Nghiên cứu, hiệu chỉnh mô hình thang máy bốn tầng

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan bản đồ án tốt nghiệp có đề tài: “ Nghiên cứu, hiệu chỉnh mô
hình thang máy bốn tầng ” do em tự thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy Hà Tất
Thắng. Các số liệu và kết quả hoàn toàn trung thực.
Ngoài các tài liệu tham khảo đã dẫn ra ở cuối sách em đảm bảo rằng không sao
chép các công trình của người khác. Nếu phát hiện có sự sai phạm với điều cam đoan
trên, em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.
Hà Nội, ngày 06 tháng 09 năm 2016
Sinh viên thực hiện

Phạm Thành Trí

1


MỤC LỤC
69

2


Danh mục bảng số liệu

DANH MỤC HÌNH VẼ

3


Danh mục bảng số liệu

DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU

4


Chương 1: Tổng quan thang máy

LỜI NÓI ĐẦU
Trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa dất nước, cùng với sự bùng nổ của
khoa học kĩ thuật. Trong đó có ngành công nghiệp tự động hóa phát triển ngày càng
mạnh mẽ, ngày càng rộng rãi, đang chiếm một vị trí quan trọng trong sự phát triển của
nền kinh tế đất nước, ứng dụng ngày càng nhiều vào đời sống sinh hoạt, sản xuất
( điều khiển tự động, linh hoạt, tiện lợi, gọn nhẹ,....). Mặt khác nhờ công nghệ thông
tin, công nghệ điện tử, từ đó phát triển ra loại thiết bị điều khiển khả trình PLC với
nhiều ứng dụng rộng rãi trong các nhánh kỹ thuật.
Các công ty, nhà máy, xí nghiệp thường sử dụng công nghệ lập trình PLC để phục
vụ cho quá trình sản xuất. Dây chuyền sản xuất tự động PLC giảm sức lao động của
công nhân mà sản xuất lại đạt hiệu quả cao đáp ứng kịp thời cho đời sống xã hội.
Đồ án tốt nghiệp của em với đề tài: “ Nghiên cứu, hiệu chỉnh mô hình Thang
máy bốn tầng” do Thầy Hà Tất Thắng hướng dẫn gồm những nội dung sau:
Chương 1: Tổng quan thang máy
Chương 2: Trang thiết bị điện tự động hóa
Chương 3: Nghiên cứu và hiệu chỉnh mô hình thang máy bốn tầng
Chương 4: Ứng dụng PLC lập trình điều khiển cho mô hình thang máy bốn tầng
Với tinh thần học hỏi, cố gắng nỗ lực hết sức, cùng sự hướng dẫn tận tình
của thầy Hà Tất Thắng nhưng do trình độ hiểu biết của em còn nhiều hạn chế nên
đồ án không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo
và giúp đỡ của thầy,cô để đề tài của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 06 tháng 09 năm 2016

Sinh viên thực hiện

Phạm Thành Trí

5

5
5
5


Chương 1: Tổng quan thang máy

Chương 1
TỔNG QUAN THANG MÁY
1.1. Khái niệm chung
Thang máy là một thiết bị chuyên dùng để vận chuyển người, hàng hoá, vật liệu,
v.v... hoạt động lâu bền và thường xuyên trong toà nhà hai tầng trở lên. Cabin thang
máy được dẫn hướng bằng các ray dẫn hướng thẳng đứng hoặc nghiêng, tuy nhiên chỉ
cho phép góc nghiêng < 15 độ. Nhiều quốc gia trên thế giới đã qui định các nhà có số
tầng lớn hơn 6 phải có thang máy đễ thuận lợi cho người sinh hoạt và làm việc. Giá
thành của thang máy trang bị cho các công trình so với tổng giá trị của công trình là
khoảng 6% đến 7% là hợp lý .
Thang máy thường được dùng trong các khách sạn, công sở, chung cư, bệnh viện,
đài quan sát, tháp truyền hình, trong các nhà máy, công xưởng v.v...Thang máy là một
thiết bị đòi hỏi tính an toàn nghiêm ngặt, nó liên quan trực tiếp đến tài sản và tính
mạng con người. Vì vậy, yêu cầu chung đối với thang máy khi thiết kế, chế tạo, lắp
đặt, vận hành, sử dụng và sửa chữa là phải tuân thủ một cách nghiêm ngặt các yêu cầu
về kỹ thuật an toàn được quy định trong các tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm.
Đặc điểm vận chuyển bằng thang máy so với các phương tiện vận chuyển khác là

thời gian của một chu kì vận chuyển bé, 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 và tiện nghi của công trình. Các công trình tăng vẽ đẹp bên ngoài của nó nếu được
lắp đặt hệ thống thang máy phù hợp.

