Ứng Dụng PLC và Biến tần trong Hệ Điều khiển Thang máy

MỤC LỤC
MỤC LỤC i
Chương 1: ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI THANG MÁY 1
1.1Tổng quan về thang máy: 1
1.2Phân loại thang máy: 3
1.2.1 Phân loại thang máy theo công dụng: 3
1.2.2 Phân loại thang máy theo phương pháp dẫn động: 3
1.2.3Theo vò trí đặt bộ tời: 5
1.2.4Theo hệ thống vận hành: 5
1.2.5Theo các thông số cơ bản: 6
1.2.6Theo kết cấu các cụm cơ bản: 6
1.2.7Theo vò trí của cabin và đối trọng giếng thang: 8
1.2.8Theo quỹ đạo di chuyển của cabin: 9
1.3 Lựa chọn phương án thiết kế: 9
1.1Đặc tính kỹ thuật của thang máy: 9
1.2Phân tích các phương án và chọn lựa phương án thiết kế: 10
Chương 2: KẾT CẤU CABIN VÀ ĐỐI TRỌNG 12
A - CABIN 12
2.1Kết cấu cabin: 12
2.1.1Kết cấu cabin: 12
2.1.2Xác đònh kích thước cabin:: 13
2.2Tính khối lượng khung cabin: 14
2.3Các trường hợp chòu lực khung cabin: 17
2.3.1Nguyên tắc chung về tính bền thang máy: 17
2.3.2Các trường hợp tính toán: 18
2.3.3Tính bền cabin: 19
2.4Kiểm tra bền: 23
B- TÍNH BỀN CABIN THANG MÁY BẰNG SAP2000 25
3.1Mô hình kiểm tra khung cabin: 25
3.2Các trường hợp tính toán: 27
3.2.1Trường hợp chòu tải danh nghóa: 27

3.2.2Trường hợp khi cabin tập kết lên bộ hãm bảo hiểm và giảm chấn: 29
3.2.3Khi khám nghiệm kỹ thuật: 35
3.3Kiểm bền: 39
C –ĐỐI TRỌNG: 41
2.1Cấu tạo chung: 42
2.2Số tấm đối trọng: 42
Chương 3 : BỘ TỜI THANG MÁY 43
3.1Tính và chọn cáp thép : 45
3.2Tính puly dẫn động và puly dẫn hướng: 46
i
3.2.1Puly dẫn động: 46
3.2.2Puly dẫn hướng: 46
3.2.3Hình dạng rãnh puly: 47
3.3Kiểm tra điều kiện bám của cáp trên puly: 48
3.3.1Làm việc với tải danh nghóa: 49
3.3.2Làm việc với tải thử: 51
3.3.3Làm việc không tải: 51
3.4Tính công suất động cơ: 53
3.4.1Yêu cầu động cơ trang bò cho thang máy: 53
3.4.2Công suất động cơ: 53
3.4.3Bộ tời: 54
Chương 4: HỆ THỐNG TREO CABIN VÀ ĐỐI TRỌNG 58
4.1Nguyên lý hoạt động: 58
4.2Tính toán hệ thống treo: 59
4.2.1Thanh kéo: 59
4.2.2Lò xo: 59
Chương 5: BỘ GIẢM CHẤN 62
5.1 Lực tác dụng lên bộ giảm chấn: 63
5.2 Tính toán bộ giảm chấn lò xo: 63
Chương 6: BỘ HÃM BẢO HIỂM VÀ BỘ HẠN CHẾ TỐC ĐỘ 65

6.1Bộ hãm bảo hiểm: 65
6.1.1Cấu tạo: 65
6.1.2Nguyên lý hoạt động: 66
6.1.3Tính toán thiết bò kẹp: 66
6.1.4Kích thước nêm: 70
6.2 Bộ hạn chế tốc độ: 71
6.2.1Sơ đồcấu tạo và nguyên lý hoạt động: 72
6.2.2Cáp của cơ cấu khống chế tốc độ: 73
6.2.3Puly : 74
6.2.4Lực nén cần thiết của lò xo và lò xo giữ quả văng: 74
6.2.5Lò xo giữ quả văng: 75
6.3Khối lượng đối trọng căng cáp của puly căng cáp: 77
Chương 7: DẪN HƯỚNG CABIN VÀ ĐỐI TRỌNG 78
7.1Dẫn hướng cabin: 78
7.2Tính toán ray dẫn hướng 80
7.2.1 Các lực tác dụng lên dẫn hướng: 80
7.2.2Tính toán ứng suất nhiệt phụ được gây ra do sự kẹp cứng các dẫn hướng:
82
7.2.3 Độ mảnh của dẫn hướng: 83
Chương 8: CƠ CẤU ĐÓNG MỞ CỬA CABIN 84
8.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động: 84
ii
8.1.1Cấu tạo: 84
8.1.2Nguyên lý hoạt động: 84
8.2 Tính toán bộ phận dẫn động cửa: 85
Chương 9: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 87
9.1Hệ thống điều khiển thang máy: 87
9.1.1Phân loại theovò trí các nút điều khiển: 87
9.1.2Phân loại theo nguyên tắc điều khiển: 87
9.1.3Phân loại theo hệ thống truyền động và điều khiển thang máy: 87

