thiết kế thang máy

Đồ án tốt nghiệp
Chương 1
Tổng quan về thang máy
1.1. Khái niệm về thang máy
Thang máy là một phương tiện vận chuyển theo trục thẳng đứng hoặc nghiêng
một góc nhỏ hơn 15
0
so với phương thẳng đứng theo một phương đã định sẵn, có
nhiệm vụ đưa hành khách và hàng hoá đi lại giữa các tầng trong một toà nhà
Thang máy được lắp đặt ở những nhà cao tầng, bệnh viện, trường học cư xá, trung tâm
thương mại…vv. Nó rất tiện lợi và nhanh chóng cho người muốn lên tầng cao hơn
hoặc thấp hơn của toà nhà.
Thang máy gồm một buồng thang, trên đó có cửa buồng thang, hệ thống đèn
chiếu sáng, các cảm biến mở, đóng cửa…vv. Mỗi tầng cũng có một tầng cửa để đóng,
mở. Buồng thang di chuyển theo phương thẳng đứng trên hai thanh dẫn hướng và
được kéo bởi động cơ điện thông qua hệ thống cáp nối và tời.
Về điện đảm bảo độ êm khi chạy không giật mạnh không dừng lại mà phải hãm
nhẹ bằng điện thông qua bộ biến tần và đảm bảo dừng chính xác thì phanh tốc độ đúng
lúc để thang máy không trôi xuống.
1.2. Lịch sử phát triển thang máy
Những thang máy mà ta biết ngày nay được phát triển đầu tiên vào đầu thỊ kû
19, nhờ vào hơi nước hoặc sức nước để nâng chuyển
Thang máy có công suất lớn xuất hiện đầu tiên vào giữa thỊ kû 19 ở Hoa Kỳ.
Đó là một tời nâng hàng hoạt động đơn giản giữa hai tầng trong một công trình ở
thành phố New York
Năm 1857 thang khách Otis đầu tiên đã đưa vào hoạt động tại cửa hàng bách
hoá thành phố New York. Những thiết kế thang máy khác dần xuất hiện, bao gồm các
kiểu điều khiển bánh răng – trụ vít và thủ lực.
Xuất hiện muộn hơn trong thỊ kû 19, với sự pháp triển của điện học, động cơ
điện đã được tích hợp vào kỹ thuật thang máy bởi nhà phát minh người Đức, Werner
1

Đồ án tốt nghiệp
Von Siemens. Động cơ điện được đặt vào mày cabin, truyền động bánh răng để ăn
khớp với cơ cấu thang răng lắp trên tường.
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 khoảng 40% công suất động cơ.
Ngày nay có những hệ thống điều khiển tốc độ phức tạp, và sự phối hợp
đóng/ngắt để điều khiển an toàn tốc độ cabin trong bất kỳ tình huống nào. Nút ấn được
tích hợp vào trong những bàn phím nhỏ gọn. Hầu như tất cả thang máy tự động mang
tính thương mại, vào thời đại máy tính đã mang vi điều khiển có khả năng hoạt động,
xử lý cũng như lưu trữ rất lớn, thang máy được lập trình đặc biệt, cực đại hoá năng
suất và mang tính an toàn tuyệt đối
Hiện nay trên thế giới có rất nhiều hãng thang máy nổi tiếng như hãng Otis
Schindler, Kone (Phần Lan), Misubishi (Nhật Bản), Thysen (Đức) Đã chế tạo thành
công thang máy có tốc độ cao, tải trọng lớn, tiện nghi trong cabin tốt hơn và di chuyển
êm hơn và có những thang máy có những tính năng đặc biệt khác.
2
Đồ án tốt nghiệp
1.3. Phân loại thang máy
1.3.1. theo các thông số cơ bản.
a. Theo tốc độ (V) di chuyển của cabin
- Thang máy có tốc độ thấp : V < 1 m/s.
- Thang máy có tốc độ trung bình : V= 1 - 2,5 m/s.
- Thang máy có tốc độ cao : V= 2,5 - 4 m/s.
- Thang máy có tốc độ rất cao: V > 4 m/s.
b. Theo khối lượng (Q) vận chuyển của cabin thang máy
- Thang máy loại nhỏ : Q < 500 kg.
- Thang máy loại trung bình: Q = 500 - 1000kg.
- Thang máy loại lớn: Q = 1000 - 1600kg.
- Thang máy loại rất lớn: Q > 1600kg.

