Tính toán, thiết kế và chọn trang thiết bị cho thang máy

Đồ án tốt nghiệp


Hong Trơng Quyền
1


Mục lục

Lời nói đầu 3
Phần I: Giới thiệu về kĩ thuật thang máy 4
Chơng I: Khái niệm chung 5
I. Khái niệm chung về thang máy 5
II. Lịch sử phát triển của thang máy 7
III. Đặc điểm đặc trng cho chế độ làm việc của hệ truyền động
thang máy 8
IV. Kết cấu chung của thang máy 9
V. Phân loại thang máy 12
VI. Các nguyên tắc hoạt động cơ bản của thang máy 19
VII. Tính chọn công suất động cơ truyền độn thang máy 19
VIII.Đặc điểm phụ tải của thang máy và các yêu cầu truyền động
cho thang máy 22
Chơng II: Phân tích và lựa chọn phơng án 35
I. Hệ truyền động chỉnh tiristor có đảo chiều quay 35
II. Hệ truyền động xoay chiều 41
III. Kết luận 46
Chơng III: Những khái niệm cơ bản về hệ truyền động điện và
đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ 47
I. Những khái niệm cơ bản về truyền động điện 47
II. Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ 56
III . Các thông số cơ bản ảnh hởng đến đặc tính cơ của động

cơ không đồng bộ 58
IV. Điều chỉnh tốc độ của động cơ không đồng bộ bằng cách
Thay đổi số đôi cực của động cơ 60

Phần II: tính toán, thiết kế và chọn trang bị điện cho thang máy 63
Chơng I: Chọn phơng án thiết kế 64
I. Tính chọn công suất động cơ điện 64
II. Tính cho tiết diện cáp động lực 68
III. Tính chọn phanh hãm điện từ 69
Đồ án tốt nghiệp


Hong Trơng Quyền
2

IV. Chọn aptomat 71
V. Chọn khởi động từ 71
VI. Chọn rơle trung gian 73
VII. Chọn rơle thời gian kiểu điện từ 73
VIII. Chọn thiết bị chống mất pha và điện áp lới thấp 74
IX. Chọn khí cụ bảo vệ cho mạch lực 75
X. Chọn lắp khí cụ hạn chế và an toàn 75
XI. Chọn máy biến áp 76
Chơng II: Thiết kế mạch động lực 77
I. Động cơ truyền động 77
II. Các công tắc tơ 79
III. Máy biến áp 79
IV. Rơle bảo vệ 79
V. Aptomat 80
VI. thiết bị chống mất pha và điện áp lới thấp 80

VII. Các loại phanh 80
Chơng III: Thiết kế mạch điều khiển 83
I. Mạch gọi tầng và chuyển đổi tầng 83
II. Mạch dừng chính xác buồng thang 85
III. Mạch logic 87
IV. Mạch nguyên lí hoạt động của hệ thống tự động điều khiển
khống chế truyền động thang máy 90
V. Mạch điều khiển ở cửa cabin 94
VI. Mạch điều khiển phanh hãm 96
VII. Các tín hiệu đèn chiếu sáng và tiện nghi trong thang máy 96
Tài liệu tham khảo 98
Đồ án tốt nghiệp


Hong Trơng Quyền
3


Lời nói đầu

Thế kỷ 19, nền khoa học kỹ thuật trên thế giới phát triển rất mạnh mẽ.
Lúc này trên thế giới đã bắt đầu xuất hiện nhiều nhà cao tầng, vì vậy thang
máy cũng bắt đầu xuất hiện để đáp ứng nhu cầu cấp thiết đó. Năm 1853,
hãng thanh máy OTIS (Mỹ) đã chế tạo và đa vào sử dụng chiếc thang máy
đầu tiên trên thế giới.
Thang máy là một thiết bị không thể thiếu trong việc vận chuyển
ngời và hàng hóa theo phơng thẳng đứng trong các nhà cao tầng, chính
vì vậy từ khi xuất hiện đến nay thang máy luôn đợc nghiên cứu, cải tiến,
hiện đại hóa để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con ngời.
Trong những năm gần đây nhiều nhà cao tầng đã đợc xây dựng trên

khắp mọi miền đất nớc và nhờ đó thang máy đã, đang và sẽ đợc sử dụng
ngày càng nhiều. Do vậy các hãng thang máy hàng đầu trên thế giới đã có
mặt tại nớc ta.
Cùng với sự cố gắng của bản thân và nhận đợc sự giúp đỡ, chỉ bảo tận
tình của các thầy giáo trong bộ môn, đặc biệt là sự hớng dẫn của thầy giáo
Nguyễn Quang Tuyến em đã hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp này. Em rất
mong nhận đợc sự góp ý, bổ sung của các thầy cô giáo và các bạn để đồ
án tốt nghiệp của em đợc hoàn thiện hơn.
Em xin gửi tới thầy giáo Nguyễn Quang Tuyến cùng toàn thể các thầy
cô giáo trong bộ môn lời cảm ơn chân thành nhất.

