Thiết kế hệ thống thang máy 4 tầng, ứng dụng PLCS7 200

Trong những năm gần đây, do nhu cầu thang máy tăng mạnh, một số hãng thangmáy đã ra đời nhằm cung cấp, lắp đặt thiết bị thang máy theo hai hướng là:+ Nhập thiết bị toàn bộ của các hãng n

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước ta đang bước vào công cuộc công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước.

Vì vậy mà ngành khoa học kỹ thuật cũng được phát triển một cách nhanh chóng và được áp dụng phổ biến rộng rãi vào thực tế.

Sau ba năm học tập, rèn luyện tại trường em được giao đề tài tốt nghiệp

“Thiết kế hệ thống thang máy 4 tầng, ứng dụng PLCS7-200 ” đề tài này là một

chuyên ngành đang rất phổ biến ở Việt Nam.

Nhận thức tầm quan trọng đó chúng em đã làm việc nghiêm túc vận dụng những kiến thức sẵn có của bản thân, những đóng góp ý kiến của bạn bè và đặc

biệt là sự hướng dẫn của Thầy Nguyễn Mạnh Thắng và một số thầy cô giảng dạy

trong khoa điện của Trường Cao Đẳng Công Thương TPHCM để hoàn thành đồ

án này Trong quá trình thực hiện đề tài này cũng có nhiều sai sót hy vọng quý thầy thông cảm và bỏ qua Chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy!

Nhóm sinh viên Thiết kế

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

GVHD: Nguyễn Mạnh Thắng

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Giáo viên hướng dẫn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

GVPB:………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

LỜI CẢM ƠN

Chúng em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy cô trong khoa điện Trường Cao Đẳng Công Thương Thành Phố Hồ Chí Minh, đặc biệt là các thầy cô trong bộ môn đã truyền thụ cho nhóm chúng em những kiến thức quý báu trong thời gian qua.

Chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Mạnh Thắng, giảng viên

Trường Cao Đẳng Công Thương Thành Phố Hồ Chí Minh đã tận tâm hướng dẫn, cung cấp tài liệu và tạo mọi điều kiện thuận lợi để nhóm có thể hoàn thành đồ án này.

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY

MỘT VÀI HÌNH ẢNH VÀ THÀNH PHẦN MÔ HÌNH

Thành phần mô hình bao gồm:

• 1 PLC s7-200, cpu 224 AC/DC/RLY

• 4 role trung gian 8 chân 24V - DC

• 1 động cơ kéo thùng 220v AC

• 1 động cơ kéo của DC - 24V

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THANG MÁY.

1.1.1 Khái niệm chung về Thang Máy.

Thang máy là một thiết bị chuyên dùng để vận chuyển người, hàng hoá, vậtliệu v.v theo phương thẳng đứng hoặc nghiêng một góc nhỏ hơn 150 so vớiphương thẳng đứng theo một tuyến đã định sẵn

Nhiều quốc gia trên thế giới đã quy định, đối với các nhà cao 6 tầng trở lên đềuphải được trang bị thang máy để đảm bảo cho người đi lại thuận tiện, tiết kiệm thờigian và tăng năng suất lao động Giá thành của thang máy trang bị cho công trình

so với tổng giá thành của công trình chiếm khoảng 6% đến 7% là hợp lý Đối vớinhững công trình đặc biệt như bệnh viện, nhà máy, khách sạn v.v tuy nhiên số tầngnhỏ hơn 6 nhưng do yêu cầu phục vụ vẫn phải được trang bị thang máy

Với các nhà nhiều tầng có chiều cao lớn thì việc trang bị thang máy là bắt buộc

để phục vụ việc đi lại trong nhà Nếu vấn đề vận chuyển người trong những toà

nhà này không được giải quyết thì các dự án xây dựng các toà nhà cao tầng khôngthành hiện thực.

Thang máy là một thiết bị vận chuyển đòi hỏi tính an toàn nghiêm ngặt, nó liênquan trực tiếp đến tài sản và tính mạng con người Vì vậy, yêu cầu chung đối vớithang máy khi thiết kế, chế tạo, lắp đặt, vận hành, sử dụng và sửa chữa là phải tuânthủ một cách nghiêm ngặt các yêu cầu về kỹ thuật an toàn được quy định trong cáctiêu chuẩn, quy trình, quy phạm

1.1.2 Lịch sử phát triển Thang Máy.

Cuối thế kỷ thứ 19, trên thế giới mới 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 dụngcủa hãng OTIS (Mỹ) năm 1853 Đến năm 1874, hãng thang máy Schindler (ThụySĩ) cũng đã chế tạo thành công những thang máy khác Lúcđầu bộ tời kéo chỉ cómột tốc độ, cabin có kết cấu đơn giản, cửa tầng đứng bằng tay, tốc độ di chuyểncủa cabin thấp