1.3.2. Theo tính chất và công dụng thang máy.
Đó là các loại thang máy chở người, loại này chuyên để vận chuyển hành khách
trong các khách sạn, các khu chung cư, trường học, vv và để vận chuyển các bệnh
nhân, các phương tiện vận chuyển bệnh nhân như xe đẩy, giường bệnh vv
1.3.3. Phân loại theo kết cấu các cụm cơ bản và hệ thống dẫn động cabin.
a. Phân loại theo kết cấu các cụm cơ bản.
Theo kết cấu của bộ tời kéo, theo hệ thống cân bằng, theo cách treo cabin và
đối trọng, theo quỹ đạo di chuyển của cabin.
b. phân loại theo hệ thống dẫn động cabin
- Thang máy dẫn động điện
- Thang máy thủ lực
3
Đồ án tốt nghiệp
1.4. Kết cấu cơ bản và nguyên lý vận hành thang máy.
1.4.1. HÔ thống cơ khí.
Bao gồm các bộ phận chính sau:
- Puly cuốn cáp
- Cabin, cơ cấu đóng mở cửa cabin cùng hệ thống treo ca bin
- Phanh bảo hiểm và bộ hạn chế tốc độ
- Đối trọng, cáp nâng và hệ thống cân bằng
- Hệ thống ray dẫn hướng cho cabin và đối trọng chuyển động trong giếng thang
- Bộ phận giảm chấn cho cabin và đối trọng đặt ở đáy giếng thang
Trên hình 1.1 là sơ đồ cấu tạo của loại thang máy chở người thông dụng nhất,
dẫn động bằng tời điện với puly dẫn cáp bằng ma sát (gọi tắt là puly ma sát).
Cabin và đối trọng chạy trong một khung thang theo hưíng thẳng đứng tựa trên
hai ray dẫn hướng trong giếng thang nhờ các ngàm dẫn hướng. Buồng máy thưêng
được bố trí ở trên cùng của giếng thang máy. Vị trí dưới của tầng trệt (từ mặt sàn của
tầng trệt đến đáy giếng thang máy), ở đây người ta bố trí bộ giảm chÂn để đảm bảo
an toàn khi thang máy có tốc độ cao hạ xuống. Thiết bị nâng hạ buồng thang là động
cơ điện qua hộp giảm tốc và được lắp tới puly quÂn cáp kéo cabin.

4
Đồ án tốt nghiệp
Để thang máy đi thẳng
theo hưíng thẳng đứng ngưêi ta bố trí
hai ray dẫn hướng theo giếng thang. Đối
trọng được nối trên cùng một cáp với buồng thang thông qua puly và được di chuyển
ngưîc chiều theo phương thẳng đứng với buồng thang .
Giếng thang là toàn bộ phần không gian dành riêng cho chuyển động của
buồng thang. Giếng thang chạy dọc suốt chiều cao của công trình và được che chắn
bằng kết cấu chịu lực ( gạch, bê tông hoặc kết cấu thép với lưới che hoặc kính ) và chỉ
để các cửa vào giếng thang để lắp cửa tầng.
5
Hình 1.1. Hệ thống cơ khí thang máy
1. Tầng trên cùng; 2. Buồng máy; 3. Puly cuốn cáp; 4. Cáp nâng; 5. Ngàm dẫn hướng cabin;
6. Cabin; 7. Ray dẫn hướng cabin; 8. Cáp nâng; 9. Phanh bảo hiểm; 10. Ray dẫn hướng đối
trọng; 11. Đối trọng; 12. Ngàm dẫn hướng đối trọng; 13. Tầng trệt; 14. Hè thang;
15. Bộ giảm chÂn cho đối trọng; 16. Bộ giảm chÂn cho cabin.
3
2
1
3
4
6
5
7
9
8
10
11
12

13
14
15
16
Đồ án tốt nghiệp
Kết cấu cửa thường là loại cửa lùa sang một bên hoặc hai bên và chỉ đóng mở
được khi ca bin dừng trước cửa tầng.
1.4.2. Hệ thống điện
a. Mạch điều khiển
Là hệ thống điều khiển tầng có nhiệm vụ lưu trữ các lệnh di chuyển từ trong
cabin, các lệnh gọi tầng của hành khách và thực hiện các lệnh di chuyển hoặc dừng
theo một thứ tự ưu tiên nào đó, sau khi thực hiện xong lệnh điều khiển thì xoá bỏ. Bên
cạnh đó mạch điều khiển còn có nhiệm vụ xác định và ghi nhận thường xuyên vị trí
của cabin và hướng di chuyển của nó.
b. Mạch tín hiệu
Là hệ thống các đèn tín hiệu với các ký hiệu đã được chuẩn hoá nhằm báo hiệu
cho hành khách biết trạng thái của thang máy cũng như vị trí và hướng chuyển động
của cabin.
c. Mạch động lực
Là hệ thống điều khiển cơ cấu dẫn động thang máy có nhiệm vụ đóng mở, đảo
chiều động cơ dẫn động và phanh.
d. Mạch chiếu sáng và thông gió
Là hệ thống đèn chiếu sáng và thông gió cho cabin, buồng máy và hè thang
e. Mạch an toàn
Là hệ thống các công tắc, r¬le và tiếp điểm nhằm đảm bảo an toàn cho người,
hàng và bản thân thang máy khi hoạt động. Mạch an toàn có các chức năng sau:
- Bảo vệ quá tải cho động cơ, hạn chế tải trọng cabin.
- Hạn chế hành trình di chuyển của cabin và đối trọng
- Tự động mở cửa ra và đóng lại khi gặp chướng ngại vật trong quá trình đóng mở.
- Không cho thang máy hoạt động khi xảy ra sự cố : mất điện, mất pha, đứt

