Tìm hiểu về thang máy và các phương pháp tính toán thang máy bằng phần mềm solidworks và Ansys

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN CƠ KHÍ
BỘ MÔN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY VÀ RÔ BỐT

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: TS. Trịnh Đồng Tính


Báo cáo thực tập

Nhận xét của giảng viên hướng dẫn:
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
Hà Nội 03/2012
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................

Ngày ... tháng .... năm 2012
Giảng viên hướng dẫn:

2


Báo cáo thực tập

MỤC LỤC
MỤC LỤC..........................................................................3
MỞ ĐẦU..................................................................................4
1, NỘI DUNG THỰC TẬP.......................................................................................5
2, THỜI GIAN, ĐỊA ĐIỂM THỰC TẬP..................................................................5
2.1, Thời gian.........................................................................................................5
3.2, Địa điểm.........................................................................................................5
3, NỘI DUNG............................................................................................................5
3.1, Tìm hiểu về thang máy...................................................................................5
3.1.1, Thang máy...............................................................................................5
3.1.2, Các bộ phận thang máy...........................................................................6
3.1.3, Các loại thang máy................................................................................13
3.2, Tìm hiểu phần mềm thiết kế cơ khí SolidWorks..........................................22
3.3, Tìm hiểu phần mềm kiểm tra kết cấu ANSYS ............................................24
4, CÁC KẾT QUẢ THU ĐƯỢC SAU THỰC TẬP...............................................28

3


Báo cáo thực tập

MỞ ĐẦU
Trong quá trình đô thị hóa ngày nay, các tòa nhà cao ốc và trung tâm thương
mại lớn liên tục được xây dựng ở nước ta. Quá trình đó đã mang lại cho con người
nhiều lợi ích, các văn phòng và nhà ở hiện đại làm cho cuộc sống của con người
ngày càng thoải mái hơn, do đó mà có thể làm việc hiệu quả hơn. Khi số lượng
tầng nhà liên tục được nâng cao, số lượng người sử dụng nhà cao tầng tăng lên thì
nhu cầu đi lại cũng tăng lên theo đó, nếu các tòa nhà được xây dựng mới càng
nhiều thì càng phải hiện đại hóa phương tiện vận chuyển trong nhà. Từ trước công
nguyên, người ta đã bắt đầu nghĩ đến phương tiện đó, đó là thang máy.

Thang máy đã được các nước tiên tiến ngiên cứu và phát triển hàng trăm
năm, đến nay đã có rất nhiều loại và kích cỡ, thang máy cũng đã xuất hiện ở nước
ta hàng chục năm về trước, khi các tòa nhà bắt đầu được xây cao.
Nghiên cứu và phát triển thang máy trên thế giới ngày nay đã lên đến một
tầm cao mới, gần như thỏa mãn mọi nhu cầu đi lại, tải trọng và chiều cao. Tuy
nhiên, tại Việt Nam, chúng ta vẫn chưa có nhiều các công ty phát triển thang máy,
do phần nghiên cứu lý thuyết còn gặp nhiều hạn chế, do đó mà chúng ta vẫn
thường sử dụng các thang máy có nguồn gốc ngoại nhập với độ tin cậy cao.
Phần thực tập này chúng em được tìm hiểu về thang máy và các phương
pháp tính toán thang máy thông qua hai phần mềm khá phổ biến và hay được dùng
trong tính toán thiết kế thang máy là SolidWorks và ANSYS. Trong quá trình thực
tập, chúng em đã thu được rất nhiều kiến thức về thang máy cũng như kỹ năng sử
dụng các phần mềm SolidWorks, ANSYS. Đó là những tiền đề quan trong cho
công việc của một kỹ sư sau khi ra trường.
Chúng em xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy TS. Trịnh Đồng Tính
cùng tất cả các thầy cô trong bộ môn đã nhiệt tình giúp đỡ trong quá trình thực tập
để chúng em có thể hoàn thành báo cáo này.
Ngày 07/03/2012
Sinh viên thực hiên

4


Báo cáo thực tập

1, NỘI DUNG THỰC TẬP
1. Tìm hiểu về thang máy
2. Tìm hiểu phần mềm thiết kế cơ khí SolidWorks
3. Tìm hiểu phần mềm kiểm tra kết cấu ANSYS

2, THỜI GIAN, ĐỊA ĐIỂM THỰC TẬP
2.1, Thời gian
Từ tuần 02 đến tuần 07 kỳ 20112.
3.2, Địa điểm
Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Rôbốt
Phòng 302 – 304 nhà D3 trường đại học Bách Khoa Hà Nội
Số 1, Đại Cồ Việt, Q. Hai Bà Trưng, Hà Nội

3, NỘI DUNG
3.1, Tìm hiểu về thang máy
3.1.1, Thang máy
Thang máylà một thiết bị vận tải chạy theo chiều đứng để vận chuyển người,
hàng hoá giữa các tầng của một con tàu, công trình xây dựng hoặc cấu trúc
khác. Có nhiều loại thang máy như: thang máy tải khách, thang máy gia đình,
thang máy tải giường bệnh, thang máy tải hàng, thang tải thực phẩm... Thang
5


