tổng quan về thang máy chở người, điều khiển 5 tầng dụng plc s7 300

KHẢO SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY CHƯƠNG I: TỔNG QUÁT VỀ THANG MÁY
CHƯƠNG I
TỔNG QUÁT VỀ THANG MÁY
1
KHẢO SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY CHƯƠNG I: TỔNG QUÁT VỀ THANG MÁY
I _ KHÁI NIỆM CHUNG VỀ THANG MÁY
_ Thang máy là thiết bò vận tải chuyên dùng để chở người và hàng theo phương thẳng
đứng.
_ Thang máy được sử dụng rộng rãi trong các tòa nhà
cao tầng, bệnh viện, công sở. Ngoài tính tiện nghi khi sử
dụng, thang máy còn làm tăng thêm tính mỹ quan cho công
trình.
_ Thang máy là một thiết bò vận chuyển đòi hỏi tính an
toàn nghiêm ngặt, do nó có liên quan trực tiếp với tính
mạng và tài sản của người sử dụng. Do đó yêu cầu chung
đối với thang máy khi thiết kế, lắp đặt, vận hành và sửa
chữa là phải tuân thủ một cách nghiêm ngặt các yêu cầu
về kỹ thuật an toàn đã được qui đònh, phải đầy đủ các thiết
bò bảo vệ, thiết bò an toàn, đảm bảo độ tin cậy như bộ bảo
hiểm, công tắc hạn chế trên, hạn chế dưới, điện chiếu sáng
khi mất điện.
II _ PHÂN LOẠI THANG MÁY
1. Phân loại theo chức năng:
_ Thang máy chuyên chở người.
_ Thang máy chuyên chở hàng nhưng có người đi kèm.
_ Thang máy chuyên chở người nhưng có hàng đi kèm.
_ Thang máy bệnh viện.
_ Thang máy chuyên chở hàng không có người đi kèm.
2. Phân loại theo hệ thống dẫn động:
_ Thang máy dẫn động điện.
_ Thang máy thủy lực.

_ Thang máy khí nén.
3. Phân loại theo hệ thống điều khiển:
_ Điều khiển bằng rờle.
_ Điều khiển bằng PLC.
_ Điều khiển bằng máy tính.
4. Phân loại theo trọng tải:
_ Thang máy loại nhỏ Q < 160 kg.
_ Thang máytrung bình Q = 500 200 kg.
_ Thang máy loại lớn Q > 2000 kg.
2
Mô hình thang máy tải khách
KHẢO SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY CHƯƠNG I: TỔNG QUÁT VỀ THANG MÁY
5. Phân loại theo độ dòch chuyển:
_ Thang máy chạy chậm v = 0, 5 m/s.
_ Thang máy tốc độ trung bình v = (0, 5  0, 7) m/s.
_ Thang máy cao tốc v = (2, 5  5) m/s.
III _ CẤU TẠO CHUNG
_ Cấu tạo: Thang máy có nhiều loại khác nhau, nhưng nhìn chung gồm có các bộ phận
chính như sau:
1. Tời nâng
2. Bộ hạn chế tốc kiểu ly tâm
3. Cáp phụ
4. Cabin
5. Cáp dẫn hướng thẳng đứng
6. Giếng thang
7. Đối trọng
8. Giảm chấn đối trọng
9. Guốc trượt
10. Cáp nâng
11. Buồng máy

_ Cabin (3) trong đó có chứa người hoặc hàng hóa. Cabin chuyển động trên cáp dẫn
hướng thẳng đứng (5) nhờ có các bộ guốc trượt (9) lắp vào cabin. Cáp nâng (10) trên đó có
treo cabin dược treo vào tang hoặc vắt qua puli dẫn cáp của bộ tời nâng (1). Trọng lượng
thang máy và trọng lượng vật nâng được cân bằng bởi đối trọng (7) treo trên các dây cáp
đi ra từ puli dẫn cáp hoặc từ tang. Buồng thang máy và đối trọng khi di chuyển sẽ trượt
trên thanh ray dẫn hướng nhờ các guốc trượt.
3
KHẢO SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY CHƯƠNG I: TỔNG QUÁT VỀ THANG MÁY
Một số dạng cabin thang máy

Biên dạng guốc trượt kiểu lăn của hãng MITSUBISHI
Biên dạng guốc kiểu trượt của hãng NINGBO XINGDA
4
Bộ điều khiển
Guốc trượt kiểu con lăn
Bộ kích
Bộ đo
gia tốc
Dòng
điện
điều
khiển
Rãnh trượt
trên thanh
ray
KHẢO SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY CHƯƠNG I: TỔNG QUÁT VỀ THANG MÁY
_ Để an toàn, cabin được lắp trong giếng
thang (6). Phần trên của giếng thang thường
được lắp buồng máy (11). Trong buồng thang có
lắp bộ tời và khí cụ điều khiển chính (tủ phân

phối, bộ hạn chế tốc độ …). Phần dưới của giếng
thang (hố giếng thang) có bố trí các bộ giảm
chấn cabin và giảm chấn đối trọng (8). Ở phần
trên cùng và dưới cùng của giếng thang có lắp
các bộ hạn chế hành trình làm việc của giếng
thang.