Đầu thế kỷ thứ 20, có nhiều hãng thang máy khác ra đời như KONE (PhầnLan), MISUBISHI, NIPON, ELEVATOR, (Nhật Bản), THYSEN (Đức),SABIEM (Ý) đã chế tạo các loại thang máy có tốc độ cao, tiện nghi trong cabintốt hơn và êm hơn

Vào đầu những năm 1970, thang máy đã chế tạo đạt tới tốc độ 7.5m/s, nhữngthang máy chở hàng đã có tải trọng tới 30 tấn đồng thời cũng trong khoảng thờigian này cũng có các thang máy thuỷ lực ra đời Sau một khoảng thời gian rất ngắnvới tiến bộ của các ngành khoa học khác, tốc độ thang máy đã đạt tới 10m/s Vàonhững năm 1980, đã xuất hiện hệ thống điều khiển động cơ mới bằng phương phápbiến đổi điện áp và tần số VVVF (inverter) Thành tựu này cho phép thang máyhoạt 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 điệncảm ứng tuyến tính

Vào đầu những năm 1990, trên thế giới đã chế tạo những thang máy có tốc độđạt tới 12.5 m/s và các thang máy có các tính năng kỹ thuật khác

Như đã trình bày ở trên, trước đây thang máy ở Việt Nam đều do Liên Xô cũ vàmột số nước Đông Âu cung cấp Chúng được sử dụng để vận chuyển trong côngnghiệp và chở người trong các nhà cao tầng Tuy nhiên số lượng còn rất khiêm tốn

Trong những năm gần đây, do nhu cầu thang máy tăng mạnh, một số hãng thangmáy đã ra đời nhằm 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 với giá thành rất cao

+Trong nước tự chế tạo phần điều khiển và một số phần cơ khí đơn giản khác.Các hệ thống thang máy truyền động bằng động cơ điện hiện đại phổ biến làdùng kỹ thuật vi xử lý kết hợp với điều khiển vô cấp tốc độ động cơ điện

1.1.3 Phân loại Thang Máy.

Thang máy hiện nay đã được thiết kế và chế tạo rất đa dạng, với nhiều kiểu,loại khác nhau để phù hợp với mục đích của từng công trình

Có thể phân loại thang máy theo các nguyên tắc và các đặc điểm sau:

1.1.3.1 Theo công dụng (TCVN 5744-1993) thang máy được phân thành 5

loại.

a)Thang máy chuyên chở người.

Loại này chuyên vận chuyển hành khách trong các khách sạn, công sở nhànghỉ, các khu chung cư, trường học, tháp truyền hình v.v

b)Thang máy chuyên chở người có tính đến hàng đi kèm.

Loại này thường dùng cho các siêu thị, khu triển lãm v.v

c)Loại 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 thuỷ cabin phải đủ lớn để chứa băng ca (cáng) hoạc giườngcủa bệnh nhân, cùng với các bác sĩ, nhân viên và các dụng cụ cấp cứu đi kèm Hiệnnay trên thế giới đã sản xuất theo cùng tiêu chuẩn kích thước và tải trọng cho loạithang máy này

d)Thang máy chuyên chở hàng có người đi kèm.

Loại thường dùng cho các nhà máy, công xưởng, kho, thang máy

dùng cho nhân viên khách sạn v.v chủ yếu để chở hàng nhưng có người đikèm để phục vụ.

e)Thang máy chuyên chở hàng không có người đi kèm.

Loại chuyên dùng để chở vật liệu, thức ăn trong các khách sạn, nhà ăn tập thểv.v Đặc điểm của loại 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 khiểnngoài cabin

Ngoài ra còn có các loại thang máy chuyên dùng khác như: thang máy cứu hoả,chở ôtô v.v

1.1.3.2 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 tốctới puly ma sát hoặc tang cuốn cáp Chính nhờ cabin được treo bằng cáp mà hànhtrình lên xuống của nó không bị hạn chế Ngoài ra còn có loại thang máy dẫn độngcabin lên xuống nhờ bánh răng thanh răng (Chuyên dùng để chở người phục vụxây dựng các công trình cao tầng )

b) Thang máy thuỷ lực (bằng xylanh - pittông).

Đặc điểm của loại này là cabin được đẩy từ dưới lên nhờ xylanh - pittông thuỷ

lực nên hành trình bị hạn chế Hiện nay thang máy thuỷ lực với hành trình tối đakhoảng 18m, vì vậy không thể trang bị cho các công trình cao tầng, mặc dù kết cấuđơn giản, tiết diện giếng thang máy 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.