9.2Hệ thống điện: 89
9.3Hệ thống điều khiển cho thang máy thiết kế: 90
9.3.1Lưu đồ: 90
9.3.2Thiết bò: 91
9.3.3Sơ đồ điện: 92
9.3.4Nguyên lý hoạt động: 93
Chương 10: LẮP ĐẶT, SỬ DỤNG VÀ BẢO DƯỢNG 94
THANG MÁY 94
10.1 Yêu cầu kỹ thuật và cách lắp ráp các cụm: 94
10.2Trình tự lắp ráp các cụm của thang máy: 94
10.2.1Lắp ráp ray dẫn hướng cabin và đối trọng: 94
10.2.2Lắp ráp thiết bò giảm va đập cabin và dối trọng: 95
10.2.3Lắp ráp bộ tời thang máy: 95
10.2.4Lắp ráp cabin: 95
10.2.5Lắp ráp cửa tầng: 96
10.3 Thử và điều chỉnh: 96
10.3.1Thử không tải: 96
10.3.2Thử tải tónh: 97
10.3.3Thử tải động: 97
10.4 An toàn khi lắp đặt: 97
10.5 Sử dụng và bảo dưỡng thang máy: 97
KẾT LUẬN 99
TÀI LIỆU THAM KHẢO 100
100
PHỤ LỤC 102
iii
Chương 1 Tổng quan về thang máy
Chương 1: ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI THANG MÁY
1.1 Tổng quan về thang máy:

a) b)
Hình 1.1: Hình vẽ thang máy
Thang máy là một thiết bò nâng phục vụ những tầng xác đònh có cabin với
kích thước và kết cấu phù hợp để chở người và chở hàng, di chuyển theo các ray
thẳng đứng hoặc nghiêng không quá 15
0
so với phương thẳng đứng.
Các bộ phận chính của thang máy là:
- Cabin trong đó chứa người hoặc hàng hóa. Cabin chuyển động trên các dẫn
hướng thẳng đứng nhờ có các bộ guốc trượt lắp chặt vào cabin.
1
Chương 1 Tổng quan về thang máy
- Cáp nâng trên đó có treo cabin được quấn vào tang hoặc vắt qua puli dẫn
cáp của bộ tời nâng. Khi dùng puli dẫn cáp thì sự nâng cabin là do lực ma sát giữa
cáp và vành puli dẫn cáp. Trọng lượng của cabin và một phần trọng lượng vật nâng
được cân bằng bởi đối trọng treo trên các dây cáp đi ra từ puli dẫn cáp hoặc từ tang
(khi bộ tời có tang quấn cáp).
- Để an toàn, cabin được lắp trong giếng thang. Phần trên của giếng thang
thường bố trí buồng máy. Trong buồng máy có lắp bộ tời và các khí cụ điều khiển
chính (tủ phân phối, trạm từ, bộ hạn chế tốc độ…) Phần dưới của giếng thang có bố
trí các bộ giảm chấn cabin và giảm chấn đối trọng để cabin tập kết trên đó trong
trường hợp cabin di chuyển quá vò trí làm việc cuối cùng (khi cabin ở vò trí giới hạn
trên cùng thì đối trọng tập kết trên giảm chấn). Ở phần trên cùng và dưới cùng của
giếng thang có lắp các bộ hạn chế hành trình để hạn chế hành trình làm việc
của cabin.
- Để tránh rơi cabin khi bò đứt cáp hoặc khi bò hỏng cơ cấu nâng, trên cabin
có lắp bộ hãm bảo hiểm. Trong trường hợp này thì thiết bò kẹp của nó sẽ kẹp vào
các dẫn hướng và giữ chặt cabin. Đa số trường hợp thì các bộ hãm bảo hiểm được
dẫn động từ một cáp phụ, cáp này vắt qua puli của bộ hạn chế tốc độ kiểu ly tâm.
Khi tốc độ cabin tăng cao hơn giới hạn nhất đònh thì bộ hạn chế tốc độ sẽ phanh

puli và làm dừng cáp phụ.
Việc mở máy thang máy được tiến hành bằng cách ấn lên tay đòn của khí cụ
điều khiển lắp trong cabin (ở thang máy điều khiển bằng tay đòn) hoặc bằng cách
ấn lên nút ấn của tầng tương ứng (ở thang máy điều khiển bằng nút ấn). Trong sự
điều khiển bằng tay đòn thì việc dừng cabin ở 1 tầng nhất đònh được tiến hành do
người điều khiển thang máy, còn điều khiển bằng nút ấn thì việc dừng cabin được
tiến hành tự động. Trong cả hai hệ thống đều có trang bò thêm những thiết bò phụ
để dừng động cơ khi gặp phải sự cố hoặc khi có khả năng bò mất an toàn trong sử
dụng thang máy (khi cửa cabin và cửa tầng đang mở, cabin đang được giữ bởi bộ
hãm
bảo hiểm…)
2
Chương 1 Tổng quan về thang máy
1.2 Phân loại thang máy:
Thang máy được phân loại theo các nguyên tắc và đặc điểm sau:
1.2.1 Phân loại thang máy theo công dụng:
Theo tiêu chuẩn Việt nam TCVN: 5744-1993 tùy thuộc vào công dụng các
thang máy được phân thành 5 loại sau:
- Loại 1: Thang máy thiết kế cho việc chuyên chở người.
- Loại 2: Thang máy thiết kế chủ yếu để chuyên chở người nhưng có tính
đến hàng hóa mang kèm theo người.
- Loại 3: Thang máy thiết kế chuyên chở giường (băng ca) dùng trong các
bệnh viện.
- Loại 4: Thang máy thiết kế chủ yếu để chuyên chở hàng hóa nhưng thường
có người đi kèm theo.
- Loại 5: Thang máy điều khiển ngoài cabin chỉ dùng để chuyên chở hàng,
loại này khi thiết kế cabin phải khống chế kích thước để người
không thể vào được.
1.2.2 Phân loại thang máy theo phương pháp dẫn động:

