LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, xu hướng Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa đất nước, phương tiện di chuyển là vấn đề quan tâm hàng đầu. Phương tiện di chuyển là thiết bị, máy móc. góp phần rút ngắn thời gian di chuyển, đẩy mạnh nhanh hiệu quả công việc giúp mang lại nhiều lời ích. Chính vì lý do thiết thực ấy, nên em đã chọn đề tài đồ án thang máy.
Nhắc đến thang máy thì không còn xa lạ với chúng ta nữa, nó gắn liền với cuộc sống của chúng ta. Thang máy trong các khu công nghiệp, trong các ngành xây dựng và hơn nữa là các nhà cao tầng,… Mục tiêu của em với đề tài thang máy là muốn hiểu rõ hơn về lịch sử, cấu trúc, nguyên lý hoạt động của thang máy để trau dồi thêm kiến thức, kinh nghiệm chuyên môn kỹ năng…giúp chuẩn bị tốt cho công việc tương lai và đồng thời thiết kế thi công thang máy sử dụng PLC trong điều khiển và vận hành. Em đã cố gắng hoàn thành thật tốt Đồ án tốt nghiệp này, đồ án này góp phần để lại những kỷ niệm đẹp, đậm chất sinh viên ngành Điện - điện tử nói riêng và Trường đại học Nha Trang nói chung. TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY 1.1 Khái niệm chung về thang máy Thang máy là một loại phương tiện vận chuyển người, vật dụng rất phổ biến và quan trọng trong các khu chung cư, nhà hàng, khách sạn, trung tâm thương mại … nó có tần suất lưu thông không hề thua kém bất kì loại phương tiện giao thông nào hiện nay.
Ngày nay, thang máy và máy nâng được sử dụng rộng rãi trong các ngành sản xuất của nền kinh tế quốc dân như trong ngành khai thác hầm mỏ, trong ngành xây dựng, luyện kim, công nghiệp nhẹ…. Ở những nơi đó thang máy và máy nâng được sử dụng để vận chuyển hàng hóa, sản phẩm, đưa công nhân tới nơi làm việc có tốc độ cao khác nhau…. Nó đã thay thế sức lực của con người và mang lại năng suất cao. Trong sinh hoạt dân dụng, thang máy được lắp đặt và sử dụng rộng rãi trong các tòa nhà cao tầng, trong các khách sạn, siêu thị, công sở và trong các bệnh viện….
Hệ thống thang máy đã giúp con người tiết kiệm được nhiều thời gian và sức lực…. Ngoài ý nghĩa vận chuyển, thang máy còn là một trong những yếu tố làm tăng vẻ đẹp và tiện nghi của công trình. Nhiều quốc gia trên thế giới đã quy định đối với các toà nhà cao trên 6 tầng trở lên 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 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 được trang bị thang máy. Với các nhà nhiều tầng có chiều cao lớn hơn thì việc trang bị thang máy là bắt buộc để phục vụ cho việc đi lại và vận chuyển hàng hóa trong nhà. Nếu vấn đề này không được giải quyết thì các dự án xây dựng các tòa nhà cao tầng sẽ không thành hiện thực. Thang máy chỉ có cabin đẹp, sang trọng, thông thoáng, êm dịu thì chưa đủ điều kiện để đưa vào sử dụng mà còn phải đầy đủ các thiết bị an toàn, đảm bảo độ tin cậy như: điện chiếu sáng dự phòng khi mất điện, điện thoại nội bộ (Interphone), chuông 2 báo, bộ hãm bảo hiểm, an toàn cabin (đối trọng), công tắc an toàn của cửa cabin, khoá an toàn cửa tầng, bộ cứu hộ khi mất nguồn điện….2 Lịch sử phát triển 1.1 Lịch sử phát triển thang máy thế giới Thang máy đầu tiên xuất hiện trên thế giới được chế tạo dưới triều đại vua Louis XV, ở Versailles vào năm 1743.