Báo cáo thực tập
máy thường được trang bị động cơ điện tạo lực kéo dây cáp và hệ thống đối
trọng như cần trục, hoặc máy bơm chất lỏng thủy lực để nâng cao một piston
hình trụ.
3.1.2, Các bộ phận thang máy
Thang máy gồm có những bộ phận chính sau:
• Động cơ
• Đối trọng
• Cabin
• Cáp
• Cửa tầng
• Cửa cabin

• Bảng gọi tầng
• Bảng điều khiển cabin
• Bộ cứu hộ
• Ray dẫn hướng cabin
• Ray dẫn hướng đối trọng
a, Thiết bị trong cabin
+ Máy kéo
Trong buồng máy lắp đặt hệ thống tời nâng hạ cabin (cơ cấu nâng) tạo
ra lực kéo chuyển động cabin và đối trọng.
Cơ cấu nâng gồm có các bộ phận sau : bộ phận kéo cáp (puli hoặc
tang quấn cáp), hộp giảm tốc độ, phanh hãm điện từ và động cơ truyền động.
Tất cả các bộ phận trên được lắp đặt trên tấm đế bằng thép. Trong thang máy
thường dùng hai cơ cấu nâng:
- Cơ cấu nâng có hộp giảm tốc.
6


Báo cáo thực tập
- Cơ cấu nâng không dùng hộp giảm tốc.
Cơ cấu nâng không có hộp giảm tốc thường được sử dụng trong các thang
máy tốc độ cao.
+ Tủ điện: trong tủ điện lắp ráp cầu dao tổng, cầu chì các loại, công
tắc tơ và các loại rơle trung gian.
+ Puli dẫn hướng
+ Bộ phận hạn chế tốc độ làm việc phối hợp với phanh bảo hiểm bằng
cáp liên động 10 để hạn chế tốc độ di chuyển của cabin.
b, Thiết bị trong giếng thang
+ Buồng thang: Trong quá trình làm việc, cabin di chuyển trong giếng
thang máy dọc theo các ray dẫn hướng. Trên nóc cabin có lắp đặt phanh bảo
hiểm, động cơ truyền động đóng – mở cửa cabin. Trong cabin lắp đặt hệ

thống nút bấm điều khiển, hệ thống đèn báo, đèn chiếu sáng cabin, công tắc
liên động với sàn của cabin và điện thoại lên lạc với bên ngoài trong trường
hợp thang máy mất điện. Cung cấp điện cho cabin bằng dây cáp mềm.
+ Hệ thống cáp treo là hệ thống cáp hai nhánh một đầu nối với cabin
đầu còn lại nối với đối trọng cùng với puli dẫn hướng.
+ Trong giếng của thang máy còn lắp đặt các bộ cảm biến vị trí dùng
để chuyển đổi tốc độ động cơ, dừng cabin ở mỗi tầng và hạn chế hành trình
nâng – hạ của thang máy.
c, Thiết bị lắp đặt trong hố thang.
Trong hố giếng thang máy lắp đặt hệ thống giảm xóc là hệ thống giảm
xóc dùng lò xo và giảm xóc thuỷ lực tránh sự va đập của buồng thang và đối
trọng xuống sàn của giếng thang máy trong trường hợp công tắc hành trình
hạn chế hành trình di chuyển xuống bị sự cố (không hoạt động).

7


Báo cáo thực tập

Cơ cấu nâng thang

d, Các thiết bị cố định trong giếng thang
Ray dẫn hướng
Ray dẫn hướng đợc lắp đặt dọc theo giếng thang để dẫn hướng cho cabin
và đối trọng chuyển động dọc theo giếng thang. Ray dẫn hướng đảm bảo cho
cabin và đối trọng luôn nằm ở vị trí thiết kế của chúng trong giếng thang và
không bị dịch chuyển theo phuơng nằm ngang trong quá trình chuyển động.
Ngoài ra ray dẫn hướng còn phải đủ cứng vững để trọng lượng của cabin và
tải trọng trong cabin tựa lên dẫn hướng cùng các thành phần tải trọng động
khi bộ hãm bảo hiểm làm việc (trong trường hợp bị đứt cáp hoặc cabin đi

xuống với tốc độ lớn hơn giá trị cho phép).
Giảm chấn
Giảm chấn được lắp đặt dới đáy hố thang để dừng và đỡ cabin và đối
trọng trong trường hợp cabin hoặc đối trọng chuyển động xuống dưới vượt
quá bị trí đặt của công tắc hành trình cuối cùng. Giảm chấn phải có độ cao
đủ lớn để khi cabin hoặc đối trọng tỳ lên nó thì có đủ khoảng trống cần thiết
phía dưới phù hợp cho ngời có trách nhiệm thực hiện kiểm tra, điều chỉnh,
sửa chữa.