cáp
f. Hệ thống cứu hộ
6
Đồ án tốt nghiệp
Là hệ thống liên lạc từ trong cabin ra bên ngoài, nút báo cháy trong trường hợp
có sự cố.
1.4.3. Hệ thống cảm biến.
a. Các cảm biến phục vụ cho quá trình đóng mở cửa.
Các cảm biến liên quan đến quá trình điều khiển đóng mở cửa thang bao
gồm các cảm biến: vị trí tầng, các cảm biến hồng ngoại kiểm tra người vào ra,
công tắc hành trình giới hạn hành trình cửa tầng và thiết bị chống quá dòng của
truyền động cửa tầng thang. Thiết bị này nhằm đo và phát hiện dòng quá tải khi
truyền động mở cửa do bị kẹt hay một lý do bất thường nào khác. Khi cửa đóng
chưa chạm công tắc hành trình mà bị dừng do gặp vật cản như người ra vào thì hệ
thống lập tức giảm m«men và tự động đảo chiều mở ra.
Cảm biến vị trí cửa tầng xác nhận cabin đang nằm tại tầng đó và trạng thái
không chuyển động, cho phép hệ có thể đóng mở cửa tầng. Khi cảm biến này không
được tác động do vị trí thang đã thay đổi thì các thao tác đóng mở cửa không được
chấp nhận bởi bé điều khiển trung tâm
Cảm biến hồng ngoại thực hiện theo nguyên lý một bên phát và một bên thu
giữa khoảng không gian của cửa. Khi đó người ra vào cabin, tín hiệu hồng ngoại cho
các tín hiệu thu bị gián đoạn bởi các đối tượng vào thang. Khi cửa cabin đã thực hiện
lệnh đóng và hƯ truyền động đóng mở cửa bắt đầu thực hiện, tín hiệu hồng ngoại báo
có người ra vào thì lập tức cửa được mở ra và khi không có tín hiệu báo có người thì
sẽ đóng lại
Các nút gọi tầng phía bên ngoài cabin và các nút đóng mở cửa cabin cũng được
thực hiện khi các điều kiện liên động cho phép.
Tín hiệu các đầu cảm biến được đưa tập trung vào thiết bị điều khiển. Thiết bị
điều khiển thực hiện theo chương trình đã lập trình sẵn và thực hiện hoàn toàn tự động.
Các tín hiệu được tổng hợp thành một tín hiệu liên động an toàn cho phép điều khiển

hay không. Khi lệnh điều khiển được phép thì hệ điều khiển sẽ đưa ra các lệnh điều
khiển chiều và lệnh chạy hay dừng cho hƯ truyền động cửa tầng thang.
7
Đồ án tốt nghiệp
Sơ đồ hệ điều khiển cảm biến đóng mở cửa tầng của thang máy:
b. Các hệ cảm biến trọng lượng trong thang máy.
- Cảm biến On – Off
+ Nguyên
lý làm việc của cảm biến on – off rất đơn giản. Cảm biến được đặt dưới sàn cabin tại
một khoảng cách hợp lý. Sản cabin được đặt trên hai miếng đệm cao su đàn hồi cao.
Khi khối lượng tác động lên sàn cabin vượt quá giới hạn cho phép sẽ đè lên lớp đệm
cao su đàn hồi chạm vào cảm biến on – off. Cảm biến on – off sẽ phát tín hiệu báo quá
tải đến điều khiển trung tâm
8
Hình 1.2. Hệ điều khiển cảm biến đóng mở cửa tầng
Điều khiển
ON/OFF
M«men lực
Hồng ngoại
Vị trí tầng
Tín hiệu vào
Ray
Tín hiệu ra
Điều khiển
đảo chiều
Liên ®éng
an toàn
Hình 1.3. Nguyên lý cảm biến on – off
1. Sàn cabin; 2. Đệm cao su; 3. Cảm biến on - off
3

2
Đồ án tốt nghiệp
+ Sử dụng loại cảm biến on – off tuy có nhược điểm là độ nhạy cà độ chính xác
không được cao lắm nhưng bù lại nó đơn giản hiệu quả, tính kinh tế cao, lắp đặt dễ
dàng. Phù hợp với thang máy hiện đại ngày nay.
- Ngoài ra một số thang máy còn sử dụng loại cảm biến Biến load cell dùng cho
module đo số. Tuy nhiên với giá thành cao, thừa tính năng, cần nguồn nuôi nên ít được
áp dụng trong thang máy.
1.4.4. Bé điều khiển khả trình PLC.
Hiện nay sự phát triển mạnh mẽ của các bé điều khiển khả trình (PLC.
Programmable Logic Controller) cùng các bộ ngoại vi điều khiển MicroController đã
đem lại những tiến bộ lớn cho hệ thống điều khiển nói chung và hệ thống điều khiền
cho thang máy nói riêng.
Các hệ thống điều khiển thang máy hiện nay thường được sử dụng PLC là bé
điều khiển trung tâm kết hợp với biến tần là thiết bị điều khiển động cơ cùng với các
bộ vi điều khiển chịu trách nhiệm xử lý tín hiệu ở các tầng.
PLC là một loại thiết bị cho phép thực hiện các thuật toán điều khiển số
một cách linh hoạt thông qua một ngôn ngữ lập trình thay cho việc phải thể hiện
các thuật toán đó bằng mạch số. Đối với hệ điều khiển logic kiểu r¬le thông
thường khi cần thay đổi thuật toán điều khiển bắt buộc ta phải tiến hành đấu nối
lại các dây dẫn và phần cứng.
9
Đồ án tốt nghiệp
Hệ thống điều khiển thang máy bao gồm 01 PLC điều khiển trung tâm chịu
trách nhiệm nhận thông tin từ các bộ phận vi điều khiển thông qua bus truyền thông
chuẩn RS485 cũng như từ các cảm biến để đưa ra lệnh điều khiển tới biến tần để điều
khiển động cơ và một số cơ cấu khác.
Tín hiệu nhận được ở mỗi cửa tầng sẽ được một bộ vi điều khiển xử lý và
truyền nhận với PLC. Tín hiệu nhận được từ bảng điều khiển trong buồng thang sẽ
được một bộ vi điều khiển khác chịu trách nhiệm xử lý và cũng liên hệ với PLC thông