a) b)
Hình 1.2: Thang máy dẫn động điện có bộ tời đặt phía dưới.
a) Cáp treo trực tiếp vào cabin giếng thang
3
Chương 1 Tổng quan về thang máy
b) Cáp vòng qua đáy cabin
a/ Thang máy dẫn động điện:
Loại này dẫn động cabin lên xuống nhờ động cơ điện truyền qua hộp giảm tốc
tới puly ma sát hoặc tang cuốn cáp. Chính nhờ cabin được treo bằng cáp mà hành
trình lên xuống của nó không bò hạn chế.
b/ Dẫn đông nhờ xi lanh thủy lực:

a) b)
Hình 1.3: Hình vẽ thang máy dẫn động bằng xi lanh thủy lực
Đặc điểm của thang máy này là cabin được đẩy từ dưới lên nhờ pittông-
xylanh thủy lực nên hành trình bò hạn chế. Hiện nay thang máy thủy lực với hành
trình tối đa là khoảng 18m, vì vậy không thể trang bò cho các công trình cao tầng,
mặc dù kết cấu đơn giản, tiết diện giếng thang nhỏ hơn khi có cùng tải trọng so với
dẫn động cáp, chuyển động êm , an toàn, giảm được chiều cao tổng thể của công
trình khi có cùng số tầng phục vụ, vì buồng máy đặt ở tầng trệt.
c/ Dẫn động nhờ vis-đai ốc:
Các trục vít được sử dụng trước đây trong các thang nâng ở xưởng máy là nhờ
có truyền đông cơ khí, do giá thành cao và hiệu suất thấp nên trong các thang nâng
4
Chương 1 Tổng quan về thang máy
hiện nay chúng rất ít được sử dụng. Chỉ sử dụng chủ yếu khi chiều cao nâng không
lớn (chẳng hạn như các thang nâng toa xe lửa)

Hình 1.4: Sơ đồ thang máy dẫn động bằng vis-đai ốc.

d/ Dẫn động nhờ khí nén
1.2.3 Theo vò trí đặt bộ tời:
Đối với thang máy điện: thang máy có bộ tời kéo đặt phía trên giếng thang
(hình 1.1 a, 1.1 b), đặt phía dưới giếng thang (hình 1.2a, 1.2b).
Đối với thang máy dẫn động cabin lên xuống bằng bánh răng thanh răng thì
bộ tời dẫn động đặt ngay trên nóc cabin.
Đối với thang máy thủy lực buồng máy đặt tại tầng trệt (hình 1.3a, 1.3b)
1.2.4 Theo hệ thống vận hành:
a/ Theo mức độ tự động:
- Loại nửa tự động
- Loại tự động
b/ Theo tổ hợp điều khiển:
- Điều khiển đơn
- Điều khiển kép
- Điều khiển theo nhóm
c/ Theo vò trí điều khiển:
- Điều khiển trong cabin
5
Chương 1 Tổng quan về thang máy
- Điều khiển ngoài cabin
- Điều khiển cả trong và ngoài cabin
1.2.5 Theo các thông số cơ bản:
a/ Theo tốc độ di chuyển của cabin:
- Loại tốc độ thấp v < 1 m/s
- Loại tốc độ trung bình v = 1 ÷ 2,5 m/s
- Loại tốc độ cao v = 2,5 ÷ 4 m/s
- Loại tốc độ rất cao v > 4 m/s
b/ Theo khối lượng vận chuyển của cabin:
- Loại nhỏ Q < 500 kg
- Loại trung bình Q = 500 ÷ 1000 kg

- Loại lớn Q =1000 ÷ 1600 kg
- Loại rất lớn Q > 1600 kg
1.2.6 Theo kết cấu các cụm cơ bản:
a/ Theo kết cấu của bộ tời kéo:
- Bộ tời kéo có hộp giảm tốc
a) b)
Hình 1.5: Bộ tời
a) Có hộp giảm tốc b) Không có hộp giảm tốc
- Bộ tời kéo không có hộp giảm tốc: thường dùng cho các loại thang máy có
tốc độ cao (v > 2,5 m/s).
6
Chương 1 Tổng quan về thang máy
- Bộ tời kéo sử dụng động cơ một tốc độ, hai tốc độ, động cơ điều chỉnh vô
cấp, động cơ cảm ứng tuyến tính (LIM – linear Induction Motor ).
- Bộ tời kéo có puly ma sát hoặc tang cuốn cáp để dẫn động cho cabin lên
xuống.
+ Loại có puly ma sát (hình 1.1 a, b) khi puly quay kéo theo cáp chuyển động
là nhờ ma sát sinh ra giữa rãnh ma sát puly và cáp. Loại này đều phải có đối trọng.
+ Loại có tang cuốn cáp, khi tang cuốn cáp hoặc nhả cáp kéo theo cabin lên
hoặc xuống. Loại này có hoặc không có đối trọng.
b/ Theo hệ thống cân bằng:
- Có đối trọng (hình 1.1a, 1.1 b)
- Không có đối trọng
- Có cáp hoặc xích cân bằng dùng cho những thang máy có hành trình lớn.
- Không có xích hoặc cáp cân bằng.
c/ Theo cách treo cabin và đối trọng:
- Treo trực tiếp vào dầm trên của cabin ( hình 1.1 b)
- Có palăng cáp (thông qua các puly trung gian) vào dầm trên của cabin
( hình 1.2 a, 1.2 b).
- Đẩy từ phía dưới đáy cabin lên thông qua puly trung gian.