Sinh viên
Hoàng Trơng Quyền
§å ¸n tèt nghiÖp


Hoμng Tr−¬ng QuyÒn
4

PhÇn I
giíi thiÖu vÒ kÜ thuËt thang m¸y
Đồ án tốt nghiệp


Hong Trơng Quyền
5


Chơng I
Khái niệm chung

I- Khái niệm chung về thang máy
Thang máy là một thiết bị chuyên dùng để vận chuyển ngời, hàng
hóa, vật liệu, v..v.. theo phơng thẳng đứng hoặc nghiêng một góc nhỏ hơn
15
0
so với phơng thẳng đứng theo một tuyến đã định sẵn.
Thang máy thờng đợc sử dụng trong các khách sạn, công sở, chung
c, bệnh viện, các đài quan sát, tháp truyền hình, trong các nhà máy, công
xởng, v..v.. Đặc điểm vận chuyển bằng thanh máy so với các phơng tiện
vận chuyển khác là thời gian của một chu kỳ vận chuyển bé, tần suất vận
chuyển lớn, đóng mở máy liên tục. Ngoài ý nghĩa về vận chuyển, thang
máy còn là một trong những yếu tố làm tăng vẽ đẹp và tiện nghi của công
trình.
Nhiều quốc gia trên thế giới đã quy định, đối với các tòa nhà cao 6
tầng trở lên đều phải đợc trang bị thang máy để đảm cho ngời đi lại thuận
tiện, tiết kiệm thời gian và tăng năng suất lao động. Giá thành của thang
máy trang bị cho công trình so với tổng giá thành của công trình chiếm
khoảng 6% đến 7% là hợp lí. Đối với những công trình đặc biệt nh bệnh

viện, nhà máy, khách sạn, v..v.. tuy số tầng nhỏ hơn 6 nhng do yêu cầu
phục vụ vẫn phải đợc trang bị thang máy.
Với các nhà nhiều tầng có chiều cao lớn thì việc trang bị thang máy là
bắt buộc để phục vụ việc đi lại trong tòa nhà. Nếu vấn đề vận chuyển ngời,
hàng trong những tòa nhà này không đợc giải quyết thì các dự án xây dựng
các tòa nhà cao tầng không thành hiện thực.
Thang máy là một thiết bị vận chuyển đòi hỏi tính an toàn nghiêm
ngặt, nó liên quan trực tiếp đến tài sản và tính mạng con ngời, vì vậy, yêu
cần chung đối với thang máy khi thiết kế, chế tạo, lắp đặt, vận hành, sử
Đồ án tốt nghiệp


Hong Trơng Quyền
6

dụng và sửa chữa phải tuân thủ một cách nghiêm ngặt các yêu cầu về kỹ
thuật an toàn đợc quy định trong các tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm.
Thang máy chỉ có cabin đẹp, sang trọng, thông thoáng, êm dịu thì
cha đủ điều kiện để đa và sử dụng, mà phải có đầy đủ các thiết bị an
toàn, đảm bảo độ tin cậy nh: điện chiếu sáng dự phòng khi mất điện, điện
thoại nội bộ (Interphone), chuông báo, bộ hãm bảo hiểm, an toàn cabin,
công tắc an toàn cửa cabin, khóa an toàn cửa tầng, bộ cứu hộ khi mất điện
nguồn v..v..
Với đối tợng nâng, chuyển khác nhau thang máy có cấu tạo phù hợp,
nhng nhìn chung có thể phân làm 2 phần chính:
+ Buồng thang:
- Buồng thang còn gọi là cabin, là phần chuyển động thẳng đứng trực
tiếp mang tải. Khung buồng treo trên puli quấn cáp. Thông thờng là
cáp đôi hoặc cáp 4 nhằm tăng độ bám và tăng độ bền cơ khí. Cùng
chuyển động với buồng thang là đối trọng.

- Đối trọng là một khối kết từ các khối gang, chuyển động ngợc chiều
với buồng thang để giảm công suất cơ cấu kéo và giúp thang nâng hạ
nhẹ nhàng. Khối lợng đối trọng phụ thuộc trọng lợng buồng thang
và khối lợng tải trọng trung bình.
- Buồng thang chuyển động trong một nơi đợc gọi là hố giếng. Hố
giếng phần không gian từ mặt tiếp tuyến dới puli (hay là sàn tầng trên
cùng) tới đáy giếng.
+ Buồng máy:
- Buồng máy: phần máy thờng đặt trong buồng máy, bố trí ở tầng trên
cùng của giếng thang. Phần máy có động cơ kéo nối với puli qua hộp
số giảm tốc. Tỉ số truyền của hộp số i = 18 ữ 120. Ngoài ra buồng
thang trang bị một phanh cơ khí bảo hiểm, khi có điện má phanh đợc
lực điện từ hút tách khỏi puli, khi mất điện không còn lực điện từ, lực
lò xo sẽ đẩy má phanh ép chặt puli và làm cho buồng thang dừng
Đồ án tốt nghiệp


Hong Trơng Quyền
7

chuyển động. Phanh bảo hiểm thờng dùng trong trờng hợp mất điện,
đứt cáp hoặc tốc độ vợt quá mức cho phép từ 20 ữ 40%.
II- Lịch sử phát triển thang máy
Cuối thế kỷ 19, trên thế giới mới chỉ có một vài hãng thang máy ra đời
nh: OTIS (Mỹ); SCHINDLER (Thụy Sĩ). Năm 1853, hãng thang máy
OTIS đã chế tạo và đa vào sử dụng chiếc thang máy đầu tiên trên thế giới.
Đến năm 1874, hãng thang máy SCHINDLER cũng đã chế tạo thành công
những thang máy khác. Lúc đầu bộ tời kéo chỉ có một tốc độ, cabin có kết
cấu đơn giản, cửa tầng đóng mở bằng tay, tốc độ di chuyển của cabin thấp.
Đầu thế kỷ 20, có nhiều hãng thang máy khác ra đời nh: KONE