_ Để tránh trường hợp thang bò rơi khi cáp bò đứt, do gặp sự cố mất điện hoặc do cơ cấu
nâng bò hỏng, trên cabin có lắp bộ bảo hiểm (governor). Trong trường hợp này, thiết bò
kẹp của nó sẽ kẹp vào các dẫn hướng và giữ chặt cabin. Bộ hãm bảo hiểm thường được
dẫn động từ một cáp phụ (4), cáp này vắt qua puli của bộ hạn chế tốc độ kiểu li tâm (2).
Khi tốc độ buồn thang cao hơn tốc độ giới hạn cho phép thì bộ hạn chế tốc độ sẽ phanh
puli và làm dừng cáp.
_ Một số sơ đồ thang máy thường gặp:
+ Thang máy có puli dẫn hướng: Có lắp
thêm puli phụ (2) để dẫn hướng cáp đối trọng.
Sơ đồ này thường được dùng khi kích thước
cabin lớn, cáp đối trọng không thể dẫn hướng từ
puli dẫn cáp (hoặc tang) một cách trực tiếp
xuống dưới.
+ Thang máy có sự bố trí bộ tời bên
dưới có bộ tời (1) được bố trí ở phần bên hông
hoặc phần dưới của đáy giếng, nhờ đó có thể
làm giảm tiếng ồn của thang máy khi làm việc.
Dùng sơ đồ này sẽ làm tăng tải trọng tác dụng
lên giếng thang, cũng như tăng chiều dài và số
điểm uốn của cáp nâng, dẫn đến tăng độ mòn
của cáp nâng. Kiểu bố trí bộ tời như thế này chỉ
sử dụng trong trường hợp đặc biệt khi mà buồng
máy không thể bố trí được phía trên giếng thang

và khi có yêu cầu cao về giảm độ ồn khi thang
máy làm việc.
5
KHẢO SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY CHƯƠNG I: TỔNG QUÁT VỀ THANG MÁY
+ Thang máy kiểu đẩy: cáp nâng (1)
tên đó có tero cabin (2), được uốn qua các puli
(6) lắp tên khung cabin, sau đó đi qua puli phía
trên (3) đến puli dẫn cáp (5) dẫn cáp (5) của bộ
tời nâng Trọng lượng của cabin và một phần vật
nâng được cân bằng bởi đối trọng(4). Các dây
cáp của đối trọng uốn qua puli dẫn hướng phụ.
IV _ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ SỬ DỤNG THANG MÁY
Thang máy hoạt động theo các nguyên tắc sau
1. Reset buồng thang khi đóng nguồn: Dù cho buồng thang đang ở bất kỳ vò trí hoặc
trạng thái nào, thì khi đóng nguồn đều được reset và đưa về tầng trệt.
2. Nguyên tắc di chuyển lên xuống, đóng và mở cửa
_ Buồng thang chỉ hoạt động khi cửa đã hoàn toàn đóng.
_ Cửa chỉ mở khi buồng thang dừng đúng tầng.
_ Cửa sẽ tự động mở hoặc đóng sau khi nhận được các yêu cầu.
_ Cửa buồng thang sẽ ở chế độ mở thường trực khi thang không hoạt động.
3. Nguyên tắc đến tầng: Để xác đònh vò trí hiện tại của thang nhờ cảm biến ở mỗi cửa
tầng. Khi buồng thang ở tầng nào thì cảm biến nhân tín hiệu ở tầng đó và đưa về điều
khiển.
4. Sử dụng thang máy:
A_ Gọi thang máy từ bên ngoài buồng thang (ở các tầng)
Mô hình điều khiển thang máy từ bên ngoài buồng thang
6
Báo vò trí
thang
Báo

chiều
thang
Bảng
điều
khiển
KHẢO SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY CHƯƠNG I: TỔNG QUÁT VỀ THANG MÁY
_ Gọi thang: ở mỗi tầng mà thang phục vụ, gần ngay cửa tầng đều có bảng điều khiển
(Hall Call Panell), còn gọi là hộp Button tầng mục đích phục vụ cho việc gọi thang bao
gồm:
+ Hai nút ấn: Một nút để gọi cho thang đi lên , một nút để gọi thang đi xuống
. Riêng ở tầng dưới cùng chỉ có một nút (là đi lên hoặc đi xuống).
+ Đèn báo tầng và báo chiều cho biết vò trí và chiều hoạt động hiện của cabin
thang máy. Khi muốn gọi thang, hành khách chỉ cần ấn vào nút gọi tầng theo chiều muốn
đi, tín hiệu đèn sẽ sáng lên, đèn báo hiệu hệ thống đã ghi nhận lệnh gọi.
_ Đáp ứng của thang sau lệnh gọi: Nếu buồng thang đang ở một vò trí nào đó khác với
tầng mà hành khách vừa gọi, thang sẽ di chuyển đến tầng đó theo thứ tự ưu tiên như sau :
+ Nếu thang di chuyển cùng chiều với lệnh gọi thang và di chuyển ngang qua
tầng mà hành khách khách đang đứng gọi, thì khi đến tầng dược gọi, thang sẽ dừng lại và
đón khách.
+ Nếu thang đang di chuyển theo chiều ngược với chiều hành khách muốn đi,
hoặc cùng chiều nhưng không đi ngang qua, thì sau khi đáp ứng hết các nhu cầu của chiều
đó, thang sẽ quay trở lại đón khách.
+ Nếu buồng thang đang ở ngay tại tầng mà hành khách vừa gọi, buồng thang sẽ
mở cửa đón khách.
B_ Gọi thang từ bên trong buồn thang: Trong buồng thang có bảng điều khiển phục
vụ cho việc đi thang của khách (Car Operating Panel) còn gọi là hộp Button Car. Bao gồm
các nút có chức năng sau:
Bảng điều khiển bên trong thang máy
7
KHẢO SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY CHƯƠNG I: TỔNG QUÁT VỀ THANG MÁY

