Chương 1 TỔNG QUAN Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG Chương 4 KẾT QUẢ, NHẬN XÉT Chương 5 HƯỚNG PHÁT TRIỂN VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO 2 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Cấu tạo chung của thang máy 2.1 Các thành phần chính của thang máy Hệ thống thang máy 2 Cabin trong thực tế để đáp ứng thời gian cho người sử dụng. Thang máy cho dù có nhiều kiểu, nhiều dạng khác nhau nhưng nhìn chung chúng điều có các bộ phận sau: - Cabin: Là thiết bị để vận chuyển người hay hàng hoá, vật tư,… - Đối trọng: Là bộ phận giữ vai trò thăng bằng với cabin, di chuyển, truyền lực để cabin và đối trọng hoạt động. - Cáp nâng: Là thiết bị truyền lực từ động cơ đến cabin và đối trọng. - Hệ thống thanh dẫn hướng: Là nơi cabin và đối trọng di chuyển dọc theo phương thẳng đứng.
- Hệ thống an toàn: Đây chính là thiết bị đảm bảo an toàn cho hanh khách hay hàng hoá trong quá trình xảy ra sự cố. - Mạch động lực, mạch điều khiển, mạch chiếu sáng: Có vai trò quan trọng trong hệ thống điều khiển thang máy. Chúng là trung tâm hệ thống, ngoài ra chúng còn cung cấp những tiện ích cho người sử dụng. Mỗi bộ phận thiết bị điều có chức năng riêng biệt nhưng chúng có chung mối liên hệ mật thiết góp phần tạo nên một hệ thống hoàn chỉnh về tính năng cũng như tiêu chuẩn kĩ thuật.
3 do an Sơ đồ mô hình thang máy: Hình 2.1: Mô hình thang máy 2.2 Các tín hiệu điều khiển và hiển thị 2.1 Các tín hiệu hiển thị - Dùng hệ thống led 7 đoạn để hiển thị vị trí cabin. Khi Cabin ở tầng nào thì led sẽ hiển thị vị trí tương ứng của tầng đó. - Dùng màn hình LCD để hiển thị khối lượng người có trong Cabin.2 Các tín hiệu điều khiển Ở bảng điều khiển chế độ bằng tay có: 4 do an - Năm nút nhấn điều khiển tương ứng với các yêu cầu gọi tầng: 0, 1, 2, 3, 4 - Hai nhấn đóng mở cửa cưỡng bức 2.Thông số cơ bản của thang máy Đây chính là thông số cần thiết đặc trưng cho mỗi loại thang máy, chính những thông số này quyết định toàn bộ quá trình hoạt động của thang máy cũng như kết cấu chung. Các thông số này còn là cơ sở để cho các nhà đầu tư lựa chọn thang máy phù hợp với yêu cầu và mục đích sử dụng.
- Tải trọng nâng: Là loại tải trọng lớn nhất theo tính toán cho phép thang máy vận chuyển được, ở đây không kể trọng lượng của cabin. - Khả năng chứa của cabin: Chính là lượng người mà theo tính toán cabin chứa được. - Diện tích sàn cabin: Là diện tích sàn tính trong lòng cabin. Diện tích này tính theo tải trọng nâng và khả năng chứa của cabin.
- Tốc độ danh nghĩa: Là tốc độ di chuyển của cabin theo tính toán và ghi trong lý lịch máy. - Tốc độ làm việc: Là tốc độ chuyển động thực tế của cabin. - Chiều cao của thang máy: Là khoảng cách theo phương thăng đứng của thang máy. Giữa tầng dưới cùng và tầng trên cùng của toà nhà.
- Độ dừng chính xác: Là khoảng cách theo phương thẳng đứng giữa mặt sàn của cabin và mặt sàn tầng nhà khi dừng thang máy.Tính chọn công suất truyền động thang máy Để chọn công suất truyền động thang máy cần có điều kiện và các thông số sau: - Sơ đồ động học của thang máy. - Tốc độ và gia tốc cực đại cho phép. - Trọng lượng buồng thang. Công suất của động cơ khi nâng tải không dùng đối trọng được tính theo công suất sau: Pc = [(Gbuồng thang) + G).
