Đồ án tốt nghiệp thiết kế, chế tạo mô hình thang máy 4 tầng

-i-

MỤC LỤC

Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ THANG MÁY
1
1.1. Giới thiệu 2
1.2. Lịch sử phát triển của thang máy 4
1.3. Phân loại thang máy 4
1.3.1. Phân loại thang máy theo công dụng 4
1.3.1.1. Thang máy chuyên chở người 4
1.3.1.2. Thang máy chuyên chở hàng có người ñi kèm 4
1.3.1.3. Thang máy chuyên chở hàng không có người ñi kèm 4
1.3.1.4. Thang máy chuyên chở người có hàng ñi kèm 4
1.3.1.5. Thang máy chuyên chở bệnh nhân 5
1.3.2. Phân loại theo hệ thống dẫn ñộng 5
1.3.2.1. Thang máy dẫn ñộng ñiện 5
1.3.2.2. Thang máy thủy lực 5
1.3.3. Phân loại theo các thông số cơ bản 6
1.3.3.1. Phân loại theo khối lượng vận chuyển của cabin 6
1.3.3.2. Phân loại theo tốc ñộ di chuyển của cabin 6
1.3.4. Phân loại theo hệ thống vận hành 7
1.3.4.1. Theo mức ñộ tự ñộng 7
1.3.4.2. Theo tổ hợp ñiều khiển 7
1.3.4.3. Theo vị trí ñiều khiển 7
Chương 2: TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY
8
2.1. Trang thiết bị cơ khí của thang máy 9
2.1.1. Tổng thể cơ khí thang máy 9

2.1.2. Thiết bị lắp ñặt trong buồng máy 9
2.1.3.Thiết bị lắp ñặt trong giếng thang máy (Hình 2.1) 10
2.1.4. Thiết bị lắp ñặt trong hố giếng thang máy 11
2.1.5.1. Ray dẫn hướng 12
2.1.5.2. Giảm chấn 12
2.1.6. Cabin và các thiết bị liên quan 12
2.1.6.1. Khung cabin 13
2.1.6.2. Ngàm dẫn hướng 13
2.1.6.3. Hệ thống treo cabin 13
2.1.6.4. Buồng cabin 13


-ii-

2.1.6.5. Hệ thống cửa cabin và cửa tầng 13
2.1.7. Hệ thống cân bằng trong thang máy 14
2.1.7.1. ðối trọng 14
2.1.7.2. Xích và cáp cân bằng 14
2.1.7.3. Cáp nâng 14
2.1.7.4. Bộ kéo tời 15
2.1.8. Thiết bị an toàn cơ khí 15
2.1.9. Cảm biến vị trí 15
2.2. Yêu cầu trong hệ thống thang máy 15
2.2.1. Yêu cầu chung của thang máy 15
2.2.1.1. An toàn 16
2.2.1.2. ðộ tin cậy 16
2.2.1.3. ðộ chính xác dừng cabin ở mỗi tầng 16
2.2.1.4. ðáp ứng nhanh yêu cầu của hành khách 17
2.2.1.5. Hạn chế tiếng ồn 17
2.2.1.6. Tiện nghi 17

2.2.2.Yêu cầu ñối với hệ thống ñiều khiển thang máy 17
2.3. Hệ truyền ñộng trong thang máy 17
2.3.1. Ảnh hưởng của tốc ñộ, gia tốc và ñộ giật ñối với hệ truyền ñộng thang máy
17
2.3.1. Phân loại các hệ truyền ñộng trong thang máy 18
2.4. Nguyên tắc hoạt ñộng của thang máy 19
2.4.1. Hệ thống giao tiếp giữa hành khách và thang máy 19
2.4.2. Nguyên tắc hoạt ñộng của thang máy 19
2.4.2.1. Chế ñộ tự ñộng 19
2.4.2.2. Chế ñộ bằng tay 20
2.4.3.Tính năng hoạt ñộng của thang máy 20
2.4.3.1. Khi nhấn nút gọi tầng 20
2.4.3.2. Khi nhấn nút chọn tầng trong cabin 20
2.4.4. Phân tích sự cố và an toàn trong thang máy 21
2.4.5. An toàn về cửa 21
2.4.6. Cabin bị quá tải 21
Chương 3: PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
22
3.1. Các phương pháp truyền ñộng của thang máy 23
3.1.1. Truyền ñộng kiểu kéo không có hộp số 23


-iii-

3.1.1.1. Mô tả 23
3.1.1.2. Hoạt ñộng 23
3.1.2. Truyền ñộng kiểu kéo có hộp số 23
3.1.2.1. Mô tả 23
3.1.2.2. Phần cơ 24
3.1.2.3. Lực kéo và công suất 24

3.2. Giới thiệu về PLC (Programmable Logic Contronller) 25
32.1. Sơ lược các hệ thống ñiều khiển 25
3.2.1.1. Hệ thống ñiều khiển bằng relay 25
3.2.1.2. Hệ thống ñiều khiển ñiện tử 25
3.2.2. Tìm hiểu chung về PLC 29
3.2.2.1. ðặc ñiểm của hệ thống lập trình PLC 29
3.2.2.2. Cấu trúc phần cứng của bộ ñiều khiển PLC 31
3.2.3. Tìm hiểu họ PLC S7-300 của hãng Siemens 37
3.2.3.2. Kiểu dữ liệu, cấu trúc bộ nhớ và phương thức truy cập bộ nhớ 40
3.2.3.4. Khối cơ bản 42
3.3. Thiết kế mô hình 51
3.3.1. Yêu cầu về thiết kế thang máy 51
3.3.2. Thiết kế khung thang máy 52
3.3.3. Thiết kế hệ thống truyền ñộng 53
3.3.3.1. Thiết kế truyền ñộng xích 54
3.3.3.2. Thiết kế bộ truyền ñộng ñai 54
3.3.3.3. Tính chọn trục 55
3.3.3.4. Thiết kế buồng thang 56
3.3.3.5. Chọn ñộng cơ ñiện 57
3.3.3.6. Chọn sơ bộ ñộng cơ 60
3.4. Thiết kế mạch ñiều khiển 61
3.4.1. Yêu cầu về mạch ñiều khiển 61
3.4.2. Thiết kế mạch 62
3.4.2.1. Khối nguồn 62
3.4.2.2. Khối nút nhấn 62
3.4.2.3. Khối hiển thị chiều di chuyển của cabin và led báo hiệu 63
3.4.2.5. Khối công suất 67
3.5. Mô hình hoàn thiện 68
3.5. Lưu ñồ và giải thuật ñiều khiển 70

