Thiết kế thang máy chở người cho toà nhà 9 tầng

Thiết kế Thang máy chở ngời cho toà nhà 9 tầng

SV:Đoàn Trọng Bình

Lời nói đầu
Thang máy là thiết bị vận chuyển ngời và hàng hoá theo phơng thẳng đứng trong
các nhà cao tầng. Trong những công trình cao tầng thang máy là thiết bị không thể thiếu.
Thang máy giúp cho việc đi lại trong các nhà cao tầng dễ dàng hơn. Chính vì vậy từ khi
xuất hiện tới nay thang máy luôn đợc nghiên cứu, cải tiến, hiện đại hoá để đáp ứng nhu
cầu ngày càng cao của khách hàng.
Những năm cuối thế kỉ XX đầu thế kỉ XXI. Nhờ ứng dụng những thành quả kỹ
thuật điện tử, vi xử lý vào lĩnh vực tự động hoá đã mang lại những thành tựu to lớn. Nó
thay đổi hoàn toàn bộ mặt của nền sản xuất công nghiệp truyền thống. Tạo ra một thế hệ
máy móc thông minh, linh hoạt. Cùng với sự phát triển của khoa học. Thang máy ngày
càng đợc hoàn thiện hơn có tốc độ cao, dừng êm, tiêu tốn ít năng lợng và đảm bảo an
toàn.
Trong thời gian học tập tại trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội em đã đợc đào tạo có
hệ thống, tiếp thu đuợc những kiến thức hiện đại, tiên tiến của lĩnh vực Thiết bị điện điện
tử.
Sau một thời gian thực tập tại Trờng, Em đợc giao nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt
nghiệp:
Thiết kế thang máy chở ngời cho toà nhà 9 tầng
Do thời gian thực tập và trong phạm vi giới hạn của bản đồ án tốt nghiệp nên em
không thể trình bày hết mọi vấn đề mà chỉ tập trung nghiên cứu các phần chính sau:
- Tìm hiểu kỹ thuật thang máy.
- Chọn các thiết bị và mạch động lực.
- Thiêt kế mạch điều khiển và bảo vệ
Sau một thời gian gần 3 tháng nghiên cứu và thực hiện bản đồ án. Em đã hoàn thành.
Tuy nhiên số lợng thang máy ở nớc ta còn nhiều hạn chế. Vì vậy quyển đồ án này của
em không tránh khỏi nhiều sai sót. Kính mong đợc sự góp ý của Thầy, Cô.
Em xin đợc bày tỏ lòng biết ơn đến Thầy Nguyễn Quang Tuyến- Ngời đã tận tình

chỉ bảo, hớng dẫn em trong suốt thời gian thực hiện bản đồ án này.
Xin đợc chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn và các bạn đã giúp tôi hoàn
thành bản đồ án này.

Chơng I
Giới thiệu chung về thang máy
I.1 khái niệm chung:

Thang máy là thiết bị chuyên dụng để vận chuyển ngời, hàng hoá theo phơng thẳng
đứng và theo một tuyến đã định xác định. Thang máy đợc dùng trong các toà nhà cao
1


Thiết kế Thang máy chở ngời cho toà nhà 9 tầng

SV:Đoàn Trọng Bình

tầng, trong các nhà máy hiện đại. Thang máy xuất hiện rất sớm, từ cuối thế kỷ XIX nó đợc dùng trong các nhà máy công nghiệp, các công trình xây dựng lớn để vận chuyển
hàng hoá vật liệu xây dựng. Vấn đề nan giải nhất đối với thang máy là an toàn. Cho nên
thang máy thời bấy giờ cha đợc dùng để chở ngời. Chỉ đến khi một kỹ s ngời Mỹ tên là
OTIS ( Ngời sau này đã thành lập nên hãng thang máy nổi tiếng OTIS ELEVATOR
Co.)chế tạo đợc hệ thống phanh an toàn cho thang máy thì lúc đó thang máy mới đợc
chở ngời cho các toà nhà cao tầng.
Thang máy chở ngời ra đời là một phơng tiện giao thông tuyệt vời cho các toà nhà
cao tầng. Nó đã giải quyết đợc bài toán giao thông cực kì khó khăn của các công trình
cao tầng. Đặc điểm vận chuyển của thang máy so với các phơng tiện khác là thời gian
vận chuyển của một chu kì nhỏ. Tần suất vận chuyển lớn, đóng mở máy liên tục.
Ngoài ý nghĩa vận chuyển, thang máy còn là một trong những yếu tố làm tăng vẻ
đẹp, tiện nghi của công trình. Nhiều quốc gia trên thế giới đã quy định đối với các toà
nhà cao 6 tầng trở lên phải đợc trang bị thang máy. Để đảm bảo cho ngời đi lại thuận

tiện, tiết kiệm thời gian và tăng năng suất lao động. Tuy nhiên với các công trình đặc biệt
nh: Nhà máy, khách sạn, bệnh viện.. mặc dù số tầng < 6 nhng do yêu cầu phục vụ vẫn
cần đợc trang bị thang máy.
Thang máy chỉ có cabin đẹp, sang trọng, thông thoáng, vận hành êm thì cha đủ điều
kiện đa vào sử dụng. Mà phải có đầy đủ các thiết bị an toàn đảm bảo độ tin cậy nh: Điện
chiếu sáng dự phòng, điện thoại nội bộ, chuông báo, bộ hãm bảo hiểm.
Thang máy là một thiết bị vận chuyển đòi hỏi tính an toàn nghiêm ngặt vì liên quan
trực tiếp đến tính mạng con ngời. Vì vậy yêu cầu chung với thang máy: khi thiết kế, chế
tạo, lắp đặt, vận hành, sử 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 phạm.
I.2 Phân loại thang máy:
I.2.1. Phân loại theo công dụng:
1.Thang máy chở ngời trong các toà nhà cao tầng:

