Thiết kế thang máy chở khách không buồng máy

ướng phát triển nhà theo chiều cao là tất yếu. Vì vậy thang máy ngày càng tăng về số lượng cũng như độ cao nhờ đó thang máy, thang cuốn nói chung và thang máy chở người nói riêng đã và đang sẽ được sử dụng càng nhiều. Các hãng thang máy hàng đầu đã có mặt ở nước ta. Tuy nhiên so với các nước trong khu vực số lượng thang máy được lắp đặt chưa lớn và vẫn còn là một thiết bị mới. Sự hiểu biết về thang máy còn bị giới hạn ở một số nhà chuyên môn. Nhất là về cấu tạo, lắp đặt, sử dụng 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, nâng cao hiểu biết của bản thân cũng như góp phần phát triển thang máy ở Việt Nam, em đã rất cố gắng tìm hiểu qua các tài liệu vốn rất ít ỏi, qua thực tế lắp ráp và vận hành thang máy tại cơ sở thực tập. Là một sinh viên sắp ra trường, em tự thấy có trách nhiệm phải cố gắng góp phần vào sự phát triển chung của ngành cơ khí nước nhà. Cụ thể thông 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 của thang, biến công nghệ sản xuất thang máy của nước ngoài thành công nghệ của 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 thay đổi điều này là hết sức quan trọng. Để bổ sung kinh nghiệm thực tế ngay từ khi chưa ra trường thì việc tận dụng tốt kỳ thực tập tốt nghiệp và quá trình làm đồ án tốt nghiệp là hết sức quan trọng. Được sự quan tâm của trường cũng như thầy Nguyễn Văn Hội - là người trực tiếp hướng dẫn tốt nghiệp tạo điều kiện, em đã tận dụng tốt dịp này để bổ sung những điều còn thiếu: tiếp cận với thực tế sản xuất, lắp ráp thang máy làm quen và tìm hiểu về công việc 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, làm quen dần với sự hoạt động của một công ty. Qua dịp này, em đã cảm thấy giữa học tập và thực tế sản xuất có một khoảng cách tương đối lớn. Để hiểu được những điều đó em phải rất cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy thuộc bộ môn Cơ sở thiết kế máy đã tận tình giúp đỡ em trong quá trình làm đồ án đặc 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 sở thiết kế máy cũng như 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 liệu ... theo phương thẳng đứng hoặc nghiêng một góc nhỏ hơn 150 so với phương thẳng đứng theo một tuyến đã định sẵn. * Thang máy thường dùng trong khách sạn, công sở, chung cư, bệnh viện, 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 là thời gian vận chuyển của một chu kỳ bé, tần suất vận chuyển lớn, đóng mở máy liên tục. Ngoài ý nghĩa về vận chuyển, thang máy còn là một trong các yếu 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 trở lên 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 máy trang bị cho công trình so với tổng giá thành của công trình chiếm khoảng 6% đến 7% là hợp lý. Đối với những công trình đặc biệt như bệnh viện, nhà máy, khách sạn ..., tuy số tầng nhỏ hơn 6 nhưng do yêu cầu phục vụ vẫn phải trang 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 chuyển người trong tòa nhà này không được giải quyết thì các dự án xây dựng các tòa nhà cao tầng không thể thành hiện thực. * Thang máy là một thiết bị vận chuyển đòi hỏi tính an toàn nghiêm ngặt, nó liên quan trực tiếp đến tài sản và tính mạng con người. Vì vậy yêu cầu 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 kỹ thuật 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 thì chưa 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 thoại nội 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 ra đời như OTIS, Schindler. Chiếc thang máy đầu tiên đã được chế tạo và đưa vào 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 số thang máy khác. Lúc đầu bộ tời kéo chỉ có một tốc độ, cabin có kết cấu đơn giản, 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 nghi trong cabin tốt hơn và êm hơn. * Vào đầu những năm 1970, thang máy đã chế tạo đạt tới tốc độ 450 m/ph, những thang máy chở hàng đã có tải trọng lên tới 30 tấn đồng thời cũng trong khoảng thời gian này đã có những thang máy thủy lực ra đời. Sau một 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 máy dùng 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 