-iv-

3.5.1. Lưu ñồ chương trình chính 70
3.5.2. Lưu ñồ chương trình bằng tay(manual) 71
3.5.3. Lưu ñồ chương trình tự ñộng(Auto) 72
3.5.4. Lưu ñồ ñiều khiển cửa 73
3.6. Chương trình ñiều khiển 73
Chương 4: THỰC NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ
74
4.1. Thực nghiệm 75
4.2. Phân tích kết quả 75
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ðỀ XUẤT
77
5.1. Kết luận 78
5.2. ðề xuất 78
Phụ lục 1
79


-1-

Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ THANG MÁY


-2-

1.1. Giới thiệu
- Thang máy là thiết bị vận tải chuyên chở hàng và người theo phương
thẳng ñứng hoặc nghiêng nhỏ hơn một góc 15
0
so với phương thẳng ñứng một
tuyến ñã ñịnh sẵn.
- Thang máy ñược sử dụng rộng rãi trong các ngành sản xuất như: trong xây
dựng, khai thác hầm mỏ, luyện kim, công nghiệp nhẹ, ở ñó thang máy ñược sử dụng
ñể vận chuyển hàng hóa, sản phẩm, ñưa công nhân tới làm việc có ñộ cao khác
nhau, … Nó ñã thay thế cho sức lực của con người, và mang lại năng suất cao.
Hình dáng tổng thể của thang máy ñược giới thiệu ở hình 1.1.
- Trong sinh hoạt dân dụng, thang máy ñược lắp ñặt và sử dụng rộng rãi
trong các tòa nhà cao tầng, trong các khách sạn, chung cư, bệnh viện, … Hệ
thống thang máy ñã giúp con người tiết kiệm ñược nhiều thời gian và sức lực.
- Nhiều quốc gia trên thế giới ñã quy ñịnh ñối với các nhà cao trên 6 tầng
trở lên phải trang bị thang máy ñể ñảm bảo cho người ñi lại thuận lợi, tiết kiệm
thời gian và tăng năng suất lao ñộng. Giá thành của thang máy trang bị cho công
trình so với tổng giá thành công trình chiếm khoảng 6% ÷ 7% là hợp lý.
- Ở Việt Nam, trước ñây thang máy chủ yếu ñược sử dụng trong các ngành
công nghiệp ñể vận chuyển hàng hóa và ít phổ biến. Nhưng trong giai ñoạn hiện
nay, với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế và ñời sống nhân dân ngày càng
ñược nâng cao, việc sử dụng thang máy trong các lĩnh vực ngày càng tăng lên.
-
Thang máy là một thiết bị vận chuyển ñòi hỏi tính an toàn nghiêm ngặt, nó

liên quan ñến tài sản và tính mạng con người, vì vậy yêu cầu chung ñối với thang
máy khi thiết kế, chế tạo, lắp ñặt vận hành, sử dụng và sửa chữa là phải tuân thủ
một cách nghiêm ngặt các yêu cầu về kĩ thuật an toàn ñược quy ñịnh trong các
tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm. Thang máy cần phải có ñầy ñủ các thiết bị an
toàn, ñảm bảo ñộ tin cậy như: ñiện chiếu sáng dự phòng khi mất ñiện, chuông
báo, an toàn cabin, công tắc an toàn của cabin, khóa an toàn cửa tầng.


-3-




Hình 1.1: Hình dáng tổng thể của một thang máy




-4-

1.2. Lịch sử phát triển của thang máy
- Cuối thế kỷ 19 trên thế giới chỉ có một vài hãng thang máy như OTIS,
SHINDLER, chiếc thang máy ñã ñược chế tạo và ñưa vào sử dụng của hãng
thang máy OITS năm 1853, ñến năm 1874 hãng thang máy SHINDLER cũng
chế tạo thành công những chiếc thang máy khác. Lúc ñầu bộ tời kéo chỉ có một
tốc ñộ, cabin chỉ có kết cấu ñơn giản, cửa tầng ñóng bằng tay, tốc ñộ di chuyển
của cabin thấp. ðầu thế kỷ 20 có nhiều hãng thang máy khác ra ñời như: KONE,
MITSUBISHI, NIPPON ELEVTOR, … ñã chế tạo các thang máy có tốc ñộ cao,
tiện nghi trong cabin tốt hơn và êm hơn.
- Vào những năm 1970 ñã chế tạo thang máy ñạt tốc ñộ 450m/ph, những

