Đồ án Thiết kế thang máy chở khách không buồng máy

hỉ 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 XX, có nhiều hãng thang máy khác ra đời như KONE (Phần Lan), MISUBISHI, NIPPON ELEVATOR ... (Nhật Bản), THYSEN (Đức), SABIEM (ý) ... đã chế tạo các 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 trọng lên 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 sự tiến bộ của các ngành khoa học khác, tốc độ thang máy đã đạt tới 600 nm/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 khoảng thời gian này đã xuất hiện 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. III. Phân loại thang máy: Hiện nay, thang máy được sản xuất, thiết kế với nhiều chủng loại khác nhau để phù hợp với mục đích sử dụng của từng công trình cũng như mục đích của con người. Có thể phân loại thang máy theo các nguyên tắc, đặc điểm sau: 3.1 Theo công dụng (TCVN 5744 - 1993): thang máy được phân làm 5 loại: a. Thang máy chuyên chở người: Loại này để vận chuyển người trong các khách sạn, công sở, nhà nghỉ, các khu chung cư, trường học ... b. Thang máy chuyên chở người có kèm theo hàng: thường dùng cho các siêu thị, khu triển lãm ... c. Thang máy chuyên chở bệnh nhân: thường dùng trong các bệnh viện, khu điều dưỡng ... Đặc điểm của loại thang này là kích thước thông thủy cabin phải đủ lớn để chứa băng ca hoặc giường bệnh cùng các bác sỹ, hộ tá, các dụng cụ cấp cứu đi kèm. d. Thang máy chuyên chở hàng không có người đi kèm: loại này dùng chuyên chở vật liệu, thức ăn trong khách sạn, nhà ăn tập thể ... Đặc điểm của loại này là có điều khiển bên ngoài cabin (trước cửa tầng) trong khi các loại thang khác có điều khiển cả trong và ngoài cabin. Ngoài 5 loại thang trên còn có một số loại thang khác như: thang máy cứu hỏa, thang máy chở ô tô ... 3.2 Theo hệ thống dẫn động cabin: thang máy được chia thành 3 loại sau: a. Thang máy dẫn động điện: dẫn động thang bằng động cơ điện qua hộp giảm tốc tới puly ma sát hoặc tang cuốn cáp. Chính nhờ cabin được treo bằng cáp mà hành trình thang không bị hạn chế. Ngoài ra còn có loại thang máy dẫn động bằng bánh răng thanh răng chuyên dùng chở người phục vụ cho các công trường xây dựng cao tầng. b. Thang máy thủy lực (bằng xy lanh - pít tông): Cabin được được đẩy từ dưới lên nhờ pít tông - xy lanh thủy lực nên hành trình bị hạn chế. Hiện nay thang máy thủy lực có hành trình tối đa là khoảng 18 m vì vậy không thể trang bị cho các công trình cao tầng mặc dù kết cấu gọn, 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 do buồng máy đặt ở tầng trệt. c. Thang máy khí nén 3.3 Theo vị trí đặt bộ tời kéo: * Đối với thang máy điện có 2 loại: - 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 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. 3.4 Theo hệ thống vận hành: a. Theo mức độ tự động: - Loại nửa tự động. - Loại tự động. b. Theo tổ hợp điều khiển: - Điều khiển đơn - Điều khiển kép - Điều khiển theo nhóm c. Theo vị trí điều khiển: - Điều khiển trong cabin - Điều khiển ngoài cabin - Điều khiển cả trong và ngoài cabin 3.5 Theo các thông số cơ bản: a. Theo tốc độ di chuyển của cabin: - Loại tốc độ thấp: v < 1 m/s - Loại tốc độ trung bình: v = 1 á 2,5 m/s - Loại tốc độ cao: v = 2,5 á 4 m/s - Loại tốc độ rất cao: v > 4 m/s b. Theo khối lượng vận chuyển của cabin: - Loại nhỏ: Q < 500 kg - Loại trung bình: Q = 500 á 1000 kg - Loại lớn: Q = 1000 á 1600 kg - Loại rất lớn: Q > 1600 kg 3.6 Theo kết cấu các cụm cơ bản: a. 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 có tốc độ 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 ( Linear Induction Motor). - Bộ tời kéo có puly ma sát hoặc tang cuốn cáp để dẫn động cho cabin lên xuống. b. Theo hệ thống cân bằng: - Có đối trọng - Không có đối trọng - Có cáp hoặc xích cân bằng dùng cho những thang máy có hành trình lớn. - Không có cáp hoặc xích cân bằng. c. Theo cách treo cabin và đối trọng: -Treo trực tiếp vào dầm trên của cabin. - Có pa lăng cáp ( thông qua puly trung gian) vào dầm trên của cabin - Đẩy từ phía đáy cabin lên thông qua các puly trung gian. d. Theo hệ thống cửa cabin: - Theo phương pháp đóng mở cửa cabin: + đóng mở bằng tay. + đóng mở nửa tự động. Hai loại này thường dùng cho thang máy chở hàng có hoặc không có người đi kèm + đóng mở tự động. - Theo kết cấu của cửa: + Cánh cửa dạng cửa xếp lùa về một phía hoặc hai phía. + Cánh cửa dạng tấm đóng mở bản lề một hoặc hai cánh + Cánh cửa dạng tấm, hai cánh mở chính giữa lùa về hai phía. Loại này thường dùng cho thang máy có đối trọng đặt phía sau cabin. + Cánh cửa dạng tấm, hai hoặc ba cánh mở về một bên, lùa về một phía. Loại này thường dùng cho thang máy có đối trọng đặt bên cạnh cabin. + Cánh cửa dạng tấm, hai cánh mở chính giữa lùa về hai phía trên và dưới (thang máy chở thức ăn). + Cánh cửa dạng tấm, hai hoặc ba cánh mở lùa về một phía trên. Loại này thường dùng cho thang máy chở ô tô và chở hàng. - Theo số cửa cabin: + Thang máy có một cửa. + Thang máy có hai cửa đối xứng nhau. + Thang máy có hai cửa vuông góc với nhau. e. Theo loại bộ hãm bảo hiểm an toàn cabin: - Hãm tức thời: loại này thường dùng cho thang máy có tốc độ thấp đến 45 m/phút. - Hãm êm: loại này thường dùng cho thang máy có tốc độ lớn hơn 45 m/phút và thang máy chở bệnh nhân. 3.7 Theo vị trí cửa cabin và đối trọng giếng thang: a. Đối trọng bố trí phía sau. b. Đối trọng bố trí một bên. Trong một số trường hợp, đối trọng có thể được bố trí ở một vị trí khác mà không cùng chung giếng thang với cabin. 