1.1.3.3 Theo vị trí đặt bộ tời kéo.

Đối với thang máy điện

+ 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 cabin lên xuống bằng bánh răng thanh răng thì

hệ tời dẫn động đặt ngay trên nóc

Đối với thang máy thuỷ lực: buồng máy đặt tại tầng trệt

1.1.3.4 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

1.1.3.5 Theo các thông số cơ bản.

a) Theo tốc độ di chuyển của cabin.

1.1.3.6 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 loại thang máy cótốc độ cao (ν >2,5 m/s);

+ Bộ tời kéo sứ dụng động cơ một tốc độ, hai tốc độ, động cơ điều chỉnh vôcấp, 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 masát 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.

+ Phương pháp đóng mở cửa cabin :

- Đóng mở bằng tay: Khi cabin dừng đúng tầng thì phải có người ở trong hoặcngoài cửa mở và đóng cửa cabin và cửa tầng;

- Đóng mở cửa tự động (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, hoặcthang máy dùng cho nhà riêng;

- Đóng mở tự động: Khi cabin dừng đúng tầng thì cửa cabin và cửa tầng tựđộng mở và đóng nhờ một cơ cấu đặt ở đầu cabin Thời gian và tốc độ đóng mở cóthể điều chỉnh được

+ Theo kết cấu của cửa:

- Cánh cửa dạng cửa xếp lùa về một phía hoặc hai phía;

- Cánh cửa dạng tấm (panen) đóng, mở bản lề một cánh hoặc hai cánh

Hai loại này thường dùng cho thang máy chở hàng có người đi kèm hoặc không

có người đi kèm Hoặc thang máy dùng cho nhà riêng

- Cánh cửa dạng tấm (panen), hai cánh mở chính ở giữa lùa về hai phía Đối vớithang máy có tải trọng lớn, cabin rộng, cửa cabin có bốn cánh mở chính ở giữa lùa

về hai phía (mỗi bên hai cánh)

Loại này thường dùng cho thang máy có đối trọng đặt ở phía sau cabin ;

- Cánh cửa dạng tấm (panen), hai hoặc ba cánh mở một bên, lùa về một phía.Loại này thường dùng cho thang máy có đối trọng đặt bên cạnh cabin (thang máychở bệnh nhân);

- Cánh cửa dạng tấm (panen), hai cánh mở chính giữa lùa về hai phía trên vàdưới (thang máy chở thức ăn);

- Cánh cửa dạng (panen), hai hoặc ba cánh mở lùa về một phía trên

Loại này dùng cho thang máy chở ôtô và thang máy chở hàng

+ Theo số cửa cabin :

- Thang máy có một cửa;

- Hai cửa đối xứng nhau;

- Hai cửa vuông góc nhau

e) Theo bộ hãm bảo hiểm cabin.

+ Hãm tức thời, loại này dùng cho thang máy có tốc độ thấp đến 45 m/ph;+ Hãm êm, loại này dùng cho thang máy có tốc độ lớn hơn 0.75 m/s, và thangmáy chở bệnh nhân

1.1.3.7 Theo vị trí của cabin và đối trọng giếng thang.

a) Đối trọng bố trí phía sau.

b) Đối trọng bố trí một bên.

1.1.3.8 Theo quỹ đạo di chuyển của cabin.

a) Thang máy thẳng đứng

b) Thang máy nghiêng.

c) Thang máy zigzag

1.2 CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI THANG MÁY.

1.2.1 Yêu cầu an toàn trong điều khiển Thang Máy.

Thang máy là thiết bị chuyên dùng để chở người, chở hàng từ độ cao này đến

độ cao khác vì vậy trong thang máy, vấn đề an toàn được đặt lên hàng đầu Để đảmcho sự hoạt động an toàn của thang máy, người ta bố trí một loạt các thiết bị giámsát hoạt động của thang nhằm phát hiện và xử lý sự cố

Trong thực tế, khi thiết kế truyền động cho thang máy phải phối hợp bảo vệ cảphần cơ và phần điện, kết hợp nhiều loại bảo vệ Chẳng hạn, khi cấp điện cho động

cơ kéo buồng thang thì cũng cấp điện luôn cho động cơ phanh, làm nhả các máphanh kẹp vào ray dẫn hướng Khi đó buồng thang mới có thể chuyển động được

Khi mất điện, động cơ phanh không quay nữa, các má phanh kẹp sẽ tác động vàođường ray giữ cho buồng thang không rơi.