thang máy chở hàng ñã có tải trọng nâng tới 30 tấn, ñồng thời trong thời gian
này, ñã có những thang máy thủy lực ra ñời. Sau một khoảng thời gian ngắn với sự
tiến bộ của các ngành khoa học khác tốc ñộ của thang máy ñã ñạt tới 600m/ph.
- Vào những năm 1980 ñã xuất hiện hệ thống ñiều khiển ñộng cơ bằng
phương pháp biến ñổi ñiện áp và tần số. Thành tựu này cho phép thang máy hoạt
ñộng êm dịu hơn, tiết kiệm ñược khoảng 40% công suất ñộng cơ. ðồng thời cũng
vào những năm này ñã xuất hiện loại thang máy dùng ñộng cơ ñiện cảm ứng
tuyến tính. ðầu những năm 1990 trên thế giới ñã chế tạo ñược những thang máy
có tính năng kĩ thuật ñặc biệt khác.
1.3. Phân loại thang máy
1.3.1. Phân loại thang máy theo công dụng
1.3.1.1. Thang máy chuyên chở người
Loại này chuyên chở hành khách trong các khách sạn, công sở, nhà nghỉ,
các khu chung cư, siêu thị, bệnh viện, trường học.
1.3.1.2. Thang máy chuyên chở hàng có người ñi kèm
Loại này thường dùng cho nhân viên khách sạn, … chủ yếu dùng ñể chở
hàng nhưng có người ñi kèm ñể phục vụ. Loại này thường dùng trong các nhà
máy, công xưởng, nhà kho,
1.3.1.3. Thang máy chuyên chở hàng không có người ñi kèm
Loại này thường dùng ñể chở vật liệu, loại thang máy này có ñặc ñiểm chỉ
có ñiều khiển ở ngoài cabin.
1.3.1.4. Thang máy chuyên chở người có hàng ñi kèm

Loại này thường dùng cho các siêu thị, khu triển lãm.


-5-

1.3.1.5. Thang máy chuyên chở bệnh nhân
Loại này thường dùng cho các bệnh viện, các khu ñiều dưỡng.

1.3.2. Phân loại theo hệ thống dẫn ñộng
1.3.2.1. Thang máy dẫn ñộng ñiện
Loại này dẫn ñộng cabin lên xuống nhờ ñộng cơ ñiện truyền qua hộp giảm
tốc tới puly ma sát hoặc tang cuốn cáp. Chính nhờ cabin ñược treo bằng cáp mà
hành trình lên xuống của nó không bị hạn chế.



Hình 1.2: Thang máy ñiện có bộ tời ñặt phía trên giếng thang
a, b) Dẫn ñộng cabin bằng puly ma sát
c) Dẫn ñộng cabin bằng tang cuốn cáp
1.3.2.2. Thang máy thủy lực
ðặc ñiểm của loại thang này là cabin ñược ñẩy từ dưới lên nhờ pittông-
xilanh thủy lực với hành trình tối ña là khoảng 18m, vì vậy không thể trang bị
cho các công trình cao tầng.


-6-



Hình 1.3: Thang máy thủy lực
a) Pittông ñẩy trực tiếp từ ñáy cabin
b) Pittông ñẩy trực tiếp từ phía sau cabin
c) Pittông kết hợp với cáp gián tiếp ñẩy từ phía sau cabin
1.3.3. Phân loại theo các thông số cơ bản
1.3.3.1. Phân loại theo khối lượng vận chuyển của cabin
• Thang máy loại nhỏ Q < 500kg.
• Thang máy loại trung bình Q = 500kg
÷

1000kg.
• Thang máy loại lớn Q = 1000kg
÷
1600kg.
• Thang máy loại rất lớn Q > 1600kg.
1.3.3.2. Phân loại theo tốc ñộ di chuyển của cabin
• Thang máy tốc ñộ thấp v < 1 m/s.
• Thang máy tốc ñộ trung bình v = 1 m/s
÷ 2,5
m/s.
• Thang máy tốc ñộ cao v=2,5 m/s
÷
4 m/s.
• Thang máy tốc ñộ rất cao v > 4 m/s.


-7-

1.3.4. Phân loại theo hệ thống vận hành
1.3.4.1. Theo mức ñộ tự ñộng
• Loại bán tự ñộng.
• Loại tự ñộng.
1.3.4.2. Theo tổ hợp ñiều khiển
• ðiều khiển ñơn.
• ðiều khiển kép.
• ðiều khiển theo nhóm.
1.3.4.3. Theo vị trí ñiều khiển
• ðiều khiển trong cabin.
• ðiều khiển ngoài cabin.
• ðiều khiển cả trong và ngoài cabin.

-8-












Chương 2: TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY



-9-

2.1. Trang thiết bị cơ khí của thang máy
2.1.1. Tổng thể cơ khí thang máy
- Các thiết bị chính của thang máy gồm có: cabin, tời nâng, cáp treo buồng
thang, ñối trọng, ñộng cơ truyền ñộng, phanh hãm ñiện từ, và các thiết bị ñiều
khiển khác.
- Tất cả các thiết bị của thang máy ñược ñặt trong giếng thang (khoảng
không gian từ trần của tầng cao nhất ñến mức sâu nhất của tầng 1), trong buồng

