CHƯƠNG 1.1 Tổng quan về thang máy 1.1 Khái niệm chung về thang máy Thang máy là một thiết bị chuyên dụng để vận chuyển người, hàng hoá theo phương thẳng đứng. Thang máy được dùng trong các công sở, khách sạn, chung cư, biệt thự, các đài quan sát, tháp truyền hình, trong các nhà máy. Đặc điểm vận chuyển thang máy là thời gian của một chu kỳ vận chuyển bé, tần suất vận chuyển lớn, đóng mở máy liên tục. Ngoài ra thang máy còn là một yếu tố làm tăng vẻ đẹp và tiện nghi của công trình.
Thang máy là thiết bị vận chuyển đòi hỏi tính an toàn nghiêm ngặt nó liên quan trực tiếp đến tài sản, tính mạng con người. Do vậy khi thiết kế phải tuân thủ một cách nghiêm ngặt các yêu cầu về kỹ thuật an toàn được quy định trong tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm. Thang máy không chỉ đẹp, sang trọng, thông thoáng mà còn 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, công tắc an toàn cửa cabin, khoá an toàn cửa tầng, bộ cứu hộ khi mất điện nguồn.2 Lịch sử ra đời và phát triển Cuối thế kỷ 19, trên thế giới mới chỉ có một vài hãng thang máy ra đời như: OTIS (Mỹ); SCHINDLER (Thụy Sĩ). Năm 1853, hãng thang máy OTIS đã chế tạo và đưa vào sử dụng chiếc thang máy đầu tiên trên thế giới.
Đến năm 1874, hãng thang máy SCHINDLER 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 20, có nhiều hãng thang máy khác ra đời như: KONE (Phần Lan); MISUBISHI, NIPPON, ELEVATOR (Nhật Bản); THYSEN (Đức); SABIEM (Ý); v. đã chế tạo các loại thang máy có tốc độ cao, tiện nghi trong cabin tốt 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 trọng 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, 10 tốc độ thang máy đã đạt tới 600(m/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 điện cảm ứng tuyến tính. Đầu những năm 1990, 8 Đồ án tốt nghiệp 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.3 Cấu trúc điển hình của thang máy 1.1 Tổng quan về cơ khí của thang máy Thang máy có cấu trúc phức tạp nhưng nhìn chung được cấu tạo gồm một số bộ phận như sau: - Cơ cấu nâng hạ bao gồm: Động cơ không đồng bộ đảo chiều Puly ( tang cuốn cáp nâng hạ ) Hệ thống phanh Hộp giảm tốc - Cabin - Đối trọng - Bộ phận dẫn hướng - Bộ phận treo cabin ( hệ thống cáp ) - Bộ phận hạn chế tốc độ - 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). Mỗi bộ phận chức năng đó đảm nhận một nhiệm vụ làm thang máy hoàn chỉnh hơn, an toàn thuận tiện hơn. Độ phức tạp của thang máy càng cao thì các bộ phận cấu thành càng nhiều.
Do đó, khả năng chế tạo, lắp ráp điều chỉnh càng khó khăn hơn và làm ảnh hưởng tới tốc độ chính xác của thang máy. 9 Đồ án tốt nghiệp Hình 1. 1 Sơ đồ kết cấu và bố trí thiết bị của thang máy Các loại thang máy hiện đại có cấu trúc phức tạp nhằm nâng cao tính tin cậy, an toàn và tiện lợi trong vận hành.2 Sơ bộ về chức năng của một số bộ phận a) Bộ phận lắp trong phòng điều khiển - Cơ cấu nâng: 10 Đồ án tốt nghiệp Hình 1. 2 Cơ cấu nâng Cơ cấu nâng tạo ra lực kéo chuyển động cabin và đối trọng.
Trong thang máy thường sử dụng hai cơ cấu nâng: Cơ cấu nâng có hộp giảm tốc gữa động cơ và puly (hoặc tang) có lắp bộ truyền phụ thường sử dụng trong thang máy có số tầng thấp không cần tốc độ cao. Cơ cấu nâng không có hộp giảm tốc. puly dẫn cáp được lắp trực tiếp trên trục động cơ thường được sử dụng trong các thang máy ở tòa nhà cao tầng đòi hỏi tốc độ cao. Cơ cấu nâng gồm các bộ phận sau: Bộ phận kéo cáp: là puly hoặc tang cuốn cáp có đường kính Hộp giảm tốc Phanh hãm điện từ Động cơ Là khâu dẫn động hộp giảm tốc theo một vận tốc quy định làm quay puly (hoặc tang quấn cáp) kéo cabin lên xuống.
Động cơ sử dụng trong thang máy là động cơ 3 pha không đồng bộ rôto dây quấn hoặc rôto lồng sóc. Vì chế độ làm việc của thang máy là ngắn hạn lặp lại, cộng với yêu cầu điều chỉnh tốc độ. Momen động cơ để đảm bảo yêu cầu kinh tế và cảm giác của người đi thang máy. Động cơ là một phần tử quan trọng được điều chỉnh phù hợp với yêu cầu nhờ một hệ thống điều khiển trung tâm.