d/ Theo hệ thống cửa cabin:
- Phương pháp đóng mở cửa cabin
+ Đóng mở bằng tay. Khi cabin dừng đúng tầng thì phải có người ở trong hoặc
ở ngoài cửa tầng mở và đóng cửa cabin và cửa tầng.
+ Đóng mở nửa tự động (bán tự động). Khi cabin dừng đúng tầng thì cửa cabin
và cửa tầng tự động mở, khi đóng phải dùng bằng tay hoặc ngược lại.
Cả hai loại này dùng cho các thang máy chở hàng có người đi kèm, thang chở
hàng không có người đi kèm hoặc thang máy dùng cho nhà riêng.
+ Đóng mở cửa tự động. Khi cabin dùng đúng tầng thì cửa cabin và cửa tầng
tự động mở và đóng nhờ một cơ cấu đặt ở cửa cabin. Thời gian và tốc độ đóng, mở
điều chỉnh được.
7
Chương 1 Tổng quan về thang máy
- Theo kết cấu cửa cabin:
+ Cánh cửa dạng cửa xếp lùa về một phía hoặc hai phía.
+ Cánh cửa dạng tấm (panen) đóng, mở bản lề một cánh hoặc hai cánh.
Hai loại cửa này thường dùng cho thang máy chở hàng có người đi kèm hoặc
không có người đi kèm. Hoặc thang máy dùng cho nhà riêng.
+ Cánh cửa dạng tấm (panen), hai cánh mở chính giữa lùa về hai phía. Đối
với thang máy có tải trọng lớn, cabin rộng, cửa cabin có bốn cánh mở chính giữa
lùa về hai phía (mỗi bên hai cánh). Loại này thường dùng cho thang máy có đối
trọng đặt ở phía sau cabin.
+ Cánh cửa dạng tấm (panen), hai hoặc ba cánh mở một bên, lùa về một phía.
Loại này thường dùng cho thang máy có đối trọng đặt bên cạnh cabin (thang máy
chở bệnh nhân).
+ Cánh cửa dạng tấm (panen), hai cánh mở lùa về hai phía trên và dưới (thang
máy chở thức ăn).
+ Cánh cửa dạng tấm (panen), hai hoặc ba cánh mở lùa về một phía trên.
Loại này thường dùng cho thang máy chở ôtô và thang máy chở hàng.
- Theo số cửa cabin:

+ Thang máy có một cửa.
+ Hai cửa đối xứng nhau.
+ Hai cửa vuông góc với nhau.
- Theo loại bộ hãm an toàn cabin:
+ Hãm tức thời, loại này thường dùng cho thang máy có tốc độ thấp đến 45
m/ph.
+ Hãm êm, loại này thường dùng cho thang máy có tốc độ lớn hơn 45 m/ph và
thang máy chở bệnh nhân.
1.2.7 Theo vò trí của cabin và đối trọng giếng thang:
- Đối trọng bố trí phía sau (hình 1.5 a)
- Đối trọng bố trí một bên (hình 1.5 b)
8
Chương 1 Tổng quan về thang máy
Trong một số trường hợp đối trọng có thể bố trí ở một vò trí khác mà không
dùng chung giếng thang với cabin.
a) b)
Hình 1.6: Mặt cắt ngang giếng thang
a) Giếng thang có đối trọng bố trí phía sau
b) Giếng thang có đối trọng bố trí một bên
1.2.8 Theo quỹ đạo di chuyển của cabin:
- Thang máy thẳng đứng là loại thang máy có cabin di chuyển theo phương
thẳng đứng, hầu hết các loại thang máy đang sử dụng thuộc loại này.
- Thang máy nghiêng, là loại thang máy có cabin di chuyển nghiêng một góc
so với phương thẳng đứng.
- Thang máy zigzag, là loại thang máy có cabin di chuyển theo phương
zigzag.
1.3 Lựa chọn phương án thiết kế:
1.1 Đặc tính kỹ thuật của thang máy:
Thang máy được thiết kế trong luận văn có các đặc tính kỹ thuật sau:
- Loại thang :chở hàng có người áp tải.