máy (trên sàn tầng cao nhất) và hố thang (dưới mức sàn tầng 1). Bố trí các thiết
bị của thang máy ñược biểu diễn trên hình 2.1.
- Các thiết bị thang gồm có: 1. ðộng cơ ñiện; 2. Puly; 3. Cáp treo; 4. Bộ hạn
chế tốc ñộ; 5. cabin; 6. Thanh dẫn hướng ; 7. Hệ thống ñối trọng; 8. Trụ cố ñịnh;
9. Puly dẫn hướng; 10. Cáp liên ñộng; 11. Cáp cấp ñiện; 12. ðộng cơ ñóng mở
cửa buồng thang.
2.1.2. Thiết bị lắp ñặt trong buồng máy
- Cơ cấu nâng: Trong buồng máy lắp ñặt hệ thống tời nâng hạ buồng thang
(cơ cấu nâng) 1 (trong hình 2.1) tạo ra lực kéo chuyển ñộng cabin và ñối trọng.
+ Cơ cấu nâng gồm các bộ phận sau: Bộ phận kéo cáp (puly hoặc tang quấn
cáp), hộp giảm tốc, phanh hãm ñiện từ hoặc ñộng cơ truyền ñộng. Tất cả các bộ
phân trên ñều ñược lắp ñặt trên một tấm ñế bằng thép. Trong thang máy thường
dùng hai cơ cấu nâng (hình 2.2).
• Cơ cấu nâng có hộp tốc ñộ.
• Cơ cấu nâng không có hộp tốc ñộ: thường dùng trong các thang
máy có tốc ñộ cao.
- Tủ ñiện: Trong tủ ñiện lắp ráp cầu dao tổng, các cầu chì, công tắc tơ và các
loại rơle trung gian.
- Puly dẫn hướng 2 (hình 2.1).
- Bộ phận hạn chế tốc ñộ 4 (hình 2.1).




-10-




Hình 2.1: Thiết bị cơ khí lắp trong thang

2.1.3.Thiết bị lắp ñặt trong giếng thang máy (Hình 2.1)
- Cabin: Trong quá trình làm việc cabin (5) di chuyển trong giếng thang
máy dọc theo các thanh dẫn hướng (6).


-11-

- Trên nóc cabin có lắp ñặt phanh bảo hiểm. ðộng cơ truyền ñộng ñóng mở
cửa cabin (12). Trong cabin lắp ñặt hệ thống nút bấm ñiều khiển, hệ thống ñèn
báo, ñèn chiếu sáng cabin, ñiện thoại liên lạc bên ngoài hoặc chuông báo ñộng
trong trường hợp thang máy mất ñiện. Cung cấp ñiện cho cabin bằng dây cáp
mềm (11).

Hình 2.2: Cơ cấu nâng thang

- Hệ thống cáp treo (3) là hệ thống cáp treo hai nhánh một ñầu nối với cabin
một ñầu nối với ñối trọng (7) cùng với puly dẫn hướng.
- Trong giếng thang máy còn lắp ñặt hệ thống cảm biến vị trí nhằm chuyển
ñổi tốc ñộ ñộng cơ, dừng cabin ở mỗi tầng.
2.1.4. Thiết bị lắp ñặt trong hố giếng thang máy
Trong hố giếng thang máy lắp ñặt hệ thống giảm xóc 8 (hình 2.1) là hệ
thống giảm xóc dùng lò xo và giảm xóc thủy lực tránh sự va ñập của cabin và ñối
trọng xuống sàn của giếng thang máy trong trường hợp công tắc hành trình hạn
chế hành trình di chuyển xuống bị sự cố.


-12-

2.1.5 Các thiết bị cố ñịnh trong giếng thang

2.1.5.1. Ray dẫn hướng
Ray dẫn hướng ñược lắp ñặt trong giếng thang ñể dẫn hướng cho cabin và
ñối trọng ñể luôn nằm vị trí thiết kế của chúng trong giếng thang và không bị
dịch chuyển theo phương nằm ngang trong quá trình chuyển ñộng. Ngoài ra ray
dẫn hướng còn phải ñủ cứng ñể trọng lượng của cabin và tải trọng trong cabin
tựa lên.
2.1.5.2. Giảm chấn
Giảm chấn ñược lắp ñặt dưới ñáy hố thang ñể dừng và ñỡ cabin ñối trọng
trong trường hợp cabin hoặc ñối trọng chuyển ñộng xuống dưới vọt quá vị trí ñặt
công tắc hành trình cuối cùng. Giảm chấn phải có ñộ cao ñủ lớn ñể khi cabin
hoặc ñối trọng tì lên nó thì có ñủ khoảng trống cần thiết phù hợp cho người có
trách nhiệm kiểm tra, ñiều chỉnh, sửa chữa.


Hình 2.3: Giảm chấn dùng lò xo
2.1.6. Cabin và các thiết bị liên quan
Cabin là bộ phận mang tải của thang máy. Cabin phải có kết cấu sao cho có
thể tháo rời nó thành từng bộ phận nhỏ. Theo cấu tạo, cabin gồm hai 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 ñòn
và bộ bảo hiểm, hệ thống cửa và cơ cấu ñóng, mở cửa, … Ngoài ra, cabin thang
máy chở người còn phải ñảm bảo các yêu cầu về thông gió, nhiệt ñộ và ánh sáng.


-13-

2.1.6.1. Khung cabin

Khung cabin là phần xương sống của cabin thang máy, ñược cấu tạo từ các
thanh thép chịu lực lớn. Khung cabin phải ñảm bảo thiết kế sao cho chịu ñủ tải