Cơ cấu nâng được đặt chắc chắn trên kệ làm bằng thép chữ u - Tủ điện: trong tủ điện lắp ráp cầu dao tổng, cầu chì các loại, công tắc tơ,các loại rơle trung gian,và bộ điều khiển. 11 Đồ án tốt nghiệp Hình 1. 3 Tủ điện - Bộ phận hạn chế tốc độ: là bộ phận an toàn khi vận tốc thay đổi do một nguyên nhân nào đó vượt quá vận tốc cho phép. Bộ phận hạn chế tốc độ sẽ bật cơ cấu khống chế cắt diều khiển động cơ và phối hợp với phanh bảo hiểm bằng cáp liên động để hạn chế tốc độ di chuyển của buồng thang.
b) Các bộ phận lắp trong giếng thang - Cabin và các thiết bị đi kèm: Hình 1. 4 Cabin thang máy Cabin là bộ phận mang tải của thang máy. Trong quá trình làm việc cabin di chuyển trong giếng thang máy dọc theo các thanh dẫn hướng. Cabin phải có kết cấu sao cho có thể tháo rời nó thành từng bộ phận nhỏ.
Theo cấu tạo, cabin gồm 2 phần: kết cấu chịu lực (khung cabin) và các vách che, trần, sàn tạo thành buồng cabin. Trên khung cabin có lắp các ngàm dẫn hướng, hệ thống treo cabin, hệ thống tay đòn và bộ hãm bảo hiểm, hệ thống cửa và cơ cấu đóng mở cửa. Trên nóc cabin có lắp đặt phanh bảo hiểm, động cơ truyền động đóng - mở cửa buồng thang. Trong buồng thang lắp đặt hệ thống nút bấm điều khiển, hệ thống đèn báo, đèn chiếu sáng buồng thang, công tắc liên động với sàn cabin và điện thoại lên lạc với bên ngoài trong trờng hợp thang máy mất điện.
Cung cấp điện cho buồng thang bằng dây cáp mềm….Ngoài ra, cabin của thang máy chở người phải đảm bảo các yêu cầu về thông gió, nhiệt độ và ánh sáng. Khung cabin là phần xương sống của cabin thang máy. Được cấu tạo bằng các thanh thép chịu lực lớn. Khung cabin phải đảm bảo cho thiết kế chịu đủ tải định mức.
12 Đồ án tốt nghiệp Ngàm dẫn hướng có tác dụng dẫn hướng cho cabin và đối trọng chuyển động dọc theo ray dẫn hướng và khống chế dịch chuyển ngang của cabin và đối trọng trong giếng thang không vợt quá giá trị cho phép. Có hai loại ngàm dẫn hướng: ngàm trượt (bạc trượt) và ngàm con lăn. 5 Ngàm dẫn hướng và rãnh trượt Hệ thống treo cabin Do cabin và đối trọng được treo bằng nhiều sợi cáp riêng biệt cho nên phải có hệ thống treo để đảm bảo cho các sợi cáp nâng riêng biệt có độ căng như nhau. Trong trường hợp ngược lại, sợi cáp chịu lực căng lớn nhất sẽ bị quá tải còn sợi cáp chùng sẽ trượt trên rãnh puly ma sát nên rất nguy hiểm.
Ngoài ra do có sợi chùng sợi căng nên các rãnh cáp trên puly ma sát sẽ bị mòn không đều. Vì vậy mà hệ thống treo cabin phải được trang bị thêm tiếp điểm điện của mạch an toàn để ngắt điện dừng thang khi một trong các sợi cáp chùng quá mức cho phép để phòng ngừa tai nạn. Khi đó thang chỉ có thể hoạt động được khi đã điều chỉnh độ căng của các cáp như nhau. Hệ thống treo cabin được lắp đặt với dầm trên khung đứng trong hệ thống chịu lực của cabin.
- Hệ thống cửa cabin và cửa tầng: Cửa cabin và cửa tầng là những bộ phận có vai trò rất quan trong trong việc đảm bảo an toàn và có ảnh hưởng lớn đến chất lượng, năng suất của thang máy.hệ thống cửa cabin và cửa tầng được thiết kế sao cho khi dừng tại tầng nào thì chỉ dùng động cơ mở cửa buồng thang đồng thời hệ thống cơ khí gắn cửa buồng thang liên kết với cửa tầng làm cho cửa tầng cũng được mở ra. Tương tự khi đóng lại thì hệ thống liên kết sẽ không tác động vào cửa tầng nữa mà buồng thang lại di chuyển đi đến các tầng khác. - Hệ thống phanh bảo hiểm: bảo vệ buồng thang khi xảy ra sự cố dứt cáp bị mất điện khi tốc độ buồng thang vượt quá giới hạn cho phép, thường có 3 loại phanh. Phanh kiểu nêm Phanh kiểu lệch tâm 13 Đồ án tốt nghiệp Phanh kiểu kìm Trong đó phanh kiểu kìm được sử dụng rộng rãi hơn cả nó đảm bảo cho buồng thang dừng tốt hơn so với các loại phanh khác.
Phanh bảo hiểm thường được đặt phía dưới buồng thang có gọng kìm trượt theo thanh dẫn hướng. - Động cơ mở cửa cabin: Là 1 động cơ điện xoay chiều tạo ra momen mở của ca bin kết hợp với mở của tầng. Khi ca bin dừng đúng tầng, rơle thời gian sẽ đóng mạch điều khiển động cơ mở cửa theo 1 quy luật nhất định. Để đảm bảo quá trình đóng mở êm nhẹ, không có va đập.