CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY 1.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ THANG MÁY Thang máy là một thiết bị chuyên dùng để vận chuyển người, hàng hóa, vật liệu, v.v… theo phương thẳng đứng hoặc nghiêng một góc nhỏ hơn 15 0 so với phương thẳng đứng theo một tuyến đã định sẵn. Thang máy thường được dùng trong các khách sạn, công sở, chung cư, bệnh viện, các đài quan sát, tháp truyền hình, trong các nhà máy, công xưởng, v. Đặc điểm vận chuyển bằng thang máy so với các phương tiện vận chuyển khác là thời gian của một chu kỳ vận chuyển bé, tần suất vận chuyển lớn. Ngoài ý nghĩa về 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 tòa nhà cao 6 tầng trở lên đều phải được trang bị thang máy để đảm bảo cho người đi lại thuận tiện, 7 hàng hóa được di chuyển dễ dàng, 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, v.v…, tuy số tầng nhỏ hơn 6 nhưng do yêu cầu phục vụ vẫn phải được trang bị thang máy. Với các tòa nhà nhiều 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 và hàng hóa trong những tòa nhà này không được giải quyết thì các dự án xây dùng các tòa nhà cao tầng sẽ không 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 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. Thang máy chỉ có cabin đẹp, thông thoáng, sang trọng, êm dịu thì chưa đủ điều kiện để đưa vào sử dụng.
Để được đưa vào sử dụng, thang máy phải có một kết cấu cơ khí vững chắc, một hệ thống mạch điều khiển ổn định và đầy đủ các thiết bị an toàn, đảm bảo độ tin cậy như: Chuông báo quá tải, bộ hãm bảo hiểm phòng đứt cáp, vượt tốc, công tắc an toàn của cửa cabin, khóa an toàn cửa tầng, v.2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN THANG MÁY Cuối thế kỷ thứ 19, 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 của hãng thang máy OTIS (Mỹ) năm 1853. Đến năm 1874, hãng thang máy Schinder (Thụy Sĩ) cũng đã chế tạo thành công những 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 thứ 20, có nhiều hãng thang máy khác ra đời như KONE (Phần Lan), MISUBISHI, NIPPON ELEVATOR, v.v… đã chế tạo các loại 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 trong nâng 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 tiến bộ của các ngành khoa học khác, tốc độ thang máy đã đạt tới 600m/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 những năm này đã xuất hiện loại 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. Chiếc thang máy đầu tiên tại Việt Nam được hãng OTISLAWPS lắp đặt từ những năm 30 của thế kỷ trước.
Đến nay, nhiều thang máy của các hãng lớn đã được lắp đặt tại Việt Nam. Theo thống kê sơ bộ đến năm 2000, MITSUBISHI đã lắp khoảng 370 chiếc, OTIS 240 chiếc, NIPPON 80 chiếc. Điều đó thể hiện nhu cầu lớn về thang máy tại thị trường Việt Nam. Trong nước hiện nay đã có một số công ty thang máy như Thiên Nam, Thái Bình (Pacific), Thăng Long, v.v…, nhưng chủ yếu nhập mới toàn bộ hoặc tận dụng những linh kiện, thiết bị có trước.
Phần chế tạo trong nước còn mang tính thủ công, vì thế chất lượng không ổn định.3 PHÂN LOẠI THANG MÁY Hiện nay thang máy được thiết kế, chế tạo rất đa dạng phong phú với nhiều kiểu loại khác nhau để phù hợp với mục đích sử dụng của từng công trình. Có thể phân loại thang máy theo các nguyên tắc và đặc điểm sau: 1.1 Theo công dụng (TCVN 5744 - 1993) thang máy được phân thành 5 loại 9 • Thang máy chuyên chở người: Loại này chuyên để vận chuyển hành khách trong các khách sạn, công sở, nhà nghỉ, các khu chung cư, trường học, v.v… • Thang máy chuyên chở người có tính đến hàng đi kèm: Loại này thường dùng cho các siêu thị, khu triển lãm, v.v… • Thang máy chuyên chở bệnh nhân: Loại này chuyên dùng cho các bệnh viện, các khu điều dưỡng, v.v… Đặc điểm của nó là kích thước cabin phải đủ lớn để chứa băng ca (cáng) hoặc giường của bệnh nhân, cùng với các bác sĩ, nhân viên và các dụng cụ cấp cứu đi kèm. Hiện nay trên thế giới đã sản xuất theo cùng tiêu chuẩn kích thước và tải trọng cho loại thang máy này. • Thang máy chuyên chở hàng có người đi kèm: Loại này thường dùng trong các nhà máy, công xưởng, kho, thang dùng cho nhân viên khách sạn, v.v…, chủ yếu dùng để chở hàng nhưng có người đi kèm để quản lý hàng hoặc phục vụ.
