CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY 1. Giới thiệu chung về thang máy: Thang máy là một thiết bị chuyên dùng để vận chuyển người, hàng hóa, vật liệu,… theo phương thẳng đứng hoặc nghiêng một góc nhỏ hơn 15⁰ so với phương thẳng đứng. Thang máy thường được dùng trong các tòa nhà cao như khách sạn, chung cư, bệnh viện, trong các nhà máy, công xưởng,… Đặc điểm của việc vận chuyển bằng thang máy so với các phương tiện vận chuyển khác là thời gian vận chuyển nhanh, tần suất vận chuyển lớn, quãng đường vận chuyển tối ưu. Ngoài ý nghĩa về vận chuyển, thang máy còn là một trong những yếu tố làm tăng vẻ đẹp và tiện nghi công trình.
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 tất cả các loại thang máy 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. Phân loại thang máy: - Phân loại theo chức năng: + Thang máy chuyên chở người. + Thang máy chuyên chở hàng nhưng có người đi kèm.
+ Thang máy chuyên chở người nhưng có hàng đi kèm. + Thang máy bệnh viện. + Thang máy chuyên chở hàng không có người đi kèm. - Phân loại theo hệ thống dẫn động: + Thang máy dẫn động điện.
+ Thang máy thủy lực. + Thang máy khí nén. - Phân loại theo hệ thống điều khiển: + Điều khiển bằng relay. + Điều khiển bằng PLC.
+ Điều khiển bằng máy tính. - Phân loại theo trọng tải: + Thang máy loại nhỏ Q < 160 kg. + Thang máytrung bình Q = 500-2000 kg. + Thang máy loại lớn Q > 2000 kg.
Nguyễn Đức Quận 2 SVTH: Võ Ngọc Thạch – Hồ Văn Long TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nghiên cứu, chế tạo và lập trình điều khiển mô hình thang máy 4 tầng - Phân loại theo độ dịch chuyển: + Thang máy chạy chậm V = 0, 5 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. Cấu trúc thang máy Thang máy có nhiều loại khác nhau, nhưng nhìn chung gồm có các bộ phận chính như sau: 2.
Giếng thang Giếng thang là khoảng không gian hoạt động lên xuống của thang máy. Trong hố thang có các ray dẫn hướng, đối trọng và dây cáp chịu lực truyền động chính cho cabin. Phần đáy hố bố trí các giảm chấn như lò xo, cao su hoặc thuỷ lực. Thiết kế khối lượng của đối trọng sẽ bằng khối lượng của cabin cộng với 1/2 khối lượng định mức hoạt động của thang.
Cửa tầng Khi đứng tại mỗi tầng chúng ta sẽ thấy cửa tầng thang máy, cùng với hộp điều khiển tầng gồm có: hiển thị trạng thái thang đang hoạt động (thang đang ở tầng nào, chiều phục vụ hiện tại, thang đang ở chế độ kiểm tra bảo dưỡng, báo lỗi.), nút nhấn gọi thang (loại có đèn nhớ), ổ khoá hoạt động của thang hoặc khoá gọi sử dụng thang. Nguyễn Đức Quận 3 SVTH: Võ Ngọc Thạch – Hồ Văn Long TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nghiên cứu, chế tạo và lập trình điều khiển mô hình thang máy 4 tầng Hình 1.2: Cửa tầng thang máy thực tế. Trạng thái bình thường thì các cửa tầng đều được đóng kín (có cơ cấu khoá cơ khí bên trong, nếu muốn mở được cửa từ bên ngoài thì phải có chìa khoá để mở door lock này ra, trên các door lock được bố trí tiếp điểm điện để nhận biết của đóng kín). Thang máy chỉ hoạt động khi tất cả các cửa đều được đóng kín, khi thang ngang bằng tầng thì cửa cabin mở ra kéo theo cửa tầng mở, nếu cửa đã đóng kín rồi mà tiếp điểm cửa không đóng thì bộ điều khiển cũng hiểu là của chưa đóng và thang không hoạt động.