8


Báo cáo thực tập
e. 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 2 phần:
kết cấu chịu lực(khung cabin) và các vách che, trần, sàn tạo thành buồng
cabin. rên khung cabin có lắp các ngàm dẫn hướng, hệ thống treo cabin, hệ
thống tay đòn và bộ hãm bảo hiểm, hệ thống cửa và cơ cấu đóng mở cửa….
Ngoài ra, cabin của thang máy chở người phải đảm bảo các yêu cầu về thông
gió, nhiệt độ và ánh sáng.
Khung cabin
Khung cabin là phần xương sống của cabin thang máy. Được cấu tạo
bằng các thanh thép chịu lực lớn. Khung cabin phải đảm bảo cho thiết kế
chịu đủ tải định mức.
Ngàm dẫn hướng
Ngàm dẫn hướng có tác dụng dẫn hướng cho cabin và đối trọng chuyển
động dọc theo ray dẫn hướng và khống chế 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.

Hệ thống treo ca bin
Do cabin và đối trọng được treo bằng nhiều sợi cáp riêng biệt cho nên
phải có hệ thống treo để đảm bảo cho các sợi cáp nâng riêng biệt có độ căng
như nhau. Trong trường hợp ngược lại, sợi cáp chịu lực căng lớn nhất sẽ bị
quá tải còn sợi cáp chùng sẽ 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 đều. Vì vậy mà hệ thống treo cabin phải được trang bị thêm tiếp
điểm điện của mạch an toàn để ngắt điện dừng thang khi một trong các sợi
cáp chùng quá mức cho phép để phòng ngừa tai nạn. Khi đó thang chỉ có
thể hoạt động được khi đã điều chỉnh độ căng của các cáp như nhau. Hệ
thống treo cabin được lắp đặt với dầm trên khung đứng trong hệ thống chịu
lực của cabin.
Buồng cabin
Buồng cabin là một kết cấu có thể tháo rời được gồm trần, sàn và vách
cabin. Các phần này có liên kết với nhau và liên kết với khung chịu lực của
9


Báo cáo thực tập
cabin. Buồng cabin phải đảm bảo được các yêu cầu cần thiết về mặt kỹ thuật
cũng như mặt mỹ thuật.
Hệ thống cửa cabin và cửa tầng
Cửa cabin và cửa tầng là những bộ phận có vai trò rất quan trong trong
việc đảm bảo an toàn và có ảnh hưởng lớn đến chất lượng, năng suất của
thang máy. Hệ thống cửa cabin và cửa tầng được thiết kế sao cho khi dừng
tại tầng nào thì chỉ dùng động cơ mở cửa buồng thang đồng thời hệ thống cơ
khí gắn cửa buồng thang liên kết với cửa tầng làm cho cửa tầng cũng được
mở ra. Tương tự khi đóng lại thì hệ thống liên kết sẽ không tác động vào cửa
tầng nữa mà buồng thang lại di chuyển đi đến các tầng khác.
f. Hệ thống cân bằng trong thang máy

Đối trọng, cáp nâng, cáp điện, cáp hoặc xích cân bằng là những bộ phận
của hệ thống cân bằng trong thang máy để cân bằng với với trọng lượng của
cabin và tải trọng nâng. Việc chọn sơ đồ động học và trọng lượng các bộ
phận của hệ thống cân bằng có ảnh hưởng lớn đến mômen tải trọng và công
suất động cơ của cơ cấu dẫn động, đến lực căng lớn nhất của cáp nâng và
khả năng kéo của puly ma sát.
Đối trọng
Đối trọng là bộ phận đóng vai trò chính trong hệ thống cân bằng của
thang máy. Đối với thang máy có chiều cao nâng không lớn, người ta chọn
đối trọng sao cho trọng lợng của nó cân bằng với trọng lượng của cabin và
một phần tải trọng nâng, cáp điện và không dùng cáp hoặc xích cân bằng.
Khi thang máy có chiều cao nâng lớn, trọng lượng của cáp nâng và cáp điện
là đáng kể nên ngời ta phải dùng cáp hoặc xích cân bằng để bù trừ lại phần
tải trọng của cáp điện và cáp nâng chuyển từ nhánh treo cabin sang nhánh
treo đối trọng và ngược lại khi thang máy hoạt động.
Xích và cáp cân bằng
Khi thang máy có chiều cao trên 45 m hoặc trọng lượng cáp nâng và cáp
điện có giá trị trên 0,1 Q thì ngời ta phải đặt thêm cáp hoặc xích cân bằng để
10


Báo cáo thực tập
bù trừ lại phần trọng lượng của cáp nâng và cáp điện chuyển từ nhánh treo
cabin sang nhánh treo đối trọng và ngợc lại khi thang máy hoạt động, đảm
bảo mômen tải tương đối ổn định trên puly ma sát. Xích cân bằng thường
được dùng cho thang máy có tốc độ dới 1,4 m/s. Đối với thang máy có tốc
độ cao, ngời ta thường dùng cáp cân bằng và có thiết bị kéo căng cáp cân
bằng để không bị xoắn. Tại thiết bị kéo căng cáp cân bằng phải có tiếp điểm
điện an toàn để ngắt mạch điều khiển của thang máy khi cáp cân bằng bị đứt
hoặc bị dãn quá lớn và khi có sự cố với thiết bị kéo căng cáp cân bằng.