biệt khác. III. Phân loại thang máy: Hiện nay, thang máy được sản xuất, thiết kế với nhiều chủng loại khác nhau để phù hợp với mục đích sử dụng của từng công trình cũng như mục đích của con người. Có thể phân loại thang máy theo các nguyên tắc, đặc điểm 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 trong các khách sạn, công sở, nhà nghỉ, các khu chung cư, trường học ... b. Thang máy chuyên chở người có kèm theo hàng: thường dùng cho các siêu thị, khu triển lãm ... c. Thang máy chuyên chở bệnh nhân: thường dùng trong các bệnh viện, khu điều dưỡng ... Đặc điểm của loại thang này là kích thước thông thủy 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 dùng chuyên chở vật liệu, thức ăn trong khách sạn, nhà ăn tập thể ... Đặc điểm của loại này là có điều khiển bên ngoài cabin (trước cửa tầng) trong khi các loại thang khác có điều khiển cả trong và ngoài cabin. Ngoài 5 loại thang trên còn có một số loại thang khác như: thang máy cứu hỏa, 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 qua hộp giảm tốc tới puly ma sát hoặc tang cuốn cáp. Chính nhờ cabin được treo bằng cáp mà hành trình thang không bị hạn chế. Ngoài ra còn có loại thang máy dẫn động bằng bánh răng thanh răng chuyên dùng chở người phục vụ cho 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. Hiện nay thang máy thủy lực có hành trình tối đa là khoảng 18 m vì vậy không thể trang bị cho các công trình cao tầng mặc dù kết cấu gọn, 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 do buồng máy đặt ở tầng 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 răng thì 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: - Loại tốc độ thấp: v < 1 m/s - Loại tốc độ trung bình: v = 1 á 2,5 m/s - Loại tốc độ cao: v = 2,5 á 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 á 1000 kg - Loại lớn: Q = 1000 á 1600 kg - Loại rất lớn: Q > 1600 kg 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 có tốc độ v > 2,5 m/s. - 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 ( Linear Induction Motor). - Bộ tời kéo có puly ma sát hoặc tang cuốn cáp để dẫn động cho cabin lên xuống. b. Theo hệ thống cân bằng: - Có đối trọng - Không có đối trọng - Có cáp hoặc xích cân bằng dùng cho những 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 pa lăng cáp ( thông qua puly trung gian) vào dầm trên của cabin - 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: + đóng mở bằng tay. + đóng mở nửa tự động. Hai loại này thường dùng cho thang máy chở hàng có hoặc không có người đi kèm + đóng mở tự động. - 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 hai phía. 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 bên cạnh cabin. + Cánh cửa dạng tấm, hai cánh mở chính giữa lùa về hai phía trên và dưới (thang máy chở thức ăn). + Cánh cửa dạng tấm, hai hoặc ba cánh mở lùa về một phía 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 độ thấp đến 45 m/phút. - Hãm êm: loại này thường dùng cho thang máy có tốc độ lớn hơn 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. b. Đối trọng bố trí một bên. Trong một số trường hợp, đối trọng có thể được bố trí ở một vị trí khác mà không cùng chung giếng thang với cabin. 3.8 Theo quỹ đạo di chuyển của cabin: a. Thang máy thẳng đứng: là loại thang máy có cabin di chuyển theo phương 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 nghiêng một góc so với phương thẳng đứng. c. Thang máy zigzag: là loại thang máy có cabin di chuyển theo đường zigzag. Chương II Phân tích một số sơ đồ động của thang máy chọn cách bố trí trạm dẫn động cho thang máy I. Phân tích một số sơ đồ động: 1.1 Sơ đồ 1: - Tỉ số treo 1:1 - Cấu tạo đơn giản, dễ lắp đặt, bảo dưỡng - Hành trình lớn - 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 cân bằng. - Giá trị lực vòng trên puly kéo ổn định 1.2 Sơ đồ 2: Đặc điểm và phạm vi sử dụng: - Tỉ số treo 1:1 - 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 và chở 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 1.3 Sơ đồ 3: Đặc điểm và phạm vi sử dụng: - Tỉ số treo 1:1 - Cấu tạo đơn giản, dễ lắp đặt, bảo dưỡng - Hành trình nhỏ - Làm tăng chiều cao công trình do có thêm phòng máy - Cáp, puly kéo nhanh mòn, độ bền lâu của cáp giảm - 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 1.4 Sơ đồ 4: Đặc điểm và phạm vi sử dụng: - Tỉ số treo 2:1 - Cấu tạo phức tạp, khó lắp đặt bảo dưỡng - Hành trình nhỏ - Không sử dụng cáp hoặc xích cân bằng - Tính kinh tế không cao - Chỉ sử dụng cho loại thang chở hàng - Công suất động cơ lớn do động cơ bố trí dưới đáy giếng thang - Giá trị lực vòng trên puly luôn thay đổi 1.5 Sơ đồ 5: Đặc điểm và phạm vi sử dụng: - Tỉ số treo 1:1 - Cấu tạo đơn giản, dễ lắp đặt, bảo dưỡng - Hành trình lớn - 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 1.6 Sơ đồ 6: Đặc điểm và phạm vi sử dụng: - Tỉ số treo 1:1 - Cấu tạo phức tạp, khó lắp đặt bảo dưỡng - Hành trình nhỏ - 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. - Giá trị lực vòng trên puly kéo luôn thay đổi và lớn hơn so với cáp cân bằng. 1.7 Sơ đồ 7: Đặc điểm và phạm vi sử dụng: - Tỉ số treo 1:1 - Cấu tạo đơn giản, dễ lắp đặt, bảo dưỡng - Hành trình lớn - Không sử dụng cáp hoặc xích cân bằng - Góc ôm của cáp lớn - 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 khác - Lực vòng trên puly kéo luôn thay đổi 1.8 Sơ đồ 8: Đặc điểm và phạm vi sử dụng: - Tỉ số treo 1:1 - Cấu tạo đơn giản, dễ lắp đặt, bảo dưỡng - Hành trình lớn - Sử dụng cáp hoặc xích cân bằng - Góc ôm của cáp lớn - Tính kinh tế cao - Sử dụng cho loại thang chở hàng và chở người - 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, ta chọn sơ đồ động 6. 1.9 Theo sơ đồ đã chọn, ta có sơ đồ như hình vẽ: 1.9.1 Kiểm nghiệm vận tốc: - Vận tốc dài trên bánh cáp: Vcáp=2Vcabin = 2.1,5=3(m/s) - Vận tốc vòng trên bánh cáp: nbánh cáp = nđc/i0 Do không có hộp giảm tốc nên tỉ số truyền i0=1 nên nbánh cáp = nđc =149 (v/ph) - Vận tốc cáp tính theo công thức: Như vậy vận tốc này thỏa mãn vận tốc yêu cầu 1.9.2 Chọn công suất động cơ: a. Trường hợp không tải: Lực vòng trên puly F được tính theo công thức: F=k.(S1-S2) Công suất động cơ tính theo công thức: b. Trường hợp đầy tải: Như 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: 1.10 Kiểm nghiệm công suất động cơ: - Như 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 công thức: Vậy động cơ đã chọn là thỏa mãn II. Phương án chọn cabin: Sau đây là một số phương án chọn cabin: 1. Phương án 1: hình 9 * Đặc điểm: Cabin đặt đối xứng trên dầm thép chịu lực, có hai cửa ra vào * Phạm vi sử dụng: thường dùng trong các bệnh viện * Ưu điểm: vào ra bốc dỡ hàng thuận tiện * Nhược điểm: do có hai cửa hai bên cabin nên chi phí tăng, chỉ dùng cho các tòa nhà có hố thang đặt giữa tòa nhà hành lang hai bên. 2. Phương án 2: hình 10 * Đặc điểm: Cabin đặt lệch về phía sau trên dầm thép chịu lực, có một cửa 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 phía sau để trọng lượng cabin rơi vào giữa hai dầm chịu lực. Trọng lượng vật 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 * Đặc điểm: Cabin có thêm giá treo như 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 vật nặng đặt lệch về một phía trên sàn cabin. Nhận xét: theo những phân tích về phương án chọn sàn cabin trên cộng với yêu cầu thiết kế thang chở người cho nên ta chọn phương án 3 do đây là phương án tối ưu nhất. III. Phương án chọn sàn cabin: Thang khách ngoài nhiệm vụ vận chuyển khách còn đòi hỏi có tính thẩm mỹ cao (có một số lựa chọn về màu, loại hoa văn trên mặt sàn ), thuận tiện, an toàn cho hành khách. Do đó sàn cabin phải là loại có hai sàn: sàn tĩnh và sàn động. Sàn tĩnh đặt trên sàn động và nối với sàn động qua hệ thống 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: Đủ độ cứng vững và độ bền. Cửa được lắp kín khít và có kích thước phù hợp với quy định trong tiêu chuẩn Cửa phải được trang bị hệ thống khóa cửa sao cho hành khách 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 cụ chuyên dùng do người điều hành thang sử dụng. Cửa phải có khả năng chống cháy. Đối với loại cửa lùa, đóng mở tự động thì chỉ mở cửa bằng cơ cấu đóng mở đặt trên nóc cabin ngay cả khi cabin đứng trước cửa tầng (hành khách