1.2. Lịch sử phát triển
Trên thế giới, thang máy đã được sử dụng từ những năm 60 của thế kỷ XIX . Đầu
tiên thang máy được phát triển cùng với công tác xây dựng nhà cao tầng. Theo điều
kiện làm việc của các tòa nhà này thì loại truyền động duy nhất được sử dụng là truyền
động thủy lực. Đến những năm 30 của thế kỷ XX, ngành thang máy ở châu Âu và
châu Mỹ phát triển theo hai con đường độc lập. Ở châu Âu, nơi mà những tòa nhà
được xây dựng với số tầng tương đối ít, chủ yếu người ta sử dụng thang máy có các bộ
tời với tang quấn cáp kiểu cần trục. Ở châu Mỹ, nơi mà ngành xây dựng nhà cao tầng
phát triển rộng rãi người ta chế tạo các thang máy với bộ tời có puly dẫn cáp. Hiện nay
thì các thang máy loại này đang được sử dụng phổ biến trên toàn thế giới.
6
6
6
6


Chương 1: Tổng quan thang máy

Ở Việt Nam thang máy có từ những năm 1920 nhưng phát triển mạnh nhất từ 10
năm gần đây. Khai thác thị trường thang máy ở Việt Nam chủ yếu là các công ty hàng
đầu thế giới như : OTIS, Schindler, Mitsubishi, Hitachi, Kone. Cho đến nay toàn quốc
đã có nhiều công ty được cho phép chế tạo, lắp đặt, bảo trì thang máy như : Thiên
Nam, Tự Động, Thái Bình, Á Châu, ... Tuy nhiên phải nhìn nhận, thang máy nhập
khẩu và thang máy trong nước còn một khoảng cách khá xa về độ tin cậy, chất lượng
và tuổi thọ. Các công ty trong nước chỉ chủ yếu chế tạo thang máy tải hàng, thang máy

đơn, còn thang cao cấp, thang nhóm thì hầu như phải nhập hoàn toàn từ nước ngoài.
Trong bối cảnh phát triển vượt bậc của nền kinh tế Việt Nam, các vùng đô thị bùng nổ
và phát triển với tốc độ rất cao, do đó giải quyết chỗ ở cho cư dân trở thành vấn đề cấp
bách ở những thành phố lớn và đông dân như TP. Hồ Chí Minh và Hà Nội. Nguồn đất
xây dựng dần dần cạn kiệt, đòi hỏi phải phát triển các tòa nhà cao tầng để không
những đáp ứng nhu cầu về chỗ ở cho người lao động mà còn được sử dụng vào các
mục đích khác như khách sạn, cao ốc văn phòng… Việc lắp đặt thang máy là tối cần
thiết cho nhu cầu đi lại. Hơn nữa, ở những tòa nhà cao tầng mật độ lưu thông là rất lớn
cho nên những hệ thống thang máy nhóm cần được được lắp đặt để phục vụ.
Vấn đề cần được giải quyết đối với một hệ thống thang máy nhóm là: đáp ứng
nhanh nhất trong thời gian ngắn nhất những yêu cầu của hành khách, đồng thời phải
tiết kiệm năng lượng. Một hệ thống thang máy hiện đại là một hệ phức tạp bao gồm
các cơ phận, hệ thống điện và chương trình trình điều khiển. Tuy nhiên ở một hệ thống
thang nhóm thì lại càng phức tạp hơn và công việc điều khiển đòi hỏi phải được thực
hiện với độ chính xác và tin cậy cao.