3.8 Theo quỹ đạo di chuyển của cabin: a. Thang máy thẳng đứng: là loại thang máy có cabin di chuyển theo phương thẳng đứng (hầu hết các thang máy hiện nay sử dụng theo cách này). b. Thang máy nghiêng: là loại thang máy có cabin di chuyển nghiêng một góc so với phương thẳng đứng. c. Thang máy zigzag: là loại thang máy có cabin di chuyển theo đường zigzag. Chương II Phân tích một số sơ đồ động của thang máy chọn cách bố trí trạm dẫn động cho thang máy I. Phân tích một số sơ đồ động: 1.1 Sơ đồ 1: - Tỉ số treo 1:1 - Cấu tạo đơn giản, dễ lắp đặt, bảo dưỡng - Hành trình lớn - Không sử dụng cáp hoặc xích cân bằng - Làm tăng chiều cao công trình do có thêm phòng máy - Tính kinh tế cao, sử dụng phổ biến cho cả hai loại thang chở hàng và chở người. - Công suất động cơ lớn hơn khi không có cáp cân bằng. - Giá trị lực vòng trên puly kéo ổn định 1.2 Sơ đồ 2: Đặc điểm và phạm vi sử dụng: - Tỉ số treo 1:1 - Cấu tạo đơn giản, dễ lắp đặt, bảo dưỡng - Hành trình lớn - Sử dụng cáp hoặc xích cân bằng - Làm tăng chiều cao công trình do có thêm phòng máy - Tính kinh tế cao, sử dụng phổ biến cho cả hai loại thang chở hàng và chở người. - Chiều cao lớn hơn 27 m khi có cáp cân bằng - Công suất động cơ nhỏ hơn khi có cáp cân bằng - Giá trị lực vòng trên puly kéo ổn định 1.3 Sơ đồ 3: Đặc điểm và phạm vi sử dụng: - Tỉ số treo 1:1 - Cấu tạo đơn giản, dễ lắp đặt, bảo dưỡng - Hành trình nhỏ - Làm tăng chiều cao công trình do có thêm phòng máy - Cáp, puly kéo nhanh mòn, độ bền lâu của cáp giảm - Chỉ sử dụng cho loại thang chở hàng - Độ an toàn không cao - Công suất động cơ lớn - Giá trị lực vòng trên puly kéo rất lớn 1.4 Sơ đồ 4: Đặc điểm và phạm vi sử dụng: - Tỉ số treo 2:1 - Cấu tạo phức tạp, khó lắp đặt bảo dưỡng - Hành trình nhỏ - Không sử dụng cáp hoặc xích cân bằng - Tính kinh tế không cao - Chỉ sử dụng cho loại thang chở hàng - Công suất động cơ lớn do động cơ bố trí dưới đáy giếng thang - Giá trị lực vòng trên puly luôn thay đổi 1.5 Sơ đồ 5: Đặc điểm và phạm vi sử dụng: - Tỉ số treo 1:1 - Cấu tạo đơn giản, dễ lắp đặt, bảo dưỡng - Hành trình lớn - Không sử dụng cáp hoặc xích cân bằng - Làm tăng chiều cao công trình do có thêm phòng máy - Sử dụng phổ biến cho cả hai loại thang chở hàng và chở người. - Góc ôm của cáp trên puly kéo lớn do đó tăng khả năng kéo 1.6 Sơ đồ 6: Đặc điểm và phạm vi sử dụng: - Tỉ số treo 1:1 - Cấu tạo phức tạp, khó lắp đặt bảo dưỡng - Hành trình nhỏ - Không sử dụng cáp hoặc xích cân bằng - Làm tăng chiều cao công trình do có thêm phòng máy - Tính kinh tế không cao, sử dụng cho cả thang chở hàng và thang chở người. - Giá trị lực vòng trên puly kéo luôn thay đổi và lớn hơn so với cáp cân bằng. 1.7 Sơ đồ 7: Đặc điểm và phạm vi sử dụng: - Tỉ số treo 1:1 - Cấu tạo đơn giản, dễ lắp đặt, bảo dưỡng - Hành trình lớn - Không sử dụng cáp hoặc xích cân bằng - Góc ôm của cáp lớn - Tính kinh tế không cao - Sử dụng cho loại thang chở hàng và chở người - Khả năng kéo tăng - Kích thước công trình tăng - Cáp và puly kéo mòn nhanh hơn các loại khác - Lực vòng trên puly kéo luôn thay đổi 1.8 Sơ đồ 8: Đặc điểm và phạm vi sử dụng: - Tỉ số treo 1:1 - Cấu tạo đơn giản, dễ lắp đặt, bảo dưỡng - Hành trình lớn - Sử dụng cáp hoặc xích cân bằng - Góc ôm của cáp lớn - Tính kinh tế cao - Sử dụng cho loại thang chở hàng và chở người - Khả năng kéo tăng - Kích thước công trình tăng - Làm tăng chiều cao công trình do có thêm phòng máy Kết luận: Dựa vào những phân tích trên và yêu cầu thực tế cụ thể của đồ án, ta chọn sơ đồ động 6. 1.9 Theo sơ đồ đã chọn, ta có sơ đồ như hình vẽ: 1.9.1 Kiểm nghiệm vận tốc: - Vận tốc dài trên bánh cáp: Vcáp=2Vcabin = 2.1,5=3(m/s) - Vận tốc vòng trên bánh cáp: nbánh cáp = nđc/i0 Do không có hộp giảm tốc nên tỉ số truyền i0=1 nên nbánh cáp = nđc =149 (v/ph) - Vận tốc cáp tính theo công thức: Như vậy vận tốc này thỏa mãn vận tốc yêu cầu 1.9.2 Chọn công suất động cơ: a. Trường hợp không tải: Lực vòng trên puly F được tính theo công thức: F=k.(S1-S2) Công suất động cơ tính theo công thức: b. Trường hợp đầy tải: Như vậy: ta chọn động cơ có công suất 8,1 kw(đây là loại động cơ rất mới chưa có trong các tài liệu mà chỉ có ngoài thực tế) với các thông số: 1.10 Kiểm nghiệm công suất động cơ: - Như tính toán phần 9.1, ta đã tính được vận tốc dài của cáp là 3,67 (m/s) - Khi đó thì công suất cần thiết trên trục bánh cáp được tính theo công thức: Vậy động cơ đã chọn là thỏa mãn II. Phương án chọn cabin: Sau đây là một số phương án chọn cabin: 1. Phương án 1: hình 9 * Đặc điểm: Cabin đặt đối xứng trên dầm thép chịu lực, có hai cửa ra vào * Phạm vi sử dụng: thường dùng trong các bệnh viện * Ưu điểm: vào ra bốc dỡ hàng thuận tiện * Nhược điểm: do có hai cửa hai bên cabin nên chi phí tăng, chỉ dùng cho các tòa nhà có hố thang đặt giữa tòa nhà hành lang hai bên. 2. Phương án 2: hình 10 * Đặc điểm: Cabin đặt lệch về phía sau trên dầm thép chịu lực, có một cửa ra vào * Ưu điểm: Giá thành giảm do chỉ có 1 cửa ra vào * Nhược điểm: Vì chỉ dùng một cửa nên cabin phải đặt lệch về phía sau để trọng lượng cabin rơi vào giữa hai dầm chịu lực. Trọng lượng vật nâng đặt ở phía cửa ra nên sàn cabin phải được làm chắc chắn để có thể chịu được lực uốn do trọng lượng vật nâng đặt lệch. 3. Phương án 3: hình 11 * Đặc điểm: Cabin có thêm giá treo như hình vẽ * Ưu điểm: do có thêm giá treo nên độ cứng vững của sàn cabin tăng do có thể giảm bớt kích cỡ của dầm mà vẫn chịu được lực uốn do vật nặng đặt lệch về một phía trên sàn cabin. Nhận xét: theo những phân tích về phương án chọn sàn cabin trên cộng với yêu cầu thiết kế thang chở người cho nên ta chọn phương án 3 do đây là phương án tối ưu nhất. III. Phương án chọn sàn cabin: Thang khách ngoài nhiệm vụ vận chuyển khách còn đòi hỏi có tính thẩm mỹ cao (có một số lựa chọn về màu, loại hoa văn trên mặt sàn ), thuận tiện, an toàn cho hành khách. Do đó sàn cabin phải là loại có hai sàn: sàn tĩnh và sàn động. Sàn tĩnh đặt trên sàn động và nối với sàn động qua hệ thống lò xo để cân tải trọng và giảm chấn. IV. Phương án chọn cửa cabin và cửa tầng: * Một số yêu cầu đối với cửa: Đủ độ cứng vững và độ bền. Cửa được lắp kín khít và có kích thước phù hợp với quy định trong tiêu chuẩn Cửa phải được trang bị hệ thống khóa cửa sao cho hành khách không thể tự mở cửa từ bên ngoài. Khi đóng cửa tầng khóa này tự động sập và chỉ có thể mở được từ bên ngoài bằng dụng cụ chuyên dùng do người điều hành thang sử dụng. Cửa phải có khả năng chống cháy. Đối với loại cửa lùa, đóng mở tự động thì chỉ mở cửa bằng cơ cấu đóng mở đặt trên nóc cabin ngay cả khi cabin đứng trước cửa tầng (hành khách không thể tự mở). Khi đang đóng, nếu gặp chướng ngại vật thì cửa phải tự mở ra và sau đó lại tiếp tục đóng để tránh tình trạng hành khách chưa