Tự động hoá thiết kế thang máy

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC S KHOA HC Tự động hoá thiết kế thang máy NGÀNH: CƠ HỌC KỸ THUẬT Mà SỐ: NGUYỄN VĂN BẾN Người hướng dẫn khoa học: TS TRỊNH ĐỒNG TÍNH HÀ NỘI 2009 mơc lơc Nội dung TRANG PHỤ BÌA LỜI CM N LI CAM OAN LờI NóI ĐầU MụC LụC Chơng - tổng quan Về THANG MáY 1.1 kháI niệm chung thang máy 1.2 lịch sử phát triển thang máy 1.3 phân loại thang máy 1.3.1 Theo công dụng (TCVN 5744-1993) 1.3.2 Theo hệ dẫn động cabin 1.3.3 Theo vị trí lắp đặt tời kéo 1.3.4 Theo hệ thống vận hành 1.3.5 Theo thông số 1.3.6 Theo kết cấu cụm 1.3.7 Theo vị trí cabin đối trọng giếng thang 1.3.8 Theo quỹ đạo di chuyển cabin 1.4 ký hiệu thang máy 1.5 cấu tạo thang máy 1.5.1 Thiết bị khí thang máy 1.5.1.1 Cơ cấu dẫn động 1.5.1.2 Puly ma sát 1.5.1.3 Cáp nâng d©y c©n b»ng 1.5.1.4 Khung cabin 1.5.1.5 Buång cabin 1.5.1.6 Ngàm dẫn hớng 1.5.1.7 Đối trọng 1.5.1.8 Ray dẫn hớng 1.5.1.9 Phanh bảo hiểm hạn chế tốc độ 1.5.1.10 Thiết bị giảm chấn 1.5.2 Hệ thống điều khiển thang máy 1.5.2.1 Mạch động lực 1.5.2.2 Mạch điều khiển 1.5.2.3 Hệ thống chiếu sáng 1.5.2.4 Mạch tín hiệu 1.5.2.5 Mạch an toàn 1.6 nguyên lý hoạt động Chơng phần mềm tự động hoá thiết kế 2.1 Phần mềm thiết kế 2D 2.1.1 Phần mềm Autolisp Trang 7 10 10 11 11 12 12 12 15 15 15 16 17 17 19 21 23 23 24 25 26 27 29 30 30 30 30 30 30 32 35 35 35 2.1.2 Phần mềm VBA 2.2 phần mềm thiết kế 3d 2.2.1 PhÇn mỊm Auto desk Inventer 2.2.2 PhÇn mỊm SolidWorks Chơng tự động hoá thiết kế thang máy 3.1 khái quát chung 3.2 cấu tạo cabin, cửa tầng thang máy 3.2.1 Cấu tạo cabin 3.2.2 Cấu tạo cửa tầng 3.3 liệu đầu vào, trình tính toán 3.3.1 Dữ liệu đầu vào 3.3.2 Quá trình tính toán 3.3.2.1 Thiết kế cabin Quang treo Sàn tĩnh cabin Sàn động cabin Vách cabin Nãc cabin Cưa cabin 3.3.2.2 ThiÕt kÕ cưa tÇng Khung cửa Cánh cửa Chơng hớng phát triển đề tài 4.1 kết nối Cam-cnc 4.2 máy cắt, gấp đột cnc Máy cắt CNC Máy gập CNC Máy đột CNC phụ lục (tập vẽ thiết kế) tài liệu tham kh¶o kÕt luËn 36 38 38 40 42 42 43 43 44 44 44 47 47 48 49 49 49 50 50 51 51 51 52 52 55 55 56 57 58 LỜI CẢM ƠN Với tình cảm chân thành tơi xin bày tỏ lịng biết ơn tới Lãnh đạo trường, Viện đào tạo sau đại học, Viện Cơ khí, Bộ mơn Cơ sở thiết kế máy rôbôt -Trường Đại học bách khoa Hà Nội Xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo quan chủ quản Trường Cao đẳng công nghiệp Phúc Yên thầy cô giáo giảng dạy hướng dẫn suốt trình học tập, nghiên cứu nhằm nâng cao trình độ, đáp ứng ngày tốt yêu cầu nhiệm vụ Đặc biệt xin chân thành cảm ơn TS Trịnh Đồng Tính tận tình giúp đỡ tơi suốt q trình thực để hồn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn tình cảm bạn bè, người thân, động viên, giúp đỡ tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành khóa học Trong trình thực luận văn tốt