Trong đó: Gbuồng thang: Khối lượng buồng thang G: Khối lựng hàng v: Vận tốc nâng 5 do an g: Gia tốc trọng trường η: Hiệu suất của cơ cấu nâng Khi có đối trọng công suất tĩnh của động cơ lúc nâng tải được tính theo công thức sau: Pc = [(Gbuồng thang +G)/ η - Gđối trọng .10-3 (Kw) Trong đó: Pn: Công suất của động cơ khi nâng có dùng đối trọng. Pch: Công suất tĩnh của động cơ khi hạ có dùng đối trọng. Gđối trọng: Khối lượng của đối trọng.3): Hệ số ma sát giữa thanh dẫn hướng và đối trọng. Khối lượng đối trọng được tính theo công suất sau: Gđối trọng = Gbuồng thang +∝.
G (Kg) Với ∝: Hệ số cân bằng (0. Phần lớn các thang máy chở khách chỉ vận hành đầy tải trong những giờ cao điểm, thời gian còn lại luôn làm việc non tải. Cho nên đối với thang máy chở khách nên chọn ∝ = 0.4 Đối với thang máy chở hàng, khi nâng thường là đầy tải, khi hạ thường là không tải nên thường chọn ∝ = 0.5 Phương pháp tính chọn công suất truyền động, động cơ thang máy được tiến hành theo các bước sau: Tính lực kéo đặt lên puli quấn cáp kéo buồng thang ở tầng dưới cùng và các lần dừng tiếp theo: F = (Gbuồng thang +G – k*.g (N) Với k*:số lần dừng buồng thang ∆ G1:khối lượng tải thay đổi sau mỗi lần dừng g: gia tốc trọng trường (m/s2) Tính Moment tương ứng với lực kéo M = F.m),nếu F<0 Trong đó: R: Là bán kính của puli quấn cáp 6 do an I : Là tỉ số truyền của cơ cấu η: Là hiệu suất của cơ cấu Tính tổng thời gian hành trình nâng và hạ của buồng thang bao gồm: Thời gian buồng thang di chuyển với tốc độ ổn định, thời gian mở máy và hãm máy và tổng thời gian còn lại (thời gian đóng - mở cửa cabin, Thời gian ra vào của hành khách). Dựa vào kết quả của các bứơc trên, tính Moment đẳng trị và tính chọn công suất động cơ.Ảnh hưởng của tốc độ, gia tốc và độ giật với hệ truyền động thang máy: - Một trong những yêu cầu cơ bản trong hệ truyền động thang máy là phải đảm bảo cho buồng thang di chuyển êm, nó phụ thuộc vào gia tốc khi mở máy và khi mở máy.
Các thông số chính đặc trưng cho quá trình hoạt động của thang máy là: Tốc độ di chuyển v (m/s), gia tốc a (m/s²) và độ giật 𝜌(m/s3). - Tốc độ di chuyển của buồng thang quyết định năng suất của thang máy là có ý nghĩa rất quan trọng, nhất là đối với nhà cao tầng. - Đối với các toà nhà cao tầng, tối ưu nhất là dùng thang máy cao tốc (v=3.5m/s), giảm thời gian quá độ và tốc độ di chuyển trung bình cuả buồng thang đạt gần bằng tốc độ định mức, nhưng việc tăng tốc độ dẫn đến việc tăng giá thành của thang máy. Nếu tăng tốc độ của thang máy từ v= 0,75m/s đến v= 3,5m/s thì giá thành tăng từ 4- 5 lần.
Bởi vậy tùy theo độ cao của toà nhà mà chọn thang máy có tốc độ phù hợp với tốc độ tối ưu. - Tốc độ di chuyển trung bình cuả thang máy có thể nhanh bằng cách giảm thời gian mở máy và hãm máy, có nghĩa là tăng gia tốc. Nhưng khi gia tốc lớn sẽ gây cảm giác khó chịu cho hành khách (như chóng mặt, nghẹt thở, sợ hãi, …). Bởi vậy gia tốc ưu là a= 2m/s².
