Tính toán thiết kế thang máy 500kg

MỤC LỤC MỤC LỤC i Chương 1: ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI THANG MÁY 1 1.1Tổng quan về thang máy: 1 1.2Phân loại thang máy: 3 1.2.1 Phân loại thang máy theo công dụng: 3 1.2.2 Phân loại thang máy theo phương pháp dẫn động: 3 1.2.3Theo vò trí đặt bộ tời: 5 1.2.4Theo hệ thống vận hành: 5 1.2.5Theo các thông số cơ bản: 6 1.2.6Theo kết cấu các cụm cơ bản: 6 1.2.7Theo vò trí của cabin và đối trọng giếng thang: 8 1.2.8Theo quỹ đạo di chuyển của cabin: 9 1.3 Lựa chọn phương án thiết kế: 9 1.1Đặc tính kỹ thuật của thang máy: 9 1.2Phân tích các phương án và chọn lựa phương án thiết kế: 10 Chương 2: KẾT CẤU CABIN VÀ ĐỐI TRỌNG 12 A - CABIN 12 2.1Kết cấu cabin: 12 2.1.1Kết cấu cabin: 12 2.1.2Xác đònh kích thước cabin:: 13 2.2Tính khối lượng khung cabin: 14 2.3Các trường hợp chòu lực khung cabin: 17 2.3.1Nguyên tắc chung về tính bền thang máy: 17 2.3.2Các trường hợp tính toán: 18 2.3.3Tính bền cabin: 19 2.4Kiểm tra bền: 23 B- TÍNH BỀN CABIN THANG MÁY BẰNG SAP2000 25 3.1Mô hình kiểm tra khung cabin: 25 3.2Các trường hợp tính toán: 27 3.2.1Trường hợp chòu tải danh nghóa: 27 3.2.2Trường hợp khi cabin tập kết lên bộ hãm bảo hiểm và giảm chấn: 29 3.2.3Khi khám nghiệm kỹ thuật: 35 3.3Kiểm bền: 39 C –ĐỐI TRỌNG: 41 2.1Cấu tạo chung: 42 2.2Số tấm đối trọng: 42 Chương 3 : BỘ TỜI THANG MÁY 43 3.1Tính và chọn cáp thép : 45 3.2Tính puly dẫn động và puly dẫn hướng: 46 i 3.2.1Puly dẫn động: 46 3.2.2Puly dẫn hướng: 46 3.2.3Hình dạng rãnh puly: 47 3.3Kiểm tra điều kiện bám của cáp trên puly: 48 3.3.1Làm việc với tải danh nghóa: 49 3.3.2Làm việc với tải thử: 51 3.3.3Làm việc không tải: 51 3.4Tính công suất động cơ: 53 3.4.1Yêu cầu động cơ trang bò cho thang máy: 53 3.4.2Công suất động cơ: 53 3.4.3Bộ tời: 54 Chương 4: HỆ THỐNG TREO CABIN VÀ ĐỐI TRỌNG 58 4.1Nguyên lý hoạt động: 58 4.2Tính toán hệ thống treo: 59 4.2.1Thanh kéo: 59 4.2.2Lò xo: 59 Chương 5: BỘ GIẢM CHẤN 62 5.1 Lực tác dụng lên bộ giảm chấn: 63 5.2 Tính toán bộ giảm chấn lò xo: 63 Chương 6: BỘ HÃM BẢO HIỂM VÀ BỘ HẠN CHẾ TỐC ĐỘ 65 6.1Bộ hãm bảo hiểm: 65 6.1.1Cấu tạo: 65 6.1.2Nguyên lý hoạt động: 66 6.1.3Tính toán thiết bò kẹp: 66 6.1.4Kích thước nêm: 70 6.2 Bộ hạn chế tốc độ: 71 6.2.1Sơ đồcấu tạo và nguyên lý hoạt động: 72 6.2.2Cáp của cơ cấu khống chế tốc độ: 73 6.2.3Puly : 74 6.2.4Lực nén cần thiết của lò xo và lò xo giữ quả văng: 74 6.2.5Lò xo giữ quả văng: 75 6.3Khối lượng đối trọng căng cáp của puly căng cáp: 77 Chương 7: DẪN HƯỚNG CABIN VÀ ĐỐI TRỌNG 78 7.1Dẫn hướng cabin: 78 7.2Tính toán ray dẫn hướng 80 7.2.1 Các lực tác dụng lên dẫn hướng: 80 7.2.2Tính toán ứng suất nhiệt phụ được gây ra do sự kẹp cứng các dẫn hướng: 82 7.2.3 Độ mảnh của dẫn hướng: 83 Chương 8: CƠ CẤU ĐÓNG MỞ CỬA CABIN 84 8.