vào hẳn cabin bị kẹt giữa cửa và gây cháy động cơ của cơ cấu đóng mở cửa. Cửa phải có tiếp điểm điện an toàn để đảm bảo rằng thang máy chỉ có thể hoạt động được khi cabin và tất cả các cửa tầng đã đóng kín và khóa đã sập. * Theo yêu cầu thiết kế cộng với yêu cầu đối với loại thang khách ta chọn loại cửa lùa hai phía. V. Phương án chọn thiết bị an toàn: * Thiết bị an toàn cơ khí trong thang máy có vai trò đảm bảo an toàn cho thang máy và hành khách trong trường hợp xảy ra sự cố như: đứt cáp, cáp trượt trên rãnh puly ma sát, cabin chuyển động với tốc độ vượt quá giá trị cho phép. Thiết bị an toàn trong thang máy bao gồm 2 bộ phận chính: bộ hãm bảo hiểm và bộ hạn chế tốc độ. - Bộ hãm bảo hiểm (phanh): theo nguyên lý làm việc có bộ hãm tác động tức thời và bộ hãm bảo hiểm tác động êm (có độ trượt lớn). Bộ hãm tác động tức thời dùng cho thang máy tốc độ < 0,71 m/s. Theo cấu tạo của bộ phận công tác có hai loại: phanh dạng cam (hình 12), phanh dạng nêm(hình 13) (bộ hãm bảo hiểm dạng cam chỉ dùng cho thang máy chở hàng loại nhỏ). Đối với thang máy có tốc độ trên 1 m/s thường được trang bị phanh tác động êm với bộ phận công tác dạng nêm hay má kẹp. - Bộ hạn chế tốc độ: khi cabin hạ với tốc đọ vượt quá giới hạn cho phép, bộ hạn chế tốc độ qua hệ thống tay đòn tác động lên bộ hãm bảo hiểm để dừng cabin tựa trên các ray dẫn hướng. * Theo những phân tích trên, ta chọn loại phanh nêm, bộ hạn chế tốc độ kiểu phẳng. VI. Phương án chọn cơ cấu dẫn hướng: Như chúng ta đã biết, cơ cấu dẫn hướng của thang máy là hệ thống các thanh ray. Ray có hai loại cơ bản: cán định hình, thép định hình đã được tiêu chuẩn hóa lắp với nhau. Ngoài hai loại trên thì còn có ray dạng thép góc, thép chữ U, ống thép ...( đối với loại thang máy chở hàng loại nhỏ): - Ray bằng thép cán định hình, đã được tiêu chuẩn hóa, mặt bên được mài, bề mặt được gia công cơ. - Ray làm bằng thép định hình chữ L có độ dài cỡ 6 m/ 1 thanh. Loại ray này thường dùng cho thang máy chở hàng có tốc độ thấp, tải trọng nhỏ. ị Theo yêu cầu đối với loại thang máy chở khách, ta chọn loại ray là thép cán định hình dạng chữ T. VII. Phương án chọn cơ cấu ngàm dẫn hướng: Ngàm dẫn hướng có tác dụng dẫn hướng cho cabin và đối trọng dịch chuyển dọc theo ray dẫn hướng và khống chế độ dịch chuyển ngang của cabin và đối trọng trong giếng thang sao cho nó không vượt quá giá trị cho phép. Có hai loại ngàm dẫn hướng: ngàm trượt và ngàm con lăn: - Ngàm trượt có loại ngàm trượt tự lựa. Ngàm trượt thường dùng cho loại thang có tốc độ không cao. - Ngàm con lăn: cấu tạo như hình vẽ. Có ưu điểm là cho phép giảm được ma sát và giảm độ ồn và khả năng va đập khi cabin đi qua điểm nối giữa các đoạn ray dẫn hướng. Loại ngàm này thường dùng cho thang máy có tốc độ cao. ị Theo những phân tích trên, ta chọn loại ngàm con lăn. Chương III Giới thiệu vài nét về loại động cơ mới I. Giới thiệu: Đây là 1 loại động cơ không hộp số với động cơ nam châm vĩnh cửu giành cho thang máy tốc độ cao. Sản phẩm động cơ nam châm vĩnh cửu có một không hai này và hệ thống phanh hai đĩa kép đối với động cơ thang máy tạo ra khả năng cải thiện rất nhiều như: năng suất cao hơn, tiện nghi tốt hơn ... Cải tiến năng suất và sự phản hồi: Bởi vì nó không yêu cầu một dòng điện kích từ, cho nên động cơ nam châm vĩnh cửu làm cho năng suất, phản hồi nhanh hơn so với các loại động cơ truyền thống. Hơn nữa, động cơ nam châm vĩnh cửu duy trì mức hiệu suất không cần quan tâm đến số cặp cực. Di chuyển thoải mái hơn: Động cơ này tạo cho nó khả năng khử mức ồn xuống thấp hơn các động cơ truyền thống. Hơn nữa, động cơ này còn nổi bật bởi khả năng phản hồi nhanh tính từ khi nó được yêu cầu không có kích từ. Hơn nữa, còn làm giảm tiếng ồn và rung động khi chạy và làm cho khách hàng có một phương tiện tiện nghi hơn. Mô tơ động cơ PM nhỏ hơn và gọn hơn so với động cơ truyền thống. Động cơ PM cho phép sự bố trí đa cực và kết quả là làm cho kết cấu của máy gọn hơn. Cũng thời gian này, độ cao của động cơ cũng giảm bởi hệ thống phanh đĩa kép. Kết quả của sự cải tiến này khi so sánh với các loại trước đây:a) Tiết kiệm năng lượng b) Giảm tiếng ồn và rung động c) Cỡ nhỏ hơnd)An toàn hơn Sự thuận lợi này có được nhờ rất nhiều nhân tố đó là: rô to không yêu cầu kích từ, tiếng ồn đã được khử và thiết kế mô tơ có hiệu suất cao đã được sử dụng. Động cơ PM cho thang máy tốc độ cao: Các thang máy yêu cầu động cơ kéo với rung động quay ít hơn theo yêu cầu tạo nên sự di chuyển êm, ít ồn và kết cấu phòng máy. Những cải tiến gần đây để có được hiệu suất cao đã làm cho luồng mật độ của nam châm và lực cưỡng bức tăng cao. Chúng tôi đã phát triển một loại động cơ không hộp số cho các thang máy cao tốc bằng sự nghiên cứu rộng rãi loại động cơ nam châm vĩnh cửu. Thang Mitsubishi là thang sử dụng đầu tiên công nghệ động cơ nam châm vĩnh cửu. Sau đây là một số nét chính về động cơ này: (1) Giảm rung động quay, Hiệu suất của động cơ nam châm vĩnh cửu cao.(2) Sự khám phá về vị trí các cực nam châm và điều khiển động cơ (3) Động cơ kéo sử dụng mô tơ nam châm vĩnh cửu và hệ thống bánh phanh kép. ở đây chúng tôi mô tả sự phát triển của động cơ nam châm vĩnh cửu và điều khiển của nó, bao gồm cả sự phát triển của hệ thống phanh bánh kép làm cho động cơ kéo nhỏ hơn. II. Đặc điểm kĩ thuật của động cơ kéo PM: Bảng 1 chỉ ra những đặc điểm phát triển mới của loại động cơ không hộp số. Nó phụ thuộc vào tốc độ cáp, dưới đây là hai loại động cơ đã được phát triển. Hệ thống đĩa phanh được kết hợp để hỗ trợ cho sự nhỏ gọn của động cơ kéo. Những loại này có công suất từ 25-40 kw và phanh là như nhau. Tốc độ cáp 120-240m/min Tải trọng max 1,600kg Động cơ 25kw: 120,150m/min 40kw: 180-240m/min Phanh Phanh đĩa 2 lõi, 2 píttông  Bảng 1. Đặc điểm kỹ thuật của động cơ kéo III. Sự phát triển của động cơ PM ở đây chúng tôi mô tả ngắn gọn về công nghệ động cơ, lấy loại 40 kw làm ví dụ: 3.1 Đặc tính kỹ thuật của động cơCông suất: 40kWTốc độ cáp: 251v/p3.2 Chi tiết về nam châm vĩnh cửu: Chúng tôi sử dụng loại nam châm đất hiếm mà mật độ luồng nam châm cao và lực cưỡng bức (lực hút) lớn. Có 3 loại vật