Có tốc độ trung bình hoặc lớn. Đòi hỏi vận hành êm, an toàn và mỹ thuật.
2.Thang máy dùng trong các bệnh viện:

2


Thiết kế Thang máy chở ngời cho toà nhà 9 tầng

SV:Đoàn Trọng Bình

Đảm bảo tuyệt đối an toàn, vận hành êm. Thời gian vận chuyển nhanh nhằm đảm
đáp ứng các nhu cầu đặc thù của bệnh viện. Ngoài ra kích thớc của cabin phải đủ lớn để
chứa băng ca hoặc giờng của bệnh nhân cùng với các bác sỹ, nhân viên và các trang thiết
bị đi kèm.
3. Thang máy dùng trong hầm mỏ xí nghiệp:
Đáp ứng đợc các điều kiện làm việc khắc nghiệt trong môi trờng công nghiệp nh:

Tác động của độ ẩm, nhiệt độ, thời gian làm việc lớn, ăn mòn do hoá chất.
4. Thang máy chở hàng:
Đợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp nó đòi hỏi cao về dừng chính xác cabin.
Đảm bảo việc vận chuyển hàng hoá lên xuống dễ dàng.
I.2.2 Phân loại thang theo tải trọng:
- Thang máy loại nhỏ:

Q< 500 kg

- Thang máy loại trung bình:

Q = 500 ữ 2000 kg

- Thang máy loại lớn:

Q> 2000 kg.

I.2.3. Phân loại theo tốc độ di chuyển:
- Thang máy chạy chậm:

V = 0,5 m/s

- Thang máy có tốc độ trung bình: V = 0,75 ữ 1,5 m/s
- Thang máy cao tốc:

V = 2,5 ữ 5 m/s.

I.3. các yêu cầu đối với thang máy:
I.3.1. Yêu cầu về an toàn:
Đối với thang máy yêu cầu về an toàn là quan trọng nhất. Nhất là thang máy chở

ngời vì nó liên quan trực tiếp tới tính mạng con ngời. Để đảm bảo an toàn cho thang máy
làm việc thì mọi bộ phận của thang phải đợc đảm bảo theo các tiêu chuẩn an toàn của
nhà nớc. Giữa phần điện và phần cơ khí phải có khoá liên động chặt chẽ. Các bộ phận cơ
khí phải thoả mãn điều kiện an toàn thì phần điện mới đợc phép hoạt động.

3


Thiết kế Thang máy chở ngời cho toà nhà 9 tầng

SV:Đoàn Trọng Bình

Để đảm bảo an toàn buồng thang phải đợc treo bằng nhiều sợi cáp. Các sợi cáp phải có
độ căng nh nhau. Để đề phòng trờng hợp xấu nhất, thang phải đợc trang bị phanh an
toàn, có nhiệm vụ dừng thang khi thang vợt quá tốc độ cho phép hoặc khi cáp treo bị đứt.
I.3.2. Yêu cầu về hạn chế độ giật của thang:
Một trong những yêu cầu cơ bản đối với thang máy chở ngời là phải đảm bảo cho
buồng thang chuyển động êm. Buồng thang chuyển động êm hay không phụ thuộc vào
gia tốc khởi động và hãm dừng.
Tốc độ di chuyển trung bình của thang quyết định đến năng suất của thang. Tốc độ đó có
thể thay đổi bằng cách làm tăng hoặc giảm thời gian hãm mở máy. Nhng khi giảm thời
gian hãm, mở máy gia tốc lớn sẽ gây khó chịu cho hành khách nh: Giật mình, chóng
mặt, nghẹt thở
Gia tốc tối u cho thang máy là: a 2 m/s2 . Gia tốc tối u đảm bảo năng suất cao không
gây khó chịu cho hành khách đợc đa ra trong bảng sau:
Tham số

Hệ truyền động
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/s2)

1

1

1,5

1,5

2

2

Gia tốc tính toán TB ( m/s2)

0,5

0,8

1

1

1

1,5

I.3.3 Yêu cầu dừng chính xác buồng thang:
Buồng thang phải đợc dừng chính xác so với mặt sàn của tầng cần dừng. Nếu
buồng thang không dừng chính xác sẽ gây khó khăn cho hành khách ra vào. Làm tăng
thời gian dẫn đến giảm năng suất của thang máy. Đối với thang vận chuyển hàng hoá,
dừng thang không chính xác sẽ gây khó khăn cho việc bốc xếp. Nhiều trờng hợp không
thể thực hiện đợc việc bốc xếp hàng hoá.
I.3.4. Các yêu cầu khác:
- Thang máy làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại nên yêu cầu cần thiết bị đóng cắt
mạch lực phải làm việc an toàn, chắc chắn và chịu đợc tần số đóng cắt cao.