(Phần Lan); MISUBISHI, NIPPON, ELEVATOR (Nhật Bản); THYSEN
(Đức); SABIEM (ý); v..v.. đã chế tạo các loại thang máy có tốc độ cao, tiện
nghi trong cabin tốt và êm hơn.
Vào đầu những năm 1970, thang máy đã chế tạo đạt tới tốc độ
450(m/ph), những thang máy chở hàng đã có tải trọng nâng tới 30 tấn, đồng
thời cũng trong khoảng thời gian này đã có những thang máy thủy lực ra
đời. Sau một khoảng thời gian rất ngắn với tiến bộ của các ngành khoa học
khác, tốc độ thang máy đã đạt tới 600(m/ph). Vào những năm 1980, đã xuất
hiện hệ thống điều khiển động cơ mới bằng phơng pháp biến đổi điện áp
và tần số VVVF (Inverter). Thành tựu này cho phép thang máy hoạt động
êm hơn, tiết kiệm đợc khoảng 40% công suất động cơ.
Đồng thời, cũng vào những năm này đã xuất hiện loại thang máy dùng
điện cảm ứng tuyến tính.
Đầu những năm 1990, trên thế giới đã chế tạo những thang máy có tốc
độ đạt tới 750(m/ph) và các thang máy có tính năng kỹ thuật đặc biệt khác.

Đồ án tốt nghiệp


Hong Trơng Quyền
8

III- Đặc điểm đặc trng cho chế độ làm việc của hệ truyền động điện
thang máy:
Thang máy thờng đợc lắp đặt bên trong hoặc bên ngoài trời cho các
nhà cao tầng, ở nhiều nơi thang máy chở hàng phải làm việc ở môi trờng
khắc nghiệt, đặc biệt ở các khu công nghiệp, nhà máy lớn
Các khí cụ điện, thiết bị điện trong hệ thống truyền động và trang bị
điện của thang máy chở hàng phải làm việc tin cậy trong mọi điều kiện làm
việc phức tạp của môi trờng, nhằm nâng cao năng suất, an toàn trong vận

hành và khai thác.
Đối với hệ truyền động điện cho thang máy chở hàng phải đảm bảo
khởi động động cơ truyền động khi đầy tải, đặc biệt là vào mùa đông khi
nhiệt độ môi trờng giảm làm tăng mômen ma sát trong các ổ đỡ dẫn đến
làm tăng đáng kể mômen cản tĩnh.
Động cơ truyền động thang máy, mômen thay đổi theo tải rất rõ rệt
M
C
M/M
dm
O
dm
G/G
dm
0
10
0,8
0,6
0,4
0,2
0,2 0,4 0,6 0,8
Hình 1.1

Khi không tải, mômen của động cơ không vợt quá 15ữ20%M
đm
.
Mômen động cơ phụ thuộc vào tải trọng.
Trong hệ truyền động của thang máy yêu cầu quá trình tăng tốc và
giảm tốc xảy ra phải êm. Bởi vậy mômen trong quá trình quá độ phải đợc
hạn chế theo yêu cầu kĩ thuật rất an toàn.

Năng suất của thang máy chở hàng phụ thuộc vào 2 yếu tố:
+ Tải trọng của thiết bị.
+ Số chu kì bốc dỡ trong 1 giờ.
Đồ án tốt nghiệp


Hong Trơng Quyền
9

Số lợng hàng hóa di chuyển trong mỗi chu kì không giống nhau và
nhỏ hơn tải trọng định mức cho nên phụ tải đối với động cơ chỉ đạt 60ữ70%
công suất định mức của động cơ.
Do điều kiện làm việc của thang máy thất thờng, tải trọng luôn thay
đổi, lúc non tải, lúc đầy tải nên thang máy đợc chế tạo có độ bền cơ cao.
Tất cả các thiết bị đợc đặt trong buồng thang và buồng máy.
IV- Kết cấu chung của thang máy
Trên hình 1.2 mô tả kết cấu chung của thang máy, đây là kết cấu phần
cơ điện đợc chia làm 2 bộ phận chính: phòng máy và giếng thang.
Trong giếng thang bao gồm : tầng hầm 11 (khoảng trống kể từ đáy
giếng thang đến phần dới cùng của buồng thang). Tầng hầm là phần nền
móng cho các thanh ray. Đây là phần chịu toàn bộ trọng lợng của kết cấu
thang máy, trọng lợng thang máy, đối trọng và tải trọng tối đa nên ta phải
xử lí phần móng và nền móng thật tốt để tránh lún, rạn gây mất trọng tâm
cho buồng thang, ảnh hởng đến hành trình lên xuống của buồng thang,
nhất là khi đầy tải. Vì buồng thang đợc trợt trên các thanh ray 9 theo
phơng thẳng đứng. Trong tầng hầm còn có cơ cấu lò xo có tác dụng khi
thang máy hạ xuống tầng 1, đợc giảm chấn, hạn chế va chạm cơ khí giúp
thang dừng đợc nhẹ nhàng. Tầng hầm có chiều cao từ 1,5ữ2(m) để thuận
tiện cho công việc sửa chữa và bảo dỡng. Phía trên tầng hầm là toàn bộ
phần thân chính của giếng thang.