liệu chính sử dụng để chế tạo châm vĩnh cửu là SmCo(samarium), neodymium (Nd) và praseodymium (Pr), tất cả các đặc Bảng 2. So sánh các loại nam châm đất hiếm tính của nó đã được mô tả ở trên. Trong đó Nd được sử dụng nhiều bởi vì khi năng lượng lớn nhất ngày càng tăng, nó sẽ trở nên có hiệu lực hơn cho sự ....Bảng 2 mô tả sự so sánh giữa các vật liệu. 3.3 Miniaturization methodPhương thức chung để ... một động cơ là để sắp xếp thiết kế đa cực như hình 1. Điều này là làm giảm kích thước lõi, độ dài đầu cuộn dây Năng lượng được cung cấp tần số được tăng lên nhờ sự sắp xếp đa cực, nhưng số cặp cực có thể được lựa chọn tùy ý do gần đây sự phát triển của công nghệ nguồn điện tử đã mở rộng khoảng tần số thực hiện của bộ đổi điện hiện đại, do đó có thể loại trừ giới hạn tần số khi thiết kế động cơ. Từ khi có sự giới hạn về kích thước của vật liệu nam châm, there is a limit to the pole-arc length to be covered by one magnet and the pole lower limit value can be determined(đã có một sự giới hạn tới độ dài cung cực được kiểm soát bởi 1 nam châm giá trị giới hạn thấp hơn của cực có thể được thiết lập. Ngoài ra, khi số cực tăng, số thành phần và số quá trình và sản xuất tăng. số cặp cực được lựa chọn giữ cho những điểm này trong khả năng tính toán. Đối với những động cơ điện cảm ứng truyền thống thường sử dụng động cơ kéo có một số giới hạn cho sự ... bởi vị lực và hiệu suất của động cơ giảm khi số cực tăng. Nhưng, với động cơ đồng bộ, sự hoạt động với hiệ lực cao đạt được mà không quan tâm đến số cặp cực. Bảng 3 mô tả sự so sánh giữa động cơ điện cảm ứng và động cơ nam châm vĩnh cửu. Động cơ điện Động cơ PM Power factor 63% 94% Hiệu suất 90% 92% Volume 100%(Base) 65% Bảng 3. Sự so sánh giữa động cơ điện cảm ứng và động cơ PM 3.4 Kết cấu và vỏ của rô to Mặc dù độ dày của nam châm đất hiếm đã được cải tiến, vẫn rất khó để tự nó tạo ra lỗ thủng(hole). Do đó, Mitsubishi đã gắn nam châm đó với miếng đệm không từ tính. Do sự hạn chế về kích cỡ của khối, rất nhiều nam châm đã được sắp xếp theo các hướng khác nhau trên trục tọa độ cho mỗi cực. Nam châm được làm theo cấu trúc này do đó nó không bị ảnh hưởng tới bởi các nhân tố như không khí bên ngoài (khí hóa học, hơi ẩm, vv). 3.5 Khả năng chống lại sự khử từ Từ tính được phân loại theo các dãy đảo ngược hay không thể đảo ngược phụ thuộc vào tỉ lệ trường từ tính (hình 2). Từ tính này đễ dàng bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ của nam châm, khi nhiệt độ cao hơn, khoảng đảo ngược sẽ hẹp hơn. Bởi vậy, chúng tôi giữ nhiệt độ thấp nhất có thể để điện kháng của mô tơ được tính đến vì vậy trường từ đối lập gây ra bởi dòng ở vỏ sắt sẽ không vượt quá khoảng bị đảo lộn và hiện tượng khử từ sẽ không xảy ra. Hơn nữa, trong mạch ngắn kiểm tra cho mô hình, Mitsubishi đã xác nhận được rằng sự khử từ không xảy ra. 3.6 Biện pháp khắc phục tiếng ồn do mô men quay của máy gây ra Nếu điện áp cảm ứng trong mô tơ là hàm điều hòa, luồng điện cao đi qua gây ra sự khác biệt trong sóng điện áp hình sin của nguồn điện, điều này gây ra sự rung động. Từ khi động cơ kéo thang máy yêu cầu ít rung động hơn mô men quay êm hơn, chúng tôi đã bố trí cốt trong rãnh xiên để cải thiện hình dạng sóng. Kết quả đạt được thể hiện ở hình 4. IV. Điều khiển động cơ PM Hình 5 mô tả hệ thống điều khiển động cơ cho thang máy tốc độ cao sử dụng động cơ PM. Máy đổi điện này cho phép động cơ PM cung cấp tốc độ chính xác và mô men xoắn bằng điều khiển phản hồi, nó điều khiển tốc độ như một tín hiệu trả lại, và bằng mạch điện yếu, điều khiển dòng ra và vị trí cực như là một tín hiệu trả lại. Điều này tạo điều kiện cho sự di chuyển của thang tốt hơn.So sánh với loại động cơ điện cảm ứng, điều khiển động cơ PM đơn giản hơn, vì vậy thời gian bị mất cho khởi động có thể được giảm và hiệu suất cao của động cơ có thể đạt được khi mà dòng cảm ứng trở nên không cần thiết. Bộ đổi điện điều khiển điện áp ra giữ ở mức không đổi bằng điều khiển phản hồi, mà sử dụng điện áp ra như là một tín hiệu phản hồi. Về sản phẩm động cơ PM, chúng tôi đã mô tả những đặc tính mới trong hệ thống điều khiển được dùng. 4.1 Mạch điều khiển Một động cơ PM sinh ra luồng trường từ tính khi quay nam châm vĩnh cửu và cho phép dòng điện chạy trong lõi, Mô men xoắn của động cơ được tính theo công thức sau: Bởi vậy, mô men xoắn phụ thuộc vào vị trí cực từ. 4.2 Tìm vị trí cực nam châm Để điều khiển động cơ PM, phải tìm ra vị trí của cực nam châm. Bởi vậy, trong việc tìm vị trí cực nam châm, chúng tôi sử dụng mã hóa độc nhất với hai hàm: 1. Hàm thứnhất là sự mã hóa tuyệt đối mà tìm ra vị trí tuyệt đối tại mỗi góc điện 45 độ 2. Hàm thứ hai là mã hóa lớn hơn mà đầu ra có hai cụm tín hiệu và tín hiệu 0 cho mỗi nhịp trong 1 vòng quay 4.3 Vị trí cực nam châm đúng Khi tập hợp các mã hóa đó trong động cơ kéo, luôn có lỗi ở vị trí tuyệt đối của cực. Nhưng thậm trí nếu giá trị này là quá nhỏ góc cơ sai, Nó có thể gây ra lỗi nhiều lần cho góc điện, kết quả là trong sự tìm kiếm khắt khe có lỗi. Việc sai sót trong tìm kiếm vị trí cực từ làm hỏng quá trình điều khiển mô men xoắn, nó có thể làm ảnh hưởng tới qua trình chuyển động của thang máy. Do đó, một mạch có vị trí cực đúng, mà đánh giá lỗi vị trí của cực từ tình trạng của cabin đã được sử dụng. 4.4 Hình dạng sóng chạy Hình 6 mô tả hình dạnh sóng cho sự hoạt động của cabin V. Một vài nét sơ bộ về động cơ kéo này Phương thức chung cho việc giảm kích thước động cơ là sắp xếp đa cực. Kết quả là làm giảm kích thước của lõi và độ dài đầu lõi. 5.1 Vùng nhô ra của động cơ kéo Đối với động cơ cảm ứng điện từ truyền thống sử dụng động cơ kéo có một số giới hạn trong việc giảm kích thước bởi vì nhân tố năng lực và hiệu suất giảm khi số cực tăng. Nhưnh đối với động cơ đồng bộ, hiệu suất hoạt động cao đã đạt được mà không cần quan tâm đến số cặp cực. Bảng 3 mô tả sự so sánh giữa hai loại động cơ. VI. Phanh 6.1 Hệ thống phanh Loại máy này sử dụng 1 hệ thống phanh kép với hai đĩa phanh như là sự lựa chọn đối với phanh trống. ở đây, chúng tôi so sánh phanh trống này sử dụng cho động cơ kéo không hộp số với hệ thống phanh đĩa