4


Thiết kế Thang máy chở ngời cho toà nhà 9 tầng

SV:Đoàn Trọng Bình

- Ngời sử dụng thang máy hầu hết không có chuyên môn về thang máy do đó
mạch điều khiển phải thiết kế đơn giản, dễ hiểu. Lôgic điều khiển phải đầy đủ, chặt chẽ.
- Thang máy đợc đặt trong các công trình xây dựng nên ngoài tính tiện nghi, an
toàn còn phải có tính thẩm mỹ cho công trình.
I.4. cấu tạo chung và nguyên lý hoạt động
Thang máy có nhiều kiểu khác nhau nhng nhìn chung có các bộ phận chính sau:
Cabin và hệ thống treo cabin- Cơ cấu đóng mở cửa cabin- Bộ hãm phanh bảo hiểm- Cáp
nâng- Đối trọng, và hệ thống cân bằng- Hệ thống ray dẫn hớng- Tủ điện điều khiển cùng
các trang thiết bị điện để điều khiển thang máy hoạt động theo đúng chức năng- Cửa
tầng- Cửa cabin cùng hệ thống khóa liên động.
I.4.1 Cấu tạo chung của thang máy:
Hình vẽ 1.1 là sơ đồ cấu tạo của thang máy, dẫn động bằng tời điện với puly cáp
bằng ma sát. Thang máy gồm:
1. Tủ điện điều khiển; 2. Bộ phận hạn chế tốc độ; 3. Cơ cấu đóng mở cửa; 4. Cửa
cabin; 5. Sàn cabin; 6. Sàn tầng; 7. Cửa tầng; 8. Cáp của bộ phận hạn chế tốc độ; 9. Thiết
bị tăng cáp hạn chế tốc độ; 10. Hố thang; 11. Giảm chấn; 12,13. Ray dẫn hớng cho đối
trọng và cabin; 14. Đối trọng; 15. Giếng thang; 16. Ngàm dẫn hớng;17. Bộ phận bảo
hiểm; 18. Cabin;19. Hệ thống treo; 20. Cáp nâng.;21. Bộ tời kéo;22. Buồng máy.

5


ThiÕt kÕ Thang m¸y chë ngêi cho toµ nhµ 9 tÇng

SV:§oµn Träng B×nh

6

ThiÕt kÕ Thang m¸y chë ngêi cho toµ nhµ 9 tÇng

.
H×nh 1.1 CÊu t¹o thang m¸y

SV:§oµn Träng B×nh

.

7


Thiết kế Thang máy chở ngời cho toà nhà 9 tầng

SV:Đoàn Trọng Bình

Bộ tời kéo (21) đợc đặt trong buồng máy (22) nằm ở phía trên giếng thang (15). Giếng
thang chạy dọc theo chiều cao của công trình đợc xây bằng gạch và bê tông. Chỉ có các
cửa vào và ra để lắp đặt cửa tầng (7). Trên kết cấu chịu lực dọc giếng thang còn gắn các
ray dẫn hớng (12,13) cho đối trọng (14) và cabin (18). Cabin và đối trọng đợc treo trên
hai đầu của cáp nâng (20) nhờ hệ thống treo(19). Hệ thống treo có tác dụng đảm bảo cho
các nhánh cáp nâng riêng biệt có độ căng nh nhau. Cáp nâng đợc vắt qua các rãnh puly
ma sát của bộ tời kéo. Khi bộ tời kéo hoạt động, puly ma sát quay truyền chuyển động
đến cáp nâng làm cabin và đối trọng chuyển động lên hoặc xuống dọc giếng thang. Khi
chuyển động cabin và đối trọng tựa trên các ray dẫn hớng trong giếng thang nhờ các
ngàm dẫn hớng (16). Cửa cabin (4) và cửa tầng (7) thờng là loại cửa lùa sang 1 hoặc 2
bên và chỉ đóng mở đợc khi cabin đã hoàn toàn dừng lại. Cửa tầng và cửa cabin liên động
với nhau nhờ cơ cấu đóng mở cửa (3) đặt trên nóc cabin. Cửa cabin và cửa tầng đợc trang
bị hệ thống khóa liên động và các tiếp điểm điện để đảm bảo an toàn cho thang máy hoạt
động. Nếu cửa tầng hoặc cửa cabin cha đóng hẳn thì thang không hoạt động. Hệ thống

khóa liên động đảm bảo đóng kín các cửa tầng không mở đợc từ bên ngoài khi cabin
đang ở đúng vị trí cửa tầng. Đối với loại cửa lùa đóng mở tự động thì khi đóng hoặc mở
cabin, hệ thống khóa liên động kéo theo cửa tầng cùng đóng hoặc cùng mở. Tại điểm
trên cùng và dới cùng của giếng thang có đặt các công tắc hạn chế hành trình cho cabin.
Phần dới
của giếng thang là Hố thang (10). Trong đó đặt các giảm chấn (11) và thiết bị căng cáp
hạn chế tốc độ (9). Khi hỏng hệ thống điều khiển, cabin hoặc đối trọng có thể đi xuống
phần hố thang, vợt qua công tắc hạn chế hành trình và tỳ lên giảm chấn. Để đảm bảo an
toàn cho kết cấu máy và tạo khoảng trống cần thiết dới đáy cabin, đảm bảo an toàn khi
bảo dỡng điều chỉnh sửa chữa.
Bộ hạn chế tốc độ (2) đợc đặt trong buồng máy (22). Cáp của bộ phận hạn chế tốc độ (8) có liên kết với hệ
thống tay đòn của bộ hãm bảo hiểm (17) trên cabin. Khi đứt cáp hoặc cáp trợt trên puly
do không đủ ma sát mà cabin đi xuống với tốc độ vợt quá giới hạn cho phép. Bộ hạn chế
tốc độ qua cáp (8) tác động lên bộ hãm bảo hiểm (17) để dừng cabin tựa trên các ray dẫn
hớng trong giếng thang. ở một số thang máy, bộ hãm bảo hiểm và hệ thống hạn chế tốc
độ còn đợc trang bị cả đối trọng.
I.4.2 Hệ thống điện của thang máy:
1. Mạch động lực:
Là hệ thống điều khiển cơ cấu dẫn động của thang máy. Có nhiệm vụ: Đóng mở,
8