Cáp nâng
Có cấu tạo bằng sợi thép cacbon tốt có giới hạn bền 1400 – 1800
2
N/mm . Trong thang máy thường dùng từ 3 đến 4 sợi cáp bện. Cáp nâng
được chọn theo điều kiện sau:

S

MAX

*n ≤

S

d

Trong đó:
Smax - lực căng cáp lớn nhất trong quá trình làm việc của thang máy;
Sd

- tải trọng phá hỏng cáp do nhà chế tạo xác định và cho trong

bảng cáp tiêu chuẩn tuỳ thuộc vào loại cáp, đường kính cáp và giới hạn
bền của vật liệu sợi thép bện cáp
n - hệ số an toàn bền của cáp, lấy không nhỏ hơn giá trị quy định
trong tiêu chuẩn, tuỳ thuộc vào tốc độ, loại thang máy và loại cơ cấu
nâng.
Bộ kéo tời
Tuỳ theo sơ đồ dẫn động mà bộ tời kéo đợc đặt ở trong phòng máy dẫn
động nằm ở phía trên, phía dưới hoặc nằm ở cạnh giếng thang. Bộ tời kéo dẫn

động điện gồm có hộp giảm tốc và loại không có hộp giảm tốc. Đối với thang
máy có tốc độ lớn người ta dùng bộ tời kéo không có hộp giảm tốc.

11


Báo cáo thực tập
g. 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 trờng 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 có:
Phanh hãm điện từ :
Về kết cấu, cấu tạo, nguyên lý hoạt động giống như phanh hãm điện từ dùng
trong các cơ cấu của cầu trục.
Phanh bảo hiểm :
(có một số tên gọi khác như : phanh dù hoặc cơ cấu tổ đớp). Chức năng của
phanh bảo hiểm là hạn chế tốc độ di chuyển của buồng thang vượt quá giới hạn
cho phép và giữ chặt buồng thang tại chỗ bằng cách ép vào hai thanh dẫn hướng
trong trường hợp bị đứt cáp treo. Về kết cấu và cấu tạo, phanh bảo hiểm có ba
loại :
- Phanh bảo hiểm kiểu nêm dùng để hãm khẩn cấp.
- Phanh bảo hiểm kiểu kìm dùng để hãm êm.
- Phanh bảo hiểm kiểu lệch tâm dùng để hãm khẩn cấp.
Phanh bảo hiểm lắp đặt trên nóc của buồng thang, hai gọng kìm 2 trượt dọc
theo hai thanh dẫn hướng 1. Nằm giữa hai cánh tay đầu của gọng kìm có nêm 5
gắn chặt vối hệ thống truyền lực trục vít và tang - bánh vít 4. Hệ truyền lực
bánh vít - trục vít có hai dạng ren: bên phải là ren phải, còn phần bên trái là ren
trái. Khi tốc độ của buồng thang thấp hơn trị số giới hạn tối đa cho phép, nêm 5
ở hai đầu của trục vít ở vị trí xa nhất so với tang – bánh vít 4, làm cho hai gọng

kìm 2 trượt bình thường dọc theo thanh dẫn hướng 1. Trong trường hợp tốc độ
của buồng thang vượt quá giới hạn cho phép,

12


Báo cáo thực tập

Hình 1.4 Phanh hãm bảo hiểm kiểu kìm
1.Thanh dẫn hướng; 2. Gọng kìm; 3. Dây cáp liên động cơ với bộ hạn chế tốc
độ ; 4. Tang – bánh vít ; 5. Nêm.
Tang – bánh vít 4 sẽ quay theo chiều để kéo dài hai đầu nêm 5 về phía mình,
làm cho hai gọng kìm 2 ép chặt vào thanh dẫn hướng, kết quả sẽ hạn chế được
tốc độ di chuyển của cabinvà trong trường hợp bị đứt cáp treo, sẽ giữ chặt
buồng thang vào hai thanh dẫn hướng.
3.1.3, Các loại thang máy
a, Thang máy kéo
Thang máy kéo dùng điện ngày nay có thể được sử dụng trong hầu như
tất cả các công trình mà không có bất kỳ hạn chế đáng kể nào về chiều cao, tốc
độ và tải trọng. Nó có thể hoạt động trong một dải tốc độ rộng từ 0,25 m/s đến
17 m/s – có thể tải từ một số ít hàng hóa cho tới tải trọng vượt quá 10.000 kg
mặc dù thông thường chỉ hoạt động ở tốc độ rất thấp.
Trong thang máy kéo, cabin được treo bằng dây cáp quấn quanh ròng rọc
và được kéo bởi một động cơ điện. Trọng lượng của cabin thường được cân
bằng bởi một đối trọng có khối lượng bằng khối lượng của cabin cộng với 45%
đến 50% tải trọng định mức.
Mục đích của đối trọng là để đảm bảo một sự cân bằng lực duy trì trong
hệ thống nhằm khống chế sự tăng của lực căng cáp ở hai bên ròng rọc. Ngoài
13