không thể tự mở). Khi đang đóng, nếu gặp chướng ngại vật thì cửa phải tự mở ra và sau đó lại tiếp tục đóng để tránh tình trạng hành khách chưa vào hẳn cabin bị kẹt giữa cửa và gây cháy động cơ của cơ cấu đóng mở cửa. Cửa phải có tiếp điểm điện an toàn để đảm bảo rằng thang máy chỉ có thể hoạt động được khi cabin và tất cả các cửa tầng đã đóng kín và khóa đã sập. * Theo yêu cầu thiết kế cộng với yêu cầu đối với loại thang khách ta chọn 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 toàn cho 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 giá trị cho phép. Thiết bị an toàn trong thang máy bao gồm 2 bộ phận chính: bộ hãm bảo hiểm và bộ hạn chế tốc độ. - Bộ hãm bảo hiểm (phanh): theo nguyên lý làm việc có bộ hãm tác động tức thời và bộ hãm bảo hiểm tác động êm (có độ trượt lớn). Bộ hãm tác động tức thời dùng cho thang máy tốc độ < 0,71 m/s. Theo cấu tạo của bộ phận 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 cho phép, 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: Như chúng ta đã biết, cơ cấu dẫn hướng của thang máy là hệ thống các thanh ray. Ray có hai loại cơ bản: cán định hình, thép định hình đã được tiêu chuẩn 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 được mài, bề mặt được gia công cơ. - Ray làm bằng thép định hình chữ L có độ dài cỡ 6 m/ 1 thanh. Loại ray này thường dùng cho thang máy chở hàng có tốc độ thấp, tải trọng nhỏ. ị Theo yêu cầu đối với loại thang máy chở khách, ta chọn loại ray là 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 dịch chuyển dọc theo ray dẫn hướng và khống chế độ dịch chuyển ngang của cabin và đối trọng trong giếng thang sao cho nó không vượt quá giá trị cho phép. Có hai loại ngàm dẫn hướng: ngàm trượt và ngàm con lăn: - Ngàm trượt có loại ngàm trượt tự lựa. Ngàm trượt thường dùng cho loại thang có tốc độ không cao. - Ngàm con lăn: cấu tạo như hình vẽ. Có ưu điểm là cho phép giảm được ma sát và giảm độ ồn và khả năng va đập khi cabin đi qua điểm nối giữa các đoạn ray dẫn hướng. Loại ngàm này thường dùng cho thang máy có tốc độ cao. ị 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 cửu giành cho thang máy tốc độ cao. Sản phẩm động cơ nam châm vĩnh cửu có một không hai này và hệ thống phanh hai đĩa kép đối với động cơ thang máy tạo ra khả năng cải thiện rất nhiều như: 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 nam châm 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 hiệu suất 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 cơ truyền thống. Hơn nữa, động cơ này còn nổi bật bởi khả năng phản hồi nhanh tính từ khi nó được yêu cầu không có kích từ. Hơn nữa, còn làm giảm tiếng ồn và rung động khi chạy và làm cho khách hàng có một phương tiện tiện 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 của máy gọn hơn. Cũng thời gian này, độ cao của động cơ cũng giảm bởi hệ thống 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 hơnd)An toàn hơn Sự thuận lợi này có được nhờ rất nhiều nhân tố đó là: rô to không yêu cầu 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 ít hơn theo yêu cầu tạo nên sự di chuyển êm, ít ồn và kết cấu phòng máy. Những cải tiến gần đây để có được hiệu suất cao đã làm cho luồng mật độ của nam châm và lực cưỡng bức tăng cao. Chúng tôi đã phát triển một loại động cơ không hộp số cho các thang máy cao tốc bằng sự nghiên cứu rộng rãi loại động cơ nam châm vĩnh cửu. Thang Mitsubishi là thang sử dụng đầu tiên công 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 phanh kép. 