Tuỳ vào thiết kế mỗi thang mà cửa tầng có 1 hoặc nhiều cánh, các cánh cửa này sẽ liên kết truyền động với nhau đề chúng mở đồng bộ. Hệ thống đóng mở cửa thang máy đóng vai trò quan trọng bởi lẽ muốn quá trình sử dụng cầu thang máy trở nên dễ dàng, tiện lợi, đảm bảo an toàn thì khâu đóng mở cần được chú trọng. Hiện nay, có 2 hệ thống truyền động điển hình như sau: - Hệ thống cửa mở xếp lùa: đây là một trong những dòng cửa hay dùng cho thang máy ở trường học, bệnh viện bởi giếng thang khá nhỏ. Cửa được mở về một phía - cung cấp sự tiện ích cho mục đích sử dụng của mọi người.
- Hệ thống cửa mở từ hai cánh cửa trung tâm và mở ở giữa: đây là một trong những loại cửa khá thông dụng với hầu hết các thang máy hiện nay. Do khoảng không gian của mô hình bị hạn chế và để đơn giản hóa mô hình nên nhóm đã quyết định sử dụng hệ thống cửa mở xếp lùa 1 cửa.3 Máy kéo Đa số máy kéo thang máy hiện nay sử dụng động cơ 3 pha 380V được kết nối với hộp số (giảm tốc độ, tăng hệ số chịu tải), máy kéo có tiêu chuẩn riêng cho từng loại thang và được sản xuất đồng bộ. Đối với thang tốc độ cao người ta sử dụng trực tiếp tốc độ của động cơ (gọi là động cơ không hộp số, Gearless). Mỗi loại máy kéo sẽ có thông GVHD: TS.
Nguyễn Đức Quận 4 SVTH: Võ Ngọc Thạch – Hồ Văn Long TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nghiên cứu, chế tạo và lập trình điều khiển mô hình thang máy 4 tầng số chịu tải và tốc độ kéo cabin nhất định. Thông thường ngoài puly chính của máy kéo, còn có các puly đỡ phụ, dùng để thay đổi hướng đi của cáp tải, vị trí và kích thước của các puly đỡ phụ này được tính toán sao cho góc ôm là hợp lý, nếu góc ôm nhỏ quá sẽ sinh ra hiện tượng trượt cáp, còn nếu góc ôm lớn quá thì cáp mau mỏi, ma sát với puly lớn làm giảm tuổi thọ cáp tải. Tùy vào thiết kế riêng của từng thang mà máy kéo có thể lắp đặt ngay trên giếng thang, sàn tầng dừng trên cùng hoặc sàn tầng dùng thấp nhất, hay bố trí bên trong hố thang (thang không phòng máy). Phần điều khiển được sử dụng để điều khiển toàn bộ hoạt động của thang máy.
Kết hợp điều khiển bằng PLC và VĐK. Khi áp dụng vào mô hình thì nhóm em lựa chọn động cơ giảm tốc KTYZ vì gọn nhẹ hơn động cơ gắn hộp số và thiết kế mô hình không phải là thang tốc độ cao, ưu tiên tính an toàn.4 Hệ thống an toàn Thang đang hoạt động có thể xảy ra hiện tượng đứt cáp truyền động hoặc cáp truyền đông bị trượt trên puly kéo hệ thống hoạt động nhưng sau khi cabin di chuyển với tốc độ cao hơn quy định hoặc đứt cáp treo thì đầu tiên switch an toàn trên puly Govenor chính sẽ ngắt, toàn bộ hệ thống điều khiển thang bị ngắt hoàn toàn. Đồng thời có một switch an toàn phụ được lắp tại tay giật ổ thắng để nhận biết tay giật dịch chuyển, trong trường hợp phòng thang vẫn tiếp tục di chuyển sau khi hệ thống điểu khiển đã ngắt thì cơ cấu lực li tâm của puly Govenor chính hoạt động, nó nêm chặt sợi cáp lại. Khi bị nêm lại thì quán tính của nó sẽ giật tay giật của ổ thắng, cơ cấu ổ thắng sẽ lập tức ép chặt rail dẫn hướng giữ cabin lại.