kép. Bảng 4 mô tả những đặc tính riêng biệt này: Bảng 4. So sánh các hệ thống phanh Phanh trống Phanh đĩa Sự xếp đặt tốt rất tốt Độ bền tốt tốt Hiệu suất tốt rất tốt 6.2 Cấu trúc lõi Kích thước ngoài của phanh quyết định bởi kích cỡ cuộn dây. Đối với loại phanh này, a clapper-type coil with a small external size was adopted(một loại cuộn quả lắc với kích thước ngoài nhỏ đã được chấp nhận). Fig.9 shows a lever brake using a clapper-type coil(Hình 9 mô tả đòn bẩy của phanh sử dụng cuộn clapper type ). Since the external surface of the coil is determined by the coil stroke and absorptivity, it is required to use a coil with an external surface as small as possible taking layout and maintenance into consideration(Từ khi bề mặt ngoài của cuộn dây được xác định bằng đòn cuộn dây và lực hút). Through the adoption of a clapper- type coil(Thông qua sự chấp nhận sử dụng cuộn dây loại quả lắc), the coil stroke has been drastically reduced compared with the conventional solenoid coil(đòn cuộn dây đã được giảm mạnh so với các loại cuộn dây lõi thép truyền thống). 6.3 Coil stroke reduction (Sự giảm đòn cuộn dây) A floating-type brake was adopted as an alternative to the lever-type to further reduce coil stroke(Loại bánh phanh để nổi đã được dùng như là một sự lựa chọn đối với loại đòn bẩy này để giảm nhiều hơn đòn cuộn dây). Fig.10 shows the external drawing of a floating-type disk-brake(Hình 10 mô tả bản vẽ ngoài của loại đĩa phanh nổi(tự do)). With this arrangement(Với sự bố trí như vậy), the stroke was further reduced to 40% compared with the lever-type because backlash and loss around the lever support pin and the lever deflection were negligible(thì đòn đã giảm 40% so với loại đòn bẩy bởi vì khe hở và sự thiệt hại cho pin và sự chệch hướng đòn bẩy là không đáng kể). VII. Kết luận Kết quả đã chứng minh bởi việc sử dụng loại động cơ kéo này:(1) Loại động cơ này không cần dòng kích từ. Kết quả này trong việc cải tiến việc chạy và điều khiển.(2) Tiếng ồn tần số chung cao có thể gây ra sự khó chịu đã được giảm đối với động cơ PM. Điều này tạo điều kiện giảm tiếng ồn và rung động (3) Qua việc sử dụng động cơ và hệ thống phanh đĩa kép, cỡ của động cơ kéo đã được giảm tạo khả năng cải tiến hình dáng cho động cơ. Chương IV Tính một số cơ cấu I. Tính trạm dẫn động: Theo yêu cầu thiết kế có các số liệu sau: * Sơ đồ trạm dẫn động: * Tải trọng nâng: * Chiều cao nâng: do yêu cầu thiết kế là 10 điểm dừng, với chiều cao mỗi tầng 3 m. Vậy chiều cao nâng H=10*3=30 m. * Sau đây để hiểu rõ về yêu cầu thiết kế thang máy không buồng máy, chúng ta có thể xem mô hình sau: II. Tính và chọn cáp * Theo yêu cầu an toàn, cáp được tính theo lực kéo đứt theo công thức: 2.1. Tính lực kéo đứt: Lực kéo đứt của những loại cáp thông dụng nhỏ hơn tổng lực kéo đứt của các sợi cáp từ 15á80%. Vì vậy có thể xác định lực kéo đứt gần đúng theo công thức sau: 2. 2. Tính lực căng dây lớn nhất: a. Trường hợp máy đầy tải: bỏ qua lực ma sát b. Trường hợp máy không tải: Nhận xét: Trong cả hai trường hợp lực vòng trên puly ma sát không đổi do đó động cơ làm việc rất ổn định c. Tính chính xác Smax: d. Chọn cáp: - Xác định hệ số an toàn n: Đối với thang máy chở người, theo bảng (2.1) tài liệu tham khảo số [] ta được n=9 - Tính lực kéo đứt của cáp theo lực căng tối đa trong dây cáp: - Chọn kết cấu của cáp: + Theo bảng ... ta chọn loại cáp AK-P 6 ´ 19 = 114 + Trong đó: - Xác định đường kính cáp: theo bảng ... tài liệu tham khảo [] ta tra được đường kính sợi cáp là: Chương V thiết kế phanh I. Phân tích và chọn vị trí lắp đặt * Tất cả các cơ cấu máy trục đều có bộ phận phanh hãm hoặc khóa dừng, nhất là những cơ cấu có vận tốc cao. Đối với thang máy, phanh có nhiệm vụ để dừng cabin đúng tầng theo yêu cầu của hành khách, cho phép thang máy ở trạng thái treo. * Về vị trí đặt phanh thì do yêu cầu thiết kế thang máy không buồng máy với loại động cơ mới không có hộp giảm tốc bao gồm trong nó cả phanh, puly cho nên phanh nhất thiết phải ở trục động cơ. * Để thiết kế phanh ta cần hai dữ kiện: - Mô men phanh Mph - Đường kính bánh phanh * Về loại phanh được dùng ở đây (trong động cơ) là phanh đĩa kép. II. Tính mô men phanh: * Như chúng ta đã biết, quá trình phanh là quá trình đưa toàn bộ cơ cấu chuyển động trở về trạng thái tĩnh. Khi bắt đầu phanh, động cơ phải được ngắt khỏi dòng điện. Để làm cơ cấu đứng yên, cần có một mô men phanh đủ lớn để thắng được trọng lượng nâng, quán tính của cơ cấu. Tức là tạo ra một gia tốc âm để đưa toàn bộ hệ thống trở về trạng thái tĩnh sau một khoảng thời gian tph . * Đối với thang máy, quá trình phanh khi hạ vật nguy hiểm hơn khi nâng vật. Bởi vì khi hạ vật, mô men tĩnh do khối lượng của cabin và tải trọng gây ra có xu hướng làm cho cabin tiếp tục chuyển động còn khi nâng vật thì không. Do đó, khi thiết kế phanh, ta cần tính toán phanh trong trường hợp nguy hiểm nhất. Khi đó, mô men phanh cần tạo ra phải bằng tổng của mô men tĩnh do trọng lượng của vật nâng cộng với mô men động do quán tính của các khối lượng chuyển động thẳng và các khối lượng quay. * Ta có thể tính mô men phanh theo công thức trên khi biết thời gian phanh hoặc gia tốc phanh tuy nhiên ta cũng có thể tính gần đúng theo công thức sau: Mô men tĩnh tính theo công thức: Thay tất cả các thông số trên vào công thức (4.4) và (4.5) ta được: III. Thiết kế phanh: * Nhận xét: Theo tính toán trên, cộng với yêu cầu thiết kế, ta tính toán cho loại phanh áp trục cụ thể trong trường hợp này là phanh đĩa kép. Cấu tạo phanh được mô tả trong hình sau: * Tính toán: Cấu tạo phanh được mô tả trong hình sau: Với: - Rt: bán kính trong mặt ma sát chọn theo yêu cầu kết cấu - Rn : bán kính ngoài mặt ma sát tính theo công thức: Để đảm bảo bôi trơn tốt: -A: Lực dọc trục để tạo ra mô men phanh yêu cầu tính theo công thức: - Kiểm tra áp suất (p) trên mặt ma sát theo công thức: * Các kích thước cơ bản của phanh: - Khe hở giữa các đĩa phanh - Bề dày đĩa kim loại - Bề dày lót ma sát chương VI Tính thời gian phanh mở máy I. Tính thời gian phanh: - Công thức tính mô men phanh: Trong đó: II. Thời gian phanh khi nâng