Thiết kế Thang máy chở ngời cho toà nhà 9 tầng

SV:Đoàn Trọng Bình

đảo chiều động cơ dẫn động và phanh của bộ tời kéo. Hệ thống phải đảm bảo việc điều
chỉnh tốc độ chuyển động của cabin trong quá trình mở máy và hãm đợc êm, dừng chính
xác.
2. Mạch điều khiển:

Là hệ thống điều khiển có tác dụng thực hiện một chơng trình điều khiển phức tạp
phù hợp với chức năng, yêu cầu của thang máy. Nó có nhiệm vụ lu giữ các lệnh di
chuyển từ cabin, các lệnh gọi tầng của hành khách và thực hiện xong lệnh điều khiển thì
xóa. Xác định và ghi nhớ thờng xuyên vị trí và hớng chuyển động của cabin.
3. Mạch tín hiệu:
Là hệ thống các đèn tín hiệu với các ký hiệu đã đợc thống nhất để báo hiệu trạng
thái hoạt động, vị trí và hớng chuyển động của cabin.
4. Mạch an toàn:
Là hệ thống các công tắc hạn chế hành trình, rơle, tiếp điểm nhằm đảm bảo an
toàn cho ngời và hàng hóa khi thang máy hoạt động.
5. Mạch chiếu sáng:
Là hệ thống chiếu sáng cho cabin, buồng máy và hố thang.
I.4.3. Thiết bị cơ khí của thang máy:
1. Cabin:
Là bộ phận mang tải của thang máy. Đợc kết cấu từ nhiều bộ phận nhỏ:
- Kết cấu chịu lực: Khung cabin
- Các vách che, sàn, trần tạo thành buồng cabin.
Trên khung cabin có lắp các ngàm dẫn hớng, hệ thống treo cabin, tay đòn, bộ hãm
hiểm, cửa và cơ cấu đóng mở..
Khung cabin đợc mô tả trong hình 1.3.

9


Thiết kế Thang máy chở ngời cho toà nhà 9 tầng

SV:Đoàn Trọng Bình

Hình 1.3 Khung Cabin
Khung cabin gồm khung đứng (1) và khung nằm (2) liên kết với nhau bằng

bulông. Khung đứng gồm dầm trên, dầm dới đợc làm bằng thép chữ U và nối với các
thanh thép góc bằng bulông tạo thành khung kín. Khung (2) nằm tựa lên dầm dới của
khung đứng (1) tạo thành sàn cabin. Dầm trên của khung đứng liên kết với hệ thống treo
cabin (5) đảm bảo cho cáp treo cabin có độ căng nh nhau. Nếu cabin có kích thớc lớn thì
khung đứng và khung nằm còn liên kết với nhau bằng các thanh giằng (8). Trên khung
cabin có lắp hệ thống tay đòn (7) và quả nêm (3) của phanh an toàn. Phanh an toàn làm
việc để dừng cabin khi có tác động từ cáp của bộ phận hạn chế tốc độ qua chi tiết (6) và
hệ thống tay đòn (7). Tại đầu của dầm trên và dầm dới của khung đứng có lắp các ngàm
dẫn hớng (4).
2. Giảm chấn:
Là thiết bị cơ khí an toàn dùng hạn chế những chấn động khi buồng thang hoặc
đối trọng hạ xuống vợt qúa 15% tốc độ giới hạn cho phép. Đợc lắp dới đáy hố thang để
10


Thiết kế Thang máy chở ngời cho toà nhà 9 tầng

SV:Đoàn Trọng Bình

dừng, đỡ cabin hoặc đối trọng trong trờng hợp di chuyển vợt quá công tắc hạn chế hành
trình dới. Phải có độ cứng cần thiết để gia tốc dừng cabin hoặc đối trọng không vợt quá
giá trị cho phép. Giảm chấn có hai loại:
- Giảm chấn lò xo: Đợc dùng thông dụng cho loại thang máy có tốc độ
chậm, từ 0,5 1 m/s
- Giảm chấn thủy lực: Là loại tốt nhất thờng đợc dùng cho loại thang máy
có tốc độ lớn hơn 1 m/s.

Hình 1.2 Giảm chấn
a) Kiểu lò xo

b) Kiểu thuỷ lực

3. Ray dẫn hớng:
Đợc lắp đặt dọc theo giếng thang để dẫn hớng cho cabin và đối trọng chuyển động
dọc theo giếng thang. Đảm bảo cho cabin và đối trọng luôn nằm đúng vị trí trong giếng
thang. Ray dẫn hớng phải đủ vững để giữ trọng lợng cabin, tải trọng trong cabin cùng
các thành phần tải trọng động khi bộ hãm bảo hiểm làm việc. Ray dẫn hớng đợc lắp đặt ở