qua bus truyền thông RS485 chung. Truyền động nâng hạ buồng thang và đóng mở
cửa buồng thang sẽ do 02 động cơ riêng biệt thực hiện thông qua điều khiển bằng 02
biến tần tương ứng. Trong trường hợp mất điện lưới, hệ thống sẽ chuyển sang sử dụng
nguồn điện dự phòng
10
Hình 4.2. Cấu trúc chung hệ thống điều khiển thang máy
Hệ thống r¬le
Hệ phụ trợ
Phanh
Các cảm biến
VI điều khiÓn
xö lý tín hiệu cửa tầng và buồng thang
PLC
§IÒu khiển trung tâm
Biến tần Biến tần
Động cơ nâng hạ Động cơ đóng mở cửa
Nguồn dự phòng
Các nút bấm
Hiển thị
Các cảm biến
Bus RS485
Đồ án tốt nghiệp
1.4.5. Nguyên lý vận hành thang máy
a. Vào, ra và di chuyển.
Tại mỗi cửa tầng đều bố trí các nút gọi thang máy. Tại cửa tầng trệt và cửa tầng
cao nhất của toà nhà chỉ có một nút gọi, ngoài ra đối với các tầng còn lại thì mỗi tầng
thường có hai nút gọi tương ứng với hai chiều lên và xuèngcña thang máy. Hành
khách ở mỗi tầng muốn sử dụng thang máy sẽ bấm chọn nút gọi thang theo chiều phù
hợp với chiều mình muốn đi. Bên ngoài của tầng cũng bố trí một màn hình hiển thị vị
trí hiện thời của thang máy để hành khách tiện theo dõi.

Khi nhận lệnh gọi của hành khách, thang máy sẽ di chuyển đến từng tầng có
lệnh gọi theo một thứ tự nhất định và mở cửa buồng thang máy để hành khách bước
vào. Sau một thời gian nhất định nếu không có thêm người bước vào thang máy hoặc
nếu trong trường hợp người trong buồng thang máy bấm nút đóng cửa thang máy thì
cửa thang máy sẽ tự động đóng lại và di chuyển đến tầng hành khách đã chọn.
Trong bụng thang máy sẽ có một bảng điều khiển bao gồm các nút chọn tầng
cần đến từ tầng thấp nhất đến tầng cao nhất. Hành khách muốn đến tầng nào thì bấm
nút tầng tương ứng. Sau khi hành khách đã chọn tầng cần đến, thang máy sẽ tự động di
chuyển tới tầng đã chọn đồng thời hiển thị vị trí hiện thời của buồng thang máy. Thang
máy di chuyển tuần tự theo chu kỳ đi lên và đi xuống. Trong quá trình di chuyển, nếu
thang máy nhận được tín hiệu của tầng tiếp theo thì thang máy sẽ tự động dừng lại ở
tầng đó để đón khách mới rồi tiếp tục di chuyển tiếp. Nếu thang máy đang trong quá
trình đi lên thì sẽ không nhận lệnh gọi của các tầng có vị trí thấp hơn và ngược lại.
Khi buồng thang máy đã di chuyển đến tầng hành khách đã chọn thì thang máy
sẽ tự động giảm tốc từ từ và dừng hẳn khi thang máy đã đến đúng cửa tầng. Lúc này
cửa thang máy sẽ mở ra cho hành khách bước ra đồng thời đón những hành khách
mới.
Tương tự như vậy, sau một thời gian nhất định mà không có người bước vào
hoặc nếu trong trường hợp người trong cabin bấm nút đóng cửa thì cửa thang máy sẽ
tự động đóng lại và di chuyển đến tầng hành khách đã chọn
b. Xử lý sự cố.
11
Đồ án tốt nghiệp
Khi lượng hành khách vào trong thang máy quá đông, vượt quá tải trọng cho
phép của thang máy thì thang máy sẽ dừng tại chỗ, thông báo quá tải bằng đèn báo
hiệu và chuông cho đến khi hành khách ra bớt để đảm bảo tải trọng cho phép thì thang
máy mới tiếp tục hoạt động
Khi xẩy ra sự cố mất điện, hệ thống sẽ tự động chuyển sang hệ thống nguồn dự
phòng, đưa thang máy về dưới tầng trệt hoặc di chuyển tới tầng gần nhất và dừng tại
chỗ cho đến khi có điện lưới trở lại.