- Gia tốc tối ưu để đảm bảo năng suất cao, không gây cảm giác khó chịu cho hành khách, được cho trong bảng sau: Bảng 2.1 So sánh giữa thang máy xoay chiều và một chiều Tham số Hệ truyền động Xoay chiều Một chiều Tốc độ thang 0.5 máy(m/s) 7 do an Gia tốc cực 1 1 1.5 2 2 đại(m/s) - Một đại lượng quyết định sự di chuyển êm của buồng thang là tốc độ tăng của gia tốc khi mở máy và tốc độ giảm khi hãm máy. Nói một cách khác là độ giật (đạo hàm bậc nhấc của gia tốc p = d2 v/dt2). - Khi gia tốc a = 2m/s2 thì độ giật không được quá 20m/s3. Hoạt động của động cơ đối với thang máy có tốc độ trung bình và cao có thể thể được chia thành 4 giai đoạn sau: Mở máy (1) Chế độ ổn định (2) Hãm xuống tốc độ thấp (3) Buồng thang đến tầng và dừng (4) Hình 2.1: Sơ đồ của thang máy trung bình hay cao Đối với thang máy chạy chậm thì được chia thành 3 giai đoạn sau: Mở máy (1) Chế độ ổn định (2) Hãm và dừng (3) 8 do an Hình 2.3: Sơ đồ của thang máy chậm 2.Dừng chính xác buồng thang Buồng thang của thang máy cần phải dừng chính xác so với mặt bằng của tầng cần dừng sau khi ấn nút dừng.
Nếu buồng thang dừng không chính xác sẽ gây ra các hiện tượng sau: - Đối với thang máy chở hành khách, làm cho khách ra vào khó khăn, tăng thời gian ra vào của hành khách dẫn đến giảm năng suất. - Đối với thang máy chở hàng, gây khó khăn cho việc sắp xếp và bốc dở hàng. Trong một số trường hợp có thẻ không thực hiện được việc sắp xếp và bốc dở hàng. - Để khắc phục hậu quả đó, có thẻ ấn nút bấm để có thể đạt độ chính xác khi dừng nhưng sẽ dẫn đến vấn đề không mong muốn.
- Hỏng thiết bị điều khiển. - Gây tổn thất năng lượng. - Gây hỏng hóc các thiết bị cơ khí. - Tăng thời gian từ lúc hãm đến khi dừng.
Để dừng chính xác buồng thang cần tính đến một nửa hiệu số của hai quãng đường trượt khi buồng thang đầy tải và buồng thang không tải theo một hướng di chuyển. Các yếu tố ảnh hưởng đến dừng chính xác buồng thang bao gồm: - Môment của cơ cấu phanh. - Môment quán tính của buồng thang. - Tốc độ khi bắt đầu hãm.
9 do an - Quá trình hãm buồng thang xảy ra như sau: Khi buồng thang đến gần sàn tầng, công tác chuyển đổi tầng các lệnh lên hệ thống điều khiển động cơ để dừng buồng thang. Trong khoảng thời gian tác động của thiết bị điều khiển, buồng thang đi được quãng đường là: S’ =Vo. Khi cơ cấu phanh tác động là quá trình hãm buồng thang. Trong thời gian này, buồng thang đi dược quãng đường s’’ S’’ =m.
Trong đó: m: Khối lượng các phần chuyển động của buồng thang [kg]. Fph: Lực phanh [N]. Fc: Lực cản tĩnh [N]. Dấu cộng hay dấu trừ trong biểu thức phụ thuộc vào chiều tác dụng của lực.
Khi buồng thang di lên lấy dấu (+) và khi buồng thang đi xuống lấy dấu (-). S’’ cũng có thể viết dưới dạng sau: S’’ = (J. Trong đó: J: Moment quán tính hệ quy đổi về chuyển động của buồng thang [kgm2]. Mph: Moment ma sát [N] Mc: Moment cản tĩnh [N] Wo: Tốc độ quay của động cơ lúc bắt đầu phanh [rad/s].