• Thang máy chuyên chở hàng không có người đi kèm: Được sử dụng trong các nhà máy, xưởng sản xuất để chở các loại hàng hóa cần người đi kèm hoặc dùng để chở vật liệu, thức ăn trong các khách sạn, nhà hàng,v.v… Đặc điểm của loại này là chỉ có bảng điều khiển ở ngoài cabin (trước các cửa tầng), còn các loại thang khác nêu ở trên vừa có điều khiển ở cả trong cabin và ngoài cabin. Ngoài ra còn có các loại thang chuyên dùng khác như thang máy cứu hỏa, chở ôtô, v.2 Theo hệ thống dẫn động cabin • Thang máy dẫn động điện: Loại này dẫn động cabin lên xuống nhờ động cơ điện truyền qua hộp giảm tốc tới puly ma sát hoặc tang cuốn cáp. Chính nhờ được treo bằng cáp mà hành trình lên xuống của nó không bị hạn chế. Ngoài ra còn có các loại thang dẫn động cabin lên xuống nhờ bánh răng thanh răng (chuyên dùng để chở người phục vụ xây dùng các công trình cao tầng).
10 • Thang máy thủy lực (bằng xilanh - pittông): Đặc điểm của loại thang này là cabin được đẩy từ dưới lên nhờ pittông - xylanh thủy lực nên hành trình bị hạn chế. Hiện nay thang máy thủy lực với hành trình tối đa là khoảng 18 m, 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 máy đặt ở tầng trệt. • Thang máy khí nén.3 Theo vị trí đặt bộ tời kéo • Đối với thang máy điện: 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 cabin 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. Thang máy điện có bộ tời đặt trên giếng thang.4 Theo hệ thống vận hành • Theo mức độ tự động: 11 Loại nửa tự động; Loại tự động. • Theo vị trí điều khiển: Điều khiển trong cabin; Điều khiển ngoài cabin; Điều khiển cả trong và ngoài cabin.5 Theo các thông số cơ bản • Theo khối lượng vận chuyển của cabin: Thang máy loại nhỏ: Q < 500 Kg; Thang máy loại trung bình: Q = 500 ÷ 1000 Kg; Thang máy loại lớn: Q = 1000 ÷ 1600 Kg; Thang máy loại rất lớn: Q > 1600 Kg; • Phân loại theo tốc độ di chuyển của cabin: Loại tốc độ thấp: V < 1 m/s; Loại tốc độ trung bình: V = 1 ÷ 1,5 m/s; Loại tốc độ cao: V = 2,5 ÷ 4 m/s; Loại tốc độ rất cao: V > 4 m/s.6 Theo kết cấu các cụm cơ bản • 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 máy có tốc độ cao (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 (LIM - Linear Induction Motor); Bộ tời kéo có puly ma sát hoặc tang cuốn cáp để dẫn động cho cabin lên xuống; • Theo hệ thống cân bằng: Có đối trọng; Không có đối trong; Có cáp hoặc xích cân bằng dùng cho những thang máy có hành trình lớn; 12 Không có cáp hoặc xích cân bằng.
• Theo cách treo cabin và đối trọng: Treo trực tiếp vào dầm trên của cabin; Có palăng cáp (thông qua các puly trung gian) vào dầm trên của cabin; Đẩy từ phía dưới đáy cabin lên thông qua các puly trung gian. • Theo hệ thống cửa cabin: Phương pháp đóng mở cửa cabin: Đóng mở bằng tay. Khi cabin dừng đúng tầng thì phải có người ở trong hoặc ngoài cửa tầng mở và đóng cửa cabin và cửa tầng; Đóng mở nửa tự động (bán tự động): Khi cabin dừng đúng tầng thì cửa cabin và cửa tầng tự động mở, khi đóng phải dùng bằng tay hoặc ngược lại.