1.3. Phân loại thang máy
Tuỳ thuộc vào chức năng và mục đích sử dụng của từng công trình mà thang máy
có thể phân loại theo các nhóm sau:
1.3.1. Phân loại theo công dụng
− Chuyên chở người: Loại này dùng để vận chuyển hành khách trong các khách sạn,
công sở, nhà nghỉ, các khu trung cư, trường học vv...
− Chuyên chở người có tính hàng đi kèm: Loại này thường dùng cho siêu thị và khu
triển lãm.
− Thang máy chuyên chở bệnh nhân: Dùng để vận chuyển các bệnh nhân các phương
tiện vận chuyển bệnh nhân như xe đẩy, xe lăn, giường bệnh vv...
7

7
7

7


Chương 1: Tổng quan thang máy

− Chở hàng có người đi kèm: Loại này thường dùng trong các nhà máy, công xưởng
kho, thang dùng cho khách sạn vv... chủ yếu dùng để trở hàng có người đi kèm phục
vụ.
− Thang máy chuyên chở hàng không có người đi kèm: Là thang máy chuyên dùng để
chở vật liệu, thức ăn trong các khách sạn, nhà ăn tập thể vv...Đặc điểm của loại này là
chỉ điều khiển ngoài cabin.
Ngoài ra còn có các loại thang chuyên dụng khác như thang máy cứu hỏa, thang
chở ô tô vv...
1.3.2. Phân loại theo hệ thống dẫn động
− Thang máy dẫn động điện: Loại này dẫn động cabin lên xuống nhờ động cơ điện
truyền qua hộp giảm tốc tới puly ma sát hoặc tang cuốn cáp. Chính nhờ cabin được
treo bằng cáp mà hành trình lên xuống của nó không bị hạn chế. Ngoài ra còn có loại
thang dẫn động cabin lên xuống bằng bánh răng (chuyên dùng để chở người phục vụ
xây dựng công trình cao tầng).
− Thang máy thuỷ lực (dẫn động bằng xilanh pittông) : Đặc diểm của loại thang mấy này
là cabin được đẩy từ dưới lên nhờ pít tông, xy lanh thủy lực nên hành trình bị hạn chế.
Hiện nay thang máy thủy lực với hành trình tối đa khoảng 18m, vì vậy không thể
trang bị cho các công trình cao tầng, mặc dù kết cấu đơn giản, chuyển động êm, an
toàn, giảm được chiều cao tổng thể cho công trình khi có cùng số tầng phục vụ vì
buông mày đặt ở tâng trệt.
− Thang máy khí nén.
1.3.3. Phân loại theo vị trí đặt bộ tời kéo
− Bộ tời kéo đặt ở phía trên giếng thang.
− Bộ tời kéo đặt ở phía dưới giếng thang.
− Dẫn động buồng thang lên xuống bằng bánh răng, thanh răng thì bộ tời đặt nóc buồng

thang.
1.3.4. Phân loại theo hệ thống vận hành
- Theo mức độ tự động :
+ Đóng mở bằng tay: khi cabin dừng đúng tầng phải có người ở trong hoặc ở
ngoài cửa tầng mở và đóng cửa cabin và cửa tầng.
8

8
8
8


Chương 1: Tổng quan thang máy

+ Đóng mở bán tự động: khi cabin dừng đúng tầng thì cửa cabin mở và cửa tầng
tự động mở, khi đóng phải dùng bằng tay hoặc ngược lại.
+ Đóng mở tự động: khi cabin dừng đúng tầng thì cửa cabin và cửa tầng tự động
mở và đóng nhờ một cơ cấu đặt ở đầu cửa cabin. Thời gian và tốc độ đóng, mở điều
chỉnh được
- Theo tổ hợp điều khiển.
- Theo vị trí điều khiển.
1.3.5. Phân loại theo các thông số cơ bản
−

Theo tốc độ di chuyển của buồng thang:
+ Loại tốc độ thấp:

v < 1 m/s.

+ Loại tốc độ trung bình: v = 1 ÷ 1,25 m~s.

−

+ Loại tốc độ cao:

v = 2,5 ÷ 4 m/s.

+ Loại tốc độ rất cao:

v > 4 m/s.

Phân loại theo trọng tải:
+ Thang máy loại nhỏ:

Q < 1 60 kg.