ñịnh mức.
2.1.6.2. Ngàm dẫn hướng
Ngàm dẫn hướng có tác dụng dẫn hướng cho cabin và ñối trọng dọc theo
ray dẫn hướng và khống chế dịch chuyển ngang của cabin và ñối trọng trong
giếng thang không vượt quá giá trị cho phép. Có hai loại ngàm dẫn hướng: trượt
và con lăn.
2.1.6.3. Hệ thống treo cabin
Do ñối trọng và cabin ñược treo bằng nhiều sợi cáp riêng biệt cho nên phải
có hệ thống treo ñể ñảm bảo cho các sợi cáp nâng riêng biệt có ñộ căng như
nhau. Trong trường hợp ngược lại, sợi cáp chịu lực căng lớn nhất sẽ bị quá tải
còn sợi cáp chùng sẽ bị 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 ñều.
Vì vậy mà hệ thống treo cabin phải ñược trang bị thêm tiếp ñiểm ñiện của mạch
an toàn ñể ngắt ñiện dừng thang khi một trong các sợi cáp bị chùng quá mức cho
phép ñể phòng ngừa tai nạn. Khi ñó thang máy chỉ có thể hoạt ñộng ñược khi ñã
ñiều chỉnh ñộ căng của các cáp như nhau. Hệ thống treo cabin ñược lắp ñặt với
dầm trên khung ñứng trong hệ thống chịu lực của cabin.
2.1.6.4. Buồng cabin
Buồng cabin là một kết cấu có thể tháo rời ñược gồm sàn, trần và vách
cabin. Các phần này có liên kết với nhau và liên kết với khung chịu lực của
cabin. Buồng cabin phải ñược ñảm bảo với các yêu cầu cần thiết về mặt kĩ thuật
cũng như mặt mỹ thuật.
2.1.6.5. Hệ thống cửa cabin và cửa tầng
Cửa cabin và cửa tầng là những bộ phận có vai trò rất quan trọng trong việc
ñảm bảo an toàn và có ảnh hưởng ñến chất lượng, năng suất của thang máy. Hệ
thống cửa cabin và cửa tầng ñược thiết kế sao cho khi dừng tầng nào thì chỉ dùng
ñộng cơ mở cửa buồng thang ñồng thời hệ thống cơ khí gắn cửa buồng thang liên
kết với cửa tầng làm cho cửa tầng cũng mở theo. Tương tự khi ñóng lại thì hệ
thống liên kết sẽ không tác ñộng vào cửa tầng nữa mà buồng thang lại di chuyển
ñi lên các tầng khác.

-14-

2.1.7. Hệ thống cân bằng trong thang máy
- ðối trọng, cáp nâng, cáp ñiện, cáp hoặc xích cân bằng là những bộ phận
của hệ thống cân bằng trong thang máy ñể cân bằng với trọng lượng của cabin và
tải trọng nâng. Việc chọn sơ ñồ ñộng học và trọng lượng các bộ phận của hệ
thống cân bằng có ảnh hưởng lớn ñến mô men tải trọng và công suất ñộng cơ của
cơ cấu dẫn ñộng, ñến lực căng lớn nhất của cáp nâng và khả năng kéo của puly
ma sát.
2.1.7.1. ðối trọng
ðối trọng là bộ phận ñóng vài trò chính trong hệ thống cân bằng của thang
máy. ðối với thang máy có chiều cao nâng không lớn, người ta chọn ñối trọng
sao cho trọng lượng của nó cân bằng. Khi thang máy có chiều cao nâng lớn,
trọng lượng của cáp nâng và cáp ñiện là ñáng kể nên người ta dùng cáp hoặc xích
cân bằng ñể bù trừ lại phần tải trọng của cáp ñiện và cáp nâng chuyển từ nhánh
treo cabin sang nhánh treo ñối trọng và ngược lại khi thang máy hoạt ñộng.
2.1.7.2. Xích và cáp cân bằng
Xích cân bằng thường ñược dùng cho thang máy có tốc ñộ dưới 1,4 m/s. ðối
với thang máy có tốc ñộ cao, người ta thường dùng cáp cân bằng và có thiết bị
kéo căng cáp cân bằng ñể không bị xoắn. Tại thiết bị kéo căng cáp cân bằng phải
có tiếp ñiểm ñiện an toàn ñể ngắt mạch ñiều khiển của thang máy khi cáp cân bằng
bị ñứt hoặc bị giãn quá lớn và khi có sự cố với thiết bị kéo căng cáp cân bằng.
2.1.7.3. Cáp nâng
- Có cấu tạo bằng sợi thép cacbon tốt có giới hạn bền 1400 ÷ 1800N/mm
2
.
- Trong thang máy thường dùng từ 3 ñến 8 sợi cáp bện. Cáp nâng thường
ñược chọn theo ñiều kiện sau:

S
MAX
* n ≤ S
d

+ Trong ñó:
• S
MAX
: lực căng cáp lớn nhất trong quá trình làm việc của thang
máy.
• N: hệ số an toàn bền của cáp, lấy không nhỏ hơn giá trị quy ñịnh
trong tiêu chuẩn, tùy thuộc vào tốc ñộ, loại thang máy và cơ cấu
nâng.
• S
d
: tải trọng phá hỏng cáp do nhà chế tạo quy ñịnh và ñược cho
trong bảng cáp tiêu chuẩn tùy thuộc vào loại cáp, ñường kính cáp
và giới hạn bền của vật liệu sợi thép bện cáp.


-15-

2.1.7.4. Bộ kéo tời
Tùy theo sơ ñồ dẫn ñộng mà bộ tời kéo ñược ñặt ở trong phòng máy dẫn
ñộng nằm ở phía trên, phía dưới hoặc nằm ở cạnh giếng thang. Bộ tời kéo dẫn
ñộng ñiện gồm có hộp giảm tốc hoặc không có hộp giảm tốc. ðối với thang máy
có tốc ñộ lớn người ta dùng bộ tời kéo không có hộp giảm tốc.
2.1.8. Thiết bị an toàn cơ khí
Thiết bị an toàn cơ khí trong thang máy có vai trò ñảm bảo an toàn cho
thang máy và hành khách trong trường hợp xảy ra sự cố như: ñứt cáp, cabin chạy