+ Các nút mang số : Đại diện cho các tầng mà thang phục vụ.
+ Nút (DO – Door Open): Dùng để mở cửa (chỉ có tác dụng khi thang
dừng tại tầng).
+ Nút (DC – Door Close): Dùng để đóng cửa (chỉ có tác dụng khi thang
dừng tại tầng).
+ Nút Interphone hoặc Alarm : Dùng để liên lạc với bên ngoài khi thang
gặp các sự cố về điện, hoặc đứt cáp treo.
+ Công tắc E.Stop (Emergency Stop) nếu có: Để dừng thang khẩn cấp khi có sự
cố xảy ra.
_ Khi đã vào bên trong buồng thang, muốn đến tầng nào, khách ấn nút chỉ đònh tầng
đó, thang máy sẽ lập tức di chuyển và tuần tự dừng tại các tầng mà nó đi qua. Cửa buồng
thang và cửa tầng được thiết kế đóng mở tự động. Khi buồng thang di chuyển đến một
tầng nào đó, sau khi ngừng hẳn, cửa buồng thang và cửa tầng sẽ tự động mở để khách có
thể ra (vào) buồng thang, sau vài giây cửa sẽ tự động đóng lại.
_ Sau đó thang máy sẽ thực hiện lệnh tiếp theo. Nếu không muốn chờ hết khoảng thời
gian cửa đóng lại, khách có thể ấn nút DC để đóng cửa buồng thang. Trong trường hợp
khẩn cấp muốn dừng thang, khách có thể ấn nút E.Stop (nếu có) trên bảng điều khiển
trong buồng thang. Khi có sự cố mất điện, khách ấn vào nút Interphone hoặc Alarm để
yêu cầu giúp đỡ từ bên ngoài.
V _ CÁC THÔNG SỐ CỦA THANG MÁY
Các thông số này bao gồm:
+ Tải trọng đònh mức: Được xác đònh theo khối lượng tính toán lớn nhất mà thang
máy có thể vận chuyển được không kể đến khhối lượng của buồng thang và các thiết bò
bố trí trong đó.
+ Tốc độ đònh mức: Là tốc độ chuyển động của buồng thang theo tính toán thiết
kế. Trong thực tế vận hành tốc độ có thể sai lệch khoảng 10%.
+ Chiều cao nâng, hạ.
+ Năng suất của thang máy: Là lượng người hay số lượng hàng hóa mà thang
máy có thể vận chuyển được trong một giờ theo một hướng. Năng uất của thang máy có
thể tính theo công thức:

∑
+
=
i
t
V
H
E
N
2
3600
γ
Trong đó:
• N: năng suất thang máy
•
γ
: hệ số mang tải của buồng thang
• E: sức chứa tính toán đònh mức của buồng thang
8
KHẢO SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY CHƯƠNG I: TỔNG QUÁT VỀ THANG MÁY
• H: chiều cao nâng – hạ
• V: tốc độ của buồng thang (m/s)
• ∑t
i
: thời gian tổn cộng để đóng – mở cửa buồng thang, thời gian ra vào của hành
khách, thời gian mở máy và hãm máy.
Việc sử dụng đối trọng và cáp cân bằng là để giảm phụ tải của cơ cấu, tức là độ mất
cân bằng khi nâng hoặc hạ buồng thang đến các vò trí biên, do đó giảm được cơ cầu truyền
động
1) Puli chủ động

2) Cáp chòu tải
3) Buồng thang
4) Puli cân bằng
5) Cáp cân bằng
6) Đối trọng
Sơ đồ thang máy có cáp cân bằng
_ Nếu không có cáp cân bằng, lực tác động lên puli chủ động theo hai nhánh của dây
cáp sẽ là:
F
1
= G
0
+ G - g
c
.x (N)
F
2
= G
dt
- g
c
.(H - x) (N)
Trong đó:
• G
0
: trọng lượng buồng thang (N)
• G: trọng lượng tải trọng (N)
• G
dt
: trọng lượng đối trọng (N)

• g
0:
trọng lượng của 1 đơn vò dài dây cáp (N)
• H: chiều cao nâng hạ (m)
• x: khoảng cách từ buồng thang đến puli chủ động (m)
_ Khi đó lực tác động lên puli chủ động khi nâng hạ tải là:
F
n
= F
1
- F
2
= G
0
+ G - g
c
.x - [G
dt
- g
c
.(H - x)]
= G
0
+ G - g
c
.(2.x - H - x) - G
dt
F
h
= F

2
- F
1
= G
dt
+ g
c
.(H - x) - (G
0
+ G - g
c
.x)
= G
dt
+ g
c
.(H - 2.x) - G
_ Từ hai biểu thức tên ta thấy lực tác dụng lên puli phụ thuộc vào khoảng cách x, nếu
khoảng cách này là cực đại thì sẽ gây ra phụ tải cực đại cho động cơ, nếu khoảng cách
này là cực tiểu thì gây ra non tải cho động cơ. Điều này không có lợi cho động cơ và cho
toàn bộ cơ cấu. Do đó việc sử dụng cáp cân bằng là để khắc phục nhược điểm này, cáp
cân bằng có thể chọn cùng loại với cáp nâng hạ. Khi sử dụng cáp cân bằng, các thành
phần liên quan đến x trong biểu thức trên sẽ bò triệt tiêu:
9
KHẢO SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY CHƯƠNG I: TỔNG QUÁT VỀ THANG MÁY
F
n
= F
1
- F

2
= G
0
+ G - G
dt

F
h
= F
2
- F
1
= G
dt
- (G
0
+ G)
_ Việc chọn khối lượng cho đối trọng nhằm mục đích cân bằng để đảm bảo có thể
chọn động cơ có công suất nhỏ nhất:
G
dt
= G
0
+ a.G
dm
Trong đó:
• A: là hệ số cân bằng (a=0, 34 ÷ 0, 6)
• G
dm
: là trọng lượng đònh mức

_ Từ khối lượng đối trọng, tính được lực tác động lên puli chủ động khi nâng và hạ như
sau:
F
n
= G + a.G
dm

F
h
= - G + a.G
dm

VI_ CÁC YÊU CẦU VỀ AN TOÀN TRONG LẮP ĐẶT
1. Vò trí buồng máy: Vò trí buồng máy có thể đặt bên trên hoặc bên dưới đường hầm
tùy theo yêu cầu và diện tích cho phép của buồng máy.