+ Thang máy loại trung bình: Q = 500 ÷ 2000 kg.
+ Thang máy loại lớn:

Q > 2000 kg.

1.3.6. Phân loại theo hệ thống cân bằng
−

Có đối trọng.

−

Không có đối trọng.

−

Có cáp hoặc xích cân bằng dùng cho những thang máy có hành trình lớn.
1.3.7. Phân loại theo quỹ đạo di chuyển của cabin.

−

Thang máy thẳng đứng: là loại thang máy có cabin di chuyển theo phương thẳng đứng,
hầu hết các thang máy đang sử dụng thuộc loại này.

−

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

−

Thang máy zigzag: là loại thang máy có cabin di chuyển theo đường zigzag.
9

9
9
9


Chương 1: Tổng quan thang máy

1.3.8. Phân loại theo số cửa cabin
−

Thang máy có một cửa

−

Thang máy có hai của đối xứng

−

Thang máy có hai cửa vuông góc với nhau

1.4. Kết cấu chung thang máy
Đây là sơ đồ cấu tạo của thang máy chở người thông dụng nhất, dẫn động băng tời
điện tới puly dẫn cáp bằng ma sát. Kết cấu của thang máy gồm có các bộ phận sau:

Hình 1.1. Kết cấu bố trí thiết bị của thang máy.

10

10
10
10


Chương 1: Tổng quan thang máy

1.4.1. Hố thang
Nhìn chung hố thang được chia làm ba phần chính : phần di chuyển của thang, phần
dự trữ an toàn trên được tính từ vị trí trên cùng của hành trình thang đến buồng máy,
phần dự trữ an toàn dưới được tính từ vị trí dưới cùng của hành trình thang đến đáy hố
thang.

1.4.2. Ray dẫn hướng
Ray dẫn đường được lắp dọc theo hố thang để dẫn hướng cho cabin và đối trọng
chuyển động dọc theo giếng thang. Ray dẫn đường 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
phương ngang trong quá trình chuyển động. Ngoài ra ray dẫn đường phải đủ cứng để
đảm bảo giữ trọng lượng 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 đứt cáp
hoặc cabin đi xuống với tốc độ lớn hơn cho phép ).
Ray dẫn hướng gồm nhiều đoạn, các đoạn ray được nối với nhau nhờ các tấm ốp
phía sau ray và ngạch định vị trí có gia công cơ khí để đảm bảo độ chính xác cần thiết.
Tấm ớp và chân ray được liên kết với nhau bằng nhiều bu-lông để đảm bảo độ cứng
vững cho mối nối. Có thể dùng chính một đoạn ray để dùng thay cho tấm ốp phía sau
nối ray dẫn hướng. Chiều dài của toàn bộ ray dẫn hướng phải đảm bảo sao cho khi
cabin và đối trọng ở vị trí trên cùng hoặc dưới cùng thì các ngàm dẫn hướng cho cabin
hoặc đối trọng vẫn tỳ lên ray.
Ray phải được cố định chắc chắn vào kết cấu chịu lực của giếng thang. Các mối cố
định ray phải cách nhau từ 1,5 đến 3,5m tùy theo tính toán. Đối với giếng thang được
làm bằng gạch hoặc bê tông, thì có thể chôn bu-lông hoặc dùng các vít nở thép để bắt
các bản mã cố định ray. Phương pháp dùng vít nở được dùng phổ biến hơn. Các bản
mã của mố cố định được hàn với nhau sau khi đã căn chỉnh chính xác hoặc bắt bằng
bu-lông với nhau qua các lỗ hình ô-van để có thể căn chỉnh và tháo lắp dễ dàng.
Ray dẫn hướng được lắp ở hai bên cabin và đối trọng với độ chính xác cần thiết
theo yêu cầu đặt ra trong yêu cầu lắp đặt thang (độ thẳng, độ thẳng đứng của ray,
khoảng cách các đầu ray...)

11

11
11
11

Chương 1: Tổng quan thang máy

Hình 1.2. Mặt cắt ray dẫn hướng.