- Tải trọng :500 kg
- Tốc độ :0,63 m/ph
- Số điểm dừng :4
9
Chương 1 Tổng quan về thang máy
1.2 Phân tích các phương án và chọn lựa phương án thiết kế:
a/ Dẫn động bằng xilanh thủy lực:
Thường được sử dụng trước đây trong các thang máy chở người với độ cao
nâng lên đến 3-4 tầng. Loại này hiện nay ít được sử dụng vì có nhiều nhược điểm
như giá thành cao do các xi lanh thuỷ lực cần phải được chế tạo với độ chính xác
rất cao, và do xi lanh thủy lực trong thang máy làm việc với áp suất rất cao nên dễ
bò rò rỉ dầu và đòi hỏi cần phải bảo dưỡng thường xuyên. Thang máy được dẫn
động nhờ xi lanh thủy lực chỉ còn được sử dụng trong một số thang nâng chuyên
dùng
cỡ nhỏ.
b/ Dẫn động bằng cáp:
Có hai loại: dùng tang cuốn cáp và puly dẫn cáp
- Tang cuốn cáp: nhược điểm chính của bộ tời dùng tang cuốn cáp là kích
thước tang lớn ít phù hợp với chiều cao nâng lớn và thường bò đứt cáp nâng trong
trường hợp các bộ ngắt hành trình bò hỏng cabin đi ra khỏi vò trí giới hạn trên cùng
và đập vào trần giếng thang. Hiện nay được dùng rất hạn chế và chỉ dùng cho
thang máy chở hàng có chiều cao nâng không lớn và tải trọng nâng lớn. Tuy nhiên,
vì một lý do nào đó mà không thể sử dụng đối trọng trong hệ thống truyền – dẫn
động thang máy thì việc sử dụng bộ tời kéo dùng tang cuốn cáp là tất yếu.
- Puly dẫn cáp :bộ tời có puly dẫn cáp rất chắc chắn. Kích thướt của nó thực
tế không phụ thuộc vào chiều cao nâng. Trong nhiều trường hợp, puly dẫn cáp có
thể lắp côngxôn trên trục ra của hộp giảm tốc nên dễ dàng tháo lắp, tốn ít công sức
khi cần tháo lắp các puly bò mòn.
Bộ tời có puly dẫn cáp có thể đặt ở trên hoặc ở dưới.
+ Bộ tời đặt ở phía dưới: giảm được tiếng ồn phát sinh khi thang máy làm

việc. Nhưng sơ đồ này sẽ làm tăng tải trọng tác dụng lên giếng thang cũng như làm
tăng chiều dài cáp nâng và làm tăng số điểm uốn của cáp, làm cho cáp mau bò
mòn. Do đó kiểu bố trí bộ tời như thế này chỉ sử dụng trong những trường hợp khi
mà buồng máy không thể bố trí được ở phía trên giếng thang và khi có yêu cầu cao
về cần giảm độ ồn khi thang máy làm việc.
10
Chương 1 Tổng quan về thang máy
+ Bộ tời đặt ở trên: Khắc phục được những nhược điểm của loại thang mà
buồng máy đặt ở phía dưới như: tải trọng tác dụng lên toà nhà nhỏ hơn, chiều dài
cáp ngắn hơn, số puly ít hơn, do đó làm tăng hiệu suất truyền động và làm giảm
bớt chi phí, vì vậy trừ các trường hợp đặc biệt thì hầu hết các thang máy đều có
buồng máy đặt ở phía trên đỉnh giếng thang.
a) b) c) d)
Hình 1.7: Bộ tời đặt phía trên
Với thang máy có bộ tời đặt ở trên thì có một số kiểu mắc cáp như (hình 1.7
a, 1.7 b, 1.7 c, 1.7 d)
Sơ đồ 1.7c là sơ đồ mắc cáp đơn giản nhất nhưng khi kích thướt cabin lớn thì
khó có thể bố trí theo dạng này, để khắc phục ta sử dụng sơ đồ 1.6d khi cần gia
tăng khoảng cách giữa cabin và đối trọng.
Sơ đồ 1.6e là sơ đồ mắc cáp dùng cho các thang máy có tải trọng nâng lớn vì
trong sơ đồ này cả cabin và đối trọng đều được treo trên hai nhánh cáp do đó ta sẽ
được lợi về lực, sẽ giảm được tải trọng tác dụng lên bộ tời của thang máy.
11
a) b)
Hình 1.6: Bộ tời đặt phía dưới
Chương 1 Tổng quan về thang máy
Sơ đồ 1.6f là sơ đồ dùng cho các thang máy có độ cao nâng trên 40-50 mét vì
ở độ cao nâng lớn như vậy thì trọng lượng của cáp nâng chiếm một phần đáng kể
tải trọng chung tác dụng lên thang máy do đó cần có thêm cáp cân bằng để trọng
lượng của chúng sẽ cân bằng với trọng lượng các cáp treo cabin và treo đối trọng.