cabin: Khi nâng: Thay các giá trị đã biết vào công thức (5.5) ta được thời gian phanh khi nâng vật tph=0,026s: III. Thời gian phanh khi hạ cabin: Khi hạ: Thay các giá trị đã biết vào công thức (5.5) ta được thời gian phanh khi nâng vật tph=0,076s: IV. Tính thời gian mở máy: * Do động cơ được dùng ở chế độ 1 tốc độ n = 149 (v/p) * Công thức tính thời gian mở máy tương tự như công thức tính thời gian phanh: - Khi nâng cabin: - Khi hạ cabin: chương VII Tính toán bộ hạn chế tốc độ I. Giới thiệu về bộ hạn chế tốc độ kiểu phẳng: * Khi hạ cabin với tốc độ vượt quá giá trị cho phép, bộ hạn chế tốc độ qua hệ thống tay đòn tác động lên bộ hãm bảo hiểm để dừng cabin tựa trên các ray dẫn hướng. Giá trị hạ cho phép của tốc độ hạ cabin lấy tùy theo loại thang máy theo quy định trong tiêu chuẩn. * Khi cabin chuyển động, bộ hạn chế tốc độ cũng quay theo do cáp của bộ hạn chế tốc độ có liên hệ với tay đòn của bộ hãm bảo hiểm gắn trên cabin. Cáp của bộ hạn chế tốc độ là một vòng khép kín, phía trên lắp với puly của bộ hạn chế tốc độ, phía dưới lắp với puly của thiết bị kéo căng (xem hình dưới). Thiết bị căng cáp của bộ hạn chế tốc độ được lắp ở dưới hố thang, bộ hạn chế tốc độ được lắp đặt ở điểm cao nhất trong giếng thang. * Thiết bị kéo căng (hình 6.1) có tác dụng đảm bảo cho cáp của bộ hạn chế tốc độ không bị xoắn và có đủ độ căng để truyền lực bằng ma sát (khi chuyển động nó làm bộ hạn chế tốc độ quay theo). Sơ đồ cấu tạo của loại thiết bị kéo căng cáp thông dụng nhất như trong hình vẽ bên. Khung 7 được gắn cứng với ray dẫn hướng 3 của cabin. Dọc theo khung 7 có đối trọng 5 với các ngàm dẫn hướng 8 tựa lên khung 7. Đối trọng 5 treo vào trục của puly 1 để kéo căng cáp 2 của bộ hạn chế tốc độ. Trên khung 7 có vấu 6 còn trên đối trọng 5 có công tắc 4 để khi đứt cáp 2 hoặc hành trình của đối trọng đi quá giới hạn do cáp 2 quá dãn thì vấu 6 chạm vào công tắc 4 để ngắt mạch điện điều khiển và động cơ dẫn động. Trọng lượng của đối trọng 5 phải tạo nên lực căng đủ lớn trên cáp 2 để khi cáp 2 chuyển động theo cabin thì nó dẫn động cho bộ hạn chế tốc độ quay nhờ ma sát giữa cáp 2 và rãnh puly trên bộ hạn chế tốc độ. Một số thang máy có sử dụng đối trọng dưới dạng công xôn để tạo độ căng cần thiết cho cáp hạn chế tốc độ. * Bộ hạn chế tốc độ làm việc theo nguyên lý của phanh li tâm: khi trục quay đạt tới số vòng quay tới hạn, các quả văng gắn trên trục sẽ tách ra xa tâm quay dưới tác dụng của lực li tâm và mắc vào các vấu cố định của vỏ phanh để dừng trục quay. * Theo vị trí của trục quay có bộ hạn chế tốc độ với trục quay nằm ngang và bộ hạn chế tốc độ với trục quay thẳng đứng, trong đó loại trục quay nằm ngang được dùng phổ biến hơn. Kết cấu của bộ hạn chế tốc độ rất đa dạng phụ thuộc vào hãng sản xuất song cũng có nguyên lý làm việc nêu trên. Trên hình (6.2) là sơ đồ cấu tạo của loại bộ hạn chế tốc độ với trục quay nằm ngang. * Trục 16 được gắn cứng với lò xo 15 của bộ hạn chế tốc độ bằng đai ốc. Trên trục có lắp đĩa 1 cùng các puly 13 và 14 bằng ổ bi để chúng có thể quay tự do quanh trục 16. Trên đĩa 1 có các chốt 2 để lắp các quả văng 6. Các quả văng này liên hệ với nhau bằng thanh kéo 9 trên có lắp lò xo chịu nén 5. Lò xo 5 có 1 đầu tỳ lên vấu 4 gắn trên đĩa 1, đầu kia tỳ lên vòng đêm 7 và đai ốc 8 trên thanh kéo 9 để có thể điều chỉnh độ nén của lò xo 5.Như vậy, do vấu 4 gắn cố định trên đĩa nên lò xo 5 luôn có xu hướng đẩy thanh kéo 9 sang trái để đầu các quả văng 6 không chạm vào các vấu cố định 3 trên vỏ 15 khi đĩa 1 cùng các puly 13 và 14 quay. Với tốc độ quay bình thường, ứng với tốc độ chuyển động danh nghĩa của cabin, đĩa 1 quay dễ dàng và các quả văng ở vị trí không chạm vào vấu 3 trên vỏ 15. Khi cabin hạ với tốc độ vượt quá giá trị cho phép, qua cáp hạn chế tốc độ vắt trên rãnh puly 14, đĩa 1 cũng quay nhanh và đạt tới số vòng quay tới hạn, lực ly tâm của các quả văng đủ lớn để ép lò xo 5 và tách các quả văng ra xa tâm quay làm đầu quả văng mắc vào vấu 3 trên vỏ 15 và đĩa 1 cùng puly 13 và 14 dừng lại. Puly thường có rãnh hình thang với hệ số ma sát tính toán cao nên khi nó dừng lại làm cáp hạn chế tốc độ vắt qua rãnh puly dừng theo, cabin vẫn tiếp tục đi xuống nên cáp hạn chế tốc độ tác động lên hệ thống tay đòn lắp trên cabin để bộ hãm bảo hiểm hoạt động dừng cabin tựa trên các thanh ray dẫn hướng. Lực nén lò xo 5 càng lớn thì lực ly tâm cần thiết để tách quả văng ra xa càng lớn. Vì vậy, có thể điều chỉnh lực nén lò xo 5 bằng đai ốc 8 để bộ hạn chế tốc độ làm việc chính xác với tốc độ quay cần thiết. Nếu lực nén lò xo quá nhỏ thì rất dễ xảy ra hiện tượng dừng ngẫu nhiên ngay cả khi cabin làm việc với vận tốc danh nghĩa. Vì vậy cần diều chỉnh lò xo sao cho bộ hạn chế tốc độ hoạt động ứng với giá trị tốc độ quy định trong quy phạm cho từng loại thang máy. Việc điều chỉnh, kiểm tra và thử nghiệm bộ hạn chế tốc độ do nhà chế tạo tiến hành và sau đó kẹp chì lại. Puly 13 có đường kính nhỏ dùng để thử nghiệm, kiểm tra bộ hạn chế tốc độ. Nếu vắt cáp hạn chế tốc độ lên rãnh puly 13 thì khi cabin chuyển động với tốc độ danh nghĩa, bộ hạn chế tốc độ vẫn làm việc và tác động lên bộ hãm bảo hiểm để dừng cabin vì tốc độ quay của đĩa 1 vẫn đạt tới số vòng quay tới hạndo đường kính của puly 13 nhỏ. * Ngoài ra, người ta còn lắp vấu 10 xuyên qua vỏ 15 và trên vấu có lò xo 11 cùng chốt hãm 12. Trong điều kiện làm việc bình thường (cáp hạn chế tốc độ vắt qua rãnh puly 14, cabin chuyển động với tốc độ danh nghĩa), nếu ấn lên vấu 10 thì đầu quả văng mắc vào đĩa 1 cùng các puly 13, 14 (mặc dù số vòng quay của đĩa chưa đạt giá trị tới hạn và lực ly tâm chưa đủ lớn để tách quả văng ra xa). Khi đó, nếu bộ hãm bảo hiểm làm việc để dừng cabin thì điều đó chứng tỏ rằng độ căng của cáp hạn chế tốc độ, hệ số ma sát tính toán giữa cáp và puly 14 đạt giá trị yêu cầu và hệ thống tay đòn cùng bộ hãm bảo hiểm làm việc bình thường. II. Tính toán bộ hạn chế tốc độ: 2.1 Các bước thiết kế: * Để thiết kế bộ hạn chế tốc độ kiểu phẳng chúng ta cần chú ý đến một số điểm sau: - Xác định lực tác dụng P sao cho bộ hạn chế tốc độ hoạt động. Lực P để đóng bộ hạn