Khi xẩy ra cháy trong bụng thang, thang máy sẽ kích hoạt hệ thống báo động
bằng chuông và đèn báo đồng thời di chuyển về tầng gần nhất và mở cửa cho hành
khách thoát ra ngoài. Hành khách trong bụng thang máy có thể liên lạc vời bên ngoài
bằng hệ thống điện thoại liên lạc được lắp đặt sẵn trong bụng thang.
12
Đồ án tốt nghiệp
13
Hình 1.4. Giao diện mô phỏng nguyên lý hoạt động của thang m¸y
a. Giao diện các cửa tầng của thang máy.
b. Nút bấm gọi thang trước cửa tầng.
c. Bảng điều khiển bên trong buồng thang.
(a)
(b)
(c)
Đồ án tốt nghiệp
1.5. Thiết bị cơ khí của thang máy
1.5.1. Thiết bị cố định trong giếng thang.
a. ray dẫn hướng.
Trong thang máy có hai loại ray dẫn hướng: Ray dÂn hướng dùng cho cabin và
ray dÂn hướng dùng cho đối trọng. Tuỳ thuộc vào tải trọng thang máy và tốc độ mà
kích thước ray khác nhau. Trong cùng một buồng thang thì kích thước của cabin lớn hơn
ray đối trọng. Ray dẫn hướng gồm nhiều đoạn do vậy để tạo thành một thanh ray dài
chạy dọc theo chiều cao toà nhà thì các thanh ray phải được nối lại với nhau khi lắp đặt.
b. giảm chÂn.
Giảm chấn phải có độ cứng và hành trình cần thiết sao cho gia tốc dừng cabin
hoặc đối trọng không vượt quá giá trị được quy định trong tiêu chuẩn. Giảm chấn được
lắp đặt dưới đáy hè thang để dừng và đỡ cabin và đối trọng trong trường hợp cabin
hoặc đối trọng chuyển động xuống dưới vượt quá vị trí đặt công tắc hạn chế hành trình
dưới cùng.
Có hai loại giảm chấn thường được sự dụng phổ biến là: giảm chấn lò xo và

thủ lực:
c. cabin và các thiết bị có liên quan.
 Cabin.
14
Hình 1.5. Bộ phận giảm chấn trong thang m¸y
a) Kiểu lò xo : 1. Đệm cao su; 2. Đĩa tú; 3. Lò xo ; 4. ống dẫn; 5. Đế.
b) Kiểu thủ lực: 1. Đầu đỡ; 2. Lò xo chịu nén; 3. Xilanh; 4. Khoang chứa dầu;
5. Lõi; 6. Pitt«ng; 7. Đế;
Đồ án tốt nghiệp
Cabin là bộ phận mang tải của thang máy. Đó chính là khoang đưa người đi
Cabin theo cấu tạo gồm hai phần:
+ KỊt cÂu chịu lực (khung cabin):
Là các thanh rầm trên và rầm dưới, mỗi rầm là từ hai thanh chữ U, hai thanh
này được nối với thanh góc bằng bul«ng tạo thành một khung khép kín. Khung nằm lại
tựa nên rầm dưới của khung đứng tạo thành sàn cabin.
Rầm trên của khung đứng liên kết với hệ thống treo ca bin, đảm bảo cho các
cáp treo cabin có độ căng như nhau, nếu cabin có kích thước lớn thì nó còn có liên kết
thanh rằng giữa hai tầng tạo cho thang máy sự chắc chắn.
+ Buồng cabin.
Buồng cabin là một hệ thống có thể tháo rời được gồm sàn, trần và vách cabin.
Các phần này có liên kết với nhau và liên kết với khung chịu lực của cabin.
Các yêu cầu chung đối với buồng cabin:
Phải đảm bảo độ bền, độ cứng cần thiết. Đặc biệt, trần cabin phải đủ cứng để
lắp đặt các trang thiết bị và cơ cấu mở cửa trên nóc và chịu được lực tập chung tại
điểm bất kỳ do người đứng trên nóc thực hiện công việc lắp đặt, sửa chữa và kiểm tra.
Buồng cabin phải đảm bảo các yêu cầu về thông gió và ánh sáng, buồng cabin phải
có thiết bị liên lạc với bên ngoài (điện thoại hoặc chuông) trong trường hợp có sự cố.
 Các bộ phận liên quan.
- Ngàm dẫn hướng.
Ngàm dẫn hướng có tác dụng dẫn hướng cho cabin và đối trọng chuyển động

dọc theo day dẫn hướng và khống chế độ dịch chuyển ngang của cabin và đối trọng
trong giếng thang không vượt quá giá trị cho phép. Có hai loại ngàm dẫn hướng: ngàm
trượt (bạc trượt) và ngàm con lăn.
+ Ngàm trượt của các hãng thang máy khác nhau có kết cấu rất đa dạng. Ngàm
trượt thường dùng cho thang máy có tốc độ không lớn. Đối với thang máy có tốc độ
lớn người ta thường dùng con lăn cho phép giảm ma sát, giảm độ ồn và khả năng va
đập khi cabin đi qua mối nối giữa các đoạn ray dẫn hướng.
15
Đồ án tốt nghiệp
+ Ngàm con lăn: gồm ba con lăn lắp trên đế qua các tay đòn, chốt xoay và lò
xo. Con lăn được đặt và tiếp xúc với mặt đầu của ray còn các con lăn được đặt ở hai
bên ray dẫn hướng.
- HÔ thống treo cabin.
Do cabin và đối trọng được treo bằng nhiều sợi cáp riêng biệt nên phải có hệ
thống treo để các sợi cáp nâng riêng biệt này có độ căng như nhau. Trong trường hợp
ngược lại, sợi cáp chịu lực căng sẽ bị qóa tải còn sợi cáp trùng sẽ trượt trên puly ma sát
nên rất nguy hiểm.
Ngoài ra, do cáp có sợi căng sợi trùng nên puly ma sát mòn không giống nhau.
Vì vậy mà hệ thống treo ca bin phải được trang bị thêm tiếp điểm điện của mạch an
toàn để ngắt điện dừng thang khi một trong các sợi cáp trùng quá mức cho phép để
phòng ngừa tai nạn. Khi đó, thang chỉ có thể hoạt động được khi độ căng của các sợi
cáp đã được điều chỉnh như nhau. Hệ thống treo cabin được lắp với dầm trên của
khung đứng trong hệ thống khung chịu lực của cabin. Có hai loại hệ thống treo: kiểu
tay đòn và kiểu lò xo.
- HÔ thống cửa cabin và cửa tầng.
Cửa cabin và cửa tầng là những bộ phận rất quan trọng trong việc đảm bảo an
toàn và có ảnh hưởng lớn đến năng xuất chất lượng hoạt động của thang máy.
Theo cách đóng mở cửa ta chia ra hai loại cửa chính:
+ Cửa quay là loại cửa một cánh và loại cửa hai cánh cửa quay thường thường
được lắp bản lề đẩy ra ngoài phía cabin. Loại cửa này thường được dùng cho những