1.2.1.1 Một số thiết bị bảo hiểm cơ khí của thang máy

a Phanh bảo hiểm

Phanh bảo hiểm giữ buồng thang tại chỗ khi đứt cáp, mất điện và khi tốc độvượt quá (20 ÷ 40)% tốc độ định mức

Phanh bảo hiểm thường được chế tạo theo 3 kiểu: Phanh bảo hiểm kiểu nêm,phanh bảo hiểm kiểu lệch tâm và phanh bảo hiểm kiểu kìm

Trong các loại phanh trên, phanh bảo hiểm kìm được sử dụng rộng rãi hơn, nó bảo đảm cho buồng thang dừng êm hơn Kết cấu của phanh bảo hiểm kiểu kìmđược biểu diễn trên hình 1-1

Phanh bảo hiểm thường được lắp phía dưới buồng thang, gọng kìm 2 trượttheo thanh hướng dẫn 1 khi tốc độ của buồng thang bình thường Nằm giữa haicánh tay đòn của kìm có nêm 5 gắn với hệ truyển động bánh vít - trục vít 4 Hệtruyền động trục vít có hai loại ren : ren phải và ren trái

Hình 1-1: Phanh bảo hiểm kiểu kìm

Cùng với kết cấu của phanh bảo hiểm, buồng thang có trang bị thêm cơ cấu hạnchế tốc độ kiểu ly tâm Khi tốc độ chuyển của buồng thang tăng, cơ cấu đai truyền

3 sẽ làm cho thang 4 quay và kìm 5 sẽ ép chặt buồng thang vào thanh dẫn hướng

và hạn chế tốc độ của buồng thang

b Bộ hạn chế tốc độ kiểu vòng cáp kín

Bộ hạn chế tốc độ được đặt ở đỉnh thang và được điều khiển bởi một vòng cápkín truyền từ buồng thang qua puli của bộ điều tốc vòng xuống dưới một puli cốđịnh ở đáy giếng thang Cáp này chuyển động với tốc độ bằng tốc độ của buồngthang và được liên kết với các thiết bị an toàn Khi tốc độ của Cabin vượt quá giátrị 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 antoàn cho buồng thang như ngắt mạch điện động cơ, đưa thiết bị chống rơi vào làmviệc

Sơ đồ nguyên lý làm việc của bộ hạn chế tốc độ được minh hoạ trên hình 1-2

Cáp 2 treo vòng qua puli 1, puli 1 quay được là nhờ chuyển động của cáp quaròng rọc cố định 9 Ròng rọc này dẫn hướng cho cáp trường hợp cáp bị đứt hay bịtrượt thì vận tốc Cabin tăng lên, puli 1 cũng quay nhanh lên vì dây cáp chuyểnđộng cùng với Cabin Đến một mức độ nào đó lực ly tâm sẽ làm văng quả văng 3đập vào cam 4 Cam 4 tác động vào công tắc điện 10 làm cho động cơ dừng lại.Mặt khác, cam 4 đẩy má phanh 6 kẹp chặt cáp lại Trong khi đó Cabin vẫn rơi

Hình 1-2 :

Nguyên lý làm việc của

bộ hạn chế tốc độ

xuống và cáp 2 sẽ kéo thanh đòn bẩy 8 (gắn vào Cabin) làm cho bộ chống rơi làmviệc.

Tốc độ Cabin mà tại đó bộ điều tốc bắt đầu hoạt động gọi là tốc độ nhả Theokinh nghiệm tốc nhả thường bằng 1/4 lần tốc độ vận hành bình thường của thang

1.2.1.2 Các tín hiệu bảo vệ và báo sự cố.

Ngoài các bộ hạn chế tốc độ và phanh người ta còn đặt các tín hiệu bảo vệ và

hệ thống báo sự cố Mục đích là để đảm bảo an toàn cho thang máy và giúp người

kỹ sư bảo dưỡng thấy được thiết bị khống chế tự động đã bị hỏng, cần được kiểmtra trước khi thang được tiếp tục đưa vào hoạt động

Trong quá trình thang vận hành phải đảm bảo thang không được vượt quá giớihạn chuyển động trên và giới hạn chuyển động dưới Điều này có nghĩa là khithang đã lên tới tầng cao nhất thì mọi chuyển động đi lên là không cho phép, cònkhi thang đã xuống dưới tầng 1 thì chỉ có thể chuyển động đi lên Để thực hiệnđiều này người ta lắp thêm các thiết bị khống chế dừng tự động ở đỉnh và đáythang Các thiết bị này sẽ dừng thang tự động và độc lập với các thiết bị vận hànhkhác khi buồng thang đi lên tới đỉnh hoặc đáy

- Để dừng thang trong những trường hợp đặc biệt, người ta bố trí các nút ấnhãm khẩn cấp trong buồng thang

- Để dừng thang trong những trường hợp khẩn cấp và để buồng thang không bị

va đập mạnh người ta còn sử dụng các bộ đệm sử dụng lò xo hay dầu đặt ở đáythang

- Việc đóng mở cửa thang hay cửa tầng chỉ được thực hiện tại tầng nơi buồngthang dừng và khi buồng thang đã dừng chính xác

- Khi có người trong Cabin và chuẩn bị đóng cửa Cabin tự động phải có tínhiệu báo sắp đóng cửa Cabin

1.2.2 Dứng chính xác buồng thang.

1.2.2.1 Dừng chính xác buồng thang.

Buồng thang của thang máy cần phải dùng chính xác so với mặt bằng của tầngcần dừng sau khi đã ấn nút dừng Nếu buồng thang dừng không chính xác sẽ gây

ra các hiện tượng sau :

- Đối với thang máy chở khách, làm cho hành khách ra, vào khó khăn, tăng thờigian ra, vào của hành khách, dẫn đến giảm năng xuất

- Đối với thang máy chở hàng, gây khó khăn cho việc bốc xếp và bốc dỡ hàng.Trong một số trường hợp có thể không thực hiện được việc xếp và bốc dỡ hàng.

