Nghiên cứu mô phỏng đặc tính cơ của thang máy ở 4 góc phần tư

Chương 1 Giới thiệu công nghệ thang máy 1.1.Khái niệm 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 150 so với phương thẳng đứng theo một tuyến đã định sẵn. Thang máy thường được dùng trong các khách sạn , nơi công sở , chung cư, bệnh viện , các đài quan sát , tháp truyền hình , trong các nhà máy , công xưởng v..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 , đóng mở máy liên tục. Ngoài ý nghĩavề vận chuyển , thang máy còn là một trong những yếu tố làm tăng vẻ đẹp tiện nghi của công trình. Nhiều quốc gia trên thế giới đã quy định , đối với các tòa nhà cao từ 6 tầng trở lên đều phải được trang bị bằng thang máy để đảm bảo cho người đi lại thuận tiện , 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 khoảng 6% - 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 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 trong những tòa nhà này không được giải quyết thì các dự án xây dựng các tòa nhà cao tầng không thành hiện thực. Thang máy là mộ thiết bị vận chuyển đòi hỏi tính an toàn nghiêm ngặt, nó liên quan trực tiếp đến tính mạng con người và tài sản. 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, quy trình, quy phạm. Thang máy chỉ có cabin đẹp sang trọng, thông thoáng, êm dịu thì chưa đủ điều kiện để đưa vào sử dụng mà 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 (interphone), chuông báo, bộ hãm bảo hiểm, an toàn cabin (đối trọng) , công tắc an toàn của cửa cabin , khóa an toàn cửa tầng, bộ cứu hộ khi mất điện nguồn v..v.. 1.2.Phân loại thang máy. Tùy thuộc vào chức năng của thang máy có thể phân loại theo các nhóm sau: Thang máy chở người trong các nhà cao tầng Thang máy dùng trong các bệnh viện Thang máy chở hàng có người điều khiển Thang máy dùng trong nhà ăn và thư viện Phân loại theo trọng tải : Thang máy loại nhỏ Q < 160 kG. Thang máy trung bình Q = 500 – 2000 kG. Thang máy loại lớn Q > 2000 kG. Phân loại theo tốc độ di chuyển : Thang máy chạy chậm v = 0,5 m/s. Thang máy tốc độ trung bình v = 0,75 - 1,5m/s Thang máy cao tốc v = 2,5 - 5 m/s. 1.3.Cấu tạo thang máy. Kết cấu , sơ đồ bố trí thiết bị thang máy giới thiệu trên hình 1.1 Hình 1.1. Sơ đồ công nghệ thang máy Hố giếng của thang máy 11 là khoảng không gian từ mặt bằng sàn tầng 1 cho đến đáy giếng. Nếu hố giếng có độ sâu hơn 2m thì phải làm thêm cửa ra vào. Để nâng - hạ buồng thang , người ta dùng động cơ 6. Động cơ 6 được nối trực tiếp với cơ cấu nâng hoặc qua hộp giảm tốc. Nếu nối trực tiếp , buồng thang được treo lên Puli quấn cáp. Nếu nối gián tiếp thì giữa Puli quấn cáp và động cơ có lắp hộp giảm tốc 5 với tỉ số truyền i = 18 - 120. Khung cửa của buồng thang 3 được treo lên Puli quấn cáp bằng cáp kim loại 4 (thường dùng 1 đến 4 sợi cáp). Buồng thang luôn luôn được giữ thẳng đứng nhờ có giá treo 7 va những con trượt dẫn hướng ( con trượt là loại Puli trượt có bọc cao su bên ngoài). Buồng thang và đối trọng di chuyển dọc theo chiều cao của thành giếng theo các thanh dẫn hướng 9 Buồng thang có trang bị bộ phanh bao hiểm (phanh dù). Phanh bảo hiểm giữ buồng thang tại chỗ khi đứt cáp , mất điện và khi tốc độ di chuyển vượt quá (20-40)% tốc độ định mức. Phanh bảo hiểm thường được chế tạo theo 3 kiểu : phanh bảo hiểm kiểu nêm , phanh bảo hiểm kiểu lệch tâm và phanh bảo hiểm kiểu kìm. Cùng với kết cấu của phanh bảo hiểm , buồng thang có trang bị thêm cơ cấu hạn chế tốc độ kiểu ly tâm. Khi buồng thang di chuyển sẽ làm cho cơ cấu hạn chế tốc độ kiểu ly tâm quay.Khi tốc độ di chuyển của buồng thang tăng , cơ cấu đai truyền sẽ làm cho tang quay va kìm sẽ ép chặt buồng thang vào thanh dẫn hướng và hạn chế tốc độ của buồng thang. 