2. Thanh ray dẫn hướng: Trong khi chuyển động, buồng thang và đối trọng sẽ trượt dọc
trên thanh ray dẫn hướng. Ray dẫn hướng đảm bảo cho cabin và đối trọng luôn nằm và
chuyển động theo đúng vò trí đã được thiết kế trong giếng thang, không cho chúng dòch
10
Mô hình giếng thang với buồng máy được đặt bên trên
Vò trí buồng máy
Thanh ray dẫn hướng
KHẢO SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY CHƯƠNG I: TỔNG QUÁT VỀ THANG MÁY
chuyển tho phương ngang trong quá trình dòch chuyển. Ray dẫn hướng được lắp đặt ở hai
bên cabin và đối trọng với độ chính xác theo yêu cầu cần thiết (đòi hỏi độ chính xác về độ
thẳng đứng của ray, khoảng cách các đầu ray…).
3. Công tắc hành trình: Để đảm bảo an toàn cho người sử dụng và các thiết bò trong
mạch điều khiển, người ta bố trí các thiết bò bảo vệ liên động, các tiếp điểm hành trình để
đảm bảo cho thang máy dừng chính xác, không vượt khỏi phạm vi giới hạn (các loại công

tắc hạn chế hành trình trên, hạn chế hành trình dưới, công tắc chuyển đổi tầng, công tắc
đến tầng…).
4. Cáp nâng cabin và đối trọng: Phải đảm bảo chòu lực nâng và lực ma sát với puli theo
đúng tiêu chuẩn an toàn cho phép trong lắp đặt thang máy. Có thể dùng cáp thép hoặc cáp
thép có phủ nhựa bên ngoài để kéo cabin thang máy.
_ Cáp thép phủ nhựa có sự linh hoạt và khả năng
kéo tải tốt hơn so với loại cáp thép thông thường.
_ Đối với loại cáp thép truyền thống, sự hao mòn
gây ra là bởi nhiều yếu tố, đó là ảnh hưởng của
sự mài mòn của các sợi cáp khi chúng bò chèn
vào bên trong và bò kéo ra khỏi rãnh kéo, do có
sự bám bụi trên sợi cáp nên càng làm tăng thêm
sự mài mòn sợi cáp, giảm thời gian sử dụng của
cáp rất đáng kể.
Cáp thép phủ nhựa của hãng OTIS
_ Đối với loại cáp thép phủ nhựa, nhờ có lớp nhựa nên nó bám chặt bánh đà, tạo nên
sự ma sát thích hợp, không có sự mài mòn nào gây ra thêm giữa các rãnh, các sợi cáp thép
được phủ nhựa nên tránh được bụi bám, nhờ đó tránh bò hao mòn. Tuy nhiên sự giảm khả
năng chòu lực của dây thép theo thời gian sử dụng vẫn xảy ra, nhưng ta có thể biết trước
được sự giảm tuổi thọ của cáp nhờ vào tính toán và do nhà sản xuất cung cấp.
5. Hệ thống phanh bảo hiểm: Buồng thang còn được trang bò thêm các bộ phận phanh
bảo vệ phòng khi cáp treo bò đứt, bò mất điện, khi tốc độ buồng thang vượt quá 20% ÷ 40%
tốc độ đònh mức, phanh sẽ tác động. Thường có 3 loại phanh:
• Phanh kiểu nêm.
• Phanh kiểu lệch tâm.
• Phanh bảo hiểm kiểu kìm.
Trong đó, phanh bảo hiểm kiểu kiềm được sử dụng rộng rãi hơn, nó bảo đảm 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.
11

Lớp nhựa phủ
bên ngoài
Lõi dây cáp
bằng thép
KHẢO SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY CHƯƠNG I: TỔNG QUÁT VỀ THANG MÁY

Phanh bảo hiểm kiểu kìm
6. Bộ giảm chấn: Dưới đáy giếng có bố trí thêm các bộ giảm chấn nhằm tránh hiện
tượng va đập quá mạnh khi công tắc hạn chế hành trình không tác động, hoặc khi thang bò
đứt cáp treo…, dùng để chống sóc hoặc va chạm mạnh gây ảnh hưởng đến an toàn cho
hành khách đang sử dụng thang máy, đồng thời tránh hư hỏng cho cabin và đối trọng
thang máy.
Giảm chấn thuỷ lực
Giảm chấn lò xo
12
Giảm
chấn
đối
trọng
Giảm
chấn
cabin
KHẢO SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY CHƯƠNG I: TỔNG QUÁT VỀ THANG MÁY

Vò trí lắp đặt hệ thống giảm chấn trong giếng thang
Chuyển động của buồng thang phải êm, không gây sốc, gây cảm giác khó chòu cho
hành khách. Phải dừng chính xác đến tầng để không gây nguy hiểm và trở ngại cho hành
khách khi ra vào buồng thang
7. Hệ thống cảm biến cửa: Hệ thống cảm biến cửa là mạng lưới tia hồng ngoại bao
phủ ngay vi trí cửa ra vào cabin, điều khiển hoạt động của cửa nhằm bảo vệ an toàn cho

hành khách và hàng hóa khi ra vào buồng thang. Ngoài ra nó còn làm giảm sự hư hỏng
của thang trong trường hợp di vận chuyển vật nặng hoặc di chuyển ra vào chậm. Tăng
cường khả năng tin cậy của hệ thống.
13
Cabin
Cáp nâng
chòu tải
KHẢO SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY CHƯƠNG I: TỔNG QUÁT VỀ THANG MÁY