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 kép làm 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 không hộp số. Nó phụ thuộc vào tốc độ cáp, dưới đây là hai loại động cơ đã được phát triển. Hệ thống đĩa phanh được kết hợp để hỗ trợ cho sự nhỏ gọn của động cơ kéo. Những loại này có công suất từ 25-40 kw và phanh là như nhau. Tốc độ cáp 120-240m/min Tải trọng max 1,600kg Động cơ 25kw: 120,150m/min 40kw: 180-240m/min Phanh Phanh đĩa 2 lõi, 2 píttông  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 kw làm ví dụ: 3.1 Đặc tính kỹ thuật của động cơCông suất: 40kWTốc độ cáp: 251v/p3.2 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), tất 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 vì khi năng lượng lớn nhất ngày càng tăng, nó sẽ trở nên có hiệu lực hơn cho sự ....Bảng 2 mô tả sự so sánh giữa các vật liệu. 3.3 Miniaturization methodPhương thức chung để ... một động cơ là để sắp xếp thiết kế đa cực như 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 của công nghệ nguồn điện tử đã mở rộng khoảng tần số thực hiện của bộ đổi điện hiện đại, do đó có thể loại trừ giới hạn tần số khi thiết kế động cơ. Từ khi có sự giới hạn về kích thước của vật liệu nam châm, there is a limit to the pole-arc length to be covered by one magnet and the pole lower limit value can be determined(đã có một sự giới hạn tới độ dài cung cực được kiểm soát bởi 1 nam châm giá trị giới hạn thấp hơn của cực có thể được thiết lập. Ngoài ra, khi số cực tăng, số thành phần và số quá trình và sản xuất tăng. số cặp cực được lựa chọn giữ cho những điểm này trong khả năng tính toán. Đối với những động cơ điện cảm ứng truyền thống thường sử dụng động cơ kéo có một số giới hạn cho sự ... bởi vị lực và hiệu suất của động cơ giảm khi số cực tăng. Nhưng, với động cơ đồng bộ, sự hoạt động với hiệ lực cao đạt được mà không quan tâm đến số cặp cực. Bảng 3 mô tả sự so sánh giữa động cơ điện cảm ứng và động cơ nam châm vĩnh cửu. Động cơ điện Động cơ PM Power factor 63% 94% Hiệu suất 90% 92% Volume 100%(Base) 65% Bảng 3. Sự so sánh giữa động cơ điện cảm ứng và 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 nó tạo ra lỗ thủng(hole). Do đó, Mitsubishi đã gắn nam châm đó với miếng đệm không từ tính. Do sự hạn chế về kích cỡ của khối, rất nhiều nam châm đã được sắp xếp theo các hướng khác nhau trên trục tọa độ cho mỗi cực. Nam châm được làm theo cấu trúc này do đó nó không bị ảnh hưởng tới bởi các nhân tố như không khí bên ngoài (khí hóa học, hơi ẩm, vv). 3.5 Khả năng chống lại sự khử từ Từ tính được phân loại theo các dãy đảo ngược hay không thể đảo ngược phụ thuộc vào tỉ lệ trường từ tính (hình 2). Từ tính này đễ dàng bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ của nam châm, khi nhiệt độ cao hơn, khoảng đảo ngược sẽ hẹp hơn. 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 không vượt 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 sự khử 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 qua gây ra sự khác biệt trong sóng điện áp hình sin của nguồn điện, điều này gây ra sự rung động. Từ khi động cơ kéo thang máy yêu cầu ít rung động hơn mô men quay êm hơn, chúng tôi đã bố trí cốt trong rãnh xiên để cải thiện hình 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 dụng động cơ PM. Máy đổi điện này cho phép động cơ PM cung cấp tốc độ chính xác và mô men xoắn bằng điều khiển phản hồi, nó điều khiển tốc độ như một tín hiệu trả lại, và bằng mạch điện yếu, điều khiển dòng ra và vị trí cực như là một tín hiệu trả lại. Điều này tạo điều kiện cho sự di chuyển của thang tốt hơn.So sánh với loại động cơ điện cảm ứng, điều khiển động cơ PM đơn giản hơn, vì vậy thời gian bị mất cho khởi động có thể được giảm và hiệu suất cao của động cơ có thể đạt được khi mà dòng cảm ứng trở nên không cần thiết. Bộ đổi điện điều khiển điện áp ra giữ ở mức không đổi bằng điều khiển phản hồi, mà sử dụng điện áp ra như là một tín hiệu phản hồi. Về sản phẩm động cơ PM, chúng tôi đã mô tả những đặc tính mới trong hệ thống điều khiển 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 tính theo 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 với hai hàm: 1. Hàm thứnhất là sự mã hóa tuyệt đối mà tìm ra vị trí tuyệt đối tại mỗi góc điện 45 độ 2. Hàm thứ hai là mã hóa lớn hơn mà đầu ra có hai cụm tín hiệu và tín hiệu 0 cho 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 đối của 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 mô men xoắn, nó có thể làm ảnh hưởng tới qua trình chuyển động của thang máy. Do đó, một mạch có vị trí cực đúng, mà đánh giá lỗi vị trí của cực từ tình 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 b._.