với tốc ñộ quá giá trị cho phép. Thiết bị an toàn cơ khí trong thang máy gồm có:
phanh hãm ñiện từ và phanh bảo hiểm.
2.1.9. Cảm biến vị trí
- Trong thang máy các bộ phận cảm biến dùng ñể:
+ Phát lệnh dừng cabin ở mỗi tầng.
+ Chuyển ñổi tốc ñộ ñộng cơ truyền ñộng từ tốc ñộ cao sang tốc ñộ thấp khi
buồng thang ñến gần tầng cần dừng, ñể nâng cao ñộ chính xác của cabin.
+ Xác ñịnh vị trí cabin.
- Hiện nay trong thang máy người ta thường dùng 3 loại cảm biến sau:
+ Cảm biến vị trí kiểu cơ khí (công tắc chuyển ñổi tầng).
+ Cảm biến vị trí kiểu ñiện cảm.
+ Cảm biến vị trí kiểu quang ñiện.
2.2. Yêu cầu trong hệ thống thang máy
2.2.1. Yêu cầu chung của thang máy
ðể thang máy hoạt ñộng ổn ñịnh, phục vụ tốt cho người sử dụng, nó phải
ñáp ứng các yêu cầu sau:
+ An toàn.
+ ðộ tin cậy cao.
+ ðộ chính xác dừng tầng của cabin.
+ ðáp ứng nhanh yêu cầu của khách.
+ Hạn chế tiếng ồn.
+ Tiện nghi.


-16-

2.2.1.1. An toàn

- ðối tượng phục vụ của thang máy (thang chở người) là phục vụ trực tiếp
con người. Vì vậy an toàn là ñiều quan trọng nhất.

- ðặt vấn ñề an toàn là tức là ñưa mọi khả năng, tình huống có thể xảy ra
trong khi sử dụng thang máy ñể tính toán, có biện pháp ñề phòng, xử lý nhanh
chóng. Có thể chia thành hai trạng thái hoạt ñộng của thang máy:
+ Thang máy hoạt ñộng bình thường: khi thang máy hoạt ñộng bình thường
cửa thang máy phải ñóng kín khi cabin ñang chuyển ñộng hoặc chưa dừng hẳn.
Sau khi cửa mở ñể cho hành khách ra vào tầng yêu cầu thì cửa cabin chỉ ñóng lại.
Nếu chưa quá tải và không còn hành khách hoặc hàng hóa nào di chuyển qua cửa cabin.
+ Thang máy có sự cố: khi cúp ñiện cabin cần ñược ñưa về tầng gần nhất và
mở cửa bằng nguồn phụ. Khi cabin chạy quá hành trình cho phép do bộ ñiều
khiển hoạt ñộng không bình thường hoặc vì lí do nào ñó, phải có biện pháp xử lý
ñể nó không tiếp tục chuyển ñộng phá vỡ kết cấu gây tai nạn. Cửa cabin và cửa
tầng phải có kết cấu thích hợp, cho phép mở ra trong trường hợp có sự cố và
thang máy ñang ở vị trí tầng nào ñó. Cabin cần có cửa thoát hiểm ñể sử dụng
trong các trường hợp xấu nhất.
- Các tín hiệu an toàn của hệ thống thang
+ Tín hiệu giới hạn trên: Bảo vệ khi cabin vượt lố tầng trên cùng.
+ Tín hiệu giới hạn dưới: Bảo vệ khi cabin vượt lố tầng dưới cùng.
2.2.1.2. ðộ tin cậy
ðộ tin cậy thang máy thể hiện ở:
+ Tuổi thọ làm việc của các bộ phận cao, ít bị hư hỏng.
+ Xử lý nhanh chóng, chính xác các yêu cầu sử dụng cho người sử dụng ñặt ra.
+ Sự phối hợp hoạt ñộng của các thiết bị, các thành phần trong thang máy
ñược ñiều khiển ñồng bộ và thống nhất.
2.2.1.3. ðộ chính xác dừng cabin ở mỗi tầng
- Một yêu cầu của thang máy là cabin phải dừng chính xác ở sàn tầng cần
dừng, … Nếu buồng thang không dừng chính xác, sẽ gây ra khó khăn trong việc
bóc dỡ hàng hóa (ñối với thang máy chở hàng) và hành khách ra vào khó khăn,
tăng thời gian ra vào của hành khách, làm giảm năng suất của thang máy (ñối với
thang máy chở người).
- ðể dừng chính xác cabin, cần tính một nửa hiệu số của hai quảng ñường

trượt khi phanh cabin ñầy tải và phanh cabin không tải theo cùng một hướng di
chuyển. Các yếu tố ảnh hưởng ñến dừng tầng chính xác cabin bao gồm: mô men


-17-

của cơ cấu phanh, mô men quán tính của cabin, tốc ñộ khi bắt ñầu hãm và các
yếu tố phụ khác.
2.2.1.4. ðáp ứng nhanh yêu cầu của hành khách
- Hành khách sẽ trở nên thiếu kiên nhẫn sau một thời gian chờ ñợi thang
máy. Vì vậy thang máy phải thiết kế sao cho thời gian chờ trong giới hạn cho phép.
- Thang máy phải ñáp ứng các nhu cầu của hành khách, ở nhiều tầng khác
nhau theo thứ tự ưu tiên sao cho phù hợp và tối ưu nhất.
- Thang máy phải phục vụ tốt lượng hành khách lớn trong giờ cao ñiểm.
2.2.1.5. Hạn chế tiếng ồn
Tiếng ồn của thang máy gây ra bởi:
+ Chuyển ñộng của cabin.
+ Kết cấu cơ khí (truyền ñộng, ma sát).
2.2.1.6. Tiện nghi
ðối với thang máy hiện ñại, các trang thiết bị giúp hành khách thoải mái
như: chiếu sang, quạt gió, máy lạnh và diện tích sử dụng trong mỗi cabin củng là
yêu cầu rất cần thiết.
2.2.2.Yêu cầu ñối với hệ thống ñiều khiển thang máy
- Giám ñịnh thường xuyên liên tục, ñiều hành các thiết bị hoạt ñộng theo
ñúng nguyên tắc làm việc ñịnh trước cho thang máy.
- Nhận biết, xử lý mọi tình huống xảy ra khi thang máy ñang làm việc.
- Tốc ñộ xử lý nhanh, giảm thời gian chờ của khách.
- Các thiết bị trong hệ thống ñiều khiển khi làm việc ít tiếng ồn.
- Bộ ñiều khiển làm việc tin cậy, ít hư hỏng, xử lý sai.
- Việc lắp ñặt, kiểm tra và bảo trì ñược dễ dàng, nhanh chóng.