11


Thiết kế Thang máy chở ngời cho toà nhà 9 tầng

SV:Đoàn Trọng Bình

hai bên cabin và đối trọng. Là bộ phận quan trọng quyết định chuyển động của thang
máy, khoảng cách giữa các thanh dẫn hớng không đổi để quá trình chuyển động của
buồng thang không bị rung và tạo tiếng ồn.
4. Ngàm dẫn hớng:
Có tác dụng dẫn hớng cho cabin và đối trọng chuyển động dọc theo ray dẫn hớng
và khống chế độ dịch chuyển ngang của cabin và đối trọng trong giếng thang. Có hai loại
ngàm dẫn hớng: Ngàm trợt và Ngàm con lăn. Các ngàm dẫn hớng trợt có kết cấu đa dạng
tùy theo hãng thang máy. Loại ngàm trợt có má trợt có thể tự lựa trên bề mặt tiếp xúc với
các ray dẫn hớng. Má trợt thờng đợc làm bằng chất dẻo, có u điểm: Không gây tiếng ồn,
chịu mài mòn tơng đối tốt và giảm nhẹ yêu cầu bôi trơn các bề mặt ma sát.
5.Hệ thống treo cabin:
Do cabin và đối trọng đợc treo bằng nhiều sợi cáp riêng biệt nên phải có hệ thống
treo cabin để đảm bảo các sợi cáp có độ căng nh nhau. Ngợc lại, nếu các sợi cáp có độ
căng khác nhau thì sợi căng sẽ bị quá tải còn sợi cáp chùng sẽ trợt trên puly ma sát rất
nguy hiểm. Do có sợi chùng, sợi căng nên rãnh cáp của puly sẽ mòn không đều do đó hệ

thống treo cabin đợc trang bị thêm tiếp điểm điện của mạch an toàn để ngắt điện dừng
trong thang máy khi một trong các sợi cáp chùng quá mức cho phép.
Hệ thống treo cabin đợc lắp với dầm trên khung đứng trong hệ thống khung chịu
lực của cabin. Có hai loại hệ thống treo:
- Kiểu tay đòn: Khi có một cáp chùng tay đòn sẽ nghiêng đi để điều chỉnh lực
căng của cáp. Nếu cáp chùng quá thì đầu kia của tay đòn sẽ chạm vào tiếp điểm an toàn
để ngắt mạch điện không cho thang hoạt động. Hệ thống treo kiểu tay đòn có khả năng
điều chỉnh một cách tự động và có độ tin cậy cao.
- Kiểu lò xo:

1. Bulông.
2. Đai ốc.
3. Tay đòn.
4. Công tắc hành trình.

12


Thiết kế Thang máy chở ngời cho toà nhà 9 tầng

SV:Đoàn Trọng Bình

Hình 1.4 Hệ thống treo kiểu lò xo.
Trên hình 1.4 là hệ thống treo kiểu lò xo với 4 sợi cáp. Cáp lò xo chịu nén và giãn
ra khi cáp chùng để đảm bảo độ căng cần thiết, mặt khác chúng có khả năng giảm chấn.
Độ nén của mỗi lò xo có thể điều chỉnh đợc. Khi cáp bị chùng quá giới hạn đầu
bulông(2) sẽ chạm vào tay đòn (3) để ngắt tiếp điểm (4).
6. Buồng cabin:
Là một kết cấu có thể tháo rời đợc gồm trần, sàn, vách. Các thành phần này liên
kết với nhau và liên kết với khung chịu lực cabin. Các yêu cầu chung với buồng cabin:

- Trần, sàn và vách cabin phải kín.
- Đảm bảo độ bền, cứng cần thiết để lắp đặt các trang thiết bị và cơ cấu đóng mở
cửa.
- Đảm bảo thông gió tốt, có thiết bị liên lạc với bên ngoài và cửa thoát hiểm.
Sàn cabin có 2 loại: Sàn cứng và sàn động. Loại sàn cứng là sàn bắt chặt với khung
nằm. Loại sàn động có công dụng nhận biết tải trọng có trong cabin để đóng mở mạch
điều khiển theo chơng trình đã đặt của tải trọng cho phù hợp.
7. Hệ thống cửa cabin và cửa tầng:

13


Thiết kế Thang máy chở ngời cho toà nhà 9 tầng

SV:Đoàn Trọng Bình

Cửa cabin và cửa tầng là những bộ phận có vai trò rất quan trọng trong việc đảm
bảo an toàn và có ảnh hởng lớn đến chất lợng, năng suất của thang máy.
Cửa cabin và cửa tầng thờng làm từ thép tấm dập, hoặc khung thép bịt thép tấm, ốp
gỗ, ốp phoocmica. Một số cửa thang máy chở hàng loại nhỏ có thể bịt bằng lới thép phần
trên của cửa.
- Các yêu cầu an toàn đối với hệ thống cửa:
+ Độ cứng, bền và đợc lắp đặt kín khít và có kích thớc phù hợp với các quy định tiêu
chuẩn.
+ Có khả năng chống cháy.
+ Đợc trang bị khóa để hành khách không tự mở từ bên ngoài.
+ Có tiếp điểm điện an toàn để thang máy chỉ hoạt động khi cửa đã đợc đóng kín.
Các thang máy hiện nay thờng dùng cửa lùa, đóng mở tự động nhờ cơ cấu đóng mở
riêng đặt trên nóc cabin, cơ cấu đóng mở gồm: Động cơ điện, hộp giảm tốc, bánh đai chủ
động lắp trên trục động cơ, bánh đai bị động lắp trên trục giảm tốc.