Phòng máy là nơi đặt tủ điều khiển động cơ nâng hạ buồng thang, là
nơi có tác dụng nh xà treo, nên khi thang đầy tải nó phải gánh một trọng
lực rất lớn nên ta cũng phải tính toán phần kết cấu bê tông đủ lớn để tránh
gây sập. Phòng máy đợc lắp đặt ở nơi cao nhất là trên nóc tầng 7 (nóc
giếng thang). Giếng thang chạy suốt từ tầng 1 đến tầng 7 có kích thớc phù
hợp để lắp ghép thanh dẫn hớng cho buồng thang, ngoài ra dọc giếng
thang còn lắp các thiết bị bảo vệ và đèn chiếu sáng. Thanh ray 9 thờng làm
bằng thép chịu lực tốt, có hình dáng kích thớc phù hợp để dẫn hớng
chuẩn và tạo điểm tì của cơ cấu phanh khi phanh dừng buồng thang.
Đồ án tốt nghiệp


Hong Trơng Quyền
10

Để nâng hạ buồng thang ngời ta dùng động cơ 6. Động cơ này đợc
nối trực tiếp với cơ cấu nâng hoặc qua hộp giảm tốc. Nếu nối trực tiếp,
buồng thang đợc treo trên puli quấn cáp. Khi nối gián tiếp thì giữa puli
quấn cáp và động cơ có lắp hộp giảm tốc 5. Khung của buồng thang 3 đợc
treo trên puli quấn cáp kim loại 4.
Buồng thang luôn đợc giữ theo phơng thẳng đứng nhờ có giá treo 7
và những con trợt dẫn hớng (con trợt là loại puli trợt có bọc cao su bên
ngoài).
Buồng thang có trang bị bộ phanh bảo hiểm, Phanh bảo hiểm giữ
buồng thang tại chổ khi đứt cáp, mất điện và khi tốc độ di chuyển buồng
thang vợt quá 20ữ40% tốc độ định mức. Phanh bảo hiểm thờng đợc chế
tạo theo 3 kiểu:
- Phanh bảo hiểm kiểu nêm.
- Phanh bảo hiểm kiểu lệch tâm.
- Phanh bảo hiểm kiểu kìm.

Trong 3 loại phanh bảo hiểm trên phanh bảo hiểm kiểu kìm có tính
năng kĩ thuật u việt hơn, nó đảm bảo tác động nhanh nhng dừng vẫn êm
buồng thang, vì vậy nó đợc sử dụng rộng rãi hơn.
Phanh bảo hiểm thờng đợc lắp phía dới buồng thang, gọng kìm
trợt theo thanh dẫn hớng khi tốc độ của buồng thang bình thờng. Nằm
giữa hai cánh tay đòn của kìm có nêm gắn với hệ truyền động bánh vít, trục
vít. Hệ truyền động trục vít có 2 loại ren: ren trái và ren phải.
Cùng với kết cấu của phanh bảo hiểm, buồng thang có trang bị thêm
cơ cấu hạn chế tốc độ kiểu li tâm. Khi buồng thang di chuyển sẽ làm cho cơ
cấu hạn chế tốc độ kiểu li tâm quay. Khi tốc độ di chuyển của buồng thang
tăng, cơ cấu đai truyền sẽ làm cho tang quay và kìm sẽ ép chặt buồng thang
vào thanh dẫn hớng và hạn chế tốc độ của buồng thang.
Đồ án tốt nghiệp


Hong Trơng Quyền
11

Hình 1.2 Sơ đồ kết cấu và bố trí thiết bị của thang máy
1
2
3
4
5 6
12
7
8
9
10
11

2. công tắc hành trình
1. Đối trọng
3. Buồng thang
4. Dây cáp truyền
5. Puli
6. Động cơ dẫn động
7. Giá treo
8. Đế cabin
9. Thanh ray
10. Xích hạn chế tốc độ
11. Tầng hầm
12. Tủ điều khiển

Đồ án tốt nghiệp


Hong Trơng Quyền

12

V- Phân loại thang máy
Thang máy hiện nay đã đợc thiết kế và chế tạo rất đa dạng, với nhiều
kiểu, loại khác nhau để phù hợp với mục đích sử dụng của từng công trình.
Có thể phân loại thang máy theo các nguyên tắc và đặc điểm sau:
1. Theo công dụng (TCVN 1993) thang máy đợc phân thành 5 loại

a)

Thang máy chuyên chở ngời
Loại này chuyên để vận chuyển hành khách trong các khách sạn, công

sở, nhà nghỉ, các khu chung c, trờng học, tháp truyền hình v..v.. Loại
thang máy này điều khiển cả trong và ngoài cabin.
b)

Thang máy chuyên chở ngời có tính đến hàng đi kèm
Loại này thờng dùng cho các siêu thị, khu triển lãm v..v.. Loại thang
máy này điều khiển cả trong và ngoài cabin.
c)