nghiệp, thân thực nổ lực với giúp đỡ tận tình thầy giáo hướng dẫn TS Trịnh Đồng Tính nên tổng hợp nội dung cần thiết tài liệu tham khảo, kết hợp với kiến thức học, ứng dụng vào đề tài giao để hoàn thành nội dung đặt Tuy nhiên trình độ thời gian có hạn nội dung luận văn sẻ không tránh thiếu sót, hạn chế Rất mong nhận quan tâm, góp ý q Thầy, Cơ giáo bạn đồng nghiệp để luận văn hoàn chỉnh có hướng khắc phục nghiên cứu Xin chân thành cảm ơn! Hà nội ngày 05 tháng 11 năm 2009 Nguyễn Văn Bến LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung luận văn cao học không chép tác giả khác mà cá nhân tham khảo từ tài liệu liên quan có trích dẫn từ tham quan thực tiễn để hồn thành luận văn Có sai sót tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm theo quy ch Tỏc gi: Nguyn Vn Bn LờI NóI ĐầU Ngày nớc ta phấn đấu để trở thành nớc công nghiệp hoá, công trình cao tầng, công ty xí nghiệp ngày nhiều mọc lên hầu hết tỉnh thành phố nớc Trong công trình việc di chuyển, lại, vận chuyển hàng hoá tầng công trình trở lên vấn đề cần phải giải quyết, thang máy chở ngời, chở bệnh nhân, chở hàng hoá, thang máy chuyên dùng, vận thăng đà đợc đa vào sử dụng Bên cạnh đó, lĩnh vực thang máy đà đợc sản xuất từ đầu kỷ 20 ngày hoàn thiện, chất lợng ngày nâng lên nớc ta, thang máy đà có từ lâu, nhiên phát triển hạn chế Đối với thang máy chở ngời, công ty Việt Nam dừng lại việc nhập cung cấp thang máy đợc sản suất từ nớc kích thớc, mẫu mà hạn chế Xuất phát từ nhu cầu thực tế việc chế tạo thang máy nớc nh tiêu chuẩn hoá thang máy Đề tài đà tập trung vào lập trình tự động thiết kế thang máy sở có thông số đầu vào nhà sản xuất t vấn xây dựng cho vẽ thang máy tơng ứng Toàn luận văn đợc trình bày chơng Chơng 1, tập trung vào tìm hiểu thang máy; Chơng 2, trình bày số phần mềm tự động thiết kế; Chơng 3, ứng dụng số phần mềm để viết mođul tự động hoá thiết kế thang máy; Chơng 4, trình bày khả kết nối mođul tự động hoá thiết kế với máy công cụ qua phần mềm CAD/CAM-CNC hớng mở đề CHƯƠNG TổNG QUAN Về THANG MáY 1.1 kháI niệm chung thang máy Thang máy thiết bị chuyên dùng để vận chuyển ngời, hàng hoá, vật liệu, v.vtheo phơng thẳng đứng nghiêng góc nhỏ 150 so với phơng thẳng đứng theo tuyến đà định sẵn Thang máy thờng đợc dùng khách sạn, công sở, chung c, bệnh vịên, đài quan sát, tháp truyền hình, nhà máy, công xởng, v.v Đặc điểm vận chuyển thang máy so với phơng tiện vận chuyển khác thêi gian cđa mét chu kú vËn chun bÐ, tÇn st vËn chun lín Ngoµi ý nghÜa vỊ vËn chun, thang máy yếu tố làm tăng vẻ đẹp tiện nghi công trình Nhiều quốc gia giới đà quy định, nhà cao tầng trở lên phải đợc trang bị thang máy để đảm bảo cho ngời lại thuận tiện, hàng hoá đợc di chuyển dễ dàng, tiết kiệm thời gian tăng suất lao động Giá thành thang máy trang bị cho công trình so với tổng giá thành công