Mô hình hệ thống cảm biến cửa
_ Đặc tính: Hệ thống cảm biến cửa sử dụng thiết bò thu và phát tia hồng ngoại tạo ra
một mạng lưới cắt ngang khung cửa, hệ thống quét liên tục để phát hiện bất cứ tia hồng
ngoại nào bò gián đoạn, nếu có, hệ thống sẽ mở cửa ngay lập tức và không gây va chạm
cho hành khách (hoặc hàng hóa) với cửa.
8. Hệ thống tự động bảo vệ bằng điện (Automatic Rescue Divide): Khi thang máy có
sự cố hoặc gặp lỗi không mong muốn, hành khách có thể bò mắc kẹt bên trong buồn
thang. Khi đó thiết bò bảo vệ thự động sẽ tác động ngay lập tức, nó được cấp nguồn từ
nguồn điện dự trữ (hệ thống acqui, pin …), buồng thang khi đó sẽ được điều khiển đưa đến
tầng gần nhất và hệ thống cửa sẽ được tự động mở ra.
_ Lónh vực ứng dụng: Bộ ARD được dùng
vận hành cho trường hợp khẩn cấp cần bảo vệ
tự động cho thang máy, được kết nối với hộp
số thang máy (dùng nguồn 3 pha AC), cùng
các bộ phanh (dùng nguồn DC). Tuỳ theo yêu
cầu, hệ thống truyền động mở cửa có thể vận
hành bằng dòng điện AC hoặc DC.
_ Nguyên lý hoạt động: Bộ ARD tự hoạt
động khi thang máy bò mất điện, khi đó nó sẽ
điều khiển tay quay của hộp số đưa cabin
thang máy về đến tầng gần nhất và tự động mở

cửa buồng thang.
Tủ điện ARD
14
Nguồn ắcqui tự
cấp
Mạng lưới
tia hồng
ngoại
KHẢO SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY CHƯƠNG I: TỔNG QUÁT VỀ THANG MÁY
CHƯƠNG II
)a.1.1.
)a.1.2.
)a.1.3.
)a.1.4.
)a.1.5.
)a.1.6.
)a.1.7. BỘ TỜI THANG MÁY
(HỘP SỐ THANG MÁY)
.II
.III
.IV
.V
.VI
.VII
.VIII
.IX
.X
.XI
.XII
.XIII

.XIV
.XV
.XVI
.XVII I_ ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA BỘ TỜI THANG MÁY
_ Bộ tời thang máy (hộp số thang máy) là cơ cấu truyền động có nhiệm vụ nâng (hạ) cabin thang máy bằng cáp treo được
vắt qua puli nhờ các cơ cấu cơ khí chấp hành được lắp đặt bên trong.
_ Trong giếng thang, thường thì bộ tời được đặt phía trên.
15
KHẢO SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY CHƯƠNG I: TỔNG QUÁT VỀ THANG MÁY
1. Bộ tời thang máy
2. Bảng điều khiển
3. Động cơ kéo cửa
Sơ đồ lắp đặt bộ tời thang máy phía trên giếng thang của hãng MITSUBISHI
_ Bộ tời thang máy thường có 2 loại sau:
+ Loại có hộp giảm tốc: Giữa động cơ và puli dẫn cáp (hoặc tang) có lắp bộ truyền phụ.
+ Loại không có hộp giảm tốc: Puli dẫn cáp được lắp trực tiếp trên trục động cơ.
_ Bộ tời gồm những phần chính sau:
1. Cảm biến xung
2. Cảo bố thắng
3. Thắng điện từ
4. Bố thắng
5. Quạt làm mát động cơ
6. Tay quay
7. Động cơ
8. Chân đế (bằng gang hoặc thép)
9. Puli

16
KHẢO SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY CHƯƠNG I: TỔNG QUÁT VỀ THANG MÁY
.XVII.1. Một số dạng bộ tời thang máy

_ Các bộ phận được lắp tên khung bằng gang hoặc bằng thép. Đôi khi giữa puli dẫn
cáp và hộp giảm tốc người ta lắp thêm một bộ truyền bánh răng, trường hợp này puli dẫn
cáp được lắp trên một trục riêng biệt. Để giảm độ mài mòn của cáp, nhất là khi cabin
chuyển động với tốc độ cao, các puli của bộ tời này được xe (rãnh dạng nữa đường tròn).
Khi xẻ rãnh như vậy, để tăng độ nhám của cáp đối với puli, người ta lắp thêm các puli phụ
phía dưới bộ tời.
_ Thường thì bộ tời không có hộp giảm tốc gắn puli dẫn cáp. Bộ tời có puli dẫn cáp rất
chắc chắn, kích thước của nó không phụ thuộc chiều cao nâng, nên rất tiện sử dụng trong
những tòa nhà cao tầng. Là loại được dùng chủ yếu cho thang máy tải khách.
_ Bộ tời có hộp giảm tốc có thể lắp puli dẫn cáp hoặc tang. Bộ tời dùng tang có kích thước lớn nên không phù hợp với độ
cao nâng lớn và dễ bò đứt cáp nâng trong trường hợp các bộ ngắt hành trình bò hỏng, cabin đi ra khỏi vò trí giới hạn tên
cùng và đập vào trần của giếng thang. Do đó, bộ tời dùng tang thường chỉ dùng trong thang máy chở hàng có sức nâng lớn.
_ Đối với thang máy có kích thước không lớn, có tốc độ nâng đến 0,7 m/s, người ta
thường sử dụng động cơ rôtor lồng sóc (AC), vì có độ tin cậy cao trong làm việc, dễ điều
khiển, có đặc tính mở máy mềm, không gây lắc và giật.
II_ TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ
_ Động cơ điện là phần tử quan trọng của máy thang, nó cung cấp cơ năng cho việc di chuyển buồn thang có thể dùng động
cơ AC hoặc DC. Động cơ được nối với puli masát có thể có hộp giảm tốc hoặc không có hộp giảm tốc, phần lớn là có hộp
giảm tốc. Động cơ được sử dụng có tốc độ đònh mức khoảng 600  1200 vòng/phút.
_ Một số loại động cơ điện thường được sử dụng cho truyền động trong thang máy
+ Động cơ điện một chiều: Loại động cơ điện một chiều kích từ độc lập được sử
dụng nhiều do có đặc tính cơ cứng, dễ điều chỉnh tốc độ.
+ Động cơ điện xoay chiều không đồng bộ: Kích thước gọn hơn động cơ điện một
chiều có cùng công suất, cấu tạo đơn giản nên dễ bảo trì.