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động: 84 ii 8.1.1Cấu tạo: 84 8.1.2Nguyên lý hoạt động: 84 8.2 Tính toán bộ phận dẫn động cửa: 85 Chương 9: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 87 9.1Hệ thống điều khiển thang máy: 87 9.1.1Phân loại theovò trí các nút điều khiển: 87 9.1.2Phân loại theo nguyên tắc điều khiển: 87 9.1.3Phân loại theo hệ thống truyền động và điều khiển thang máy: 87 9.2Hệ thống điện: 89 9.3Hệ thống điều khiển cho thang máy thiết kế: 90 9.3.1Lưu đồ: 90 9.3.2Thiết bò: 91 9.3.3Sơ đồ điện: 92 9.3.4Nguyên lý hoạt động: 93 Chương 10: LẮP ĐẶT, SỬ DỤNG VÀ BẢO DƯỢNG 94 THANG MÁY 94 10.1 Yêu cầu kỹ thuật và cách lắp ráp các cụm: 94 10.2Trình tự lắp ráp các cụm của thang máy: 94 10.2.1Lắp ráp ray dẫn hướng cabin và đối trọng: 94 10.2.2Lắp ráp thiết bò giảm va đập cabin và dối trọng: 95 10.2.3Lắp ráp bộ tời thang máy: 95 10.2.4Lắp ráp cabin: 95 10.2.5Lắp ráp cửa tầng: 96 10.3 Thử và điều chỉnh: 96 10.3.1Thử không tải: 96 10.3.2Thử tải tónh: 97 10.3.3Thử tải động: 97 10.4 An toàn khi lắp đặt: 97 10.5 Sử dụng và bảo dưỡng thang máy: 97 KẾT LUẬN 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO 100 100 PHỤ LỤC 102 iii Chương 1 Tổng quan về thang máy Chương 1: ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI THANG MÁY 1.1 Tổng quan về thang máy: a) b) Hình 1.1: Hình vẽ thang máy Thang máy là một thiết bò nâng phục vụ những tầng xác đònh có cabin với kích thước và kết cấu phù hợp để chở người và chở hàng, di chuyển theo các ray thẳng đứng hoặc nghiêng không quá 15 0 so với phương thẳng đứng. Các bộ phận chính của thang máy là: - Cabin trong đó chứa người hoặc hàng hóa. Cabin chuyển động trên các dẫn hướng thẳng đứng nhờ có các bộ guốc trượt lắp chặt vào cabin. 1 Chương 1 Tổng quan về thang máy - Cáp nâng trên đó có treo cabin được quấn vào tang hoặc vắt qua puli dẫn cáp của bộ tời nâng. Khi dùng puli dẫn cáp thì sự nâng cabin là do lực ma sát giữa cáp và vành puli dẫn cáp. Trọng lượng của cabin và một phần trọng lượng vật nâng được cân bằng bởi đối trọng treo trên các dây cáp đi ra từ puli dẫn cáp hoặc từ tang (khi bộ tời có tang quấn cáp). - Để an toàn, cabin được lắp trong giếng thang. Phần trên của giếng thang thường bố trí buồng máy. Trong buồng máy có lắp bộ tời và các khí cụ điều khiển chính (tủ phân phối, trạm từ, bộ hạn chế tốc độ…) Phần dưới của giếng thang có bố trí các bộ giảm chấn cabin và giảm chấn đối trọng để cabin tập kết trên đó trong trường hợp cabin di chuyển quá vò trí làm việc cuối cùng (khi cabin ở vò trí giới hạn trên cùng thì đối trọng tập kết trên giảm chấn). Ở phần trên cùng và dưới cùng của giếng thang có lắp các bộ hạn chế hành trình để hạn chế hành trình làm việc của cabin. - Để tránh rơi cabin khi bò đứt cáp hoặc khi bò hỏng cơ cấu nâng, trên cabin có lắp bộ hãm bảo hiểm. Trong trường hợp này thì thiết bò kẹp của nó sẽ kẹp vào các dẫn hướng và giữ chặt cabin. Đa số trường hợp thì các bộ hãm bảo hiểm được dẫn động từ một cáp phụ, cáp này vắt qua puli của bộ hạn chế tốc độ kiểu ly tâm. Khi tốc độ cabin tăng cao hơn giới hạn nhất đònh thì bộ hạn chế tốc độ sẽ phanh puli và làm dừng cáp phụ. Việc mở máy thang máy được tiến hành bằng cách ấn lên tay đòn của khí cụ điều khiển lắp trong cabin (ở thang máy điều khiển bằng tay đòn) hoặc bằng cách ấn lên nút ấn của tầng