trình chiếm khoảng 6% đến 7% hợp lý Đối với công trình đặc biệt nh bệnh viện, nhà máy, khách sạn, v.v, số tầng nhỏ nhng yêu cầu phục vụ phải đợc trang bị thang máy Với nhà nhiều tầng có chiều cao lớn việc thang máy bắt buộc để phục vụ việc lại nhà Nếu vấn đề vận chuyển ngời hàng hoá nhà không đợc giải dự án xây dùng nhà cao tầng không thành thực Thang máy thiết bị vận chuyển đòi hỏi tính an toàn nghiêm ngặt, liên quan trực tiếp đến tài sản tính mạng ngời Vì vậy, yêu cầu chung thang máy thiết kế, chế tạo, lắp đặt, vận hành, sử dụng sử chữa phải tuân thủ cách nghiêm ngăt yêu cầu kỹ thuật an toàn đợc quy định tiêu chuẩn Thang máy có cabin đẹp, thông thoáng, sang trọng, êm dịu, cha đủ điều kiện để đa vào sử dụng Để đợc đa vào sử dụng, thang máy phải có kết cấu vững chắc, hệ thống mạch điều khiển ổn định đầy đủ thiết bị an toàn, đảm bảo độ tin cậy nh: Chuông báo tải, hÃm bảo hiểm phòng đứt cáp, vợt tốc, công tắc an toàn cửa cabin, khoá an toàn cửa tầng, v.v 2.2 Lịch sử phát triển thang máy Cuối thÕ kû thø 19, trªn thÕ giíi míi chØ cã vài hÃng thang máy đời nh OTIS, Schindler Chiếc thang máy đà đợc chế tạo đa vào sử dụng hÃng thang máy OTIS (Mỹ) năm 1853 Đến năm 1874, hÃng thang máy Schinder (Thuỵ Sĩ) đà chế tạo thành công thang máy khác Lúc đầu tời kéo có tốc độ, cabin có kết cấu đơn giản, cửa tầng ®ãng më b»ng tay, tèc ®é di chun cđa cabin thấp Đầu kỷ thứ 20, có nhiều hÃng thang máy khác đời nh KONE (Phần Lan), MISUBISHI, NIPPON ELEVATOR,v.v(Nhật Bản), THYSEN (Đức), SABIEM (ý), v.v đà chế tạo loại thang máy có tốc độ cao, tiện nghi cabin tốt êm Vào năm 1970, thang máy đà chế tạo đạt tới tốc độ 450m/ph, thang máy chở hàng đà có tải trọng nâng tới 30 tấn, đồng thời khoảng thời gian đà có thang máy thuỷ lc đời Sau khoảng thời gian ngắn với tiến ngành khoa học khác, tốc độ thang máy dà đạt tới 600m/ph Vào năm 1980, đà xuất hệ thống điều khiển động phơng pháp biến đổi điện áp tần số Thành tựu cho phép thang máy hoat động êm hơn, tiết kiệm đợc khoảng 40% công suất động Đồng thời, vào năm đà xuất loại thang máy dùng động điện cảm ứng tuyến tính Vào đầu năm 1990, giới đà chế tạo thang máy có tốc độ đạt tới 750m/ph thang máy có tính kỹ thuật đặc biệt khác Chiếc thang máy Việt Nam đợc hÃng OTISLAWPS lắp đặt từ năm 30 kỷ trớc Đến nay, nhiều thang máy hÃng lớn đà đợc lắp đặt Việt Nam Theo thống kê sơ đến năm 2000, MITSUBISHI đà lắp khoảng 370 chiếc, OTIS 240 Chiếc, NIPPON 80 Điều thể nhu cầu lớn thang máy thị trờng Việt Nam Trong nớc đà có số công ty thang máy nh Thiên Nam, Thái Bình (Pacific), Thăng Long, v.v, nhng chủ yếu nhập toàn tận dụng linh kiện, thiết bị có trớc Phần chế tạo nớc mang tính thủ công, chất lợng không ổn định 10 1.3 PHÂN LOạI THANG MáY Hiện thang máy đợc thiết kế, chế tạo đa dạng phong phú với nhiều kiểu loại khác để phù hợp với