Động cơ thang máy
_ Công suất cần thiết của động cơ lắp trong bộ tời thang máy có thể xác đònh theo biểu thức sau:
N=
)(
102

.
kw
vP
ptd
ηη
17
KHẢO SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY CHƯƠNG I: TỔNG QUÁT VỀ THANG MÁY
Trong đó:
• P: vòng lực trên puli dẫn cáp hoặc trên tang (kg)
• v: tốc độ chuyển động của cabin (m/s)
•
td
η
: hiệu suất truyền động của bộ tời
•
p
η
: hiệu suất của puli dẫn cáp hoặc tang
+ Khi có thêm một số truyền bánh răng phụ thì
td
η
=0,55  0,75
+ Khi lắp trục của puli dẫn cáp trên các ổ trượt thì
p
η
=0,940,96
+ Khi lắp trục trên các ổ lăng thì
p
η
=0,960,98

_ Đối với bộ tời không có hộp giảm tốc, khi dùng puli có nhiều rãnh thì
p
η
=0,850,9.
Khi hệ số cân bằng trọng lượng vật nâng 0,5 thì sẽ có lực vòng lớn nhất khi nâng cabin
toàn tải từ vò trí dưới cùng. Đối với trường hợp này thì trò số P sẽ bằng:
P = Q+G
cabin
+G
cáp
+W-G
dt
= Q(1-)+G
cáp
+W
Với
G
dt
= G
cabin
+.Q
Trong đó
• Q: trọng lượng vật nâng (kg)
• : trọng lượng cabin (kg)
• G
dt
: trọng lượng đối trọng (kg)
• G
cáp
: trọng lượng cáp (kg)

• W: các lực chuyển động phụ của cabin và tổn thất của puli dẫn hướng
_ Trong sơ đồ tính toán khung cabin trên, do vật đặt lệch tâm cabin nên lực cản chuyển
động do ma sát ở các dẫn hướng W
dh
sẽ bằng
W
dh
= 2Q
h
BA
Q
h
cc
Q
h
c
Q
h
c
3
)(
)(
22
11
+
=
+
=+
µµµ
Trong đó:

• : Hệ số ma sát giữa các guốc trượt cabin và các dẫn hướng
• A, B: Chiều rộng và chiều sâu cabin
• c, c
1
: Trò số dòch chuyển
_ Khi dùng guốc trượt bằng thép hoặc bằng gang làm việc với
+ Dẫn hướng bằng thép:  = 0,12
+ Dẫn hướng bằng gỗ:  = 0,2
+ Khi dùng guốc lăng: = 0,05
_ Tổn thất ở các puli dẫn hướng có thể được tính theo công thức:
W
pl
= .S.sin
2
α
Trong đó:
• S: Lực căng tổng cộng của các đầu cáp uốn qua puli (kg)
18
KHẢO SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY CHƯƠNG I: TỔNG QUÁT VỀ THANG MÁY
• : Góc ôm cáp của puli (độ)
• : Hệ số cản (khi puli lắp ổ lăn  = 0,02 ; khi puli lắp ổ trượt = 0,030,04
_ Lực cản ma sát chung W ở dẫn hướng và tổn thất ở các puli dẫn hướng là
W = (W
dh
+W
pl
).1,1
Thừa số 1,1 trong trường hợp này là tính đến các tổn thất phụ chứ được xét đến trong
tính toán (các puli của bộ hạn chế tốc độ, các puli của đối trọng kéo căng …).
_ Đối với thang máy không có dẫn hướng thì

W = 1,1.W
dh
= K
1
.Q
Trong đó
K
1
= 1,1..
h
BA )( +
_ Đối với thang máy tiêu chuẩn chở người và chở hàng (có ức nâng lên đến 2000 kg)
+ Khi dùng guốc trượt K
1
=0,060,07
+ Khi dùng guốc lăng K
1
=0,030,05
_ Đối với thang máy chở hàng trên 2000 kg, khi dùng guốc trượt thi(K
1
=0,10,12.
_ Mô men lực quán tính M
i
=M
v
+M
m
Trong đó
• M
m

: Mômen mở máy động cơ (kg.m)
• M
v
: Mômen không cân bằng do trọng lượng của vật ở trên puli dẫn cáp qui về trục
động cơ (kg.m). Có trò số là
M
v
= [ Q(1-)+G
cáp
].
pltd
i
D
ηη
2
0
Với
• D: Đường kính puli dẫn cáp
• i
0
: Tỷ số truyền của bộ tời
_ Mômen mở máy của động cơ lồng sóc lấy theo mômen lớn nhất M
max
của động cơ có
sẵn trong catalogue.
_ Đối với động cơ rôtor dây quấn, mômen mở máy có thể được tính tho công thức
M
m
=M
nom

.K
2
Trong đó
• M
nom:
Mômen danh nghóa của động cơ
• K
2
: Hệ số quá tải khi mở máy, lấy tùy thuộc vào sơ đồ mở máy của động cơ với
K
2
=1,82
_ Gia tốc góc của động cơ xác đònh theo điều kiện: M
i
=
ε
.
.4
.
2
0
g
DG
Với:
ε
=
2
0
.
4

DG
gMi
• G. D
2
0
: Mômen vôlăng của các bộ phận chuyển động (kg.m
2
)
19
KHẢO SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY CHƯƠNG I: TỔNG QUÁT VỀ THANG MÁY
• g: Gia tốc trọng trường (m/s
2
)
_ Gia tốc lớn nhất của cabin khi mở máy:
εα
.
.2
0
max
i
D
=
_ Thay giá trò của
ε
và M
i
vào ta được
2
0
)

0
max
.
(
.6,19
DG
MM
i
D
mv
+
=
α
_ Mômen vôlăng qui dẫn được tính theo công thức
G.
2
0
2
222
0
).(
) (1,1
i
DGGGQ
DGDGD
capdtcabin
phu
+++
++=
Trong đó:

• D
2
u
v G.D
2
ph
là các mômen vôlăng phần ứng của động cơ (rôtor) và puli phanh.
_ Mômen không cân bằng do trọng lượng của đối trọng trong trường hợp nay bằng
)(tan0
2
).70(
gpulitd
capv
i
D
GQM
ηη
−+Ψ=
_ Trong các bộ tời có dẫn động bằng động cơ 2 tốc độ cần phải kiểm tra mômen phanh
M’
d
trong trường hợp nó chuyển sang tốc độ thấp. Đối với trường hợp bất lợi nhất là trường
hợp phanh khi nó đến điểm dừng đầu tiên, khi đó:
M
i
= M’
d
+ M
v
_ Từ công thức tính 

max,
ta có được
MvDG
D
i
M
d
−=
2
0
0max
'

.6,19
.
α
III_ TÍNH TANG VÀ PULI DẪN CÁP
_ Đường kính D tối thiểu cho phép của puli dẫn cáp hoặc tang được xác đònh theo công
thức: D=d.e
Trong đó
• Đường kính D được đo theo đáy xẻ rãnh của puli hoặc tang
• d: Đường kính cáp
• e: Hệ số phụ thuộc vào loại thang máy và tốc độ thang máy
.I.1.1.
Loại thang máy Hệ số e
Thang máy chở người và thang máy chở hàng có người áp tải với tốc
độ trên 1,5 m/s
45
Cũng như trên với tốc độ 1,5 m/s nhưng đối với thang máy bệnh viện 40
Thang máy chở người loại nhỏ và thang máy chở hàng không có

người áp tải
30
20
KHẢO SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY CHƯƠNG I: TỔNG QUÁT VỀ THANG MÁY
.I.1.2. Bảng trò số nhỏ nhất cho phép của hệ số e

Một số dạng puli dẫn cáp
_ Chiều dài phần xẻ rãnh của tang được tính theo chiều dài của cáp quấn trên tang L
c
và số cáp trên đó treo cabin Z (cũng chính số cáp này tro đối trọng).Khi treo cabin trên
nhiều cáp thì sự xẻ rãnh trên tang được chế tạo thành nhiều mối, số mối bằng Z.
_ Số vòng cần thiết của mỗi rãnh trên tang được xác đònh theo công thức:
3
)(
+
+
=
dD
L
Z
c
x
π

3 vòng xẻ thêm cho mỗi trường hợp này là cần thiết để đỡ tải trọng cho cụm kẹp các cáp
teo đối trọng và cabin trên tang.
_ Bước xẻ rãnh được xác đònh sao cho giữa các vòng cáp được quấn trên tang còn lại một khe hở khoảng [1 3mm], như vậy
i=[d+(13)].Z
_ Chiều dài phần xẻ rãnh của tang
L

x
=Z
x
.t
_ Chiều rộng của puli dẫn cáp (khoảng cách giữa các đường trục của các sợi cáp ngoài cùng) là
b=(1,22).d.(Z+1)
.I.2.
.I.3. Một số biên dạng của puli dẫn cáp
• Biên dạng lòng máng:
• Biên dạng nữ a đường tròn có xẻ đáy:
21
KHẢO SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY CHƯƠNG I: TỔNG QUÁT VỀ THANG MÁY

_ Khi tính duyệt các kích thước của biên dạng từ điều kiện bám của cáp với puli. Có hai trường hợp làm việc tính toán của
thang máy là:
1.Thang máy làm việc với tải trọng danh nghóa.
2.Thang máy làm việc với tải trọng thử.
_ Khi lấy trò số cân bằng trọng lượng vật nâng = 0,5 và thang máy làm việc với tải
danh nghóa thì trường hợp tính toán sẽ là trường hợp cabin có tải từ tầng trệt lên.
Khi không có cáp cân bằng thì sức căng lớn nhất S
1
của cáp nâng từ phía cabin vào thời
điểm mở máy sẽ là: S
1
=(Q+G+G
c
).(1+
)
g
α

+W
_ Từ phía đối trọng sẽ là:
S
2
=G
dt
(1+
)1).(()
g
GQ
g
αα
++Ψ=
Trong đó
• : Gia tốc mở máy (m/s
2
)
• W: Các lực cản phu
• G: Trọng lượng cabin (kg)
• Q: Trọng kượng vật nâng (kg)
• G
dt
: Trọng lượng đối trọng (kg)
•  : Hệ số cân bằng trọng lượng vật nâng
Sơ đồ tính lực kéo trên puli dẫn cáp
_ Khi tải trọng nâng thử thì
S
1
=Q.K
qt

+G+G
c
S
2
=G
dt
• Với K
qt
là hệ số quá tải
_ Để tránh trượt trên puli cần phải thỏa mãn điều kiện
αµ
.
2
1
0
e
S
S
≥
Với
• 
0:
Hệ số ma sát giữa cáp và puli
• : Góc ôm
_ Từ điều kiện này ta suy ra được hệ số ma sát cho phép nhỏ nhất trên vành puli là
22
KHẢO SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY CHƯƠNG I: TỔNG QUÁT VỀ THANG MÁY

0
=

2
1
ln
1
S
S
α
_ Trò số tải trọng khi đường kính puli là D trên một đoạn vành tùy ý ứng với góc   nhỏ sẽ là
ϕ
∆
=
.
.2
D
N
q
_ Trò số áp lực pháp tuyến tác dụng trên vành puli sẽ là
N=2S.sin
Z2
ϕ
∆
_ Với S là lực căng chung của các cáp ở đoạn đang xét, do góc  là nhỏ nên ta đặt
sin
22
ϕϕ
∆
=
∆
Do đó ta có q=
ZD