Dựa vào việc phân tích ưu nhược điểm của các loại dẫn động thang máy trên,
đối với thang máy trong luận văn này ta nên sử dụng bộ tời có puly cuốn cáp, đặt ở
đỉnh giếng thang . Tải trọng Q = 500 kg không lớn lắm nên sử dụng sơ đồ mắc cáp
1.7b là thích hợp.
Chương 2: KẾT CẤU CABIN VÀ ĐỐI TRỌNG
A - CABIN
2.1 Kết cấu cabin:
2.1.1 Kết cấu cabin:
Cabin là bộ phận mang tải của thang máy, cabin phải có kết cấu sao cho có
thể tháo rời nó ra thành từng bộ phận để có thể lắp đặt nó vào trong giếng thang.
Theo cấu tạo cabin gồm hai phần: kết cấu chòu lực (khung cabin) và các vách che
tạo thành buồng cabin.
12
Chương 1 Tổng quan về thang máy
Hình 2.1 : Khung cabin
1. Khung đứng 2. Khung ngang 3. Nêm 4. Guốc trượt
5. Hệ thống treo 6. Kẹp cáp 7. Hệ thống tay đòn 8. Thanh giằng
Khung cabin bao gồm khung đứng 1 và khung ngang 2 liên kết với nhau
bằng bulông. Khung đứng 1 được tạo thành từ hai thanh đứng chế tạo bằng thép
góc đều cạnh và dầm trên, dầm dưới chế tạo bằng thép dập hình chữ U. Khung
ngang 2 được chế tạo bằng thép góc đều cạnh, trên đó có lắp sàn cabin. Dầm trên
của khung đứng liên kết với hệ thống treo cabin 5, đảm bảo cho các cáp treo cabin
có độ căng như nhau. Cabin có kích thước lớn thì khung đứng và khung ngang liên
kết với nhau bằng thanh giằng 8. Trên khung cabin có lắp hệ thống tay đòn 7 và
các nêm 3 của bộ hãm bảo hiểm. Hệ tay đòn 7 liên hệ với cáp của bộ hạn chế tốc
độ qua bộ phận kẹp cáp 6 để tác động lên bộ hãm bảo hiểm dừng cabin tựa trên
ray dẫn hướng khi tốc độ hạ cabin vượt quá giá trò cho phép.
Tại đầu các dầm trên và dầm dưới của khung đứng có lắp các guốc trượt dẫn
hướng 4 để đảm bảo cho cabin chạy dọc theo ray dẫn hướng.
2.1.2 Xác đònh kích thước cabin::

Việc xác đònh kích thước cabin phải chú ý đến khả năng phục vụ, tính kinh tế.
Do đó kích thước cabin được xác đònh dựa vào tải trọng nâng và khả năng phục vụ.
Thang máy thiết kế trong luận văn này dùng để vận chuyển hàng hoá, với tải trọng
không lớn Q=500 kg, vận tốc v=0,63m/s, có người áp tải (chỗ cho người điều khiển
có kích thước khoảng
800500 ×
mm, giữa cửa cabin và hàng hóa cần chừa một lối
đi có bề rộng gần 400 mm) ta chọn thang máy có kích thước : rộng x sâu x cao =
1110 x 1400 x 2200 mm ( thông số kích thước tham khảo tại Công ty Thang máy
Thiên Nam ). Chiều rộng cửa ra vào là 800 mm và mở về một phía.
13
Chương 1 Tổng quan về thang máy
2.2 Tính khối lượng khung cabin:
1
4
0
0
1220
1220
1280
3180
3000
Hình 2.2 : Sơ đồ tính toán bộ khung cabin
Để tính toán bền cho khung cabin ta chọn sơ bộ trước kích thước của các thanh
thép, sau dó ta kiểm tra bền cho khung.
Dầm trên : chế tạo bằng thép dập gồm 2 dầm có tiết diện như hình 2.3
5
440
260
180

25
90
Hình 2.3 : Tiết diện dầm trên
Theo hình dạng tiết diện ta có:
14
Chương 1 Tổng quan về thang máy
A = 3900 mm
2
J
x
=20142500mm
4
3
2
2.20142500
223805
180
k n
x
x x
J
W W mm
h
= = = =
Vậy khối lượng dầm trên :
G = 3900.1280.7852.10
-9
=39 kg
Dầm dưới : chế tạo bằng thép dập gồm hai dầm có tiết diện như hình 2.4
420

90
5
25
180
260
440
Hình 2.4 : Tiết diện dầm dưới
Theo hình dạng tiết diện ta có:
A =8100 mm
2
J
x
= 56087500 mm
4
3
2
2.56087500
590394
190
k n
x
x x
J
W W mm
h
= = = =
Vậy khối lượng dầm dưới :
G =8100.1280.7852.10
-9
=81 kg

Thanh đứng : chế tạo bằng thép dập
260
5
80
15
Chương 1 Tổng quan về thang máy
Hình 2.5 : Tiết diện thanh đứng
Theo hình dạng tiết diện ta có:
A =1550 mm
2
S
x
=28125 mm
3
y
c
=18 mm
J
x
=972617 mm
4
3
3
972617
16769
58
972617
44210
22
k

x
n
x
W mm
W mm
= =
= =
Vậy tổng khối lượng thanh đứng :
G =1550.3000.2.7852.10
-9
=73 kg
Khung dưới : chế tạo bằng thép dập. Gồm 4 thanh thép U75x75x5 và 2 thanh
thép U60x40x5.
5
40
60
5
75
75
Hình 2.6 : Tiết diện các thanh khung dưới
A
1
=725 mm
2
G
1
= 725.(1400+1120) 7852.10
-9
=14,8 kg
A

1
=650 mm
2
G
1
= 650.1250.7852.10
-9
=6,5 kg
Khối lượng khung dưới :
G =2.G
1
+ 2.G
2
=42,6 kg
Với sàn cabin ta dùng tole dày 3 mm. Do đó ta có khối lượng sàn cabin là:

9
3.1120.1400.7852.10 40kg
−
=
16
Chương 1 Tổng quan về thang máy
Để bao che cabin ta dùng tole 2mm. Khối lượng vỏ bao che:

(1400.2150.2 1100.2150 360.2150).+ +
2.7852.10
-9
=143 kg
Đây là cabin chở hàng nên ta dùng loại cửa lùa về một phía , khối lượng cửa
khoảng 50 Kg

Vậy ta có khối lượng sơ bộ của ca bin là:
39 + 81 + 73 + 42,6 + 40 +143 + 50 =468,6 kg
Ngoài ra trên cabin còn có các thiết bò khác như các thanh giằng, guốc trượt,
nêm của bộ hãm bảo hiểm… nên khi tính toán ta lấy khối lượng cabin là 500Kg
2.3 Các trường hợp chòu lực khung cabin:
2.3.1 Nguyên tắc chung về tính bền thang máy:
Các chi tiết thang máy chia làm 2 nhóm:
• Nhóm các chi tiết luôn luôn làm việc trong thời gian thang máy hoạt
động.
• Nhóm các chi tiết chỉ làm việc khi thang máy xảy ra sự cố.
Khi tính toán các chi tiết ở nhóm thứ nhất thì phải tính đến khả năng làm việc
của chúng trong các trường hợp sau:
- Trường hợp 1: Tải danh nghóa
- Trường hợp 2: Khi cabin tập kết lên bộ hãm bảo hiểm và giảm chấn.
- Trường hợp 3: Thử tải thang máy để đưa vào sử dụng khi khám nghiệm kỹ
thuật (vượt tải 150÷200%)
- Trường hợp 4: Cabin kẹt trên ray dẫn hướng.
Nguyên tắc chung tính bền thang máy dựa vào ứng suất cho phép
[ ]
[ ]
max
n
n
σ
σ σ
≤ =
(2.1)
Trong đó:
max
σ

- ứng suất lớn nhất tác dụng lên chi tiết
[ ]
σ
- ứng suất cho phép.
17
Chương 1 Tổng quan về thang máy
[ ]
n
σ
- ứng suất nguy hiểm của vật liệu lấy theo giới hạn bền, giới hạn
mỏi hoặc giới hạn chảy trong từng trường hợp tính toán.
n- hệ số an toàn nhỏ nhất cho phép.
Vật liệu làm khung cabin:
Khung cabin được làm từ thép dập đònh hình. Thép dập đònh hình có ưu điểm
nhẹ, chòu nén, chòu uốn tốt và có thể chòu được lực phức tạp.
Vật liệu : CT3
Giới hạn chảy:
2
240 /
ch
N mm
σ
=
Giới hạn bền:
2
400 /
b
N mm
σ
=

2.3.2 Các trường hợp tính toán:
Trường hợp 1: Theo công thức 1.12[I] và 1.14[I]
Q
t
= Q.k
đ
(2.2)
G
t
= G
cab
. k
đ
(2.3)
Trong đó:
Q
t
- Tải trọng đònh mức Q
t
=500 (kg)
G
cab
– khối lượng cabin G
cab
=500 (kg)
a: gia tốc chuyển động của cabin a=1,5 (m/s
2
)
g: gia tốc trọng trường g=9,81(m/s
2

)
k
đ
: hệ số động, được xác đònh theo công thức 1.13[I]
1,5
1 1 1,15
9,81
d
a
k
g
= + = + =

Vậy : Q
t
= 5000.1,15=5750 N
G
t
= 5000.1,15=5750 N
Trường hợp 2: Xuất phát từ quy phạm an toàn đòi hỏi sự tăng quá tải của
thang máy lên 10% so với tải trọng nâng danh nghóa. Trò số k
đ
tăng thêm 20 ÷30%
+ Cabin tập kết lên bộ hãm bảo hiểm được xác đònh theo công thức 1.15[I] và
1.14[I]
18
Chương 1 Tổng quan về thang máy
Q
t
= 1,1.Q.k

đ
(2.4)
G
t
= G
cab
. k
đ
(2.5)
Lực do nêm tác dụng lên khung cabin ở hai đầu dầm đứng:
1,1
2
cab
d
Q G
P k
+
=
(2.6)
Với: k
đ
=1,15+1,15.0,3=1,495
Vậy:
1,1.5000 5000
.1,495 7849
2
P N
+
= =
Q

t
= 8223 N
G
t
= 7475 N
+ Cabin tập kết lên bộ giảm chấn được xác đònh theo công thức 6.10[I]
max
(1,1 )(1 ).
9,81
(1,1.5000 5000)(1 ).1 21000
9,81
cab n
a
P Q G k
g
N
= + +
= + + =
Q
t
=1,1.Q.k
đ
= 11000 N
G
t
= G
cab
. k
đ
= 10000N

Trường hợp 3: Khi khám nghiệm kỹ thuật theo công thức 1.16[I] và 1.14[I]
Q
t
= Q.k
qt