Đây là công trình được xây dựng để phục vụ cho riêng quốc vương.[1] Bởi đây là công trình đầu tiên nên kết cấu vẫn còn khá thô sơ, kỹ thuật này dựa trên sự đối trọng nên việc sử dụng ít tốn sức lực. Cuối thế kỷ 19, trên thế giới chỉ có một vài hãng thang máy ra đời như: OTIS, Schindler. Hãng OTIS (Mỹ) đã chế chiếc thang máy hiện đại đầu tiên và đưa vào sử dụng vào năm 1853. Đến năm 1874, hãng thang máy Schindler (Thụy Sĩ) cũng đã chế tạo thành công những thang máy khác.
Lúc đầu bộ tời kéo chỉ có một cấp tốc độ, cabin có kết cấu đơn giản, cửa tầng đứng bằng tay, tốc độ di chuyển của cabin thấp. Đầu thế kỷ 20, có nhiều hãng thang máy khác ra đời như KONE (Phần Lan), MSUBISI, NIPON, ELEVATOR,…(Nhật Bản), THYSEN (Đức), SABIEM (Ý)… đã chế tạo các loại thang máy có tốc độ cao, tiện nghi trong cabin tốt hơn và êm dịu hơn. Cho tới những năm 1975 tốc độ của thang máy trên thế giới đã đạt tới 400m/phút, những thang máy lớn với tải trọng lên tới 25 tấn đã được chế tạo thành công. Sản phẩm tự động liên quan về thang máy bắt đầu cải tiến, băng chuyền, thang cuốn lần lượt xuất hiện.2 Lịch sử phát triển thang máy trong nước Trước đây, thang máy đều do Liên Xô cũ và một số nước Đông Âu cung cấp cho nước ta.
Chúng được sử dụng để vận chuyển hàng hóa, thiết bị… trong công nghiệp và chuyên chở người trong các nhà cao tầng, bệnh viện. Tuy nhiên số lượng còn rất khiêm tốn. Trong những năm gần đây, do nhu cầu sử dụng thang máy tăng mạnh, một số hãng thang máy 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 giá thành rất cao. 3 - Trong nước tự chế tạo phần điều khiển và một số phần cơ khí đơn giản khác.
Bên cạnh đó, một số hãng thang máy nổi tiếng ở các nước như: OTIS (Hoa Kỳ), NIPPON (Nhật Bản), HUYNDAI (Hàn Quốc), Techno (Italia). đã giới thiệu và bán sản phẩm thang máy vào nước ta. Về công nghệ thì các hãng luôn đổi mới còn mẫu mã thì phổ biến ở hai dạng: - Hệ thống truyền động dùng động cơ điện với đối trọng thông thường. - Hệ thống nâng hạ buồng thang bằng thủy lực.3 Thang máy trong tương lai Trong tương lại không xa với sự phát triển của khoa học công nghệ hiện đại, thang máy sẽ phát triển và nâng cấp đạt tầm cao mới.
Thang máy sẽ hướng tới sử dụng đệm từ trường của nam châm thay cho dây cáp thông thường được một công ty của Đức phát triền. Ông Andreas Schierebeck, giám đốc điều hành Công ty thang máy Thyssenkrupp cho biết: “Đây là hệ thang máy đầu tiên hoạt động mà không cần cáp, thang máy không chỉ đi lên và đi xuống mà còn có thể di chuyển sang trái hoặc phải… và có nhiều cabin hơn”[2]. 1 Thang máy dùng đệm từ trường. Trong thế kỷ 19, ý tưởng "thang máy vũ trụ" xuất hiện, nhân loại đã mơ tới phương tiện có thể đưa người ta vào vũ trụ với giá siêu rẻ.
Khi đó, hành khách đi thang 4 máy chỉ mất 5 giờ đi từ mặt đất tới một vùng thuộc địa ngoài không gian, mang lại "một trong những khung cảnh ấn tượng nhất mà từng thấy" khi Trái Đất cứ nhỏ dần lại lúc hành khách đi lên. 2 Thang máy không gian.3 Cấu trúc và trang thiết bị thang máy 1.1 Cấu trúc tổng thể Các loại thang máy hiện đại có cấu trúc phức tạp nhằm nâng cao tính tin cậy, an toàn, tiện lợi trong vận hành. Thang máy gồm một số bộ phận chức năng như sau: Cơ cấu dẫn động. Cabin cùng hệ thống treo cabin.