Báo cáo thực tập
ra, nó duy trì một mức tiêu thụ năng lượng ít thay đổi trong hệ thống, nó làm
giảm tiêu thụ năng lượng rất nhiều so với khi không sử dụng đối trọng.
Thông thường, thang máy kéo điện được trang bị với động cơ một chiều
để dễ dàng điều khiển, nhưng sự phát triển rộng rãi của các loại biến tần nên có
thể sử dụng các loại động cơ xoay chiều và động cơ một chiều dùng nam châm
vĩnh cửu. Các động cơ này cho một điều kiện sử dụng tốt hơn, với gia tốc êm
và các cấp tốc độ chính xác.
Có hai loại thang máy kéo chính là thang máy kéo sử dụng hộp giảm tốc
và loại không có hộp giảm tốc. Thang máy kéo sử dụng hộp giảm tốc sử dụng
hộp giảm tốc làm giảm tốc độ của cabin trong khi trong thang máy kéo không
sử dụng hộp giảm tốc thì dùng cáp để dẫn động trực tiếp từ động cơ qua ròng
rọc.

14


Báo cáo thực tập

Biểu diễn đơn giản cách lắp đặt thang máy kéo thông thường
(nguồn: Fraunhofer ISI)

15


Báo cáo thực tập

Sơ đồ của phòng máy trong thang máy kéo có hộp giảm tốc
(Nguồn: Mitsubishi)

Sơ đồ của phòng máy trong thang máy kéo không sử dụng hộp giảm tốc
(Nguồn: Mitsubishi)
Thang máy kéo sử dụng hộp giảm tốc
Thang máy kéo sử dụng hộp giảm tốc thường được sử dụng ở các
công trình có chiều cao trung bình (7 đến 20 tầng), nơi tốc độ cao không
phải là một mối quan tâm lớn (tốc độ phổ biến từ 0,1 m / s đến 2,5 m / s). Cơ
cấu hộp giảm tốc cho phép việc sử dụng các động cơ nhỏ hơn, ít tốn kém
16


Báo cáo thực tập
hơn nhưng có thể làm việc ở tốc độ cao hơn, và đạt được các giá trị mô men
xoắn mong muốn.
Loại thang này thường bao gồm động cơ, phanh, hộp giảm tốc và ròng
rọc. Người ta thường sử dụng bộ truyền trục vít – bánh vít trong loại hộp
giảm tốc này. Trong trường hợp khác người ta có thể sử dụng các bánh răng
xoắn.
Thang máy kéo không sử dụng hộp giảm tốc
Trong thang máy kéo không sử dụng hộp giảm tốc, ròng rọc được
điều khiển trực tiếp bởi động cơ, do đó loại trừ được tổn thất trong ăn khớp
bánh răng. Đây là loại thang máy đã thường được sử dụng trong các công
trình với tốc độ danh nghĩa giữa 2,5 m/s và 10 m/s. Tuy nhiên, những phát
triển gần đây loại thang này đã được cải tiến để sử dụng trong các tòa nhà
thấp tầng và cho tốc độ thấp hơn 2,5 m/s. Các bộ phận trong thang máy bao
gồm đông cơ, ròng rọc ma sát và hệ thống phanh. Do động cơ được nối trực
tiếp với tải qua ròng rọc ma sát nên loại bỏ được tổn thất và cả hai quay
cùng tốc độ. Nhưng cũng vì thế, động cơ bắt buộc phải quay ở tốc độ rất
thấp – tốc độ thang này được tính bằng tích của bán kính ròng rọc nhân với
tốc độ quay của động cơ. Ví dụ, để có thể vận hành với vận tốc là 5 m/s bán

kính ròng rọc là 500 mm thì động cơ phải quay với tốc độ khá thấp là 128
vòng/phút.
Thang máy không buồng máy (Machine Roomless Lifts - MRL)
Tiết kiệm không gian xây dựng luôn luôn là một mối quan tâm cho
các nhà thiết kế thang máy và nó đã được coi là tiêu chuẩn của các giải pháp
sáng tạo công nghệ cao. Thông thường, tất cả các thang máy, loại dùng động
cơ điện hoặc thủy lực, yêu cầu một phòng máy động cơ và bơm thủy lực,
trong trường hợp của thang máy thủy lực và tủ điều khiển được lưu trữ (xem
hình) ảnh hưởng tới kích thước của thiết bị. Phòng máy thường nằm ở trên
cao đối với thang máy kéo (hoặc dưới thấp cho thang máy thủy lực). Sự phát
triển trong công nghệ động cơ dùng nam châm vĩnh cửu và động cơ dạng đĩa
cho phép giảm đáng kể kích thước và hình dạng của các thành phần này, nó
có thể phù hợp với tất cả các thiết bị ghép trực tiếp vào thang máy (các thang
máy này thường được trang bị với động cơ hiệu suất cao sử dụng nam châm
17