G
t
= G
cab
. K
qt
Với : k
qt
–hệ số quá tải. K
qt
=2 đối với thang máy có puli dẫn cáp.
Vậy : Q
t
=10000 N
G
t
=10000 N
Trường hợp 4: Khi cabin bò kẹt trên ray dẫn hướng.
Tải trọng được xác đònh theo momen lớn nhất trên puly dẫn cáp theo công
thức 4.2[I]. P
max
=Q
t
+ G

cab
+ G
cáp
+ W – G
đt
=292,34 (kg) =2923,4 N
2.3.3 Tính bền cabin:
Trường hợp 1:
19
Chương 1 Tổng quan về thang máy
Dầm trên chòu tác động của 1 lực tập trung tại giữa dầm (Q
t
+ G
t
), dầm dưới
chòu tác dụng của G
t
đặt giữa dầm và lực Q
t
đặt lệch khỏi giữa dầm 1 đoạn A/6.
Chuyển khung siêu tónh thành hệ thanh. Sơ đồ chòu lực của khung như hình
Q
t
G
t
Q
t
+G
t
M

2
M
2
12101
2846785
3050299
12101
61027
61027
3741027
A
H
M
1
M
1
J
1
J
2
J
2
J
3
(Nmm)
a) b) c)
Hình 2.7 : Sơ đồ tính toán của khung cabin trong trường hợp 1
a),b) – sơ đồ chòu lực , c) – biểu đồ momen
Góc xoay và momen uốn tại đầu mút của thanh đứng và dầm trên hoặc dưới
là như nhau. Do đó:

Phương trình cân bằng nút xoay của nút trái dầm trên và ở đầu nút trên của
dầm đứng trái:
( )
2
1 1 2
1 1 2 2
.
. . .
16 2 3 6
t t
Q G A
M A M H M H
EJ EJ EJ EJ
+
− + = − −
(2.7)
Phương trình cân bằng nút xoay của nút trái dầm dưới và ở đầu nút dưới của
dầm đứng trái:
2 2
2 2 1
3 3 3 2 2
. .
. . .4
.
16 81 2 3 6
t t
G A Q A
M A M H M H
EJ EJ EJ EJ EJ
+ − = +

(2.8)
Với Q
t
=5750N, G
t
=5750N, J
1
=20142500 mm
4
, J
2
=972617 mm
4
, J
3
=56087500 mm
4
, A=1280 mm, H=3000 mm. Thay số liệu vào 2 phương trình trên ta
được:
20
Chương 1 Tổng quan về thang máy
M
1
= 61027 Nmm, M
2
=-12101 Nmm
Trường hợp 2:
+ Cabin tập kết lên bộ hãm bảo hiểm:
32281
15656

15656
4175641
3929424
32281
G
t
Q
t
H
A
M
2
M
2
P P
M
1
M
1
J
1
J
2
J
2
J
3
(Nmm)
Hình 2.8 : Sơ đồ tính toán của khung cabin trong trường hợp 2
a),b) – sơ đồ chòu lực , c) – biểu đồ momen

Phương trình cân bằng nút xoay của nút trái dầm trên và ở đầu nút trên của
dầm đứng trái:
1 1 2
1 2 2
. . .
2 3 6
M A M H M H
EJ EJ EJ
− = −
(2.9)
Phương trình cân bằng nút xoay của nút trái dầm dưới và ở đầu nút dưới của
dầm đứng trái:
2 2
2 2 1
3 3 3 2 2
. .
. . .4
.
16 81 2 3 6
t t
G A Q A
M A M H M H
EJ EJ EJ EJ EJ
+ − = −
(2.10)
Với Q
t
=8223N, G
t
=7475N, P=7849N J

1
=20142500 mm
4
, J
2
=972617 mm
4
, J
3
=56087500 mm
4
, A=1280 mm, H=3000 mm. Thay số liệu vào 2 phương trình trên ta
được:
M
1
= 15656 Nmm, M
2
=32281 Nmm
+ Cabin tập kết lên giảm chấn:
21
Chương 1 Tổng quan về thang máy
453027
987138
7387138
987138
453027
5946973
Q
t
+G

t
H
A
M
2
M
2
Q
t
+G
t
M
1
M
1
J
1
J
2
J
2
J
3
(Nmm)
Hình 2.9: Sơ đồ tính toán của khung cabin trong trường hợp 2
a), b) – sơ đồ chòu lực , c) – biểu đồ momen
Phương trình cân bằng nút xoay của nút trái dầm trên và ở đầu nút trên của
dầm đứng trái:
1 1 2
1 2 2

. . .
2 3 6
M A M H M H
EJ EJ EJ
− = −
(2.11)
Phương trình cân bằng nút xoay của nút trái dầm dưới và ở đầu nút dưới của
dầm đứng trái:
2 2
2
2 2 1
3 3 3 3 2 2
. .
. . .4
.
16 81 2 16 3 6
t t
G A Q A
M A M H M HPA
EJ EJ EJ EJ EJ EJ
+ − − = −
(2.12)
Với Q
t
=11000N, G
t
=10000N, P=21000N, J
1
=20142500 mm
4

, J
2
=972617
mm
4
, J
3
=56087500 mm
4
, A=1280 mm, H=3000 mm. Thay số liệu vào 2 phương
trình trên ta được:
M
1
= -7875 Nmm, M
2
=-16238 Nmm
Trường hợp 3: Khi khám nghiệm kỹ thuật:
22