I.4.4 Hệ thống cân bằng trong thang máy:

14


Thiết kế Thang máy chở ngời cho toà nhà 9 tầng

SV:Đoàn Trọng Bình

Hình 1.5 Sơ đồ các hệ thống cân bằng.
a,b. Cabin và đối trọng ( C - Đ )
c. Cabin Giếng thang ( C GT )
d. Đối trọng Giếng thang ( Đ - GT )
Trong đó:
C: Cabin
Đ: Đối trọng
GT: Giếng thang

CN: Cáp nâng
CĐ: Cáp điện
X: Xích cân bằng

KC: Thiết bị kéo căng cáp cân bằng

CB: Cáp cân bằng

1. Đối trọng, cáp nâng, cáp điện, xích cân bằng:
Là những bộ phận cân bằng trong thang máy. Mục đích để cân bằng với
trọng lợng cabin và tải trọng nâng. Việc chọn sơ đồ động học và trọng lợng của

các bộ phận trong hệ thống cân bằng có ảnh hởng lớn tới mômen tải trọng và công
suất động cơ của cơ cấu dẫn động, ảnh hởng đến lực căng lớn nhất của cáp nâng
và khả năng kéo của puly ma sát. 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
ngời ta thờng chọn đối trọng bằng trọng lợng cabin và một phần tải trọng nâng bỏ
qua trọng lợng của cáp điện và cáp nâng.
Khi thang máy có chiều cao nâng lớn, trọng lợng của cáp điện và cáp nâng là đáng
kể ngời ta phải dùng cáp hoặc xích cân bằng để bù trừ lại phần trọng lợng của cáp
điện và cáp nâng. Trọng lợng của đối trọng có thể xác định theo công thức:

15


Thiết kế Thang máy chở ngời cho toà nhà 9 tầng

SV:Đoàn Trọng Bình

Đ=C+ Q
Trong đó: C: Trọng lợng cabin
Q: Tải trọng nâng danh nghĩa của thang máy
: Hệ số cân bằng ( 0,3 < < 0,6 )
2.Bộ tời kéo:
Tuỳ theo sơ đồ dẫn động mà bộ tời kéo của thang máy đợc đặt trong phòng máy dẫn
động nằm ở phía trên, phía dới hoặc nằm cạnh giếng thang. Bộ tời kéo dẫn động gồm 2
loại: Có hộp giảm tốc và không có hộp giảm tốc.
- Bộ tời kéo có hộp giảm tốc gồm: Động cơ điện, hộp giảm tốc, khớp nối, phanh,
puly ma sát hoặc thang cuốn cáp. Bộ tời kéo có hộp giảm tốc thờng dùng cho thang máy
có tốc độ thấp.
- Đối với thang máy tốc độ lớn thờng dùng bộ tời kéo không có hộp giảm tốc, puly
ma sát, phanh đợc gắn trực tiếp với trục động cơ không qua bộ truyền. Loại này thờng đợc dùng động cơ điện một chiều mắc theo hệ máy phát-động cơ. Cho phép điều chỉnh vô

cấp tốc độ đảm bảo cabin chuyển động êm và dừng chính xác. Bộ tời kéo puly ma sát đ ợc sử dụng rãi trong các loại thang máy. Nó có u điểm: Do cáp treo và đối trọng chỉ vắt
qua các rãnh cáp của puly ma sát, có kích thớc nhỏ gọn. Không phụ thuộc vào chiều cao
nâng của thang máy. Làm việc an toàn do có thể treo cabin và đối trọng bằng nhiều sợi
cáp riêng biệt.
I.4.5. Thiết bị an toàn cơ khí:
Thiết bị an toàn cơ khí trong thang máy có vai trò đảm bảo an toàn cho thang và
hành khách trong trờng hợp xảy ra sự cố nh: Đứt cáp, trợt cáp trên rãnh puly ma sát,
cabin hạ với tốc độ vợt quá giá trị cho phép. Thiết bị an toàn cơ khí trong thang máy gồm
hai bộ phận chính:
1.Phanh bảo hiểm:
Để tránh cabin rơi tự do trong giếng thang khi đứt cáp hoặc hạ với tốc độ quá giá
trị cho phép. Bộ hạn chế tốc độ sẽ tác động lên phanh bảo hiểm để dừng và giữ cabin tựa
lên ray dẫn hớng. Tất cả các buồng thang đều đợc trang bị phanh bảo hiểm. Phanh bảo
hiểm đợc chế tạo theo 3 kiểu:
16


Thiết kế Thang máy chở ngời cho toà nhà 9 tầng

SV:Đoàn Trọng Bình

+ Phanh bảo hiểm nêm
+ Phanh bảo hiểm kiểu lệch tâm
+ Phanh bảo hiểm kiểu kìm
Trong các loại phanh trên. Phanh bảo hiểm kiểu kìm đợc sử dụng rộng rãi hơn. Nó
đảm bảo độ an toàn và làm cho cho buồng thang dừng êm hơn. Kết cấu của phanh bảo
hiểm kiểu kìm đợc biểu diễn trên hình 1.6
Phanh bảo hiểm kiểu kìm đợc lắp dới buồng thang. Gọng kìm (2) trợt theo thanh dẫn hớng (1) khi tốc độ của buồng thang bình thờng. Nằm giữa 2 cánh tay đòn của kìm có
nêm (5) gắn với hệ truyền động bằng vít (4). Hệ truyền động bánh vít có 2 loại ren: ren
phải và ren trái.

Cùng với kết cấu của phanh bảo hiểm . Buồng thang còn đợc trang bị thêm cơ cấu hạn
chế tốc độ kiểu ly tâm. Khi buồng thang di chuyển sẽ làm cơ cấu hạn chế tốc độ kiểu li
tâm quay. Khi tốc độ di chuyển của buồng thang tăng, cơ cấu đai truyền (3) sẽ làm cho
tang (4) quay và kìm (5) sẽ ép chặt buồng thang vào thanh dẫn hớng và hạn chế tốc độ
của buồng thang.

Hình 1.6. Phanh bảo hiểm kiểu kìm
1. Thanh dẫn hớng

2. Đai kìm trợt

3. Đai truyền

4. Hệ truyền động bánh vít trục vít

5. Nêm
2.Bộ hạn chế tốc độ:

17


Thiết kế Thang máy chở ngời cho toà nhà 9 tầng

SV:Đoàn Trọng Bình

Dùng để tác động lên phanh an toàn để dừng cabin khi tốc độ vợt quá giá trị cho
phép. Bộ hạn chế tốc độ liên hệ với cabin và quay khi cabin chuyển động nhờ cáp của bộ
hạn chế tốc độ.
I.4.6. Đặc điểm đặc trng cho chế độ làm việc của hệ truyền động điện thang máy
chở nguời.