2.3. Hệ truyền ñộng trong thang máy
2.3.1. Ảnh hưởng của tốc ñộ, gia tốc và ñộ giật ñối với hệ truyền ñộng thang máy
- Một trong những yêu cầu cơ bản ñối với hệ truyền ñộng thang máy là phải
ñảm bảo sao cho cabin chuyển ñộng êm. Cabin chuyển ñộng êm phụ thuộc vào
gia tốc khi mở máy, khi hãm máy, tốc ñộ tăng tốc của gia tốc khi mở máy và tốc
ñộ giảm của gia tốc khi hãm máy (ñó chính là ñộ giật ρ của cabin ρ =d
2
v/dt).
- ðể con người không cảm thấy khó chịu. Tốc ñộ v của cabin phải nhỏ hơn
5 m/s, gia tốc a của cabin phải nhỏ hơn 1,5 m/s
2
và ñộ giật ρ của cabin phải nhỏ
hơn 10 m/s
3
. Ngoài ra, khi làm việc thang máy phải có ñộ ồn và ñộ rung không
vượt quá trị số tiêu chuẩn.


-18-

- Bảng ñưa ra các thông số gia tốc tối ưu ñảm bảo năng suất cao, không gây
ra cảm giác khó chịu cho hành khách.

Hệ truyền ñộng
Tham số
Xoay chiều Một chiều
Tốc ñộ thang máy(m/s)
Gia tốc cực ñại(m/s
2
)

Gia tốc trung bình(m/s
2
)
0.5
1
0.5
0.75
1
0.5
1
1.5
0.8
1.5
1.5
1
2.5
2
1
3.5
2
1.5



Hình 2.3: Biểu ñồ vận tốc v, gia tốc a và ñộ giật ρ
2.3.1. Phân loại các hệ truyền ñộng trong thang máy
- Việc lựa chọn một hệ truyền ñộng, chọn ñộng cơ phải dựa trên các yêu cầu sau:
+ ðộ chính xác khi dừng tầng.
+ Tốc ñộ di chuyển cabin.
+ Gia tốc lớn nhất cho phép.

+ Phạm vi ñiều chỉnh tốc ñộ.
- Hệ truyền ñộng xoay chiều dùng ñộng cơ không ñồng bộ rotor lồng sóc
một cấp tốc ñộ. Loại ñộng cơ này có cấu tạo ñơn giản, giá thành hạ, tốc ñộ tin
ðếm
tầng
Hãm
dừng


-19-

cậy, nhưng khó ñiều chỉnh tốc ñộ. Thường loại này dùng cho thang máy có tốc
ñộ thấp (v<0.5m/s) và tải trọng Q < 320Kg.
- Hệ truyền ñộng xoay chiều dùng ñộng cơ không ñồng bộ rotor lồng sóc
hai cấp tốc ñộ. Tốc ñộ lớn ñược dùng khi thang máy chạy từ tầng này ñến tầng
khác, còn tốc ñộ bé ñược dùng khi cabin gần ñến tầng cần dừng. Hệ ñộng cơ này
ñảm bảo dừng chính xác cao và hạn chế gia tốc dừng. ðảm bảo năng suất cao. Hệ
này dùng cho thang máy có tốc ñộ trung bình và tải trọng Q = 320÷3200KG.
- Hệ truyền ñộng xoay chiều dùng ñộng cơ không ñồng bộ rotor dây quấn.
Loại ñộng cơ này có cấu tạo phức tạp hơn và giá thành cao hơn ñộng cơ rotor
lồng sóc, nhưng dễ ñiều chỉnh tốc ñộ hơn và có thể hạn chế dòng ñiện mở máy.
Hệ truyền ñộng này dùng cho thang máy tốc ñộ nhanh và tải trọng lớn.
- Hệ truyền ñộng dùng ñộng cơ một chiều. ðộng cơ này có cấu tạo phức tạp
hơn và giá thành cao hơn ñộng cơ không ñồng bộ, nhưng có thể ñiều chỉnh tốc ñộ
một cách dễ dàng.
2.4. Nguyên tắc hoạt ñộng của thang máy
2.4.1. Hệ thống giao tiếp giữa hành khách và thang máy
- Tại mỗi tầng có bố trí các nút nhấn gọi thang: nút nhấn gọi thang lên, nút
nhấn gọi thang xuống. Mỗi nút nhấn ñều có ñèn tín hiệu phản hồi.
- Phía trên mỗi cửa tầng ñều có ñèn led 7 ñoạn. Ngoài ra, ở cạnh mỗi cửa