S
.
2
, đây sẽ là tải trọng lớn nhất tại thời điểm cáp đi vào puli, tức là
khiS=S
1
IV_ TÍNH TOÁN PHANH
Hệ thống bảo vệ cơ khí cho thang máy chính là các cơ cấu phanh an toàn của thang. Trong hệ thống bảo vệ thang máy, gồm
có 2 loại:
1. Phanh điện từ: Được lắp trên puli dẫn động của hộp giảm tốc máy kéo có khả năng
tạo ra mômen thắng. Nguyên lý hoạt động khi ở trạng thái bình thường (không có điện
vào cuộn dây), lò xo sẽ kéo hai má thắng lại và ôm sát vào trống ma sát gắn liền với trục
động cơ và hãm không cho trục quay. Khi cuộn dây có điện, lực hút sinh ra sẽ làm cho
đòn chống bò đẩy ra, và đẩy hai má thắng ra khỏi trống ma sát, trục động cơ có thể quay tự
do.
Hình vẽ phanh điện từ
_ Nếu muốn nhã má thắng ra mà không cần cấp điện, ta có thể tiến hành quay tay để
hai má thắng nhả ra (sử dụng thao tác này khi buồng thang gặp sự cố do mất điện).
2. Phanh cơ khí (bộ Governor): Gồm các cụm chi tiết sau:
+ Puli cáp, đối trọng khống chế vận tốc.
+ Bộ giật thắng.
+ Càng thắng, ngàm thắng, nêm, rail.
23
KHẢO SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY CHƯƠNG I: TỔNG QUÁT VỀ THANG MÁY
Nguyên lý hoạt động: Khi thang vượt quá tốc độ cho phép, bộ khống chế vận tốc (Governor) sẽ tác động kẹp chặt cáp, lúc
đó thanh truyền giật càng thắng, kéo nêm chạy trong rãnh xẻ trên ngàm thắng nêm vào thanh ray dẫn thang, làm dừng
buồn thang.
.I.1. Governor
1. Puli cáp
2. Thanh kéo

3. Bánh cóc
4. Tay quay
5. Khối ly tâm
6. Khớp quay
7. Tay đòn
8. Thân hộp
.I.2. Bản vẽ chi tiết bộ
Governor
9. Lò xo
10. Trục puli
11. Tấm chắn trục puli
12. Khớp lắc
13. Trục xoay
14 & 19. Chốt xoay
16. Tay búa liên kết

_ Khi tính toán phanh cần phải làm sao cho phanh của bộ tời có thể giữ được tải trọng thử và phải đảm bảo được độ chính
xác khi dừng tầng theo đúng yêu cầu. Gia tốc khi hãm phanh không được lớn hơn trò số cho phép theo qui phạm.
_ Mômen phanh cần thiết để giữ được tải trọng thử được xác đònh theo điều kiện
0
0
.
.2
.
.
ηβ
i
DP
M
TT

=
Trong đó:
• P: Lực kéo trên vành puli hoặc tang (kg)
• D: Đường kính của puli dẫn cáp hoặc tang (kg)
• 
T:
Hệ số

dự trữ mômen phanh (
T
=1,21,3)
• i
0
và 
0
là tỷ số truyền và hiệu suất các cơ cấu của bộ tời (
0=

td.

p
)
_ Trò số lực kéo P trong trường hợp này bằng
P=Q.K
qt
+G
cap
– G
dt
=Q.(K

qt
- ) + G
cap
_ Trong đó K
qt
là hệ số quá tải của thang máy
K
qt
= 1,5 đối với thang máy tải hàng
K
qt
= 2 đối với thang máy tải khách, thang máy bệnh viện và thang máy hàng có
người áp tải.
_ Khi tính độ chính xác dừng của cabin với mômen phanh đã chọn thì quãng đường phanh của nó có thể xác đònh theo điều
kiện:
24
KHẢO SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY CHƯƠNG I: TỔNG QUÁT VỀ THANG MÁY
SWSP
vm
qd

2
.
2
=±

Trong đó:
• m
qd
: Khối lượng của tất cả các bộ phận chuyển động của thang máy (cabin, cáp,

đối trọng …)
• v: Tốc độ chuyển động của cabin (m/s)
• W: Lực cản chuyển động của cabin khi phanh
• s: Quãng đường phanh của cabin (m), với S=
)(2
.
2
PW
vm
qd
±
; dấu
±
là phụ thuậc vào
hướng chuyển động của cabin và trò số tải trọng của nó
)a.1.
Sơ đồ tính toán độ chính xác dừng tầng của cabin thang máy
_ Quãng đường phanh lớn nhất S
1
khi hạ cabin toàn tải xuất hiện khi cabin tiến về tần
dừng đầu tiên. Lực vòng P trên puli dần cáp trong trường hợp này bằng
P=Q+G+G
cáp
-G
dt
=Q(1-)+G
cáp
_ Quãng đường phanh lớn nhất khi cabin chuyển động lên xuất hiện khi cabin không có chất tải. Khi đó
P=G
dt

+G
cáp
-G=.Q+G
cáp
_ Nếu xét việc chuyển động đi lên và đi xuống của toàn tải thì trong lực P có dấu “-“. Việc tính lực W cản chuyển động khi
phanh tiến hành đối với trường hợp bất lợi nhất đó là khi vật đặt đúng trọng tâm cabin. Trong trường hợp này thì trò số W
sẽ bằng lực phanh do phanh tạo ra và quy dẫn về cabin
W=
0
0
.
.2
η
D
iM
T
_ Khối lượng qui dẫn của các bộ phận chuyển động của thang máy m
qd
được tính theo
công thức:
m
qd
=
).
.
(
1
2
0
2

2
0
i
D
DG
GGGQ
g
dtcap
++++
_ Với G.
2
0
D
là mômen vô lăng của các bộ phận quay bộ tời, trong trường hợp này thì
G
1,1) (
222
0 Tdc
DGDGD +=
_ Trong đó
2
.
dc
DG
và
2
T
GD
là các mômen vô lăng của phần ứng động cơ và của bánh
phanh. Từ các trò số P, W, và m

qd
ta có thể tính được các quãng đường phanh S
1
và S
2
của
cabin khi chuyển động lên không tải và khi đi xuống với toàn tải.
25