1.4 .Các yêu cầu truyền động đối với thang máy. 1.4.1. Yêu cầu về tốc độ , gia tốc , độ dật của thang máy. Một trong những yêu cầu cơ bản đối với hệ truyền động thang máy là phải đảm bảo cho buồng thang chuyển động êm. Buồng thang chuyển động êm hay không phụ thuộc vào gia tốc mở máy và khi hãm máy. Các tham số chính đặc trưng cho chế độ làm việc của thang máy: tốc độ di chuyển v[m/s] , gia tốc a[m/s2] và độ dật [m/s3]. Tốc độ di chuyển của buồng thang máy quyết định năng suất của thang máy, có ý nghĩa quan trọng , nhất là đối với các thang máy các nhà cao tầng. Đối với các nhà chọc trời , tối ưu nhất là dùng thang máy cao tốc ( v=3,5 m/s) giảm các thời gian quá độ và tốc độ di chuyển trung bình của buồng thang đạt gần bằng tốc độ định mức. Nhưng việc tăng tốc độ lại dẫn đến tăng giá thành của thang máy. Nếu tăng tốc độ của thang máy v = 0.75 m/s lên v = 3,5 m/s , giá thành của thang máy tăng lên 45 lần. Bởi vậy , tùy theo độ cao của nhà mà chọn thang máy có tốc độ phù hợp với tốc độ tối ưu. Tốc độ di chuyển trung bình của thang máy có thể tăng bằng cách giảm thời gian mở máy và hãm máy , có nghĩa là tăng gia tốc. Nhưng khi tăng gia tốc sẽ gây ra cảm giác khó chịu cho hành khách (như chóng mặt , sợ hãi , nghẹt thở v..v..). Bởi vậy , gia tốc tối ưu là 2 m/s2. Gia tốc tối ưu đảm bảo năng suất cao , không gây ra cảm giác khó chịu cho hành khách , được đưa ra trong bảng sau : Bảng 1.1 Các tham số tối ưu cho thang máy Tham số Hệ truyền động Xoay chiều Một chiều Tốc độ thang máy (m/s) 0,5 0,75 1 1,5 2,5 3,5 Gia tốc cực đại (m/s2) 1 1 1,5 1,5 2 2 Gia tốc tính toán trung bình (m/s2) 0,5 0,5 0,8 1 1 1,5 Một đại lượng nữa quyết định sự di chuyển êm của buồng thang máy là tốc độ tăng của gia tốc khi mở máy và tốc độ giảm của gia tốc khi hãm máy. Nói cách khác , đó là độ dật (đạo hàm bậc nhất của gia tốc = hoặc đạo hàm bậc hai của tốc độ ). Khi gia tốc a 2 m/s2 thì độ dật không được quá 20 m/s3 Biểu đồ làm việc tối ưu của thang máy tốc độ trung bình và tốc độ cao biểu diễn trên hình 1.2 Hình 1.2. Các đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của quãng đường S, tốc độ v, gia tốc a và độ dật theo thời gian Biểu đồ này có thể chia ra làm 5 giai đoạn theo tính chất thay đổi tốc độ của buồng thang : mở máy, chế độ ổn định, hãm xuống tốc độ thấp, buồng thang đến tầng và hãm dừng. Biểu đồ tối ưu hình 1.2 sẽ đạt được nếu dùng hệ truyền động một chiều (F-Đ). Nếu dùng hệ truyền động xoay chiều với động cơ không đồng bộ hai cấp tốc độ , biểu đồ chỉ đạt gần giống biểu đồ tối ưu. Đối với thang máy chạy chậm , biểu đồ chỉ có ba giai đoạn : mở máy , chế độ ổn định và hãm dừng. 1.4.2.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 khách , làm cho khách hàng ra , vào khó khăn , tăng thời gian ra , vào của khách , dẫn đến giảm năng suất. Đối với thang máy chở hàng , gây khó khăn cho việc xếp và bốc dỡ hàng. Trong một số trường hợp có thể không thể thực hiện việc xếp và bốc dỡ hàng. Để khắc phục hậu quả đó , có thể ấn nút nhắp nút bấm để đạt được độ chính xác khi dừng , nhưng sẽ dẫn đến các vấn đề không mong muốn sau : Hỏng thiết bị điều khiển Gây tổn thất năng lượng Gây hỏng hóc các thiết bị cơ khí Tăng thời từ lúc hãm đến dừng.