- Thang máy chở ngời phải đảm bảo tuyệt đối an toàn vì nó liên quan trực tiếp tới tính
mạng con ngời vì thế khi thiết kế thang máy phải tuân thủ nghiêm ngặt các qui định về
Thiết kế thang máydo quốc tế đặt ra.
- Thang máy chở ngời thờng đợc lắp đặt bên trong hoặc bên ngoài trời cho các nhà cao
tầng, ở nhiều nơi thang máy phải làm việc ở môi trờng khắc nghiệt đặc biệt ở các khu
công nghiệp, nhà máy lớn (bụi bậm, hoá chất..).
- Các khí cụ điện, thiết bị điện trong hệ thống truyền động và trang bị điện của thang
máy chở ngời 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 khi sử dụng và khai thác.
- Đối với hệ truyền động điện cho thang máy 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 M c. Trên hình 1.7 biểu
diễn mối quan hệ phụ thuộc giữa mômen cản tĩnh và tốc độ động cơ: Mc = f ().
- Động cơ truyền động thang máy, mômen thay đổi theo tải rất rõ rệt, hình 1.8.

18


Thiết kế Thang máy chở ngời cho toà nhà 9 tầng

SV:Đoàn Trọng Bình

M/Mdm

Mc

1.0
0.8
0.6
0.4

0

dm



hình1.7

0.2
0.2

0.4

0.6

0.8

G/Gdm

hình1.8

Khi không có tải trọng mômen của động cơ không vợt quá (15ữ20)% Mdm.
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 ngời, phụ thuộc vào 2 yếu tố:
+ Tải trọng của thiết bị.
+ Số chu kỳ ra, vào trong 1 giờ.
- Số lợng hành khách đi lại 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 khí cao. Tất cả các thiết bị đợc đặt trong
buồng thang và buồng máy.

19


Thiết kế Thang máy chở ngời cho toà nhà 9 tầng

SV:Đoàn Trọng Bình

- Khi thiết kế và tính toán thang máy có đa ra một số yêu cầu kĩ thuật cho chế độ hoạt
động cũng nh điều kiện để khống chế các quá trình hoạt động nhằm tạo an toàn cho ngời
sử dụng là: Khi thang máy làm việc phải có thiết bị bảo vệ, tín hiệu thông báo để tránh
những tác động bên ngoài.
I.4.7 Các nguyên tắc hoạt động 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 tầng hầm phải đóng kín để đảm bảo cho ngời vận hành và hàng hoá 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 lý chung khi điều khiển thang có 3 cách:
1. Gọi buồng thang tại cửa tầng.
2. Điều khiển đổi tầng trong buồng thang.
3. 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.
- Trong buồng thang, ngoài các nút ấn gọi tầng, đóng mở cửa, còn có đèn chiếu sáng,

điện thoại, chuông cấp cứu và dừng đột ngột khi có sự cố.
I.5 ảnh hởng của tốc độ, gia tốc và độ giật đối với hệ tryền động thang máy:
- Thang máy chuyển động theo phơng thẳng đứng. Cho nên một trong những yêu cầu cơ
bản đối với hệ truyền động thang máy là phải đảm bảo cho buồng thang chuyển động
êm. Buồng thang chuyển động êm hay không, phụ thuộc vào gia tốc khi mở máy và hãm
máy. Các tham số chính đặc trng cho chế độ làm việc của thang máy là:
+ Tốc độ di chuyển buồng thang V (m/s)
+ Gia tốc a (m/s2)
+ Độ giật p (m/s3)
20


Thiết kế Thang máy chở ngời cho toà nhà 9 tầng

SV:Đoàn Trọng Bình

- Tốc độ di chuyển của buồng thang quyết định năng suất của thang máy có ý nghĩa
quan trọng, nhất là với các nhà cao tầng.
- Đối với các nhà cao tầng (chọc trời), tối u là dùng thang máy cao tốc , giảm thời gian
quá độ và tốc độ di chuyển trung bình của buồng thang đạt gần bằng tốc độ định mức.
Nhng việc tăng tốc độ lại làm tăng giá thành của thang máy, 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 (4ữ5) lần. Bởi vậy tuỳ
theo độ cao của nhà mà phải chọn thang máy có tốc độ phù hợp với tốc độ tối u.
Một đại lợng nữa quyết định sự di chuyển của buồng thang là tăng tốc của gia tốc
khi mở máy và tốc độ giảm của gia tốc khi hãm máy. Nói một cách khác đó là độ giật p
là:
Đạo hàm bậc nhất của gia tốc:

Đạo hàm bậc hai của tốc độ :

= da
dt

2
= d v
dt 2

Khi gia tốc a 2 (m/s2) thì độ giật không quá 20(m/s3)
Biểu đồ làm việc tối u của thang máy, tốc độ trung bình và tốc độ cao đợc biểu
diễn trên hình 1.9.

