CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY 1.1 Khái niệm chung về thang máy a) Lịch sử phát triển thang máy Thang hoặc tời nâng thô sơ đã được sử dụng trong suốt thời trung đại và có thể bắt đầu từ thế kỷ III TCN. Chúng hoạt động nhờ vào sức người và sức vật, hoặc cơ cấu cơ khí vận hành bằng nước. Những thang máy ta biết ngày nay được phát triển đầu tiên vào thế kỉ 19, nhờ vào hơi nước hoặc sức nước để nâng chuyển. Chất lỏng, thông thường là nước, được đưa vào thùng này để tạo ra áp lực làm cái thùng này lao xuống dưới, nâng cabin di chuyển lên.
Thang máy công suất lớn được xuất hiện đầu tiên vào thế kỉ XIX Hoa Kỳ. Đó là tời nâng hàng hoạt động đơn giản giữa hai tầng trong một công trình của thành phố New York. Xuất hiện muộn hơn trong thế kỉ XIX, với sự phát triển của điện học, động cơ điện đã được tích hợp vào kỹ thuật thang máy bởi nhà phát minh người Đức, Werner Von Siemens. Động cơ điện được đặt vào máy cabin, truyền động bánh răng để ăn khớp với cơ cấu thanh răng lắp trên tường.
Năm 1887, thang điện được phát triển ở Baltimore, sử dụng dạng trống xoay tròn để quấn những sợi cáp. Ngày nay, với những hệ thống điều khiển tốc độ phức tạp, sự phối hợp đóng ngắt để điều khiển an toàn tốc độ cabin trong bất kỳ tình huống nào. Nút nhấn được tích hợp vào trong những bàn phím nhỏ gọn. Hầu như tất cả thang máy tự động đều mang tính thương mại.
b) Khái niệm thang máy Thang máy là một thiết bị chuyên dụng để vận chuyển người, hàng hóa, vật liệu,… lên cao theo phương thẳng đứng hoặc nghiêng một góc nhỏ hơn 15 độ so với phương thẳng đứng trên một tuyến đã định sẵn. 1 Thang máy thường được dùng trong các khách sạn, công sở, chung cư, bệnh viện, và các đài quan sát, tháp truyền hình trong các nhà máy, công xưởng đặc điểm vận chuyển bằng thang máy so với các phương tiện vận chuyển khác là thời gian một chu kỳ vận chuyển bé, tần suất vận chuyển lớn, đóng mở liên tục. Hiện nay thang máy là thiết bị rất quan trọng, đặc biệt là nhà cao tầng vì nó giúp người ta không phải dùng sức chân để leo cầu thang và được sử dụng thay cho cầu thang bộ. c) Yêu cầu chung đối với thang máy 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 khi thiết kế, chế tạo, lắ p 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 cần phải có 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, chuông báo, bộ hãm bảo hiểm, an toàn cabin (đối trọng), công tắ c an toàn của cabin, khoá an toàn cửa tầng, bộ cứu hoả khi mất điện nguồn… d) Vai trò của thang máy Thang máy là thiết bị vận tải dùng để chở hàng và người theo phương thẳng đứng. Sự ra đời của thang máy xuất phát từ nhu cầu đi lại, vận chuyển nhanh của con người từ vị trí thấp đến vị trí cao và ngược lại. Thang máy giúp cho việc tăng năng suất lao động, giảm chi phí về thời gian và sức lực lao động của con người. Vì vậy, thang máy được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân.
Trong công nghiệp, thang máy dùng để vận chuyển hàng hoá, sản phẩm, nguyên vật liệu và đưa công nhân đến làm việc ở những nơi có độ cao khác nhau. Trong một số ngành công nghiệp như khai thác hầm mỏ, xây dựng, luyện kim. thì thang máy đóng một vai trò quan trọng không thể thiếu được. Ngoài ra, thang máy còn được sử dụng rộng rãi và không kém phần quan trọng trong các nhà cao tầng, cơ quan, bệnh viện, khách sạn.
Thang máy giúp cho con người tiết kiệm thời 2 gian, sức lực, tăng năng suất công việc. Hiện nay, thang máy là một yếu tố quan trọng trong việc cạnh tranh xây dựng kinh doanh các hệ thống xây dựng.2 Phân loại thang máy Thang máy hiện nay đã được chế tạo và thiết kế rất đa dạng với nhiều kiểu loại khác nhau để phù hợp với từng mục đích sử dụng của từng công trình. Có thể phân loại thang máy theo các nguyên tắ c và đặc điểm sau.1 Theo công dụng a) Thang máy chở khách (có ký hiệu là P (Passenger)). Là hệ thống thang máy thiết kế phù hợp sử dụng với tần suất cao, sử dụng chuyên chở người, vận chuyển hành khách trong các khu chung cư, tòa nhà văn phòng, trung tâm thương mại, khách sạn cao cấp, nhà khách v.
Hình 1-1 Thang máy chở người b) Thang máy bệnh viện (có ký hiệu là B (Bed)). Là hệ thống thang máy được thiết kế đặc biệt cho ngành ý tế sử dụng trong các bệnh viện, khu điều dưỡng, các trạm ý tế xã phường. Thang máy bệnh viện có ưu điểm là kích thước cain có diện tích chuyên chở băng ca (cáng) và giường bệnh, trong đó đảm bảo diện tích cho bác sĩ, y ta và các thiết bị y tế đi kèm. Đặc biệt vận hành của thang đảm bảo dừng tầng êm, không rung lắc đảm bảo bệnh nhân được cố định, an toàn tuyệt đối cho bệnh nhân.