Thang máy chuyên chở bệnh nhân
Loại này chuyên dùng cho các bệnh viện, các khu điều dỡng v..v..
Đặc điểm của loại này là kích thớc thông thủy cabin phải đủ lớn để chứa
băng ca hoặc giờng của bệnh nhân, cùng với các bác sĩ, nhân viên và các
dụng cụ cấp cứu đi kèm. Hiện nay trên thế giới đã sản xuất theo cùng tiêu
chuẩn kích thớc và tải trọng cho loại thang máy này. Loại thang máy này
điều khiển cả trong và ngoài cabin.
d)

Thang máy chuyên chở hàng có ngời đi kèm
Loại này thờng dùng trong các nhà máy, công xởng, kho, thang máy
dùng cho nhân viên khách sạn v..v.. Chủ yếu dùng để chở hàng nhng có
ngời đi kèm để phục vụ. Loại thang máy này điều khiển cả trong và ngoài
cabin.
e)

Thang máy chuyên chở hàng không có ngời đi kèm
Loại này chuyên dùng để chở vật liệu, thức ăn trong các khách sạn,
nhà ăn tập thể v..v.. Đặc điểm của loại này là chỉ có điều khiển ở ngoài
cabin (trớc các cửa tầng).
Ngoài ra còn có các loại thang máy chuyên dùng nh: thang máy cứu

hỏa, chở ôtô v..v..
Đồ án tốt nghiệp


Hong Trơng Quyền

13

Hình 1.3 Thang máy điện có bộ tời đặt phía trên giếng thang
a,b) Dẫn động cabin bằng puly ma sát
c) Dẫn động cabin bằng tang cuốn cáp
c)b)
a)

a) b)
Hình 1.4 Thang máy điện có bộ tời đặt phía dứới giếng thang
a) Cáp treo trực tiếp vào dầm trên của cabin
b) Cáp vòng qua đáy cabin

Đồ án tốt nghiệp


Hong Trơng Quyền

14

a) b) c)
Hình 1.5 Thang máy thủy lực
a) Pittông đẩy trực tiếp từ đáy cabin
b) Pittông đẩy trực tiếp từ phía sau cabin

c) Pittông kết hợp với cáp gián tiếp đẩy từ phía sau cabin

2. Theo hệ thống dẫn động cabin
a)

Thang máy dẫn động điện (hình 1.3)
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 đợc treo
bằng cáp mà hành trình lên xuống của nó không bị hạn chế. Ngoài ra còn
có loại thang dẫn động cabin lên xuống nhờ bánh răng thanh răng (chuyên
dùng để chở ngời phục vụ xây dựng các công trình cao tầng).
b)

Thang máy thủy lực (bằng xilanh pittông) (hình 1.5)
Đặc điểm của loại thang máy này là cabin đợc đẩy từ dới lên nhờ
xilanh pittông thủy lực nên hành trình bị hạn chế. Hiện nay thang máy
thủy lực với hành trình tối đa là khoảng 18m, vì vậy không thể trang bị 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,
Đồ án tốt nghiệp


Hong Trơng Quyền

15

giảm đợc chiều cao tổng thể của công trình khi có cùng số tầng phục vụ,
vì buồng máy đặt ở tầng trệt.
3. Theo vị trí đặt bộ tời kéo

Đối với thang máy điện:
Thang máy có bộ tời kéo đặt phía trên giếng thang (hình 1.3).
Thang máy có bộ tời kéo đặt phía dới giếng thang (hình 1.4).
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 1.5).
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 tổ hợp điều khiển:
+ điều khiển trong cabin.
+ điều khiển ngoài cabin.
+ điều khiển cả trong và ngoài cabin.
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
ữ
2,5(m/s).
+ Loại tốc độ cao: v = 2,5
ữ
4(m/s).
+ Loại tốc độ rất cao: v
>
4(m/s).
b)

Theo khối lợng vận chuyển của cabin:
+ Loại nhỏ: Q
<
500(kg).
+ Loại trung bình: Q = 500
ữ
1000(kg).
Đồ án tốt nghiệp


Hong Trơng Quyền

16

+ Loại lớn: Q = 1000
ữ

1600(kg).
+ Loại rất lớn: Q
>
1600(kg).
6. Theo kết cấu các cụm cơ bản
a)

Theo kết cấu của bộ tời kéo:
+ Bộ tời kéo có hộp giảm tốc.
+ Bộ tời kéo không có hộp giảm tốc: thờng dùng cho các loại thang
máy có tốc độ cao.
+ 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.
+ Bộ tời kéo có puli ma sát hoặc tang cuốn cáp để dẫn động cho cabin
lên xuống.
Loại có puli ma sát (hình 1.3a và b): khi puli quay kéo theo cáp
chuyển động là nhờ ma sát sinh ra giữa rãnh ma sát của puli và cáp. Loại
này đều phải có đối trọng.
Loại có tang cuốn cáp (hình 1.3c): khi tang cuốn cáp kéo 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 1.3a).
+ Không có đối trọng (hình 1.3c).
+ Có cáp hoặc xích cân bằng dùng cho những thang máy có hành trình
lớn.
+ Không có cáp hoặc xích cân bằng.
c)

Theo cách treo cabin và đối trọng:
+ Treo trực tiếp và dầm trên của cabin (hình 1.3a).
+ Có palăng cáp (thông qua các puli trung gian) vào dầm trên của cabin
(hình 1.5b).
d)