1.4.3.Bộ giảm chấn
Đây là bộ phận an toàn được thêm vào hệ thống. Được lắp đặt dưới đáy hố thang để
dừng và đỡ cabin và đối trọng trong trường hợp cabin hoặc đối trọng chuyển động
xuống dưới, vượt quá vị trí đặt công tắc hạn chế hành trình 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 với tiêu chuẩn Việt Nam cho người có trách nhiệm thực hiện việc
kiểm tra, điều chỉnh, sửa chữa.
Có hai loại bộ giảm chấn : giảm chấn lò xo, giảm chấn dầu .

Hình 1.3. Giảm chấn lò xo thủy lực.
12

12
12
12


Chương 1: Tổng quan thang máy

1.4.4. Bộ cảm biến
Xác định vị trí tầng và giới hạn hành trình : bộ phận nhận tín hiệu của sensor (cảm
biến) được gắn trên cabin, trên ray dẫn hướng được gắn các thanh kim loại ở những vị
trí xác định. Khi thang máy di chuyển, bộ phận nhận tín hiệu của các sensor quét
ngang qua các thanh kim loại để xác định được thông tin cần thiết .

1.4.5. Cabin và đối trọng
a) Cabin
Là bộ phận mang tải trọng của thang máy. Cấu tạo của cabin bao gồm : khung,
sàn cửa và các mặt bên .
− Khung cabin gồm xà ngang trên, xà ngang dưới, thanh dọc, thanh giằng. Hệ thống
treo cáp được lắp ở xà ngang trên. Sàn cabin dược lát bằng gỗ hoặc đá. Giữa sàn và
khung cabin có lắp hệ thống chống ồn và hệ thống đo tải trọng. Cabin di chuyển dọc
theo hố thang trên ray dẫn hướng.
− Các mặt bao của cabin gồm mặt bên, mặt trước, mặt sau và mặt nóc. Tất cả được gắn
chặt vào khung cabin, trên mặt nóc còn có một cửa thoát hiểm được mở từ bên ngoài
được dùng trong những trường hợp khẩn cấp.
− Bảng điều khiển : bao gồm những nút chọn tầng, nút đóng mở cửa, nút giữ cửa, nút
dừng khẩn cấp, nút báo động, nút liên lạc, đèn báo chiều và tầng, loa dùng để liên lạc.
b) Đối trọng
Đối trọng là bộ phận then chốt của thang máy hoạt động theo nguyên tắc ma sát.
Để cân bằng khối lượng cabin và ,một phần tải. Đối trọng bao gồm : khung, các vật
nặng và guốc dẫn hướng.
1.4.6.Bộ tời
Cabin và đối trọng được treo bằng cáp thép. Cáp được làm từ thép cacbon để đảm
bảo độ cứng, độ dẻo dai và chống mòn tốt. Một đầu cáp được cố định vào cabin, sau
đó được vòng qua tang ma sát dẫn động, ròng rọc dẫn hướng ( đặt ở phòng máy), đầu
còn lại được cố định vào đối trọng. Mỗi thang được treo bằng một hệ thống cáp
(thường từ 3 sợi trở lên) để đảm bảo độ an toàn của hệ thống. Một thang máy được cân
bằng khi và chỉ khi cabin và đối trọng nằm ở khoảng giữa hố thang. Ở những vị trí
khác khối lượng thêm vào của cáp nâng sẽ làm hệ thống mất cân bằng, do đó ta thêm
13