chế tốc xác định thông qua thực nghiệm. Điều này thường do nhà chế tạo thực hiện. Nói chung lực P cỡ: Đối với phanh gấp thì: P = 15 á 20 (N) Đối với hãm trượt có lực phanh không đổi: P = 80 á 120 (N) Đối với hãm có lực phanh tăng lên: P = 120 (N) Đối với hãm có lực phanh tăng lên từ từ: P = 200 á 400 (N) - Đường kính cáp dùng trong bộ hạn chế tốc độ thường bằng 7 á 9 (mm) ị ta chọn đường kính cáp này d=8 (mm) - Đường kính puly của bộ hạn chế tốc tính theo công thức sau: - Đường kính puly phụ để kiểm tra hoạt động của bộ hạn chế tốc tính theo công thức sau: - Lực vòng trên puly của bộ hạn chế tốc độ phụ thuộc vào trọng lực của đối trọng kéo căng cáp của bộ hạn chế tốc độ. Nó được tính bằng công thức sau: - Trọng lượng của đối trọng căng cáp tính theo công thức: - Thông thường trọng lượng đối trọng căng cáp bằng 100 á 200 (N) - Lực kẹp cáp khi ngàm tự xiết của bộ hạn chế tốc độ tính theo công thức: * Khi thiết kế ta cần tính quả văng sao cho nó phải thắng được lực lò xo bẩy nhằm bảo đảm sự cân bằng giữa lực quán tính và li tâm của quả văng khi bánh 1 quay. Bộ hạn chế tốc độ làm việc khi vận tốc cabin vượt quá 15% vận tốc cho phép. - Để đơn giản hóa quá trình tính toán, ta bỏ qua giai đoạn vận tốc tăng từ V1 đến V2 mà chỉ tính toán khi bộ hạn chế tốc độ làm việc ở vận tốc V2 (khi đó gia tốc tiếp wt=0) 2.2 Tính toán quả văng: - Theo hình vẽ trên, ta thấy khi quả văng chưa quay thì . Khi puly quay thì quả văng vừa quay quanh A vừa quay xung quanh O1 . Khi quay xung quanh A, quỹ đạo vấu B là đường tròn (A, R2). Cũng theo hình vẽ trên thì khi bình thường (không xảy ra sự cố) quỹ đạo của vấuB là trong cung BC. - Khi bộ hạn chế tốc độ chưa hoạt động thì bán kính quỹ đạo chuyển động của vấu B phải trong khoảng . - khi có sự cố xảy ra thì vấu B bắt đầu chạm vào cam 4 khi đó chính là lúc hai vòng tròn gặp nhau tại điểm C. - Phương trình của đường tròn tâm O1 , A có dạng: - Từ hai công thức (7.8) và (7.9) ta tính được: - Tính : + Xét tam giác KBC có: + Xét tam giác ABC có: Vậy khi quả văng quay được một góc thì vấu B bắt đầu chạm vào cam 4. - Gọi là đường kính trung bình của cáp ta tính được vận tốc quay của puly khi có sự cố: - Như vậy thì khi puly đạt đến vận tốc quay ndc thì quả văng sẽ đập vào cam 4 nên lực lò xo tính theo công thức: - Chuyển động của lò xo khi vấu B chạm vào cam 4: - Ngoài ra theo công thức tính chuyển vị: - Cuối cùng, với các thông số đã biết: Số vòng quay của trục puly: n(v/ph) Đường kính trục puly: (mm) Gia tốc trọng trường: g Khối lượng riêng của vật liệu làm quả văng: Diện tích đáy quả văng: B(cm2) Chiều dày quả văng: H(cm) Khoảng cách: b(mm) Đường kính trung bình của lò xo: (mm) Đường kính dây lò xo: d(mm) Môđun đàn hồi của lò xo: Các bán kính: - Từ đó, tính được các thông số cần tính toán trong quá trình thiết kế: Trọng lượng quả văng: Q(N) Lực ly tâm tác dụng lên quả văng:(N) Khoảng cách: (mm) Khoảng cách: (mm) Góc quay khi quả văng đập vào cam: (độ) Lực lò xo: (N) Chuyển vị của lò xo: (mm) Số vòng của lò xo: i (vòng) chương VIII thiết kế phanh an toàn Chương IX Tính cabin I. Một số nét chung về cabin: * Cabin là một hệ thống có thể tháo rời được gồm: trần, sàn và vách cabin. Các phần này có liên kết với nhau và liên kết với khung chịu lực của cabin. * Vật liệu làm cabin thường là thép tấm(chế tạo bằng phương pháp dập) với các gân tăng cường để đảm bảo độ cứng vững và trọng lượng nhỏ. Ngoài ra vách cabin có thể làm bằng gỗ, mica hoặc kính. Các kích thước của buồng cabin, độ dày và kích thước các bộ phận, các yêu cầu về độ bền, độ cứng, độ chống cháy và thẩm mỹ ... được quy định chặt chẽ trong tiêu chuẩn. * Một số yêu cầu đối với buồng cabin: Trần sàn và vách cabin phải kín, không có lỗ thủng. Trần và sàn cabin liên kết với khung cabin bằng bu lông. Các bộ phận của buồng cabin liên kết với nhau bằng vít với các tấm kẹp hoặc bằng các chi tiết liên kết chuyên dùng. Riêng đối với một số thang máy chở hàng, vách cabin có thể làm bằng lưới thép có quy cách đúng với quy định trong tiêu chuẩn. Phải đảm bảo độ bền, độ cứng cần thiết. Đặc biệt, trần cabin phải đủ cứng để lắp đặt các trang thiết bị của cơ cấu mở cửa trên nóc và chịu được lực tập trung tại điểm bất kỳ cho người đứng trên nóc làm công việc lắp đặt, sửa chữa và kiểm tra. Buồng cabin phải đảm bảo các yêu cầu về thông gió, thoát nhiệt và ánh sáng. Ngoài ra trong buồng cabin phải có phương tiện liên lạc với bên ngoài (điện thoại hoặc chuông), trong trường hợp có sự cố có cửa thoát hiểm... * Sàn cabin thường được chế tạo liền với khung nằm của cabin và có thể là loại sàn cứng hoặc sàn động. Sàn động có thể nhận biết được tải trọng trong cabin và đóng ngắt mạch điều khiển theo chương trình đã cài đặt phù hợp. Trong trường hợp sàn động thì sàn cabin phải có đủ hai tiếp điểm để đóng mở các mạch điều khiển tương ứng cụ thể là: tiếp điểm bảo đảm khi lượng tải trong cabin đạt 90% tải trọng danh nghĩa thì các lệnh gọi tầng mất tác dụng và chỉ có thể thực hiện các lệnh điều khiển trong cabin. tiếp điểm bảo đảm khi cabin quá tải thì ngắt mạch động lực và thang máy không hoạt động được, đèn tín hiệu báo quá tải sáng. * Kết cấu sàn cabin rất đa dạng. Nhìn chung sàn động thường tựa lên các hệ thống tay đòn, lò xo hoặc đệm cao su với các tiếp điểm để đảm bảo thực hiện đúng chức năng yêu cầu với từng loại thang. Hiện nay, hệ thống các tay đòn, lò xo kể trên được thay thế bằng đattric lực có cấu tạo đơn giản nhưng độ tin cậy cao. II. Tính dầm đáy cabin: - Mô men chống uốn: ị Tra bảng 1-37 Sổ tay vật liệu chọn thép chữ U ký hiệu:... Thép có kết cấu như sau: III. Tính cụm treo đáy cabin: Cụm treo đáy cabin gồm ròng rọc, chốt qua ròng rọc 3.1. Ròng rọc: chọn loại có đường kính và bề dày: 300, 100 3.2. Tính chốt qua ròng rọc: - Chiều dài của chốt tính theo công thức: - Cấu tạo cũng như biểu đồ mô men của chốt như sau: - Theo biểu đồ mô men ta thấy mô men max qua chốt tại điểm giữa chốt : - Tính đường kính chốt: theo giáo trình Chi tiết máy - Tập 2(trang 53) ta tính theo công thức: - Kiểm nghiệm theo sức bền cắt: Vậy đường kính đã chọn là thỏa mãn sức bền cắt - Kiểm nghiệm theo sức bền dập: Vậy đường kính chốt đã chọn thỏa mãn sức bền dập IV. Tính bu lông treo cabin: V. Tính bu lông của tấm bắt vào 2 đầu chữ U: VI. Hệ thống cửa cabin: ở đây, do yêu cầu thiết kế hệ thống cửa cabin là hệ thống cửa lùa 2 phía đóng mở tự động cùng lúc với cửa tầng được dẫn động bằng động cơ gắn trên đầu máy cửa. VII. Hệ thống cửa tầng: Cũng là hệ thống cửa lùa 2 phía có khóa chuyên dụng, chỉ mở khi cabin dừng đúng tầng. Khi đang chạy sẽ luôn đóng. Ngoài ra nó cũng có thể mở được bằng khóa chuyên dụng khi các kỹ thuật viên bảo dưỡng, sửa chữa thang. VIII. Hệ thống sàn cabin: Do yêu cầu nghiêm ngặt về tải trọng để đảm bảo an toàn, cabin được thiết kế gồn 2 sàn: - Sàn tĩnh: Là sàn bên trên mà hành khách đứng trực tiếp trên đó - Sàn động: là sàn được gắn với sàn tĩnh qua hệ thống lò xo để cân tải. Chương X Thiết kế hệ thống dẫn hướng và kẹp ray I. Tính chọn ray dẫn hướng(cabin và đối trọng): 1.1. Kích thước, kết cấu: - Kết cấu: như ở chương II, ta chọn loại ray thép cán chữ T -Kích thước ray: tra bảng trang 41 Atlas Thang máy: No B H b h A 1 130 110 25 60 12 2 120 90 16 50 10 3 90 60 16 35 9 3a 70 65 14 25 - Đối với thang khách, ta chọn loại có tiết diện lớn: ta chọn loại có ký hiệu No3 có các kích thước: Các kích thước trên thể hiện trên hình vẽ sau: II. Tính sức bền nén của ray: * Ray chỉ chịu sức bền nén do ma sát má động của phanh khi phanh hoạt động nên ta tính sức bền nén khi ray chịu lực nén max khi ray rơi tự do và phanh hoạt động. * Mỗi thanh chịu nội lực: III. Tính độ ổn định của ray: Ta phải tính mô men theo các trục x-x, y-y, và chọn theo trục nào có Jmin IV. Tính nối ray(bản mã): - Mỗi thanh ray thường có chiều dài 5 m mà hành trình của cabin thường cỡ vài chục mét do đó yêu cầu phải nối các đoạn ray lại với nhau cho nên phải có nối ray. - Yêu cầu đối với nối ray: Đảm bảo độ đồng tâm giữa các đoạn ray được nối Mối ghép phải chắc chắn không rung động Hai đầu mối ghép (khoảng cách hai ray cần ghép) phải đủ để khi ray giãn nở vì nhiệt không bị cong vênh Mối nối phải đảm bảo khi má kẹp đi qua không bị giật do hai ray được nối không hoàn toàn trùng khớp V. Neo ray: * Nó có vai trò giữ cố định ray ở vị trí thẳng đứng (một đầu nó được bắt vào ray, một đầu được bắt vào giếng thang thông qua vít nở sắt) * Yêu cầu đối với neo ray: Đủ độ cứng vững, không bị rung động khi cabin chuyển động, có khả năng điều chỉnh theo phương ngang và phương dọc Lắp đặt dễ dàng, dễ chế tạo * Cấu tạo neo ray: gồm 2 phần: Phần cố định vào giếng Phần di động điều chỉnh được Phần II mô phỏng hoạt động của thang máy I. Vài nét về chương trình 1.1 Ngôn ngữ sử dụng trong chương trình: - Chương trình được sử dụng bằng ngôn ngữ lập trình Visual C ++ 6.0. Đây là ngôn ngữ rất mạnh trong việc giải quyết các bài toán khoa học kĩ thuật. - Đối với các bài toán mô phỏng, ngôn ngữ này cũng rất mạnh với sự hỗ trợ của bộ phần mềm hỗ trợ đồ họa 3 D OpenGL. Đây là một thư viện các đối tượng đồ họa cơ bản, các xử lý rất phức tạp về ánh sáng, vật liệu, điểm nhìn .... Tất cả các yếu tố trên giúp cho người lập trình có thể làm được những chương trình mô phỏng có tính chân thực cao, đáp ứng được yêu cầu của người dùng. 1.2 Thuật toán trong chương trình: - Ngoài việc vẽ các đối tượng như cabin, đối trọng, hệ thống cửa, hố thang ... thì thuật toán để điều khiển chuyển động như chạy và dừng cabin đúng tầng, đóng mở cửa tự động một cách đúng lúc là hết sức phức tạp. - Giới hạn của chương trình là chỉ thực hiện được mô phỏng khi khách đã ở bên trong cabin mà chưa thực hiện được bài toán gọi tầng cũng như các thứ tự ưu tiên. Nguyên nhân là do bài toán ưu tiên này rất phức tạp, nó là kết quả nghiên cứu nhiều năm của các nhà sản xuất, chế tạo thang máy. Hơn nữa mục đích chính của đồ án là mô phỏng chuyển động của thang. II. Hướng dẫn sử dụng chương trình 2.1 Giao diện chính của chương trình: Sau khi chạy chương trình, bạn sẽ quan sát thấy giao diện sau: hoặc: 2.2 Hướng dẫn sử dụng chương trình: - Để thực hiện điều khiển thang, phóng to, thu nhỏ, quay các hướng, tăng giảm độ sáng ... ta kích vào các nút lệnh trên thanh công cụ sau: - Để biết được tác dụng của các nút lệnh trên thanh công cụ, bạn chỉ cần di chuyển chuột đến nút lệnh đó. Khi đó cạnh nút lệnh sẽ xuất hiện một hướng dẫn về tác dụng của nút, cũng lúc đó, tác dụng của câu lệnh cũng được hiển thị trên thanh tác vụ phía cuối cùng của chương trình: ví dụ như nút lệnh "Play": - Sau khi kích vào nút "Play" , bảng điều khiển được hiện ra như sau: Khi đó bạn sẽ chọn tầng bạn cần đến bằng 2 cách: + Cách thứ nhất: trên cơ sở thông báo ở trên cùng của bảng điều khiển, bạn sẽ biết thang đang ở tầng nào, bạn sẽ biết được tầng cần đến của bạn là lên hay xuống. Sau đó bạn chọn các mục "check box len" hay "check box xuong", tiếp đó kích vào các Spin để lên hay xuống tầng bạn muốn. Cuối cùng bạn kích nút để thang chạy tới tầng bạn muốn. + Cách thứ hai vô cùng đơn giản: bạn chỉ việc ấn vào số tầng bạn muốn tới (khi đó số bạn ấn sẽ sáng lên) và ấn vào nút là bạn sẽ tới được tầng bạn muốn tới (ở đây tôi mô phỏng thang có 10 tầng do đó trên bảng điều khiển chỉ có 10 con số cho bạn lựa chọn). - Khi thang chạy, bạn sẽ thấy cabin, đối trọng chuyển động ngược chiều ví dụ khi cabin đi lên: - Khi di chuyến tới tầng mà hành khách cần đến, cửa tầng và cửa cabin đồng thời mở ra (ở đây do yêu cầu thiết kế loại cửa là cửa lùa 2 phía): tài liệu tham khảo [1]. Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, 2 tập Trịnh Chất - Lê Văn Uyển. Nhà xuất bản giáo dục, 2001 [2]. Máy nâng chuyển - Đào Trọng Thường. Nhà xuất bản giáo dục, 1985 [3]. Tính toán máy trục - Đào Trọng Thường. Nhà xuất bản Khoa học kĩ thuật [4]. Trang bị điện - điện tử. Máy công nghiệp dùng chung. Vũ Quang Hồi - Nguyễn Văn Chất - Nguyễn Thị Liên Anh. Nhà xuất bản giáo dục, 2003 [5]. Thang máy (Cấu tạo - Lựa chọn - Lắp đặt và sử dụng). Vũ Liêm Chính - Phạm Quang Dũng - Hoa Văn Ngũ. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, 2000 [6]. Tiêu chuẩn an toàn về cấu tạo lắp đặt và sử dụng thang máy. Nhà xuất bản xây dựng, 2002 Mục lục