loại thang máy chở hàng hoặc chở người, ở các nhà máy nó rất hạn hữu chở người
trong các khu công cộng, bệnh viện … và thường được mở bằng tay.
+ Cửa lùa thường loại cửa lùa ngang, loại một cánh và loại hai cánh lùa về một
phía hoặc hai phía. Loại cửa lùa thường được đóng mở tự động.
Hai cánh cửa khép kín liên kết nhau nhờ cáp và hệ thống cánh tay đòn. Để đảm
bảo cân bằng của các cáp và khi dẫn động mở một cánh thì cánh kia cũng mở ra.
Tương ứng với tốc độ nh nhau ở các mép của hai cánh cửa được bố trí các lớp cao su
có gắn các khớp mềm để đảm bảo sự khép kín giữa hai cánh cửa khi cửa chưa hoạt
16
Đồ án tốt nghiệp
động. Để có thể mở cửa được buồng thang thì trên cơ cấu mở cửa của cabin người ta
lắp hai thanh hình chữ U ở trên hai cánh đó và thanh hình chữ U này ôm lấy con lăn
của cửa tầng. Khi chuyển động cửa cabin, đồng thời đẩy con lăn của cửa tầng cùng
chuyển động, làm mở cửa tầng theo và khi đóng cũng nh vậy.
Thang máy chở người sử dụng loại cửa lùa có các ưu điểm nh: kết cấu đơn
giản, tiện nghi, làm việc an toàn và độ tin cậy cao. Do kết cÂu đóng mở cửa tầng được
gắn liên kết với hệ thống đóng mở cửa cabin nên khi cửa mở thì chắc chắn rằng cabin
đang dừng chính xác ở tầng đó.
* Cơ cấu cửa lùa thường có cấu tạo nh sau:

Hệ thống
cửa phải đảm
bảo một số yêu cầu an toàn nh: cửa phải có hệ thống khoá an toàn, khoá này chỉ có thể
mở từ bên ngoài do người điều hành giữ khi gặp sự cố cần mở cửa. Cửa phải được làm
bằng vật liệu chống cháy. Cửa phải có tiếp điểm điện an toàn để đảm bảo rằng tất cả
các cửa tầng đã đóng và khoá đã sập khi đó thang máy mới hoạt động.
1.6. Hệ thống cân bằng trong thang máy
17
Hình 1.6. Cấu tạo cơ cấu truyền động đóng, mở cửa
1. Cáp; 2. Tay đòn; 3. Puly; 4. Ray dẫn hướng; 5. Cánh cửa

1
2 3
4
5
Đồ án tốt nghiệp
Đối trọng, cáp nâng, cáp điện, xích cân bằng là những bộ phận của hệ thống cân
bằng trong thang máy để cân bằng với trọng lượng cabin và đối trọng nâng.
1.6.1. Đối trọng thang máy
a. Đặc điểm.
Đối trọng là những thanh gang đúc có hình dạng nhất định và được đặt vào
trong một khung thép. Trên khung thép cũng có hệ thống treo cáp đối trọng. Khung
đối trọng có lắp ngàm dẫn hướng để chạy trên ray dẫn hướng.
Đối trọng là bộ phận quan trọng đóng vai trò chính trong hệ thống cân bằng của
thang máy. Nó có ảnh lớn đến m«men tải trọng và công suất động cơ của cơ cấu dÂn
động, đến lực căng lớn nhất của cáp nâng và kh¼ năng kéo của puly ma sát.
Đối với thang máy có chiều cao không lớn thì chọn đối trọng sao cho trọng
lượng của nó cân bằng với trọng lượng cabin và một phần tải trọng nâng. Khi tính toán
nh vậy người ta đã bỏ qua trọng lượng cáp nâng, cáp điện và khung dùng xích hay cáp
cân bằng. Khi thang máy có chiều cao nâng trên 45m thị trọng lượng cáp nâng và cáp
điện là đáng kể ta phải dùng xích hay cáp cân bằng và tính trọng lượng đối trọng lại
cho chính xác. Sau khi đã xác định được các thông số của hệ thống cân bằng thì tiến
hành tính lực căng cáp lớn nhất và chọn cáp, tính công suất động cơ và khả năng kéo
puly ma sát.
b. Tính chọn đối trọng
Trọng lượng đối trọng có thể xác định theo công thức:
D = C + ψ.Q (1.1)
Trong đó:
D : Trọng lượng đối trọng.
C : Trọng lượng của cabin.
Q : Tải trọng nâng danh nghi·.