13
13
13

Chương 1: Tổng quan thang máy

cáp bù. Với những thang nâng cao tầng thì trọng lượng của cáp là đáng kể do đó sẽ tổn
hao công suất để nâng trọng lượng cáp. Để giải quyết điều này ta dùng cáp bù, cáp này
được mắc vào đáy cabin và đối trọng và sẽ cân bằng được trọng lượng cáp treo.
1.4.7. Ngàm dẫn hướng (guốc 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 độ dịch chuyển ngang của cabin và đối trọng trong
giếng thang không vượt quá giá trị cho phép. Có hai loại ngàm dẫn hướng là: ngàm
trượt và ngàm con lăn.
Ngàm trượt của các hãng thang máy khác nhau có kết cấu rất đa dạng. Loại ngàm
trượt là loại má trượt có thể tự lựa trên bề mặt tiếp xúc với ray dẫn hướng với sai số
chế tạo cho phép do chế tạo và lắp đặt ray. Má trượt lắp trong vỏ giữ và có thể xoay
trong vỏ giữ quanh trục thẳng đứng. Hiện nay má trượt thường được làm bằng chất
dẻo tổng hợp có ưu điểm là không ồn, chịu mài mòn, có thể thay thế dễ dàng. Vỏ giữa
được lắp trong ống và có thể xoay quanh nằm ngang của ống. Ngoài ra, nhờ tỳ lên lò
xo mà bạc trượt cùng vỏ có thể dịch chuyển ngang sang phải. Độ nén cúa lò xo được
điều chỉnh nhờ đai ốc. Đai ốc lắp trong ống dùng để điều chỉnh khe hở theo phương
ngang giữa vỏ và ống.
Ngàm con lăn: gồm ba con lăn lắp trên đế qua các tay đòn, chốt xoay và lò xo. Con
lăn được đặt và tiếp xúc với mặt đầu của ray còn các con lăn được đặt ở hai bên ray
dẫn hướng. Hệ thống tay đòn , chốt xoay và lò xo tác động luôn ép con lăn lên bề mặt
ray và con lăn có thể dịch chuyển trong qua trình chuyển động do ray dẫn hướng có sai
số do chế tạo và lắp đặt. Con lăn thường được lắp với ổ bi và có nắp che kín, mặt lăn
của con lăn có thể được bọc cao su hoặc chất dẻo.
1.4.8. Bộ quá tốc và hệ thống an toàn
Hoạt động chung của hệ thống an toàn. Ngày nay, một hệ thống an toàn điển hình
bao gồm: một thiết bị phát hiện sự quá tốc gọi là governors, một cơ cấu kẹp phanh bảo

hiểm được gắn tại mỗi đầu của khung cabin và đối trọng có chức năng kẹp chặt ray
dẫn hướng khi bị tác động, một ròng rọc căng cáp nằm ở đáy hố thang, một sợi cáp
thép.
a) Bộ quá tốc
Cáp của governor được nối với thiết bị kẹp khẩn cấp thông qua cơ cấu liên động
và đòn kéo. Khi cáp nâng đứt hoặc thang đi quá tốc độ, governor sẽ kích hoạt một cơ
14

14
14
14


Chương 1: Tổng quan thang máy

cấu kẹp cáp, cáp này sẽ kéo đòn nâng và làm cho hệ thống an toàn làm việc. Nhờ vào
ma sát của cơ cấu kẹp khẩn cấp vào ray, thang máy sẽ dừng lại một cách nhanh chóng
và an toàn.

Hình 1.4. Sơ đồ bộ quá tốc.
b) Phanh bảo hiểm
Giữ cabin tại chỗ khi bị đứt cáp, tốc độ di chuyển vượt quá 30% tốc độ định mức.
Phanh bảo hiểm thường được chế tạo theo 3 kiểu: kiểu nêm - kiểu con lăn , kiểu lệch
tâm, kiểu kìm.
1.4.9. Cửa và hệ thống điều khiển cửa
a) Cửa dạng cánh
Gồm cửa một cánh, được sử dụng cho thang có sức chứa nhỏ và mật độ lưu thông
thấp. Cửa một cánh cần một khoảng không gian lớn để mở cửa, việc đóng mở cửa
được thực hiện bằng tay.
b) Cửa dạng lùa

Cửa lùa ngang: gồm cửa lùa một bên (trái hoặc phải) có ưu điểm là khoảng mở
cửa lớn, thích hợp cho thang bệnh viện hoặc thang chở hàng; cửa lùa hai bên cửa dạng
này có tính thẩm mỹ cao thích hợp cho văn phòng khách sạn
Cửa lùa thẳng đứng: cửa dạng này ít được sử dụng, chủ yếu được dùng trong
thang chở hàng hạng nặng.
c) Cơ cấu đóng mở cửa
15