tương ứng (ở thang máy điều khiển bằng nút ấn). Trong sự điều khiển bằng tay đòn thì việc dừng cabin ở 1 tầng nhất đònh được tiến hành do người điều khiển thang máy, còn điều khiển bằng nút ấn thì việc dừng cabin được tiến hành tự động. Trong cả hai hệ thống đều có trang bò thêm những thiết bò phụ để dừng động cơ khi gặp phải sự cố hoặc khi có khả năng bò mất an toàn trong sử dụng thang máy (khi cửa cabin và cửa tầng đang mở, cabin đang được giữ bởi bộ hãm bảo hiểm…) 2 Chương 1 Tổng quan về thang máy 1.2 Phân loại thang máy: Thang máy được phân loại theo các nguyên tắc và đặc điểm sau: 1.2.1 Phân loại thang máy theo công dụng: Theo tiêu chuẩn Việt nam TCVN: 5744-1993 tùy thuộc vào công dụng các thang máy được phân thành 5 loại sau: - Loại 1: Thang máy thiết kế cho việc chuyên chở người. - Loại 2: Thang máy thiết kế chủ yếu để chuyên chở người nhưng có tính đến hàng hóa mang kèm theo người. - Loại 3: Thang máy thiết kế chuyên chở giường (băng ca) dùng trong các bệnh viện. - Loại 4: Thang máy thiết kế chủ yếu để chuyên chở hàng hóa nhưng thường có người đi kèm theo. - Loại 5: Thang máy điều khiển ngoài cabin chỉ dùng để chuyên chở hàng, loại này khi thiết kế cabin phải khống chế kích thước để người không thể vào được. 1.2.2 Phân loại thang máy theo phương pháp dẫn động: a) b) Hình 1.2: Thang máy dẫn động điện có bộ tời đặt phía dưới. a) Cáp treo trực tiếp vào cabin giếng thang 3 Chương 1 Tổng quan về thang máy b) Cáp vòng qua đáy cabin a/ Thang máy dẫn động điện: Loại này dẫn động cabin lên xuống nhờ động cơ điện truyền qua hộp giảm tốc tới puly ma sát hoặc tang cuốn cáp. Chính nhờ cabin được treo bằng cáp mà hành trình lên xuống của nó không bò hạn chế. b/ Dẫn đông nhờ xi lanh thủy lực: a) b) Hình 1.3: Hình vẽ thang máy dẫn động bằng xi lanh thủy lực Đặc điểm của thang máy này là cabin được đẩy từ dưới lên nhờ pittông- xylanh thủy lực nên hành trình bò hạn chế. Hiện nay thang máy thủy lực với hành trình tối đa là khoảng 18m, vì vậy không thể trang bò cho các công trình cao tầng, mặc dù kết cấu đơn giản, tiết diện giếng thang nhỏ hơn khi có cùng tải trọng so với dẫn động cáp, chuyển động êm , an toàn, giảm được chiều cao tổng thể của công trình khi có cùng số tầng phục vụ, vì buồng máy đặt ở tầng trệt. c/ Dẫn động nhờ vis-đai ốc: Các trục vít được sử dụng trước đây trong các thang nâng ở xưởng máy là nhờ có truyền đông cơ khí, do giá thành cao và hiệu suất thấp nên trong các thang nâng 4 Chương 1 Tổng quan về thang máy hiện nay chúng rất ít được sử dụng. Chỉ sử dụng chủ yếu khi chiều cao nâng không lớn (chẳng hạn như các thang nâng toa xe lửa) Hình 1.4: Sơ đồ thang máy dẫn động bằng vis-đai ốc. d/ Dẫn động nhờ khí nén 1.2.3 Theo vò trí đặt bộ tời: Đối với thang máy điện: thang máy có bộ tời kéo đặt phía trên giếng thang (hình 1.1 a, 1.1 b), đặt phía dưới giếng thang (hình 1.2a, 1.2b). Đối với thang máy dẫn động cabin lên xuống bằng bánh răng thanh răng thì bộ tời dẫn động đặt ngay trên nóc cabin. Đối với thang máy thủy lực buồng máy đặt tại tầng trệt (hình 1.3a, 