21


Thiết kế Thang máy chở ngời cho toà nhà 9 tầng

SV:Đoàn Trọng Bình

Hình 1.9
Biểu đồ máy chia ra làm 5 giai đoạn, theo tính chất thay đổi tốc độ của buồng thang:
1. Mở máy
2. Chế độ ổn định
3. Hãm xuống tốc độ thấp
4. Buồng thang đến tầng

22


Thiết kế Thang máy chở ngời cho toà nhà 9 tầng

SV:Đoàn Trọng Bình

5. Hãm dừng
Biểu đồ tối u hình 1.9 sẽ đạt đợc nếu dùng hệ truyền động một chiều (F-Đ). Nếu
dùng hệ truyền động xoay chiều với động cơ không đồng bộ hai cấp tốc độ, biểu
đồ chỉ đạt gần giống biểu đồ tối u.
Đối với thang máy chạy chậm, biểu đồ chỉ có 3 giai đoạn:
1. Mở máy
2. Chế độ ổn định
3. Hãm dừng
I.6 Dừng chính xác buồng thang:
- Trong chuyển động, buồng thang của thang máy cần phải dừng chính xác so với mặt
bằng của tầng cần dừng, sau khi có tín hiệu dừng. Nếu buồng thang dừng không chính
xác sẽ gây ra các hiện tợng sau:
1. Đối với thang máy chở khách sẽ làm cho khách ra vào khó khăn, tăng thời gian
ra vào của khách, có khi dẫn đến tai nạn.
2. Đối với thang máy chở hàng, gây khó khăn cho việc bốc dỡ hàng hoá, đặc biệt
là các hàng nặng phải dùng con lăn, xe đẩy. Trong một số trờng hợp có thể không thực
hiện đợc việc xếp và bốc dỡ hàng.
- Để khắc phục hậu quả có thể ấn nút bấm để đạt đợc độ chính xác khi dừng nhng sẽ gây
ra các vấn đề không mong muốn nh sau:
-Hỏng thiết bị điều khiển
-Gây tổn thất năng lợng
-Gây hỏng các thiết bị cơ khí
-Tăng thời gian từ hãm đến dừng
- Để dừng chính xác buồng thang cần tính đến một nửa hiệu số của hai quãng đờng
trợt khi phanh buồng thang đầy tải và phanh buồng thang không tải theo cùng một
hớng di chuyển. Các yếu tố ảnh hởng đến dừng chính xác buồng thang bao gồm:
1. Mômen cơ cấu phanh

23


Thiết kế Thang máy chở ngời cho toà nhà 9 tầng

SV:Đoàn Trọng Bình

2. Mômen quán tính của buồng thang
3. Tốc độ khi bắt đầu hãm và một số các yếu tố phụ khác
- Quá trình hãm buồng thang xảy ra nh sau:
Khi buồng thang đến gần sàn tầng, công tắc chuyển đổi tầng cần cấp lệnh lên hệ thống
điều khiển động cơ để dừng buồng thang. Trong quãng thời gian t ( thời gian tác động
của thiết bị điều khiển ), buồng thang đi đợc một quãng đờng là S:
S = V0 t

(m)

Trong đó V0 : Tốc độ lúc bắt đầu hãm, (m/s)
Khi cơ cấu phanh tác động là quá trình hãm buồng thang. Trong thời gian này, buồng
thang đi đợc một quãng đờng S.
2

mv 0
S =
, (m)
2( F ph Fc )

(*)

Trong đó: m:khối lợng các phần chuyển động của buồng thang, (kg)

Fph : lực phanh, (N)
Fc : lực cản tĩnh, (N)
Dấu (+) hoặc (-) trong biểu thức (*) phụ thuộc vào tác dụng của lực Fc: khi buồng thang
đi lên (+) và đi xuống (-).
S cũng có thể viết dới dạng sau:
2

S =

D
2
Mc)

J 0 .

2i ( M ph

, (m)

Trong đó: J: mômen quán tính hệ quy đổi về chuyển động của buồng thang, (Kgm2)
Mph: mômen ma sát, (N)
Mc: mômen tĩnh, (N)
o: tốc độ quay của động cơ bắt đầu phanh, (rad/s)

D: Đờng kính puli cáp, (m)

24


Thiết kế Thang máy chở ngời cho toà nhà 9 tầng

SV:Đoàn Trọng Bình

i: tỉ số truyền.
Quãng đờng buồng thang đi đợc từ công tắc chuyển đổi cho lệnh dừng đến khi buồng
thang dừng lại sàn tầng là:
S = S + S
Sai số lớn nhất (độ dừng không chính xác lớn nhất) là:
S =

S 2 S1
2

Trong đó: S1: quãng đờng trợt nhỏ nhất của buồng thang khi phanh.
S2: quãng đờng trợt lớn nhất của buồng thang khi phanh.

Phạm vi
điều
chỉnh tốc
độ

Tốc độ
di
chuyển
(m/s)

Gia tốc
(m/s2)

Động cơ KĐB rôto lồng sóc 1 cấp tốc độ

1:1

0,8

1,5

Động cơ KĐB rôto lồng sóc 2 cấp tốc độ

1:4

0,5

1,5

10 ữ 15

Động cơ KĐB rôto lồng sóc cấp tốc độ

1:4

1

1,5

25 ữ 35

Hệ máy phát động cơ (F-Đ)

1:30

2,0

2,0

10 ữ 15

Hệ máy phát động cơ có khuyếch đại TG

1:100

2,5

2

5 ữ 10

Hệ truyền động

Độ không
chính xác
khi dừng
(mm)


120 ữ 150

Bảng đa ra tham số hệ truyền động với độ không chính xác khi dừng S
*Bộ cảm biến dừng chính xác:
Hiện nay thờng sử dụng hai kiểu cảm biến đó là: Cảm biến kiểu chân không và cảm biến

kiểu cảm ứng. Dới đây là cảm biến kiểu cảm ứng, còn kiểu cảm biến chân không sẽ đợc
trình bầy ở chơng sau.

25