mục đích sử dụng công trình Có thể phân loại thang máy theo nguyên tắc đặc điểm sau: 1.3.1 Theo công dụng (TCVN 5744 -1993) Thang máy đợc phân thành loại Thang máy chuyên chở ngời: Loại chuyên để vận chuyển hành khách khách sạn, công sở, nhà nghỉ, khu chung c, trơng học,v.v Thang máy chuyên chở bệnh nhân: Loại chuyên dùng cho bệnh viện, khu điều dỡng v.vĐặc điểm kích thớc cabin phải đủ lớn để chứa băng ca (cáng) giờng bệnh nhân, với bác sĩ, nhân viên dụng cụ cấp cứu kèm Hiện giới đà sản xuất theo tiêu chuẩn kích thớc tải trọng cho loại thang máy Thang máy chuyên chở hàng có ngòi kèm: Loại thờng dùng nhà máy, công xởng, kho, thang dùng cho nhân viên khách sạn, v.v, chủ yếu dùng để chở hàng nhng có ngời kèm để quản lý hàng phục vụ Thang máy chuyên chở hàng ngời kèm: Đợc sử dụng nhà máy, xởng sản xuất để chở loại hàng hoá cần ngời kèm dùng để chở vật liệu, thức ăn khách sạn, nhà hàng, v.vĐặc điểm loại có bảng điều khiển cabin (trớc cửa tầng), loại thang khác nêu vừa có điều khiển cabin cabin 47 - Sản phẩm đầu ra: Là tập vẽ dùng đợc cho trình gia công, chế tạo chi tiết cần thiết hình thành cabin, cửa tầng thang máy theo yêu cầu (Có tập vẽ phụ lục cuối luận văn) Căn vào liệu nêu đà đợc tính toán Excel liên kết với Solidworks với phần tơng ứng nh cho phận 3.3.2: Quá trình tính toán: 3.3.2.1 Thiết kế cabin: Chiều dài buồng thang: CarD, chiỊu réng bng thang: CarW, ®é réng cưa thang DW, chiều dày buồng thang:WTT chiều dày cạnh trớc: DColTT, chiỊu réng bng thang t¹i c¹nh tr−íc: DcolW CarW DW DC0lW DC0lTT CaD WTT 48 Quang treo cabin: * Dầm trên: Số liệu đợc đọc từ bảng 3.3 ta cã: ChiỊu dµi thanh: BarL, chiỊu réng thanh: UpBW, chiỊu cao thanh: UpBH, chiỊu dµy: BarT * Thanh treo: Sè liệu đợc đọc từ bảng 3.3 ta đợc: Chiều dài thanh: SlingH, chiÒu réng thanh: SlingW, chiÒu cao thanh: SlingTT, chiều dày thanh: SlingT * Dầm dới: Số liệu đợc đọc từ bảng 3.3 gồm có: Chiều dài thanh: BarL ChiÒu réng thanh: DnBW, chiÒu cao thanh: DnBH, chiÒu dµy: BarT 49 Sµn tÜnh cabin: Sè liƯu đợc đọc từ bảng 3.1 gồm có: * Thanh ngang: ChiỊu dµi thanh: CarW * Thanh däc: ChiỊu dµi thanh: CarD, số thanh: nSide, độ dày: WST Sàn động cabin: Số liệu đọc từ bảng 3.1 gồm có: * Thanh ngang: Chiều dài thanh: CaW, độ dày: WST, vật liệu: PaintedSteel * Thanh dọc: Chiều dài thanh: CarD, độ dày: WST, vật liệu: PaintedSteel Vách cabin: 50 * Đố phải trái: Chiều dài tấm: CarD, chiều rộng tấm: 480/1tấm, chiều dày:1,2 * Đố cạnh: Chiều dài tấm: CarH, chiều rộng tấm: 480/1tấm, chiều dày: 1,2 * Đố sau: ChiỊu dµi tÊm: DUColW, chiỊu réng tÊm: DUColH, chiỊu dày: 1,2 * Đố trên: Chiều dài tấm: CarH, chiều réng tÊm: 480, chiỊu dµy: 1,2 Nãc cabin ChiỊu dµi tÊm: CarW+2WTT, chiỊu réng tÊm: CarH+2WTT, chiỊu dµy:1,2 Cửa cabin *Cửa trái: Chiều dài: DH, chiều rộng: DUColW/2, chiều dày: 1,2 DH * Tăng