Theo hệ thống cửa cabin:
+ Phơng pháp đóng, mở cửa cabin
-
Đóng mở bằng tay: khi cabin dừng đúng tầng thì phải có ngời ở trong
hoặc ngoài cửa tầng mở và đóng cửa cabin và cửa tầng.
Đồ án tốt nghiệp


Hong Trơng Quyền

17

-
Đóng mở bán tự động: khi cabin dừng đúng tầng thì cửa cabin và cửa
tầng tự đóng mở, khi đóng phải dùng bằng tay hoặc ngợc lại. Cả 2
loại này thờng dùng cho thang máy chở hàng có ngời đi kèm, thang
máy chở hàng không có ngời đi kèm hoặc thang máy dùng cho nhà
riêng.
-
Đóng mở tự động: khi cabin dừng đúng tầng thì cửa cabin và cửa tầng
tự động đóng và mở nhờ một cơ cấu đặt ở đầu cửa cabin. Thời gian và
tốc độ đóng và mở điều chỉnh đợc.
+ Theo kết cấu của cửa:
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 thờng dùng cho thang máy chở hàng có ngời đi
kèm hoặc không có ngời đi, hoặc thang máy dùng cho nhà riêng.
-
Cánh cửa dạng tấm, 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 thờng dùng
cho thang máy có đối trọng đặt phía sau cabin.
-
Cánh cửa dạng tấm, hai hoặc ba cánh mở một bên, lùa về một phía.
Loại này thờng dùng cho thang máy có đối trọng đặt bên cạnh cabin
(thang máy chở bệnh nhân).
-
Cánh cửa dạng tấm, hai cánh mở chính giữa lùa về hai phía trên và
dới (thang máy chở thức ăn).
-
Cánh cửa dạng tấm, hai hoặc ba cánh mở lùa về một phía trên. Loại
này thờng 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 nhau.


Đồ án tốt nghiệp

Hong Trơng Quyền

18

e)

Theo loại bộ hãm bảo hiểm an toàn cabin
+ Hãm tức thời, loại này thờng dùng cho thang máy có tốc độ thấp đến
45(m/ph).
+ Hãm êm, loại này thờng dùng cho thang máy có tốc độ lớn hơn
45(m/ph).
7. Theo vị trí của cabin và đối trọng giếng thang
a)

Đối trọng bố trí phía sau (hình 1.6a).
b)

Đối trọng bố trí một bên (hình 1.6b).
Trong một số trờng hợp đối trọng có thể bố trí ở một vị trí khác mà
không cùng chung giếng thang với cabin.
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
a) b)

8. Theo quỹ đạo di chuyển của cabin
a)

Thang máy thẳng đứng: là loại thang máy có cabin di chuyển theo

phơng thẳng đứng, hầu hết các thang máy đang sử dụng thuộc loại
này.
b)

Thang máy nghiêng: là loại thang máy có cabin di chuyển nghiêng
một góc so với phơng thẳng đứng.
c)

Thang máy zigzag: là loại thang máy có cabin di chuyển theo đờng
zigzag.
Đồ án tốt nghiệp


Hong Trơng Quyền

19

VI- Các nguyên tắc hoạt động cơ bản của thang máy
+ Căn cứ vào điều kiện làm việc của thang máy và phụ thuộc vào sự an
toàn của hệ thống nên cơ cấu điều khiển thang máy cần tuân thủ theo một
số yêu cầu sau:
-
Khi buồng thang đang di chuyển lên xuống thì các cửa tầng, cửa
buồng thang, cửa tâng hầm phải đóng kín để đảm bảo cho ngời vận
hành và hàng hóa vận chuyển.
- Trong các thang máy hiện đại, khi thang máy đang hoạt động vẫn có
thể ấn nút gọi tầng vì trong mạch điều khiển có bộ nhớ và có chế độ u
tiên đối với các lệnh gần đờng chuyển rời của buồng thang.
+ Nguyên lí chung khi điều khiển thang máy
-

Gọi buồng thang tại cửa tầng.
-
Điều khiển đổi tầng trong buồng thang.
-
Điều khiển buồng thang khi sửa chữa trên buồng máy.
+ Khi có sự cố, hoặc các điều kiện liên động cha tác động đủ thì thang
sẽ không hoạt động cho dù điều khiển bằng cách nào.
+ Điều khiển thang máy đổi tầng bằng nút bấm trong buồng thang, và
khi thang đang hoạt động thì việc gọi tại cửa tầng sẽ đợc nhớ lại và chờ
hành trình sau.
+ Trong buồng thang, ngoài các nút gọi tầng, đóng mở cửa còn có đèn
chiếu sáng, điện thoại, chuông cấp cứu và nút dừng đột ngột khi có sự cố.
VII- Tính chọn công suất động cơ truyền động thang máy
+ Để chọn đợc công suất động cơ truyền động thang máy cần có các
điều kiện và tham số sau:
-
Sơ đồ động học của thang máy.
-
Tốc độ và gia tốc lớn nhất cho phép.
-
Trọng tải.
-
Trọng lợng buồng thang.


Đồ án tốt nghiệp


Hong Trơng Quyền

20

+ Công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải không dùng đối trọng đợc
tính theo công thức:
)kW(
10.g.v).GG(
P
3
bt
C

+
=


Trong đó:
G
bt
: khối lợng buồng thang (kg).
G : khối lợng tải (kg).
v : tốc độ nâng (m/s).
g : gia tốc trọng trờng (m/s
2
), chọn g = 9,8(m/s
2
).