ψ : HÔ số cân bằng.
18
Đồ án tốt nghiệp
Nếu trọng lượng đối trọng cân bằng hoàn toàn với trọng lượng cabin và tải
trọng nâng thì nâng hạ cabin đầy tải, động cơ chỉ cần khắc phục lực cản ma sát và lực
quán tính, song khi cabin không tải thì động cơ phải khắc phục cả phần trọng lượng Q
để hạ cabin. Vì vậy mà người ta chọn đối trọng với hệ số cân bằng ψ sao cho lực cần
thiết để nâng cabin đầy tải bằng lực để hạ cabin không tải. Phần trọng lượng không
cân bằng khi nâng cabin đầy tải là : C + Q - § và khi hạ cabin không tải là § - C. Với
chiều cao nâng nhỏ trọng lượng cáp nâng và cáp điện dưới cabin không đáng kể và có
thể bỏ qua. Khi chiều cao nâng lớn, chóng được cân bằng với trọng lượng cáp hoặc
xích cân bằng.
Nh vậy ta có:
C + Q - § = § - C (1.2)
Từ (1.1) và (1.2) ta có ψ = 0,5.
Nh vậy nếu thang máy luông làm việc với tải trọng Q thì hệ số ψ = 0,5 là hợp lý
nhất. Nhưng trong thực tế thì thang máy không phải lúc nào cũng hoạt động đầy tải.
Do vậy để tiết kiệm năng lượng có thể lấy hệ số cân bằng thấp hơn (ψ = 0,4).
1.6.2. Xích cân bằng.
Khi thang máy có chiều cao nâng trên 45m hoặc trọng lượng cáp nâng và cáp
điện có giá trị trên 0,1 Q thì người ta phải đặt thêm xích hoặc cáp cân bằng để bù lại
phần trọng lượng cáp nâng và cáp điện chuyển từ nhánh treo cabin sang nhánh treo đối
trọng và ngược lại khi thang máy hoạt động, đảm bảo mô men tải tương đối ổn định
trên puly ma sát.
1.6.3. Cáp nâng.
a. Đặc điểm về cấu tạo.
Cáp được bÔn từ những sợi thép cacbon tốt có giới hạn bền kéo 1400 - 1800
N/mm
2
. Các sợi thép được chế tạo từ công nghệ kéo nguội tạo ra các sợi có đường

kính từ 0,5mm đến 3mm và được bÔn thành cáp bằng các thiªt bị chuyên dùng.
b. Các yêu cầu cơ bản đối với cáp.
- An toàn trong sử dụng.
19
Đồ án tốt nghiệp
- Độ mềm cao, dĨ uốn cong, đảm bảo độ nhỏ gọn của cơ cấu và của máy.
- Đảm bảo độ êm dịu, không gây ồn khi làm việc.
- Trọng lượng riêng nhỏ, giá thành thấp.
- Đảm bảo độ bền lâu, thời gian sử dụng lớn.
Trong thang máy chỉ dùng loại cáp bÔn kép (cáp bÔn hai lớp) gồm các d¸nh
bÔn từ các sợi thép và các d¸nh được bÔn quanh lõi .
Cách bÔn cáp có ảnh hưởng lớn đến độ bền và độ bền lâu của cáp. Các loại cáp
được dùng làm cáp nâng trong thang máy có các cách bÔn sau: Cáp bÔn xuôi, cáp
bÔn chéo, cáp bÔn hỗn hợp, cáp có tiếp xúc điểm, cáp có tiếp xúc đường.
* Đặc điểm làm việc của cáp nâng trong thang máy là cáp luôn bị kéo căng
ngay cả khi thang không làm việc. Do đó việc tính toán, chọn và sử dụng cáp đúng đắn
theo các yêu cầu và quy định trong tiêu chuẩn là những yếu tố quyết định đến độ bền,
độ bền lâu, độ an toàn và độ tin cậy của cáp nói riêng và của thang máy nói chung.
Cáp nâng được chọn theo điều kiện sau:
S
max
. n ≤ S
d
(1.3)
Trong đó:
S
max
: Lực căng cáp lớn nhất trong quá trình làm việc không kể đến các tải
trọng động.
S

d
: Tải trọng phá hỏng cáp do nhà chế tạo xác định và cho trong bảng
cáp tiêu chuẩn tuỳ thuộc vào loại cáp.
n: HÔ số an toàn tra theo tiêu chuẩn tuỳ theo loại máy và chế độ làm
việc.
Lực căng cáp lớn nhất được xác định khi thang máy ở vị trí trên cùng hoặc dưới
cùng và tuỳ thuộc vào sơ đồ của hệ thống cân bằng.
Công thức chung để xác định lực căng cáp lớn nhất:
20
Đồ án tốt nghiệp
(1.4)

21
Đồ án tốt nghiệp
Trong đó:
Q : Tải trọng nâng danh nghĩa.
C : Trọng lượng cabin.
: Tổng trọng lượng cáp nâng, cáp điện và cáp xích cân bằng (nếu có)
trên nhánh treo cabin và khi cabin ở vị trí trên cùng hoặc dưới cùng.
a : Bội suất palăng cáp treo cabin và đối trọng trong trường hợp cabin và
đối trọng treo trực tiếp trên các sợi cáp nâng ( không dùng cáp nâng thì a =
1).
n : Số sợi cáp treo cabin, đối trọng, đối với thang máy chở người và chở
hàng có người đi kèm thì n ≥ 2 nếu dùng tang quÂn cáp và n ≥ 3 nếu dùng
puly ma sát.
Bán kính uốn cong và số lần uốn cong ảnh hưởng lớn đến độ bền lâu của cáp.
Vì vậy mà đường kính tang và puly ma sát phải thoả mãn điều kiện sau:
D ≥ e.d
c
(1.5)