3 Hình 1-2 Thang máy bệnh viện c) Thang máy tải chở hàng (có ký hiệu là F (Freight)). Là hệ thống thang máy chuyên dụng có tải trọng cực lớn có thể lên đến 10 tấn được sử dụng rộng rãi trong các khu công nghiệp, khu chế xuất, nhà xưởng, nhà kho, v.v… thiết kế thang chở hàng có đặc thù cabin lớn, xe nâng có thể ra vào một cách dễ dàng, thang chạy êm không gây lắc, giật cục ảnh hưởng tới hàng hóa. Hình 1-3 Thang máy chở hàng 1.2 Theo hệ thống dẫn động cabin a. Thang máy dẫn động điện.
Loại này dẫn động cabin lên xuống nhờ động cơ điện truyền qua hộp giảm tốc puli ma sát hoặc tang cuốn cáp. Chính nhờ cabin được treo bằng cáp mà hành trình lên xuống của nó không bị hạn chế. Ngoài ra còn có loại thang dẫn động ca 4 bin lên xuống nhờ bánh răng, thanh răng (chuyên dùng để chở người phục vụ xây xựng các công trình cao tầng). Hình 1-4 Thang máy điện có bộ tời đặt phía trên giếng thang a, b: Dẫn động cabin bằng puli masat c: Dẫn động cabin bằng tang cuốn b.
Thang máy dẫn động thủy lực Đặc điểm của loại này là cabin được đẩy từ dười lên nhờ pít tông - xylanh thuỷ lực nên hành trình bị hạn chế. Hiện nay, thang máy thuỷ lực với hành trình tối đa là 18m, vì vậy không thể trang bị 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 thang máy đặt ở tầng trệt. Hình 1-5 Thang máy thủy lực 5 1.2 Theo vị trí đặt bộ tời treo Đối với thang máy điện: Thang máy có bộ tời kéo đặt dưới giếng thang Hình 1-6 Thang máy điện có bộ tời đặt phía dưới giếng thang a, cáp treo trực tiếp vào dầm trên của cabin. b, cáp vòng qua đáy cabin.3 Theo hệ thống vận hành a.
Theo mức độ tự động. + Loại tự động. + Loại bán tự động. Theo tổ hợp điều khiển.
+ Điều khiển kép. + Điều khiển theo nhóm. Theo vị trí điều khiển. + Điều khiển trong ca bin.
+ Điều khiển ngoài ca bin. + Điều khiển cả trong và ngoài ca bin.4 Theo các thông số cơ bản a. Theo tốc độ di chuyển của ca bin + Loại tốc độ thấp: V< 1m/s. + Loại tốc trung bình: V=1-2,5m/s.
+ Loại tốc độ cao: V=2,5-4m/s. + Loại tốc độ rất cao: V> 4m/s. Theo khối lượng vận chuyển của ca bin. + Loại nhỏ: Q =1600kg + Loại trung bình: Q =500-1000kg + Loại lớn: Q =1000-1600kg + Loại rất lớn: Q >1600kg 1.2 Cấu trúc điển hình của thang máy.
Thang máy có cấu trúc phức tạp (hình 1.7) nhưng nhìn chung được cấu tạo gồm một số bộ phận như sau: + Cơ cấu nâng hạ bao gồm: Đ/C KĐB đảo chiều. + Hệ thống phanh giữ (phanh từ). + Hộp giảm tốc. + Bộ phận dẫn hướng (gồm một hệ thống ray).
+ Bộ phận treo ca bin (hệ thống cáp). + Bộ phận hạn chế tốc độ. 7 + Bộ giảm chấn đáy hầm. + Hệ thống các thiết bị an toàn và phục vụ khác.
+ Tủ điện và hệ thống điều khiển. Tất cả các thiết bị của thang máy đặt trong giếng buồng thang (khoảng không gian từ trần của tầng cao nhất đến mức sâu nhất của tầng 1), trong buồng máy (trên sàn tầng cao nhất ) và hố buồng thang (dưới mức sàn tầng 1). Hình 1-7 Kết cấu và bố trí thiết bị của thang máy 1.3 Các hệ truyền động trong thang máy. Hiện nay có rất nhiều dạng hệ truyền động được áp dụng cho các loại thang máy.
Trước đây hệ truyền động với động cơ một chiều luôn chiếm ưu thế trong các loại thang máy và máy nâng như ngày nay, với sự phát triển của các loại biến tần công nghiệp, hệ truyền động với động cơ không đồng bộ cũng đã được ứng dụng một cách rộng rãi. Việc lựa chọn hệ truyền động phải dựa trên các yêu cầu sau: 8 - Độ dừng chính xác buồng thang - Tốc độ di chuyển buồng thang - Trị số gia tốc lớn nhất cho phép - Phạm vi điều chỉnh tốc độ yêu cầu Hệ truyền động với động cơ không đồng bộ được sử dụng trong các loại thang máy, máy nâng có tốc độ thấp và trung bình. Với động cơ không đồng bộ ta có thế lựa chọn các phương án truyền động: - Hệ truyền động với động cơ không đồng bộ, roto lồng sóc thường dùng trong các thang máy và máy nâng có tốc độ thấp và tải trọng nhỏ. - Hệ truyền động xoay chiều với động cơ không đồng bộ roto dây quấn thường dùng cho các thang máy và máy nâng có tải trọng lớn, cho phép nâng cao chất lượng của hệ thống truyền động khi tăng, giảm tốc, nâng cao độ chính xác khi dừng.
- Hệ truyền động xoay chiều với động cơ không đồng bộ roto lồng sóc hai cấp độ (có hai dây quấn stato độc lập nối theo sơ đồ hình sao) thường dùng trong các thang máy có tốc độ trung bình.