đồ 3: Truyền động dùng hai bộ biến đổi cấp cho phần ứng điều khiển riêng. Loại này có ưu điểm là dùng cho mọi dải công suất, có tần số đảo chiều lớn. Sơ đồ 4: Truyền động dùng hai bộ biến đổi song song ngược điều khiển chung: Page 9 Đồ án 2:Tính toán truyền động thang máy. Loại này dùng cho mọi dải công suất vừa và lớn, thực hiện được công việc đảo chiều êm hơn. Sơ đồ 5: Truyền động dùng hai bộ biến đổi nối theo sơ đồ chéo điều khiển chung. Sơ đồ này dùng cho mọi dải công suất vừa và lớn,thực hiện việc đảo chiều êm. Tuy nhiên kích thước cồng kênh, vốn đầu tư lớn và tổn thất lớn. II. Hệ truyền động động cơ xoay chiều. 1.Hệ điều chỉnh điện áp động cơ có dùng bộ biến đổi Tiristor Khi điều chỉnh điện áp cấp cho động cơ thì các thông số còn lại không thay đỏi và tốc độ trượt S=const. Ta có phương trình đặc tính cơ: Page 10 [...]... tích thành chuỗi điều hòa Chương III.TÍNH CHỌN THIẾT BỊ I .Tính chọn động cơ Page 16 Đồ án 2 :Tính toán truyền động thang máy Để tính được công suất động cơ truyền động thang máy cần có các điều kiện tham số sau: • • • • Sơ đồ động học của thang máy Tốc độ và gia tốc lớn nhất cho phép Trọng tải Trọng lượng buồng thang Mô hình thang máy: Hình:Sơ đồ động học của thang máy Yêu cầu của hệ cần thiết kế: • •... cực đại của động cơ: Momen của động cơ cần trong quá trình tăng tốc/hãm đầy tải của thang máy: Momen khởi động của động cơ: Do nên động cơ thỏa mãn được yêu cầu momen mở máy Page 27 Đồ án 2 :Tính toán truyền động thang máy Chương IV:CÁC ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ DỰNG HỌ ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ I Vì hệ truyền động làm việc với tải Mc là không đổi,nên để đảm bảo yêu cầu động cơ vẫn hoạt động tốt khi... 1.5 m/ h0 G0 s2 =4m =500 Kg Gdm = 300 Kg D=0,3 m η = 0,8 Page 17 Đồ án 2 :Tính toán truyền động thang máy • Tỉ số truyền: i=22 Vì hệ truyền đông thang máy làm việc với phụ tải ngắn hạn lặp lại, mở máy và hãm máy nhiều nên khi tính chọn công suất động cơ thì phải xét đến phụ tải động và phụ tải tính 1.Xác định phụ tải tính Phụ tải tính là phụ tải do trọng lượng cabin, trọng lượng của tải trọng.Trọng lượng... trọng được tính như sau: = + α Đối với thang máy trở hàng khi nâng thường có tải và khi hạ thường không tải nên α chọn =0.4 Page 18 Đồ án 2 :Tính toán truyền động thang máy Thay vào biểu thức (1) và (2), ta được: Như vậy công suất trên trục động cơ khi thang máy di chuyển đi lên và khi thang máy di chuyển đi xuống là: Trong đó: Pcn : Công suất tĩnh của động cơ lúc nâng tải Pch : Công suất tĩnh của động cơ... 52( s) Ta có đồ thị vận tốc và đồ thị phụ tải của thang máy như sau: Đồ thị phụ tải Tính hệ số đóng điện phần trăm tương đối: ε% = ∑t lv tck 100% = 35, 52 100% = 11, 85% 299, 52 Vậy hệ số đóng điện tương đối của phụ tải tính được là :11,85% Ta có đồ thị phụ tải của thang máy, tải của thang máy là tải thế năng: Page 22 Đồ án 2 :Tính toán truyền động thang máy Đồ thị phụ tải 4.Xác định momen đẳng trị Mđtvà... 627Ω II.kiểm nghiệm động cơ 1 kiểm tra điều kiện quá tải Từ cataloge của động cơ ta có được momen cực đại của động cơ đã chọn là Mth=51,84(Nm) Momen cản tải lớn nhất khi nâng là Mn=15,05(Nm) Vậy động cơ đã chọn đáp ứng được điều kiện quá tải 2 kiểm tra điều kiện khởi động Page 26 Đồ án 2 :Tính toán truyền động thang máy Ta có: Momen quán tính của bộ truyền: Momen quy đổi về trục động cơ của puly: -Coi... nguồn dòng làm tăng được công suất đơn vị động cơ nên thích hợp cho truyền động có đảo chiều, công suất động cơ truyền động lớn Từ những đặc điểm của biến tần vừa nêu, đối chiếu với yêu cầu của đồ án : truyền động với công suất nhỏ, có độ chính xác cao, chọn loại biến tần nguồn áp Sơ đồ nguyên lý biến tần nguồn áp: Page 15 Đồ án 2 :Tính toán truyền động thang máy Trên đây là sơ đồ nguyên lý mạch lực... 20(s),vậy tổng thời gian nghỉ của buồng thang trong một chu kỳ làm việc là: ∑t nghi = 12.20 = 240( s ) Page 21 Đồ án 2 :Tính toán truyền động thang máy Giả thiết thời gian thang máy đóng mở cửa buồng thang là: td / mo = td + tmo = 1 + 1 = 2( s ) Tổng thời gian buồng thang đóng mở cửa trong một chu kỳ làm việc là: ∑t dm = 2.12 = 24( s ) Vậy thời gian chu kỳ làm việc của thang máy là: tck = ∑ tlv + ∑ t nghi +... chỉnh: • • • • ω1 = 2π f p Theo lý thuyết máy điện ta có biểu thưc:  Điều đó có nghĩa là thay đổi tần số sẽ làm tốc độ từ trường quay và do đó dẫn đến tốc độ động cơ thay đổi Dạng đặc tính cơ của động cơ khi thay đổi tần số được trình bày dưới dạng hình vẽ sau: Page 13 Đồ án 2 :Tính toán truyền động thang máy Đặc tính cơ của động cơ KĐB khi điều chỉnh tần số Từ đặc tính cơ ta thấy khi tần số tăng (f>fdm),... -Đường đặc tính cơ của động cơ khi f=25hz,R1=4,76 trình đặc tính cơ của động cơ là: M= • • Ω :thay vào (1) ta có phương 4127,33 , M th = 26, 72 Nm 16, 4187 91s + + 77,15 s Tốc độ đồng bộ: Xnm=0,5.Xnmdm=0,5.0,627=0,3135 Từ đó, ta dựng được đường đặc tính cơ của động cơ ở f=25hz Tương tự, ta dựng được đường đặc tính còn lại: có 2=300v/p; ; Page 29 Đồ án 2 :Tính toán truyền động thang máy II.Dựng mối quan . Đồ án 2 :Tính toán truyền động thang máy. MỤC LỤC Page 1 Đồ án 2 :Tính toán truyền động thang máy. Chương I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THANG MÁY I.Khái niệm Thang máy là thiết bị vận tải. III.TÍNH CHỌN THIẾT BỊ I .Tính chọn động cơ. Page 16 Đồ án 2 :Tính toán truyền động thang máy. Để tính được công suất động cơ truyền động thang máy cần có các điều kiện tham số sau: • Sơ đồ động. mức. Ngoài truyền động nâng hạ buồng thang (Truyền động chính theo phương thẳng đứng) ở thang máy còn có các truyền động phụ (Là truyền động đóng mở cửa buồng thang) . Truyền động này có 1 động cơ