Trong đó :
D: Đường kính puly ma sát tính đến tâm cáp.
d
c
: Đường kính cáp
e: HÔ số được tra trong bảng tiêu chuẩn tuỳ theo loại máy và chế độ
làm việc.
Đối với thang máy hệ số:
e = 30 cho thang máy chở hàng.
e = 40 cho thang máy chở người với tốc độ dưới 1,4 m/s.
e = 45 cho thang máy chở người tốc độ trên 1,4 m/s.
1.6.4. Bộ tời kéo
Tuỳ theo sơ đồ dẫn động mà bộ tời kéo đặt ở phía trên, dưới hoặc bên cạnh
giếng thang. Về phương pháp tuyến lực thì có bộ tời kéo dẫn động bằng thủy lực, bộ
tời kéo dẫn động bằng điện. Đối với loại dẫn động bằng điện thì gồm hai loại:
22
Đồ án tốt nghiệp
+ Loại có hộp giảm tốc
+ Loại không có hộp giảm tốc
1.6.7. Bé điều khiển khả trình PLC.
Hiện nay sự phát triển mạnh mẽ của các bé điều khiển khả trình (PLC.
Programmable Logic Controller) cùng các bộ ngoại vi điều khiển MicroController đã
đem lại những tiến bộ lớn cho hệ thống điều khiển nói chung và hệ thống điều khiền
cho thang máy nói riêng.
Các hệ thống điều khiển thang máy hiện nay thường được sử dụng PLC là bé
điều khiển trung tâm kết hợp với biến tần là thiết bị điều khiển động cơ cùng với các
bộ vi điều khiển chịu trách nhiệm xử lý tín hiệu ở các tầng.
PLC là một loại thiết bị cho phép thực hiện các thuật toán điều khiển số một cách
linh hoạt thông qua một ngôn ngữ lập trình thay cho việc phải thể hiện các thuật toán đó
bằng mạch số. Đối với hệ điều khiển logic kiểu r¬le thông thường khi cần thay đổi thuật

toán điều khiển bắt buộc ta phải tiến hành đấu nối lại các dây dẫn và phần cứng.
23
Hình 4.2. Cấu trúc chung hệ thống điều khiển thang máy
Hệ thống r¬le
Hệ phụ trợ
Phanh
Các cảm biến
VI điều khiÓn
xö lý tín hiệu cửa tầng và buồng thang
PLC
§IÒu khiển trung tâm
Biến tần Biến tần
Động cơ nâng hạ Động cơ đóng mở cửa
Nguồn dự phòng
Các nút bấm
Hiển thị
Các cảm biến
Bus RS485
Đồ án tốt nghiệp
Hệ thống điều khiển thang máy bao gồm 01 PLC điều khiển trung tâm chịu
trách nhiệm nhận thông tin từ các bộ phận vi điều khiển thông qua bus truyền thông
chuẩn RS485 cũng như từ các cảm biến để đưa ra lệnh điều khiển tới biến tần để điều
khiển động cơ và một số cơ cấu khác.
Tín hiệu nhận được ở mỗi cửa tầng sẽ được một bộ vi điều khiển xử lý và
truyền nhận với PLC. Tín hiệu nhận được từ bảng điều khiển trong buồng thang sẽ
được một bộ vi điều khiển khác chịu trách nhiệm xử lý và cũng liên hệ với PLC thông
qua bus truyền thông RS485 chung. Truyền động nâng hạ buồng thang và đóng mở
cửa buồng thang sẽ do 02 động cơ riêng biệt thực hiện thông qua điều khiển bằng 02
biến tần tương ứng. Trong trường hợp mất điện lưới, hệ thống sẽ chuyển sang sử dụng
nguồn điện dự phòng

24
Đồ án tốt nghiệp
1.7. Thiết bị an toàn cơ khí
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 hạ với tốc độ vượt quá giá trị cho phép.
Thiết bị an toàn cơ khí trong thang máy gồm hai phần chính: Bộ hãm bảo hiểm
và bộ hạn chế tốc độ.
1.7.1. Bộ hãm bảo hiểm.
a. cÊu tạo phanh bảo hiểm kiểu kìm.
Có nhiều loại phanh bảo hiểm phục vụ mục đích an toàn khi thang máy chạy
quá tốc độ nh khi đứt cáp công tắc hành trình không tác động, mất điều khiển tốc độ
vượt quá 20% đến 40% tốc độ định mức. Hiện nay có nhiều loại phanh bảo hiểm:
phanh bảo hiểm kiểu nêm, phanh bảo hiểm kiểu lệch tâm, phanh có bảo hiểm kiểu
kìm. Được ứng dụng nhiều hơn cả là loại phanh bảo hiểm kiểu kìm sau đây là cấu tạo
của phanh bảo hiểm kiểu kìm và nguyên tắc hoạt động.
Phanh bảo hiểm thường lắp ở phía dưới buồng thang có một số cơ cấu lắp ở
phía trên gọng kìm trượt theo thanh dẫn hướng. Khi tốc độ của thang nằm giữa hai
cánh tay đòn của kìm có nền gắn với hệ thống truyền động bánh vít của trục vít, hệ
thống truyền động có hai loại ren, ren phải và ren trái.

25
4
1
2
3
5
Hình 1.7. Phanh bảo hiểm kiểu kìm
1. Thanh dẫn hướng; 2. Kìm trượt; 3. Cơ cấu đai truyền; 4. Trục vít; 5. Nêm