Báo cáo thực tập
vĩnh cửu). Ngoài ra, kích thước của động cơ được giảm nhờ sử dụng hệ
thống pa-lăng. Các đầu của cáp được cố định vắt qua các ròng rọc trên cabin
(hoặc thấp hơn) hệ thống này sẽ làm giảm đáng kể lực kéo.Với tỉ lệ 2:1 hoặc
4:1 của pa-lăng, tốc độ cabinđược giảm xuống còn 1/2 hoặc 1/4, tương ứng,
tốc độ dây, và tải trên sợi dây cáp được giảm 1/2 hoặc 1/4, do đó có thể được
giảm đường kính, số lượng dây cáp và có thể được sử dụng một động cơ nhỏ
hơn.
Hình dưới đây cho thấy dạng tiêu biểu của một thang máy MRL với tỉ
số truyền của pa-lăng 02:01.

Thang máy MRL điển hình (nguồn: Wittur)

18


Báo cáo thực tập
Một số nhà sản xuất đã đi xa hơn nữa, thuyết trình giải pháp với tỉ lệ
10:01 cho hệ thống pa-lăng, tránh sự cần thiết của một đối trọng, và do đó
giải phóng không gian cho một chiếc cabin lớn hơn. Sản phẩm này được tập
trung đổi mới để có thể có không gian chứa lớn hơn, có thể chứa được các
thiết bị cồng kềnh như giường bệnh hay xe cũi của trẻ em.

Tiết kiệm không gian bằng cách tránh các đối trọng (nguồn: KONE)
Thang máy MRL (Machine Roomless Lift – MRL) ban đầu bị giới
hạn bởi các yếu tố như tốc độ, chiều cao và năng lực vận hành, nhưng ngày
nay thang máy này có thể vận hành với độ cao lên đến 80 m, có thể chở 8
người (630 kg) đến 21 người (1.600 kg), và tốc độ cho phép lên đến 2,5 m/s.
Một lợi thế của thang máy MRL là có hiệu quả cao của thang máy kéo
không dùng hộp giảm tốc hiện đại và hiếm khi yêu cầu thông gió bổ sung.
Thang máy MRL cung cấp các giải pháp thay thế mà không có những hạn
chế về tốc độ và tải trọng có thể áp dụng cho một thang máy thủy lực và giá
cả cạnh tranh. Thị phần của loại thang máy này được phát triển nhanh chóng
và dự kiến sẽ chiếm 90% thị phần thang máy mới của năm 2020.
b, Thang máy thủy lực
Thang máy thủy lực là loại thang máy được sử dụng rộng rãi nhất
ngày nay trong các tòa nhà thấp (lên đến 6 hoặc 7 tầng). Một trong những lý
do chính để loại thang này được chấp nhận rộng rãi ở một số nước châu Âu
là chi phí ban đầu tương đối thấp.

19

Báo cáo thực tập
Đây là loại thang máy sử dụng một xi lanh thủy lực để di chuyển xe.
Một động cơ điện điều khiển một máy bơm thủy lực đẩy một chất lỏng vào
xi lanh.Van kiểm soát dòng chảy thoát ra trở xuống, cho phép chất lỏng thủy
lực (thường là dầu) chảy trở lại bể.
Trong một số trường hợp, xi lanh được đặt trong một lỗ trên mặt đất.
Một số loại thang máy thủy lực loại này có thể được tìm thấy trong các công
trình thấp. Thang máy thủy lực thường dùng xi lanh tầng hoặc dùng cáp.

Biểu diễn đơn giản của một thang máy thủy lực điển hình
(nguồn: Fraunhofer ISI)
20


Báo cáo thực tập
Do thang máy thủy lực không sử dụng đối trọng, thang máy thủy lực
thông thường chưa thực sự hiệu quả, đôi khi tiêu thụ nhiều điện gấp ba lần
so với thang máy kéo. Năng lượng được tiêu tan dưới dạng nhiệt như khi
cabin đi xuống. Thang máy thủy lực thường dùng ở tốc độ thấp, thường
dưới 1 m /s. Hành trình lớn nhất của loại thang máy này có thể chỉ đạt 20m.
Điều này là do khi thang máy sử dụng có chiều cao quá lớn, đường kính
xilanh tăng làm tăng chi phí và khi xilanh quá cao cũng xuất hiện các lực
uốn theo phương ngang. Điều này làm tăng chi phí của thiết bị do đó thang
máy thủy lực sử dụng kém hấp dẫn hơn khi có lựa chọn thay thế tốt hơn.