Cơ cấu đóng, mở cabin và hệ thống phanh an toàn khi thang máy gặp sự cố. Giảm cấn đặt ở đáy giếng. Ray dẫn hướng và đối trọng. Tủ điện và hệ thống điều khiển.
Hệ thống các thiết bị an toàn và nhiều thiết bị khác. Tất cả các bộ phận trên được bố trí phù hợp nhằm mục đích hoàn thiện và nâng cao độ an toàn tuyệt đối của thang trong quá trình vận hành. Bố trí các thiết bị của một thang máy được biểu diễn trên hình 1. 3 Kết cấu cơ khí thang máy.Con trượt ray dẫn hướng; 3.Ray dẫn hướng cabin; 4.Thanh kẹp tăng cáp; 5.Cụm đối trọng; 6.Ray dẫn hướng đối trọng; 7.Cụm dẫn hướng đối trọng; 8.Cửa xếp cabin; 11.Kẹp ray cabin; 16.Giá ray cabin; 17.Bulông bắt giá ray; 18.Giá ray đối trọng; 19.
Kẹp ray đối trọng.2 Trang thiết bị trong buồng máy 1.1 Cơ cấu nâng, hạ Cơ cấu nâng hạ buồng thang gồm có các bộ phận sau: - Motor kéo (thường là động cơ không đồng bộ ba pha). - Bánh kéo (traction sheave) hay pulley quấn cáp. - Thiết bị biến đổi tốc độ (hộp số máy kéo). 6 - Phanh hãm điện từ, bánh răng sự cố.
Thường lắp đặt ở phòng máy trên nóc giếng thang, là khâu dẫn động hộp giảm tốc theo một vận tốc quy định làm quay puli kéo cabin lên xuống. Motor kéo được liên kết với cabin và đối trọng bằng các sợi cáp nâng thông qua hệ thống puli ma sát của motor và các puli trên hệ thống treo của cabin và đối trọng. Khi motor kéo hoạt động, puli ma sát quay và truyền chuyển động đến cáp nâng làm cabin và đối trọng chuyển động lên hoặc xuống dọc theo giếng thang. 4 Máy kéo thang máy OTIS.2 Tủ điều khiển Tủ điện thang máy là một trong những bộ phận quan trọng cho quá trình hoạt động của thang máy, nếu bộ phận máy kéo được ví như trái tim thì tủ điện là “ bộ não” điều khiển toàn bộ quá trình hoạt động của thang máy.
Tủ chứa các thiết bị đóng ngắt, điều khiển và giám sát hoạt động của thang gồm mạch điều khiển chính (PLC hoặc VDK), biến tần, cầu chì các loại, công tắc tơ và các loại rơle trung gian. Tủ điện có tác dụng điều khiển và phối hợp cùng các thiết bị khác để cho thang máy hoạt động an toàn và theo đúng mong muốn của nhân viên kỹ thuật.3 Thiết bị lắp đặt trong giếng thang máy 1.1 Buồng thang (cabin) Buồng thang là phần không gian được giới hạn bởi 4 vách. Đây cũng là nơi cho người đứng hoặc đặt hàng hóa vào khi cần di chuyển lên xuống. Buồng thang di chuyển 7 trong giếng thang máy dọc theo các thanh dẫn hướng.
Bên trong buồng thang được lắp đặt các nút điều khiển chọn tầng có đèn, đèn chiếu sáng, loa báo trạng thái, nút báo sự cố…Ngoài ra, buồng thang có lắp đặt phanh bảo hiểm, động cơ truyền động đóng - mở cửa buồng thang. 8 Có cấu tạo bằng sợi thép cacbon tốt có giới hạn bền 1400 – 1800 N/mm2.