Để khắc phục hậu quả đó, có thể ấn nhắp nút bấm để đạt đựơc độ chính xác khidừng, nhưng sẽ dẫn đến các vấn đề không mong muốn sau:

- Hỏng thiết bị điều khiển

- Gây tổn thất năng lượng

- Gây hỏng hóc các thiết bị cơ khí

- Tăng thời gian từ lúc hãm đến dừng

Để dừng chính xác buồng thang, cần tính đến một nửa hiệu số của hai quãngđường trượt khi phanh buồng thang đầy tải và phanh buồng thang không tải theocùng một hướng di chuyển Các yếu tố ảnh hưởng đến dừng chính xác buồng thangbao gồm: mômen cơ cấu phanh, mômen quán tính của buồng thang, tốc độ khi bắtđầu hãm và một số yếu tố phụ khác

Quá trình hãm buồng thang xảy ra như sau: Khi buồng thang đi đến gần sàntầng, công tắc chuyển đổi tầng cấp lệnh cho hệ thống điều khiển động cơ để dừngbuồng thang Trong quãng thời gian ∆t (thời gian tác động của thiết bị điều khiển),buồng thang đi được quãng đường là :

Trong đó : J mômen quán tính hệ quy đổi về chuyển động của buồng thang,[kgm2]

Mph - mômmen ma sát, [N]

Mc - mômen cản tĩnh, [N]

ω0 - tốc độ quay của động cơ lúc bắt đầu phanh, [rad/s]

D - đường kính puli kéo cáp [m]

2 2

(2-4)Công tắc chuyển đổi tầng đặt cách sàn tầng một khoảng cách nào đó làm saocho buồng thang nằm ở giữa hiệu hai quãng đường trượt khi phanh đầy tải vàkhông tải

Sai số lớn nhất (độ dừng không chính xác lớn nhất) là :

∆S = S2 −S1

2

(2-5)Trong đó : S1 - quãng đường trượt nhỏ nhất của buồng thang khi phanh

S2 - quãng đường trượt lớn nhất của buồng thang khi phanh xem hình 1-3.Bảng 2-1 đưa ra các tham số của các hệ truyền động với độ không chính xáckhi dừng ∆s

Bảng 2-1

Hệ truyền động điện

Phạm

vi điềuchỉnhtốc độ

Tốc độDichuyển[m/s]

Gia tốc [m/s2

]

Độ khôngchính xáckhi dừng[mm]

Động cơ KĐB rô to lồng sóc 1 : 1 0,8 1,5 ± 120 ÷ 150

Mức dừng Buồng

thang Dừng

Mức đặt cảm biến dòng

1.2.3 Ảnh hưởng của tốc độ, gia tốc và độ giật đối với hệ truyền động Thang Máy.

Một trong những điều kiện cơ bản đối với hệ truyền động thang máy là phảiđảm bảo cho buồng thang chuyển động êm Việc buồng thang chuyền động êm haykhông lại phụ thuộc vào gia tốc khi mở máy và hãm máy Các tham số chính đặctrưng cho chế độ là việc của thang máy là : tốc độ di chuyển v[m/s], gia tốc a[m/s2] và độ giật ρ[m/s3]

Tốc độ di chuyển của buồng thang quyết định năng suất của thang máy, điềunày có ý nghĩa rất quan trọng, nhất là đối với các nhà cao tầng

Đối với các nhà chọc trời, tối ưu nhất là dùng thang máy cao tốc (v = 3,5m/s),giảm thời gian quá độ và tốc độ di chuyển trung bình của buồng thang đặt gầnbằng tốc độ định mức Nhưng việc tăng tốc độ lại dẫn đến tăng giá thành của thangmáy Nếu tăng tốc độ của thang máy v = 0,75 m/s lên v = 3,5m/s, giá thành tănglên 4÷5 lần, bởi vậy tuỳ theo độ cao tầng của nhà mà chọn thang máy có tốc độphù 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 racảm giác khó chịu cho hành khách (như chóng mặt, sợ hãi, nghẹt thở v.v ) Bởivậy gia tốc tối ưu là a < 2m / s2