1.3b) 1.2.4 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 vò trí điều khiển: - Điều khiển trong cabin 5 Chương 1 Tổng quan về thang máy - Điều khiển ngoài cabin - Điều khiển cả trong và ngoài cabin 1.2.5 Theo các thông số cơ bản: a/ Theo tốc độ di chuyển của cabin: - Loại tốc độ thấp v < 1 m/s - Loại tốc độ trung bình v = 1 ÷ 2,5 m/s - Loại tốc độ cao v = 2,5 ÷ 4 m/s - Loại tốc độ rất cao v > 4 m/s b/ Theo khối lượng vận chuyển của cabin: - Loại nhỏ Q < 500 kg - Loại trung bình Q = 500 ÷ 1000 kg - Loại lớn Q =1000 ÷ 1600 kg - Loại rất lớn Q > 1600 kg 1.2.6 Theo kết cấu các cụm cơ bản: a/ Theo kết cấu của bộ tời kéo: - Bộ tời kéo có hộp giảm tốc a) b) Hình 1.5: Bộ tời a) Có hộp giảm tốc b) Không có hộp giảm tốc - Bộ tời kéo không có hộp giảm tốc: thường dùng cho các loại thang máy có tốc độ cao (v > 2,5 m/s). 6 Chương 1 Tổng quan về thang máy - Bộ tời kéo sử dụng động cơ một tốc độ, hai tốc độ, động cơ điều chỉnh vô cấp, động cơ cảm ứng tuyến tính (LIM – linear Induction Motor ). - Bộ tời kéo có puly ma sát hoặc tang cuốn cáp để dẫn động cho cabin lên xuống. + Loại có puly ma sát (hình 1.1 a, b) khi puly quay kéo theo cáp chuyển động là nhờ ma sát sinh ra giữa rãnh ma sát puly và cáp. Loại này đều phải có đối trọng. + Loại có tang cuốn cáp, khi tang cuốn cáp hoặc nhả cáp kéo theo cabin lên hoặc xuống. Loại này có hoặc không có đối trọng. b/ Theo hệ thống cân bằng: - Có đối trọng (hình 1.1a, 1.1 b) - Không có đối trọng - Có cáp hoặc xích cân bằng dùng cho những thang máy có hành trình lớn. - Không có xích hoặc cáp cân bằng. c/ Theo cách treo cabin và đối trọng: - Treo trực tiếp vào dầm trên của cabin ( hình 1.1 b) - Có palăng cáp (thông qua các puly trung gian) vào dầm trên của cabin ( hình 1.2 a, 1.2 b). - Đẩy từ phía dưới đáy cabin lên thông qua 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 hoặc ở ngoài cửa tầng mở và đóng cửa cabin và cửa tầng. + Đóng mở nửa tự động (bán tự động). Khi cabin dừng đúng tầng thì cửa cabin và cửa tầng tự động mở, khi đóng phải dùng bằng tay hoặc ngược lại. Cả hai loại này dùng cho các thang máy chở hàng có người đi kèm, thang chở hàng không có người đi kèm hoặc thang máy dùng cho nhà riêng. + Đóng mở cửa tự động. Khi cabin dùng đúng tầng thì cửa cabin và cửa tầng tự động mở và đóng nhờ một cơ cấu đặt ở cửa cabin. Thời gian và tốc độ đóng, mở điều chỉnh được. 7 [...]... loại thang máy đang sử dụng thuộc loại này - Thang máy nghiêng, là loại thang máy có cabin di chuyển nghiêng một góc so với phương thẳng đứng - Thang máy zigzag, là loại thang máy có cabin di chuyển theo phương zigzag 1.3 Lựa chọn phương án thiết kế: 1.1 Đặc tính kỹ thuật của thang máy: Thang máy được thiết kế trong luận văn có các đặc tính kỹ thuật sau: - Loại thang :chở hàng có người áp tải - Tải trọng... hãm bảo hiểm… nên khi tính toán ta lấy khối lượng cabin là 500Kg 2.3 Các trường hợp chòu lực khung cabin: 2.3.1 Nguyên tắc chung về tính bền thang máy: Các chi tiết thang máy chia làm 2 nhóm: • Nhóm các chi tiết luôn luôn làm việc trong thời gian