Ngoài ra còn có hệ thống phanh cơ khí. Thắng cơ khí được bố trí cạnh máy kéo (có thể thắng đĩa hoặc thắng càng). Ở trạng thái bình thường thì lực ma sát tĩnh của thắng cơ khí sẽ không cho trục moto quay, giữ chặt phòng thang cố đinh, muốn thang di chuyền được ta phải mở thắng cơ khí này ra bằng cách cấp dòng điện vào cuộn thắng.5 Bảng điều khiển Bảng điều khiển ngoài cabin (gọi thang) gồm một cặp nút nhấn để người sử dụng thang máy gọi thang, thiết bị gồm hai dấu mũi tên chỉ hướng đi lên và hướng đi xuống. Khi người sử dụng ấn mũi tên hướng lên là yêu cầu thang đưa lên các tầng trên, ngược lại khi người sử dụng ấn mũi tên hướng xuống là yêu cầu thang đưa xuống các tầng dưới.
Ở vị trí tầng trệt bảng điều khiển chỉ có duy nhất mũi tên đi lên, tương tự đó ở tầng trên cùng cũng chỉ có một mũi tên đi xuống. Nguyễn Đức Quận 5 SVTH: Võ Ngọc Thạch – Hồ Văn Long TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nghiên cứu, chế tạo và lập trình điều khiển mô hình thang máy 4 tầng Hình 1.3: Bảng điều khiển ngoài cabin Bên trong buồng thang có bảng điều khiển. Khi muốn đến tầng nào thì hành khách chỉ việc ấn số tương ứng với tầng muốn đến. Tùy thuộc số tầng của tòa nhà, trên bảng điều khiển sẽ có bấy nhiêu nút nhấn và được đánh số theo từng tầng.
Ngoài các nút ấn đánh số các tầng, trên bảng điều khiển trong buồng thang còn có một số nút nhấn khác như: Nút nhấn pen Door, nút nhấn Close door, nút nhấn khẩn cấp khi gặp sự cố (kí hiệu: hình chiếc chuông), Nút nhấn liên lạc với bên ngoài (kí hiệu: hình điện thoại).6 Đối trọng Đối trọng của thiết bị thang máy chính là khối nặng được treo ở một đầu dây cáp, từ đó tạo một lực ma sát nhất định tại rãnh cáp của puly thang máy và hệ thông cáp tải. Việc sử dụng đối trọng trong thang máy giúp đảm bảo có thể cân bằng khối lượng cabin thang máy với 50% tải để hỗ trợ giúp motor của thang máy có thể vận hành êm ái, hiệu quả với hiệu suất lý tưởng nhất. Trong mô hình thang máy mà nhóm chế tạo, đối trọng được chế tạo bằng cách gắn các vật nặng lại với nhau.7 Cảm biến dừng tầng Đây là thiết bị quan trọng trong thang máy nhằm đảm bảo việc xác định được vị trí dừng thang chuẩn xác để cửa cabin thang máy ăn khớp với vị trí cửa tầng. Bộ phận này sẽ nhận biết và xác định được tầng cần đến, dừng đúng tầng sao cho giếng thang và mặt sàn tầng bằng nhau, tạo thuận lợi cho hành khách di chuyển.
Để tiết kiệm chi phí trong quá trình làm đồ án và tính chính xác, nhóm đã dùng cảm biến tiệm cận GVHD: TS. Nguyễn Đức Quận 6 SVTH: Võ Ngọc Thạch – Hồ Văn Long TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nghiên cứu, chế tạo và lập trình điều khiển mô hình thang máy 4 tầng Hình 1.4: Cảm biến tầng được nhóm sử dụng trong mô hình 2.