21


Báo cáo thực tập
3.2, Tìm hiểu phần mềm thiết kế cơ khí SolidWorks

Đây là một trong những sản phẩm nổi tiếng của hãng Dassault System,
bên cạnh một sản phẩm nổi tiếng khác của hãng này là Catia.
Chức năng CAD: Phần mềm này có ưu điểm là giao diện đẹp, thân thiện,
khả năng thiết kế nhanh hơn các phần mềm khác rất nhiều nhờ vào sự xắp xếp
và bố trí các Toolbar một cách có hệ thống và hợp lý. Phần mềm này không có
nhiều module như Catia hay Unigraphics vốn là những phần mềm lớn thiết kế
trong nhiều lĩnh vực như ôtô, hàng không, điện tử, … Solidworks chủ yếu được
dùng trong cơ khí chính xác, điện tử, ôtô, thiết kế cơ khí, tạo khuôn, thiết kế
kim loại tấm… Nói chung, về các chức năng này thì Solidworks tỏ ra có không
thua kém Catia, Unigraphics thậm chí còn hay hơn và tốt hơn, bởi lẽ nó chỉ
chuyên về những lĩnh vực đó, cùng với người anh em Catia của mình,
Solidworks trở thành một trong những phần mềm nổi tiếng thế giới của hãng
Dassault System.
Chức năng CAM: Để dùng được chức năng này, chúng ta phải sử dụng
một module nữa của solidworks là SolidCam. Đây là module Cam của
SolidWorks, nó được tách ra để bán riêng. Nó chạy ngay trên giao diện của
SolidWorks, việc sử dụng của SolidCam quả thật vô cùng thân thiện, hơn hẳn
MasterCam và các phần mềm khác về tính dễ sử dụng.
Chức năng CAE: có lẽ đây là một ưu điểm của hãng sản xuất, khi mà họ
mua trọn gói bộ phần mềm phân tích cức kì nổi tiếng thế giới là Cosmos để tích
hợp và chạy ngay trong môi trường của SolidWorks, làm cho chức năng phân
tích của SolidWorks khó có thể có phần mềm khác so sánh được được. Với
module phân tích của Solidworks là Cosmos, chúng ta có thể thực hiện được
những bài phân tích vô cùng phức tạp.
Các module và công cụ trong SolidWorks
- Công cụ Tìm kiếm SolidWorks cho phép người sử dụng tìm kiếm dữ liệu
thiết kế dựa trên các tên tập tin hay thậm chí cho dù chỉ là thuộc tính 2D hay
3D ở bất cứ nơi nào trên các máy PC hay trên Internet.

22

Báo cáo thực tập
- Các thư viện thiết kế cung cấp một tài nguyên duy nhất cho những nội dung
có thể tái sử dụng của công ty, từ các block 2D đến các Feature, các Part và
các Assembly, đối với các chi tiết máy tiêu chuẩn. Tất cả các nội dung này
sẵn sàng để kéo và thả vào mẫu thiết kế mới.
- Các DWGeditor tạo thuận lợi cho người sử dụng SolidWorks để thực hiện
nhanh chóng việc thay đổi để dữ liệu DWG trong một trong một giao diện
giống như AutoCAD và duy trì việc thiết kế trong các bản định dạng DWG.
- SolidWorks cung cấp cho người sử dụng trên 20 bộ biên dịch dữ liệu, nhiều
hơn bất kỳ phần mềm 3D CAD nào, cho phép người dùng tái sử dụng các dữ
liệu thiết kế từ các hệ thống khác.
- FeatureWorks cho phép dễ dàng thay đổi dữ liệu 3D từ các hệ thống CAD
khác.
- SolidWorks Workgroup PDM tạo điều kiện tái sử dụng bằng cách bảo vệ dữ
liệu thiết kế và cung cấp một cơ cấu để tìm kiếm và tái sử dụng các dự án
thiết kế trước đó.
- ScanTo3D cho phép các đối tượng được tham chiếu như đám mây điểm dữ
liệu trong SolidWorks.
- Các thành phần thông minh được tái sử dụng sẽ đưa không chỉ các Part và
Assembly lên một cấp độ mới, mà còn tự động hoá việc tạo ra bất kỳ feature
nào vào một thiết kế mới.
- SpeedPak và Quick View tăng nhanh đáng kể tốc độ tạo các lắp ráp và bản
vẽ.
- 3DVIA Composer làm giảm thời gian thiết kế bằng cách tạo ra và cập nhật
tài liệu thiết kế trực tiếp từ dữ liệu 3D.
- SustainabilityXpress – Người dùng có thể nhanh chóng phân tích tác động
môi trường của các sản phẩm của họ, tìm kiếm các vật liệu tương đương và
chia sẻ thiết kế một cách nhanh chóng và được cải tiến, như là các báo cáo.