15
15
15


Chương 1: Tổng quan thang máy

Tuỳ theo loại cửa mà có loại cơ cấu mở cửa thích hợp. Cơ cấu mở cửa được gắn
trên cabin vừa có chức năng mở cửa cabin vừa mở cửa tầng. Nhìn chung cơ cấu mở
cửa bao gồm: động cơ, cơ cấu liên động nối đến các cánh cửa, hộp điều khiển.
d) Thiết bị bảo vệ cửa
Có một số thiết bị an toàn được gắn vào cửa và mạch điều khiển cửa. Khi cửa mở,
mạch điều khiển sẽ ngăn không cho cabin di chuyển khỏi vị trí tầng. Ở hai mép cửa có
gắn thiết bị an toàn cửa dùng để ngăn không cho cửa tiếp tục đóng, nếu có người hoặc
vật gì đó ở ngưỡng cửa thì cửa sẽ lập tức dừng và đảo chiều.
1.4.10. Phòng máy
Là trung tâm điều khiển mọi hoạt động của thang máy. Đối với thang máy kiểu ma
sát thì phòng máy được đặt trên đỉnh hố thang. Trong phòng máy có các thiết bị như :
tủ điều khiển, máy nâng, governors, encoder, phanh, máy phát điện một chiều,...
1.4.11. Hệ truyền động
−

Hệ truyền động dùng động cơ đồng bộ.

−

Hệ truyền động dùng động cơ không đồng bộ.
+ Điều khiển tốc độ động cơ bằng phương pháp xung điện trở.
+ Điều khiển tốc độ động cơ bằng phương pháp tần số.

16

16
16
16


Chương 1: Tổng quan thang máy

Hình 1.5. Sơ đồ điều khiển động cơ xoay chiều bằng biến tần.

−

Hệ truyền động máy phát- động cơ một chiều (F - Đ)
∼
∼
I
§K

ikr

ωF

U®kΦ

F

UF = UD

D

M

ikr

ω

U®ku

MS

Hình 1.6. Hệ truyền động F-Đ.
−

Hệ truyền động thang máy bằng động cơ điện xoay chiều điều khiển bằng rơ le, công
tắc tơ.
1.4.12. Phanh
Là bộ phận khá quan trọng của máy nâng. Phanh giúp cho việc dừng thang máy
được chính xác. Phanh có hai loại chính: phanh đĩa và phanh trống, hoạt động theo
nguyên lý ma sát. Phanh dùng trong thang máy chủ yếu là phanh thường đóng, khi cấp
nguồn thì phanh mới nhả ra, điều này đảm bảo an toàn khi có sự cố ngắt điện bất ngờ.
Việc đóng phanh được thực hiện bằng lò xo.

17

17
17
17


Chương 1: Tổng quan thang máy

Hình 1.7. Phanh hai má điện từ.

1.5. Hệ thống điện của thang máy.
1.5.1. Mạch động lực.
Là hệ thống điều khiển cơ cấu dẫn động thang máy có nhiệm vụ đóng mở, đảo
chiều động cơ dẫn động và phanh.
1.5.2. Mạch điều khiển.
Là hệ thống điều khiển tần có nhiệm vụ lưu trữ các lệnh di chuyển từ trong cabin,
các lệnh gọi tầng của hành khách và thực hiện các lệnh di chuyển hoặc dừng theo một
thứ tự ưu tiên nào đó, sau khi thực hiện xong lệnh điều khiển thì xóa bỏ. Bên cạnh đó
mạch điều khiển còn có nhiệm vụ xác định và ghi nhận thường xuyên vị trí của cabin
và hướng di chuyển của nó.
1.5.3. Mạch tín hiệu.
Là hệ thống các đèn tín hiệu với các ký hiệu được chuẩn hóa nhằm báo hiệu cho
hành khách biết trạng thái của thang máy cũng như vị trí và hướng chuyển động của
cabin.
1.5.4. Mạch chiếu sáng và thông gió.
Là hệ thống đèn chiếu sáng và thông gió cho cabin, buồng máy và hố thang.
1.5.5. Mạch an toàn.
18

18
18
18


Chương 1: Tổng quan thang máy

Là hệ thống các công tắc tơ, rơ le và tiếp điểm nhằm đảm bảo an toàn cho người,
hàng và bản thân thang máy khi hoạt động. Mạch an toàn có chức năng sau:
−

Bảo vệ quá tải cho động cơ.

−

Hạn chế tải trọng cabin.

−

Hạn chế hành trình di chuyển của cabin và đối trọng.

−

Tự động mở cửa ra và đóng lại khi gặp chướng ngại vật trong quá trình đóng cửa.