thang máy hoạt động • Nhóm các chi tiết chỉ làm việc khi thang máy xảy ra sự cố Khi tính toán các chi tiết ở nhóm thứ nhất thì phải tính đến khả năng làm... dầm dưới thoã điều kiện bền B- TÍNH BỀN CABIN THANG MÁY BẰNG SAP2000 Phần mềm Sap2000 là phần mềm có tính ứng dụng cao trong việc tính toán và thiết kế các kết cấu chòu lực phức tạp Nhờ phần mềm này ta có thể tính toán được chính xác các phần tử chòu lực, đưa ra được kết cấu tối ưu nhất nhờ đó có thể tiết kiệm được vật liệu 3.1 Mô hình kiểm tra khung cabin: Mô hình thang máy được mô tả bằng Sap 2000... về thang máy Trong một số trường hợp đối trọng có thể bố trí ở một vò trí khác mà không dùng chung giếng thang với cabin a) b) Hình 1.6: Mặt cắt ngang giếng thang a) Giếng thang có đối trọng bố trí phía sau b) Giếng thang có đối trọng bố trí một bên 1.2.8 Theo quỹ đạo di chuyển của cabin: - Thang máy thẳng đứng là loại thang máy có cabin di chuyển theo phương thẳng đứng, hầu hết các loại thang máy. .. 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 với nhau - Theo loại bộ hãm an toàn cabin: + Hãm tức thời, loại này thường dùng cho thang máy có tốc độ thấp đến 45 m/ph + Hãm êm, loại này thường dùng cho thang máy có tốc độ lớn hơn 45 m/ph và thang máy chở bệnh nhân 1.2.7 Theo vò trí của cabin và đối trọng giếng thang: ... nhược điểm của các loại dẫn động thang máy trên, đối với thang máy trong luận văn này ta nên sử dụng bộ tời có puly cuốn cáp, đặt ở đỉnh giếng thang Tải trọng Q = 500 kg không lớn lắm nên sử dụng sơ đồ mắc cáp 1.7b là thích hợp Chương 2: KẾT CẤU CABIN VÀ ĐỐI TRỌNG A - CABIN 2.1 Kết cấu cabin: 2.1.1 Kết cấu cabin: Cabin là bộ phận mang tải của thang máy, cabin phải có kết cấu sao cho có thể tháo rời... Tổng quan về thang máy Hình 2.13: Sơ đồ chòu lực trong trường hợp cabin tập kết lên hãm bảo hiểm a/ Dầm trên: b/ Dầm dưới: 30 Chương 1 Tổng quan về thang máy c/ Thanh đứng: 31 Chương 1 Tổng quan về thang máy Khi cabin tập kết lên giảm chấn: Bậc tự do khống chế giống trường hợp tải danh nghóa Hình 2.14: Sơ đồ chòu lực trong trường hợp cabin tập kết lên giảm chấn 32 Chương 1 Tổng quan về thang máy a/ Dầm...Chương 1 Tổng quan về thang máy - Theo kết cấu cửa cabin: + 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 cửa 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 giữa lùa về hai phía Đối với thang máy có tải trọng... 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 máy chở bệnh nhân) + Cánh cửa dạng tấm (panen), hai cánh mở lùa về hai phía trên và dưới (thang máy chở thức ăn) + Cánh cửa dạng tấm (panen), hai hoặc ba cánh mở lùa về một phía trên Loại này thường dùng cho thang. .. thước : rộng x sâu x cao = 1110 x 1400 x 2200 mm ( thông số kích thước tham khảo tại Công ty Thang máy Thiên Nam ) Chiều rộng cửa ra vào là 800 mm và mở về một phía 13 Chương 1 Tổng quan về thang máy 2.2 Tính khối lượng khung cabin: 1220 1400 3180 3000 1280 1220 Hình 2.2 : Sơ đồ tính toán bộ khung cabin Để tính toán bền cho khung cabin ta chọn sơ bộ trước kích thước của các thanh thép, sau dó ta kiểm