: hiệu suất của cơ cấu nâng (0,5
ữ

0,8), chọn

= 0,8
Vì thang máy có đối trọng, nên tính toán đối trọng phù hợp là cần
thiết. Tuy nhiên trong thực tế đối trọng có thể đợc thay đổi trong quá trình
hiệu chỉnh chạy thử thang máy. Vì vậy, việc tính đối trọng sau đây cần thiết
cho tính chọn thiết bị.
Khối lợng của đối trọng:
G
đt
= G
bt
+

G (kg)
G
đt
: khối lợng đối trọng (kg).


: hệ số cân bằng (0,3
ữ
0,6), đối với thang máy chở hàng:
chọn

= 0,5
+ Khi có đối trọng công suất tĩnh của động cơ lúc nâng tải đợc tính
theo công thức sau:
P
cn

= [(G
bt
+ G).

1
- G
đt
.

]v.k.g.10
-3
(kW)
Công suất tĩnh của động cơ khi hạ tải có đối trọng:
P
ch
= [(G
bt
+ G).

+ G
đt
.

1
]v.k.g.10
-3
(kW)
P
cn
: công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải có đối trọng.

P
ch
: công suất tĩnh của động cơ khi hạ tải có đối trọng.
k : hệ số tính đến ma sát giữa thanh dẫn hớng và đối trọng
(1,15
ữ
1,3), chọn k = 1,2.
Đồ án tốt nghiệp


Hong Trơng Quyền

21

Ta có bảng thông số tơng đối về thời gian mở máy, thời gian hãm,
thời gian đóng mở cửa và số lần dừng cửa buồng thang khi chuyển động.
Bảng 1.1
Tổng thời gian còn lại (s)
Thời gian mở máy
và hãm máy với
khoảng cách giữa
cửa tầng (s)
Tốc độ
di
chuyển
(m/s)
3,6(m)

7,2(m)
Buồng thang

có cửa rộng
dới 800mm
(mở bằng tay)
Buồng thang
có cửa rộng
dới 800mm
(mở tự động)
Buồng thang
có cửa rộng
dới 1000mm
(mở tự động)
0,5
0,75
1
1,5
2,5
3,5
1,6
1,6
1,8
1,8
2,8
3,2
1,6
1,6
1,8
1,8
2
2,5
12

12
13
-
-
-
7
7
7
7,2
-
-
-
-
6,3
6,3
6,5
7

+ Phơng pháp tính chọn công suất động cơ truyền động thang máy tiến
hành theo các bớc sau:
-
Tính lực kéo đặt lên puli cáp kéo buồng thang ở tầng dới cùng và các
lần dừng tiếp theo:
F = (G
bt
+ G k
1
.

G

1
G
đt
).g
Trong đó:
k
1
: số lần dừng buồng thang


G
1
: sự giảm khối lợng tải sau mỗi lần dừng
-
Tính mômen tơng ứng với lực kéo:
Mômen nâng tải:
)Nm(
.i
R.F
M
n

=

Mômen hạ tải:
)Nm(
i
.R.F
M
h

=
Đồ án tốt nghiệp


Hong Trơng Quyền

22

Trong đó:
i : Tỉ số truyền của hộp điều tốc.
R : bán kính puli dẫn động (m).
-

Tính tổng thời gian hành trình nâng hạ buồng thang bao gồm: Thời
gian buồng thang di chuyển theo tốc độ ổn định, thời gian mở, hãm
máy và tổng thời gian còn lại (thời gian đóng, mở cửa buồng thang,
thời gian ra vào của hàng hóa)
-

Dựa vào kết quả các bớc tính toán trên, tính mômen đẳng trị và tính
chọn công suất động cơ.
-

Xây dựng biểu đồ phụ tải chính xác của động cơ truyền động có tính
đến quá trình quá độ và kiểm nghiệm công suất động cơ theo điều kiện
phát nóng quá tải.

VIII- Đặc điểm phụ tải của thang máy và các yêu cầu truyền động
cho thang máy

-

Phụ tải thang máy là phụ tải thế năng.
-

Vị trí các điểm dừng của thang máy để đón, trả khách, hàng trên hố
thang là các vị trí cố định, đó chính là vị trí sàn các tầng nhà.
-

Động cơ truyền động thang máy làm việc với phụ tải ngắn hạn lặp lại,
mở máy và hãm máy nhiều.
-

Đây là thang máy chở hàng cho nhà 7 tầng, chọn thang máy có ngời
đi kèm, nên đòi hỏi cao về độ an toàn và chính xác khi dừng máy.
-

Đảm bảo gia tốc cabin khi khởi động và khi dừng nằm trong giới hạn
cho phép.
a)

Đặc điểm phụ tải của thang máy
+ Thang máy là phụ tải có tính chất thế năng. Tùy vào kiểu thang máy
mà phụ tải có thể ổn định hoặc không. Đây là thang máy chở hàng nên
thông thờng tải khá ổn định, có thể khi nâng đầy tải, khi hạ không tải.
+ Thang máy làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại. Phụ tải mang tính chất
lặp lại thay đổi, thời gian làm việc và nghỉ xen kẽ nhau. Nhiệt phát nóng
Đồ án tốt nghiệp