tầng ñều có mũi tên chỉ hướng cabin ñang di chuyển.
- Trong cabin ñược bố trí các nút nhấn có ghi số ñể ra lệnh yêu cầu tầng
ñến, mỗi nút nhấn ñều có ñèn phản hồi việc chọn tầng. Một nút nhấn dừng khẩn
cấp trong trường hợp cần thiết, một nút báo ñộng, một nút báo quá tải, ñèn chỉ
hướng và hệ thống led 7 ñoạn báo hiệu vị trí hiện tại của cabin.
- Ngoài ra, trong cabin còn bố trí nút nhấn mở cửa nhanh và nút nhấn ñóng
cửa nhanh khi cần thiết.
2.4.2. Nguyên tắc hoạt ñộng của thang máy
Nhằm phục vụ và ñáp ứng các yêu cầu sử dụng thang, tính an toàn cao khi
sử dụng cũng như khi sửa chữa. Hệ thống ñiều khiển thang ñược chia thành hai
chế ñộ: tự ñộng và bằng tay.
2.4.2.1. Chế ñộ tự ñộng
Nhằm phục vụ các yêu cầu sao cho tối ưu nhất về mặt năng lượng (năng
suất sử dụng thang máy) ñồng thời giảm thời gian ñợi thang cho hành khách,
thang máy phải hoạt ñộng theo giải thuật ưu tiên hành trình.


-20-

+ Khi thang ñang lên hoặc xuống, thang chỉ dừng lại tại tầng có yêu cầu lên
hoặc xuống gần nhất mà chưa phục vụ.
+ Khi cabin ñã phục vụ xong các yêu cầu lên hoặc xuống, nếu có yêu cầu
xuống hoặc lên thì cabin sẽ quay xuống hoặc lên ñể phục vụ.
+ Khi thang máy ñang ở chế ñộ chờ phục vụ, nếu có nhiều tín hiệu gọi
thang, cabin sẽ ñến tầng có yêu cầu ñầu tiên ñể phục vụ. Trong quá trình này
thang máy hoạt ñộng theo nguyên tắc ưu tiên hành trình như trình bày ở trên.
2.4.2.2. Chế ñộ bằng tay
- Trong chế ñộ này hành khách không thể gọi thang một cách từ các tầng ñược.
- Chế ñộ này chỉ dành riêng cho các nhân viên thang máy sử dụng nhằm
mục ñích ñảm bảo an toàn cho nhân viên trong thành viên kiểm tra, bảo trì và sửa

chữa khi thang máy gặp sự cố.
2.4.3.Tính năng hoạt ñộng của thang máy
- Thang máy ñáp ứng tất cả các lệnh của người sử dụng bằng chế ñộ hoạt
ñộng trên thông qua các bảng ñiều khiển, bảng báo hiệu ñã ñặt trước mỗi tầng và
trong buồng thang.
- Khi có yêu cầu sử dụng của hành khách, dù cabin ñang ở vị trí nào ñi nữa
thì chúng cũng phải thực hiện theo các thao tác sau:
+ Khi nhấn nút gọi tầng.
+ Khi nhấn nút chọn tầng trong cabin.
2.4.3.1. Khi nhấn nút gọi tầng
- Cabin sẽ ñến tầng có tín hiệu gọi.
- Cửa cabin sẽ tự ñộng ñóng mở cửa ra ñể ñón khách.
- Sau khi hành khách ñã vào trong cabin, cửa cabin sẽ ñóng lại và chờ lệnh
gọi tầng.
2.4.3.2. Khi nhấn nút chọn tầng trong cabin
- Thang máy chạy ñến tầng cần dừng. Trong quá trình ñó, tín hiệu ñèn báo
sẽ sáng báo hiệu báo cho hành khách biết tầng thang máy ñã ñi qua trong suốt
hành trình.
- Tại tầng ñến, cửa tự ñộng mở. Sau khi hành khách ñã ra khỏi cabin thì cửa
tự ñộng ñóng lại và chờ lệnh gọi khác (nếu thang ñã phục vụ tất cả các lệnh của
khách yêu cầu).


-21-

2.4.4. Phân tích sự cố và an toàn trong thang máy
- Khi thang máy ñang chạy xuống ñến tầng dưới cùng hoặc ñang chạy lên
tầng trên cùng mà bộ phận ngừng tầng làm việc không chính xác, cabin sẽ chạy
lố rất nguy hiểm. Vì vậy tại các tầng này ta ñặt các công tắc hành trình gọi là giới
hạn trên và giới hạn dưới. Khi chạm công tắc này thang máy tự ñộng dừng lại.

- Khi cabin chạy với quá tốc ñộ cho phép: Khi thang máy ñang hoạt ñộng vì
một sự cố nào ñó (ñứt cáp, ) mà thang máy chạy quá tốc ñộ (khoảng 110% so
với tốc ñộ ấn ñịnh) lúc ñó cảm biến tốc ñộ sẽ tác ñộng cắt toàn bộ mạch ñiều
khiển ñồng thời tác ñộng vào hệ thống phanh làm thang máy dừng khẩn cấp.
2.4.5. An toàn về cửa
- Khi cửa ñã mở xong công tắc hành trình giới hạn mở cửa sẽ tác ñộng làm
dừng ñộng cơ. Và khi cửa ñóng xong thì công tắc hành trình giới hạn ñóng cửa sẽ
tác ñộng làm ngừng ñộng cơ.
- Khi thang ñang chạy thì cửa cabin và cửa tầng không thể mở ra ñược.
2.4.6. Cabin bị quá tải
Trong khi cabin mở ñể ñón khách, nếu khách vào cùng lượt quá ñông gây
quá tải. Lúc này cảm biến quá tải sẽ phát hiện, tác ñộng vào hệ thống ñiều khiển
cửa làm cho cửa cabin không ñóng lại ñược, ñồng thời phát tín hiệu quá tải cho
hành khách tự ñiều chỉnh.