Gia tốc tối ưu đảm bảo năng suất cao, không gây cảm giác khó chịu cho hànhkhách, được đưa ra trong bảng 2-2

là độ giật (đạo hàm bậc nhất của gia tốc hoặc đạo hàm bậc hai của tốc độ

) Khi gia tốc a < 2m / s2 thỡ độ giật khụng quỏ 20m/s3

Biểu đồ làm việc tối ưu của thang mỏy tốc độ trung bỡnh và tốc độ cao biểudiễn trờn hỡnh 1-4

Biểu đồ này cú thể chia ra 5 giai đoạn theo tớnh chất thay đổi tốc độ của buồngthang: mở mỏy, chế độ ổn định, hóm xuống tốc độ thấp, buồng thang đến tầng vàhóm dừng

Biểu đồ tối ưu hỡnh 1-4 sẽ đạt được nếu dựng hệ truyền động một chiều (F-Đ).Nếu dựng hệ chuyển động xoay chiều với động cơ khụng đồng bộ hai cấp tốc độ,biểu đồ chỉ đạt gần giống biểu đồ tối ưu

Đối với thang mỏy chạy chậm, biểu đồ chỉ cú 3 giai đoạn : Mở mỏy, chế độ ổnđịnh và hóm dừng

Hã m xuống tốc độ thấp

dừng

Đ ến tầng Mở

S,v, a, ρ

ρ = dadt

ρ = d v

dt

2

2

Hình 1- 4 Các đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của quãng đường S,tốc độ

v , gia tốc a và độ dật ρ theo thời gian

1.3 KẾT CẤU CHUNG CỦA THANG MÁY.

1.3.1 Giếng Thang.

Kết cấu , sơ đồ bố trí thiết bị của thang máy giới thiệu trên hình 1-5

Hố giếng của thang máy 11 là khoảng không gian từ mặt bằng sàn tầng 1 chođến đáy giếng Nếu hố giếng có độ sâu hơn 2 mét thì phải làm thêm cửa ra vào Đểnâng- hạ buồng thang, người ta dùng động cơ 6 Động cơ 6 được nối trực tiếp với

cơ cấu nâng hoặc qua hộp giảm tốc Nếu nối trực tiếp, buồng thang máy được nângqua puli quấn cáp Nếu nối gián tiếp thì giữa puli cuốn cáp và động cơ có nắp hộpgiảm tốc 5 với tỷ số truyền i = 18 ÷ 120

Cabin 1 được treo lên puli quấn cáp bằng kim loại 8 (thường dùng 1 đến 4 sợicáp) Buồng thang luôn được giữ theo phương thẳng đứng nhờ có ray dẫn hướng 3

và những con trượt dẫn hướng 2 (con trượt là loại puli trượt có bọc cao su bênngoài) Đối trọng di chuyển dọc theo chiều cao của thành giếng theo các thanh dẫnhướng 6

1 Cabin

2 Con trượt dẫn hướng Cabin

3 Ray dẫn hướng Cabin

Hình 1-5: Kết cấu cơ khí của thang máy

1.3.2 Cabin.

Là một phần tử chấp hành quan trọng nhất trong thang máy, nó sẽ là nơi chứahàng, chở người đến các tầng, do đó phải đảm bảo các yêu cầu đề ra về kích thước,hình dáng, thẩm mỹ và các tiện nghi trong đó

Hoạt động của ca bin là chuyển động tịnh tiến lên xuống dựa trên đường trượt,

là hệ thống hai thanh dẫn hướng nằm trong một mặt phẳng để đảm bảo chuyểnđộng êm nhẹ, chính xác không dung dật trong cabin trong quá trình làm việc Đểđảm bảo cho ca bin hoạt động đều cả trong quá trình lên xuống, có tải hay không

có tải người ta sử dụng một đối tượng có chuyển động tịnh tiến trên hai thanh khácđồng phẳng giống như cabin nhưng chuyển động ngược chiều với cabin do cápđược mắc qua puli kéo

Do trọng lượng của cabin và trọng lượng của đối trọng đã được tính toán tỷ lệ

và kỹ lưỡng cho nên mặc dù chỉ vắt qua puli kéo cũng không xảy ra hiện tượngtrượt trên puli cabin, hộp giảm tốc đối trọng tạo nên một hệ phối hợp chuyển độngnhịp nhàng do phần khác điều chỉnh đó là động cơ

1.3.3 Các thiết bị khác.

1.3.3.1 Động cơ.

Là khâu dẫn động hộp giảm tốc theo một vận tốc quy định làm quay puli kéocabin lên xuống Động cơ sử dụng trong thang máy là động cơ 3 pha roto dây quấnhoặc rôto lồng sóc, vì chế độ làm việc của thang máy là ngắn hạn lặp lại cộng vớiyêu cầu sử dụng tốc độ, mô men động cơ theo một dải nào đó cho đảm bảo yêu cầu

về kinh tế và cảm giác của người đi thang máy Động cơ là một phần tử quan trọngđược điều chỉnh phù hợp với yêu cầu nhờ một hệ thống điện tử ở bộ sử lý trungtâm

1.3.3.2 Động cơ cửa.