Hong Trơng Quyền

23

của động cơ cha đạt đến mức bảo hòa đã đợc giảm do mất tải, nhiệt độ
suy giảm cha tới giá trị ban đầu lại tăng lên do tăng tải.
Ta có đồ thị phát nhiệt của động cơ:
t
P
Hình 1.7

+ Đặc điểm thứ ba của thang máy là sự thay đổi chế độ làm việc của
động cơ. Động cơ trong mỗi lần hoạt động đều thực hiện đầy đủ các quá
trình khởi động, kéo tải ổn định, hãm dừng. Nghĩa là có sự chuyển đổi liên
tục của động cơ từ chế độ động cơ sang chế độ máy phát.
+ Thang máy khởi động đạt đến tốc độ định mức sau đó chuyển động ổn
định với tốc độ đó trong một lần chuyển động, do đó không có yêu cầu về
điều chỉnh tốc độ.
b)

Các yêu cầu truyền động cho thang máy
+ Do đặc điểm phụ tải có những điểm riêng nên chuyển động thang máy
có những yêu cầu sau:
Yêu cầu cơ bản của hệ truyền động thang máy là bảo đảm cho buồng
thang chuyển động êm. Buồng thang chuyển động êm hay không phụ thuộc
gia tốc khởi động, khi hãm, phanh. Các tham số đặc trng cho chuyển động
của thang máy là:
- Vận tốc di chuyển : v (m/s)
- Gia tốc : a (m/s
2

)
- Độ giật :

(m/s
3
)
Tốc độ thang máy đợc thiết kế đặt căn cứ vào loại tải mà nó mang và
vào quảng đờng tổng hoạt động. Tốc độ quyết định năng suất của thang
máy. Với các nhà cao tầng, việc dùng thang máy có tốc độ cao tiết kiệm
Đồ án tốt nghiệp


Hong Trơng Quyền

24

đợc nhiều thời gian. Tuy vậy để tăng tốc thang máy đòi hỏi chi phí thiết kế
tăng, nếu tăng tốc độ của thang máy từ v = 0,75(m/s) lên v = 3,5(m/s) thì
giá thành sẽ tăng lên 4
ữ
5 lần, bởi vậy tùy theo độ cao của nhà mà phải chọn
thang máy có tốc độ phù hợp với tốc độ tối u. Với thang máy chở hàng
trong một tòa nhà cao 7 tầng đạt tốc độ v = 1(m/s) là phù hợp.
Tốc độ di chuyển trung bình của buồng thang có thể tăng bằng cách
giảm thời gian mở và hãm máy, có nghĩa là tăng gia tốc, nhng khi gia tốc
lớn sẽ gây cảm giác khó chịu cho ngời, có thể gây đổ vỡ các hàng hóa và
các chất lỏng trong khi di chuyển. Vậy gia tốc tối u là: a = 2(m/s
2
).
Gia tốc tối u đảm bảo năng suất cao và không gây cảm giác khó chịu

cho con ngời. Vậy ta có bảng sau:
Bảng 1.2
Hệ truyền động
Tham số
Xoay chiều Một chiều
Tốc độ thang máy (m/s) 0,5 0,75 1 1,5 2,5 3,5
Gia tốc cực đại (m/s
2
) 1 1 0,5 1,5 2 2
Gia tốc tính toán trung bình (m/s
3
) 0,5 0,5 0,8 1 1 1,5

Đại lợng quan trọng nữa trong yêu cầu truyền động thang máy là độ
giật. Độ giật sinh ra do sự thay đổi độ lớn của gia tốc khi khởi động và khi
dừng. Độ giật có ảnh hởng lớn tới chuyển động êm của thang máy. Hay
độ giật là:
Đạo hàm bậc nhất của gia tốc :
dt
da
=

Đạo hàm bậc hai của tốc độ :
2
2
dt
vd
=
Với thang máy có a

2(m/s
2
) thì độ giật cho phép là

= 20(m/s
3
)
Dới đây là biểu đồ vận tốc, gia tốc, độ giật, quảng đờng tối u của
một chuyển động thang máy. Biểu đồ chia làm 5 giai đoạn:

Đồ án tốt nghiệp


Hong Trơng Quyền

25

- Mở máy.
- Chế độ ổn định.
- Hãm tới tốc độ thấp.
- Buồng thang đến tầng.
- Hãm dừng.

Mở máy
chuyển động ổn định
v
s
0
t
Hãm xuống

tốc độ thấp
s,v
v(m/s)
a(m/s
2
)
?(m/s
3
)
a
v
min
a
a
s: vị tría
Hình 1.8
Đến tầng
Hãm dừng

Biểu đồ tối u trên có thể thực hiện bằng hệ F-Đ. Với động cơ hai cấp
tốc độ có thể đạt gần giống nh vậy.
Trong trờng hợp đơn giản với thang máy chậm và quảng đờng nhỏ
có thể chỉ tính đến ba giai đoạn:
- Mở máy.
- Chế độ ổn định.
- Hãm dừng.
+ Chuyển động của thang máy có một yêu cầu quan trọng nữa là dừng
chính xác.
Trong chuyển động buồng thang của thang máy cần phải dừng. Nếu
buồng thang dừng không chính xác sẽ gây ra các hiện tợng: khó khăn cho

việc bốc dỡ hàng, đặc biệt là các hàng nặng phải dùng con lăn, xe đẩy.