- SolidWorks Sustainability – Nhanh chóng kết hợp các tác động riêng của để
lập báo cáo và tổng hợp tác động môi trường cho một sản phẩm hoàn thành
(lắp ráp).
- Drawings – Rapid Dimension – công cụ tự động sắp đặt vị trí kích thước, ký
hiệu đường kính và đường tâm trong các hình cắt.
- Assembly – cải thiện và nâng tốc độ tạo các thành phần đối xứng .
- Parts – Delete Face và Trim Surface cải thiện hiệu suất.
- Configurations – sử dụng các quy tắc để nhanh chóng xác định các cấu hình.
- Sheet Metal – xuất tập tin DXF/DWG với hình xem trước và chỉnh sửa trong
SolidWorks, hợp nhất cạnh và nâng cao khả năng đóng các góc cải tiến.
23


Báo cáo thực tập
- Bill of Materials, BOM Compare – nhanh chóng phân tích sự khác nhau
giữa hai bảng BOM.
- 3DVIA Composer – các cấu hình SolidWorks và hình tháo rời SolidWorks
đã được hỗ trợ, tự động tạo đường tháo rời.
- Enterprise PDM – việc triển khai Công cụ quản trị Admin Tools thực hiện
nhanh hơn và nâng cao chất lượng thiết kế Part tái sử dụng (cây sao chép),
cải thiện hiệu năng.
- Simulation – Design – mở rộng hỗ trợ Beam Elements cải tiến hiệu quả hoạt
động, cải tiến Connector.
- Motion – Rigid – các nhóm chuyển động cứng giảm số lượng các Mates cần
thiết để giải trong quá trình mô phỏng chuyển động, tiết kiệm thời gian.

3.3, Tìm hiểu phần mềm kiểm tra kết cấu ANSYS
Giới thiệu phần mềm ANSYS
Những năm gần đây, nhờ sự phát triển của các công cụ toán cùng với sự
phát triển của máy tính điện tử, đã thiết lập và dần dần hoàn thiện các phần

mềm công nghiệp, sử dụng để giải các bài toán cơ học vật rắn, cơ học thuỷ khí,
24


Báo cáo thực tập
các bài toán động, bài toán tường minh và không tường minh, các bài toán
tuyến tính và phi tuyến, các bài toán về trường điện từ, bài toán tương tác đa
trường vật lý. ANSYS là một phần mềm mạnh được phát triển và ứng dụng
rộng rãi trên thế giới, có thể đáp ứng các yêu cầu nói trên của cơ học. Trong
tính toán thiết kế cơ khí, phần mềm ANSYS có thể liên kết với các phần mềm
thiết kế mô hình hình học 2D và 3D để phân tích trường ứng suất, biến dạng,
trường nhiệt độ, tốc độ dòng chảy, có thể xác định được độ mòn, mỏi và phá
huỷ của chi tiết. Nhờ việc xác định đó, có thể tìm các thông số tối ưu cho công
nghệ chế tạo. ANSYS còn cung cấp phương pháp giải các bài toán cơ với nhiều
dạng mô hình vật liệu khác nhau: đàn hồi tuyến tính, đàn hồi phi tuyến, đàn
dẻo, đàn nhớt, dẻo, dẻo nhớt, chảy dẻo, vật liệu siêu đàn hồi, siêu dẻo, các chất
lỏng và chất khí...
ANSYS (Analysis Systems) là một gói phần mềm phân tích phần tử hữu
hạn (Finite Element Analysis, FEA) hoàn chỉnh dùng để mô phỏng, tính toán
thiết kế công nghiệp, đã và đang được sử dụng trên thế giới trong hầu hết các
lĩnh vực kỹ thuật: kết cấu, nhiệt, dòng chảy, điện, điện từ, tương tác giữa các
môi trường, giữa các hệ vật lý. Trong hệ thống tính toán đa năng của ANSYS,
bài toán cơ kỹ thuật được giải quyết bằng phương pháp Phần tử hữu hạn lấy
chuyển vị làm gốc. Cấu trúc cơ bản một bài tính trong ANSYS. Tổng quát cấu
trúc cơ bản của một bài tính trong ANSYS, gồm 3 phần chính: tạo mô hình tính
(preprocessor), tính toán (solution) và xử lý kết quả (postprocessor). Ngoài 3
bước chính trên, quá trình phân tích bài toán trong ANSYS còn phải kể đến quá
trình chuẩn bị (preferences) chính là quá trình định hướng cho bài tính. Trong
quá trình này ta cần định hướng xem bài toán ta sắp giải dùng kiểu phân tích
nào (kết cấu, nhiệt hay điện từ...), mô hình hoá như thế nào (đối xứng trục hay

đối xứng quay, hay mô hình 3 chiều đầy đủ ...), dùng kiểu phần tử nào (Beam,
Shell. Plate...). Hiểu được các bước phân tích này trong ANSYS sẽ giúp ta dễ
dàng hơn trong việc giải bài toán của mình. Vấn đề đặt ra là làm sao để thể hiện
những ý tưởng này trong ANSYS. ANSYS cung cấp 2 cách để giao tiếp với
người dùng (Graphic User Interface, GUI): công cụ trực quan dùng menu với
các thao tác click chuột hoặc viết mã lệnh trong một file văn bản rồi đọc vào từ
File/Read input from (ta cũng có thể dùng kết hợp 2 cách này một cách linh
hoạt: dùng lệnh tạo cấu trúc, rồi dùng menu khai thác kết quả,...).
25