Là động cơ một chiều hay xoay chiều tạo ra mô men mở cửa cho cabin kết hợpvới mở cửa tầng Khi cabin dừng đúng tầng, rơ le thời gian sẽ đóng mạch điềukhiển động cơ mở cửa tầng hoạt động theo một quy luật nhất định sẽ đảm bảo quá

trình đóng mở êm nhẹ không có va đập Nếu không may một vật gì đó hay ngườikẹp giữa cửa tầng đang đóng thì cửa sẽ tự động mở ra nhờ bộ phận đặc biệt ở gờcửa có gắn phản hồi với động cơ qua bộ sử lý trung tâm.

1.3.3.3 Cửa.

Gồm cabin và cửa tầng, cửa cabin để khép kín cabin trong quá trình chuyểnđộng không tạo ra cảm giác chóng mặt cho khách hàng và ngăn không cho rơi khỏicabin bất cứ thứ gì Cửa tầng để che chắn bảo vệ toàn bộ giếng thang và các thiết

bị trong đó Cửa cabin và cửa tầng có khoá tự động để đảm bảo đóng mở kịp thời

Bộ hạn chế tốc độ : là bộ phận an toàn khi vận tốc thay đổi do một nguyên nhânnào đó vượt qua vận tốc cho phép, bộ hạn chế tốc độ sẽ bật cơ cấu khống chế cắtđiều khiển động cơ làm việc và phanh làm việc

1.3.3.4 Các thiết bị phụ khác.

Các thiết bị phụ khác : như quạt gió, chuông điện thoại liên lạc, các chỉ số báochuyển động được lắp trong cabin để tạo ra cho khách hàng cảm giác an toàn

dễ chịu khi đi thang máy

Trong thang máy chở người, tời dẫn động thường được đặt trên cao và dùngPuly ma sát để dẫn động trong cabin 3 và đối trọng 4 Đối với thang máy có chiềucao nâng lớn trọng lượng cáp nâng tương đối lớn nên trong sơ đồ động người tatreo thêm các cáp hoặc xích cân bằng phía dưới cabin hoặc đối trọng (cáp 5) Puly

ma sát 1 có các loại rãnh cáp tròn có xẻ dưới và rãnh hình thang, mỗi sợi cáp riêngbiệt vắt qua một rãnh cáp, mỗi rãnh cáp thường từ 3 đến 5 rãnh

Đối trọng là bộ phận cân bằng, đối với thang máy có chiều cao không lớnngười ta thường chọn đối trọng sao cho trọng lượng của nó cân bằng với trọnglượng ca bin và một phần tử tải trọng nâng bỏ qua trọng lượng của cáp nâng, cápđiện và không dùng cáp và xích cân bằng, việc chọn các thông số cơ bản của hệthống cân bằng thì có thể tiến hành tính lực cân bằng lớn nhất và chọn cáp tínhcông suất động cơ và khả năng kéo của puly ma sát

1.4 CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN THANG MÁY.

1.4.1 Các yêu cầu đối với hệ truyền động điện Thang Máy

Khi thiết kế trang bị điện - điện tử cho thang máy, việc lựa chọn một hệ truyềnđộng, loại động cơ phải dựa trên các yêu cầu sau :

Sơ đồ nguyên lý hệ thống truyền động máy phát động cơ (F-Đ)

T

NT

N

BTF

BTFCK

§

I F

R fEf

1.4.3 Hệ thống bộ biến đổi tĩnh – động cơ một chiều (BBĐ- Đ).

Sơ đồ nguyên lý hệ thống bộ biến đổi tĩnh-động cơ một chiều

I

U®k

Hệ thống BBĐ - ĐCMC là hệ thống sử dụng bộ biến đổi tĩnh biến đổi dòngxoay chiều có tần số công nghiệp thành dòng điện một chiều cung cấp cho động cơ

Đ Ưu điểm của hệ thống là làm việc êm, tin cậy, tuổi thọ cao, chất lượng dải điềuchỉnh tốc độ có thể đáp ứng được với yêu cầu của các thang máy cao tốc Tuynhiên hệ thống vẫn còn tồn tại một số nhược điểm như : động cơ một chiều là thiết

bị cần phải được bảo dưỡng thường xuyên nên có thể làm gián đoạn quá trình phục

vụ của thang máy; BBĐ sử dụng thyristor có khả năng chịu quá tải kém, mạch điềukhiển thyristor rất phức tạp đòi hỏi phải có công nhân lành nghề khi cần sửa chữa,bảo dưỡng v.vv