cứng cửa cabin: Chiều dài DH-2,4 DH-2,4 51 3.3.2.2 Thiết kế cửa tầng: Khung cửa: * Thanh đứng khung cửa tầng: Chiều dài DH-2,4 DH+100 * Thanh ngang khung ca tầng: DUColW+140 Cánh cửa: *Cửa trái: Chiều dài: DH, chiều rộng: DUColW/2, chiều dày: 1,2 DH * Tăng cứng cửa tầng: Chiều dài DH-2,4 DH-2,4 52 CHƯƠNG Hớng phát triển cho đề tài Hiện nay, sở sản xuất khí nớc ta đà đợc trang bị nhiều máy công cụ CNC Sử dụng máy công cụ CNC, dễ dàng gia công đợc bề mặt phức tạp, gia công đợc chi tiết máy có yêu cầu cao độ xác kích thớc, hình dáng vị trí tơng quan Sử dụng máy CNC, dễ dàng thực tự động hoá trình gia công, nâng cao suất lao động, nâng cao chất lợng sản phẩm Luận văn vào hai hớng gia công chi tiết có phoi không phói 4.1 Kết nối cam-cnc: MasterCAM tổ hợp phần mềm CAD/CAM, cho phép thiết lập vẽ kỹ thuật, tạo hình dạng 3D chi tiết, lập chơng trình điều khiển chạy dao, mô trình gia công cắt gọt chuyển mà chơng trình NC điều khiển hoạt động cắt gọt máy công cụ CNC Phần mềm MasterCAM 9.1 bao gồm phần mềm nhỏ: - PhÇn mỊm MasterCAM Design - PhÇn mỊm MasterCAM Mill - PhÇn mỊm MasterCAM Wire - PhÇn mỊm MasterCAm Router - PhÇn mỊm MasterCAM Lathe - PhÇn mỊm MasterCAM Utilities Sau minh hoạ bớc kết nối cho trình gia công mô phòng, chuyển mà nguồn chơng trình gia công - Bớc 1: Thiết kế vẽ kết nối với liệu đợc thực phần mềm MasterCAM Design cho số loại file *.dwg 53 Bớc 2: Gia công mô chơng trình gia công 54 - Bớc 3: Chuyển mà chơng trình sang máy công cụ Tóm lại: Với phần mềm MasterCAM việc kết nối, chuyển liệu từ file đà đợc thiết kế phần mỊm nh−: Autodesk Inventor, Solidworks vµ AutoCAD chun sang MasterCAM đợc dễ dàng phục vụ cho việc gia công mô phỏng, lựa chọn thông số gia công đợc thuận tiện, đồng thời mà hoá chơng trình, giám sát, điều khiển máy công cụ CNC gia công theo chơng trình tơng ứng 55 4.2 MáY CắT, gập đột CNC: Thiết bị máy gia công CNC ngày phát triển mạnh c«ng ty, xÝ nghiƯp lín vÝ dơ nh−: C«ng ty trách nhiệm hữu hạn thành viên Xuân Hoà chuyên sản suất tử văn phòng, đủ đựng đồ cho gia đình, bàn làm việc bàn học sinh.v.v có kế cấu từ thép trung tâm Việt Nhật (JICA-HIC PROJECT) trờng Đại học Công nghiệp Hà Nội đợc đa vào giảng dạy học sinh - sinh viên nh tham gia vào công tác sản xuất nhiều sản phẩm thuộc lĩnh vực gia công Sau xin giới thiệu số thiết bị cho gia công ứng dụng sở sản xuất nh trờng học Máy cắt CNC: 56 Máy gập CNC: 57 Máy đột CNC: 58 PHụ LụC TậP BảN THIếT Kế CƠ KHí 59 TàI LIệU THAM KHảO [1] Vũ Liêm Chính, Phạm Quang Dũng, Hoa Văn Ngũ - Thang máy (cấu tạo, lựa chọn lắp đặt sử dụng), NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2002 [2] Tiêu chuẩn an toàn cấu tạo lắp đặt sử dụng tháng máy, NXB xây dựng, Hà Nội 2002 [3] Nguyễn Văn Yến, Ngô Tiến Thông - MasterCAM9.1, NXB G.T.V.T 2004 [4] Catalog h·ng th¸ng m¸y [5] Autodesk: Positioning Mechanical Desktop and Autodesk Inventor Autodesk White paper, 1999 [6] Autodesk: Mechanical Desktop Tutorial, 2001 [7] Autodesk: Ph¸t triĨn AutoCAD b»ng ActiveX & VBA (Ngời dịch: Lê Quỳnh Mai, Trơng Thanh Hoàng, Hoàng Thuỳ Linh) - 2006 [8] Joc Sutphin - AutoCAD 2006 VBA: A Programme’s Reference - Apress 2005 [9] Website: Autodesk.com 60 Kết luận Luận văn đà tìm hiểu lịch sử tình hình phát triển các hệ thống thang máy giới, tìm hiểu phận cần thiết cấu thành thang máy, nguyên lý hoạt động thang máy phần mềm vẽ kỹ thuật có hỗ trợ tự động hoá thiết kế hiƯn cã t¹i ViƯt Nam Do thêi gian cã h¹n nên luận văn dừng lại việc hoàn thành môđul hoạt động phần mềm tự động hoá thiết kế có sẵn phục vụ đề tài Đồng thời luận văn đà nêu đợc khả kết nối môđul với phần mềm CAM-CNC cho máy công cụ nhằm gia công đợc chi tiết đà đợc thiết kế Hy vọng vào ngày gần mođul đợc hoàn thiện công đoạn từ thiết kế, khả kết nối với tất máy công cụ có nhằm chế tạo hoàn chỉnh chi tiết thang máy (phần khí) đợc áp dụng vào công ty, nhà máy chế tạo thuộc lĩnh vực thang máy nớc Chơng TổNG QUAN Về THANG MáY Chơng PHầN MềM Tự Động hoá thiết kế Chơng Tự Động hoá thiết kế thang máy Chơng Hớng phát triển cho đề tài 61 ABSTRACT Dissertation considered about history and developmental situation of lift system in the world, described the necessary parts of the lift, its working principle and technical drawing softwares with support of automation design in Vietnam nowaday Because of limited time, the dissertation presented only an operation modul in an avaiable automation design software to serve the goals of dissertation Simultaneously the dissertation also presented an ability to link between created modul and CAM – CNC software for instrument engines in order to process designed details Hope in the future this modul will complete, from design, link ability to all tool machines in order to manufacture completely basic details of the lift (mechanical parts) which apply in companies and factories of lift inside and outside country Chapter 1: General View about Lift Chapter 2: Automation Design Software Chapter 3: Lift Automation Design Chapter 4: Future Development of the Subject ... hiểu thang máy; Chơng 2, trình bày số phần mềm tự động thiết kế; Chơng 3, ứng dụng số phần mềm để viết mođul tự động hoá thiết kế thang máy; Chơng 4, trình bày khả kết nối mođul tự động hoá thiết. .. trang thiết điện để điều khiển tự động thang máy hoạt động theo chức yêu cầu hệ thống khoá liên động 17 1.5.1 Thiết bị khí thang máy bao gồm: 1.5.1.1 Cơ cấu dẫn động 18 Hình 1.3 Hệ dẫn động thang. .. việc chế tạo thang máy nớc nh tiêu chuẩn hoá thang máy Đề tài đà tập trung vào lập trình tự động thiết kế thang máy sở có thông số đầu vào nhà sản xuất t vấn xây dựng cho vẽ thang máy tơng ứng