1.4.4 Hệ thống biến tần – động cơ không đồng bộ.

§

Hình 1-6: Sơ đồ nguyên lý hệ bộ biến tần -động cơ không đồng bộ

Các hệ thống sử dụng biến tần cho chất lượng khá tốt Tuy nhiên việc sử dụngcũng rất khó khăn do luật điều kiển phức tạp, sử dụng nhiều thiết bị điện tử, việcvận hành, sửa chữa yêu cầu cao

1.4.5 Hệ thống dùng động cơ không đồng bộ nhiều cấp tốc độ.

Hệ truyền động điện xoay chiều dùng động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc vàrôto dây quấn được dùng khá phổ biến trong trang bị điện - điện tử thang máy vàmáy nâng Hệ truyền động động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc thường dùng chothang máy chở hàng tốc độ chậm Hệ truyền động động cơ không đồng bộ rôto dâyquấn thường dùng cho các máy nâng có trọng tải lớn ( công suất động cơ truyềnđộng có thể tới 200KW) nhằm hạn chế dòng khởi động để không làm ảnh hưởngđến nguồn điện cung cấp

Trong các thang máy tốc độ thấp và chất lượng truyền động có yêu cầu khôngcao lắm, người ta thường sử dụng các hệ truyền động trong đó phần dẫn động làđộng cơ không đồng bộ - rôto lồng sóc nhiều cấp tốc độ

Hệ truyền động này có ưu điểm là đơn giản dẫn đến giá thành hạ, dễ dàng trongvận hành và sửa chữa Tuy nhiên, nó lại không thể đáp ứng được về mặt chất lượngđối với các thang máy có yêu cầu cao vế tốc độ, gia tốc và độ giật

Kết luận:

Dựa vào yêu cầu công nghệ đặt ra và căn cứ vào số tầng phục vụ, mà chọn hệthống truyền động tối ưu sao cho thoả mãn một cách hài hoà nhất giữa chỉ tiêu kinh

tế và kỹ thuật Đối với các nhà cao 10 tầng thường chọn hệ thống truyền động điện

sử dụng biến tần - động cơ không đồng bộ rô to lồng sóc, hệ thống này đang đượcứng dụng rất nhiều trong thực tế và có sự ưu việt hơn các hệ thống khác như: có độchính xác cao, linh hoạt trong lắp đặt và sửa chữa, đồng thời tiết kiệm điện năng.Việc thay đổi tốc độ thực chất là thay đổi tần số của nguồn cấp cho động cơ, nhờ

bộ biến tần Sao cho đạt được tỉ lệ: Vmin / Vmax =1/4 Để đảm bảo thang máy có tốc

độ hợp lý thì giữa động cơ kéo và puly có thêm hộp giảm tốc

Với yêu cầu công nghệ này thì ta có các thông số sau:

- Vận tốc di chuyển ổn định của buồng thang: ν = 1m/s;

- Gia tốc cực đại: a= 1,5 m/s2;

- Độ không chính xác khi dừng: l = 20 ÷

25 mm

Để đảm bảo dừng chính xác thì trước khi buồng thang đi tới sàn tầng cần dừng,động cơ chính phải chuyển về tốc độ thấp và khi buồng thang đến ngang sàn tầngthì động cơ chính được cắt ra khỏi lưới và thực hiện hãm động năng, đồng thờiphanh tác động

1.4.6 Tính chọn công suất động cơ truyền động Thang Máy

1.4.6.1 Các thông số của thang máy.

Tuỳ thuộc vào tính chất, chức năng của thang may, có thể phân thành các nhómsau:

*.Thang máy chở hàng kèm theo hành lý hoặc chuyên chở các vật gia dụngtrong các nhà cao tầng , công sở , siêu thị và trong các trường học

*.Thang máy dùng trong bệnh viện, dùng chuyên chở bệnh nhân trên băng ca

có nhân viên y tế đi kèm

+ Trọng tải của thang máy được thiết kế theo các trị số định mức sau:

- Thang máy chở khách : 350 ; 500 ; 1000kg

- Thang máy dùng trong các bệnh viện : 500kg

+ Tốc độ của thang máy tuỳ thuộc vào vị trí và mục đích sử dụng được thiết kếtrong khoảng v=( 0.1 =>5 )m/s

Trị số tốc độ di chuyển của buồng thang phụ thuộc vào từng nhóm , được thiết

kế theo các trị số định mức sau :

- Thang máy chở khách : 0,5 ; 0,75 ; 1,0 ; 1,5 ; 2,5 ; 3,5 và 5 m/s

- Thang máy dùng trong các bệnh viện :0,5m/s

Thang máy tuỳ thuộc vào tốc độ di chuiyển của buồng thang được phân ra cácloại sau :