−

Dừng thang máy hoặc không cho thang máy hoạt động khi xảy ra một trong các
trường hợp sau: mất điện, mất pha, đứt cáp, cáp trùng quá mức cho phép, cửa cabin

hoặc cửa tầng chưa đóng hẳn, quá tải trọng cho phép.
1.5.6. Hệ thống cứu hộ.
Là hệ thống liên lạc từ trong cabin ra bên ngoài, nút báo cháy, chuông báo khẩn cấp
trong trường hợp có sự cố.

1.6. Các yêu cầu kỹ thuật
1.6.1. Yêu cầu công nghệ
Trong đồ án này chúng ta chỉ quan tâm đến thang máy chở người nên yêu cầu về
công nghệ của thang máy trong trường hợp này rất chặt chẽ, bởi ngoài sự điều chỉnh
về kỹ thuật chính xác thì vấn đề an toàn và sự thoải mái của người sử dụng thang máy
cũng phải được quan tâm.
−

Tốc độ: Tốc độ di chuyển của buồng thang quyết đinh đến năng suất của thang máy và
có ý nghĩa quan trọng nhất là đối với các nhà cao tầng. Đối với những nhà cao tầng, tối
ưu nhất là dùng thang máy cao tốc (v=3,5m/s) giảm thời gian quá độ di chuyển trung
bình của thang máy đặt gần bằng tốc độ định mức. Nhưng tốc độ tăng thì giá tiền cũng
tăng theo.

−

Gia tốc: Gia tốc lớn sẽ gây cảm giác khó chịu cho hành khách (chóng mặt, ngạt thở..)
thường là a ≤ 2m/s2. Độ giật là đại lượng đặc trưng cho tốc độ tăng của gia tốc khi mở
máy và độ giảm của gia tốc hãm. Độ giật có ảnh hưởng lớn tới độ êm dịu của cabin độ

ρ

3

2

giật cần ≤ 20m/s . Với tốc độc chọn 1,5m/s , ta chọn gia tốc 1,5m/s và độ giật
=15 m/s3.
19

19
19
19

ρ


Chương 1: Tổng quan thang máy

1.6.2. Dừng chính xác cabin
Khi ấn nút dừng, (hay gặp lệnh dừng trong mạch điều khiển) là một trong những
yêu cầu quan trọng trong yêu cầu kỹ thuật điều khiển thang máy. Nếu buồng thang
dừng không chính xác sẽ gây ra các hiện tượng sau: đối với thang máy chở khách sẽ
làm cho hành khách ra vào khó khăn.
Để khắc phục hậu quả đó có thể ấn nhắp nút bấm để đạt được độ chính xác khi
dừng, nhưng sẽ dẫn đến các vấn đề không mong muốn sau: Hỏng thiết bị điều khiển,
gây tổn thất năng lượng, gây hỏng hóc các thiết bị cơ khí, tăng thời gian từ lúc hãm
đến dừng.
Để dừng chính xác cabin, cần đến tính một nửa hiệu số của hai quảng đường trượt
khi phanh cabin đầy tải và phanh cabin không tải theo cùng một hướng di chuyển.
Quá trình hãm cabin xảy ra như sau: Khi cabin đi đến gần sàn tầng, công tắc chuyển
đổi tầng cấp lệnh cho hệ thống điều khiển động cơ để dừng cabin. Trong quãng thời
gian ∆t (thời gian tác động của thiết bị điều khiển), cabin đi được quãng đường là:
S' = v0 ∆t , [m]

(1-1)

−

Trong đó : v0 Tốc độ lúc bắt đầu hãm, [m/s].
Khi cơ cấu phanh tác động là quá trình hãm cabin, trong thời gian này cabin đi được
một quãng đường S”:
S" =

m . v 20
2 ( Fph ± Fc )

, [m]

(1-2)

Trong đó : m –Khối lượng các phần chuyển động của cabin, [kg]
Fph – Lực phanh, [N]
Fc – Lực cản tĩnh, [N]
Dấu (+) hoặc dấu (-) trong biểu thức (1-2) phụ thuộc vào chiều tác dụng của lực F c :
Khi cabin đi lên (+) và khi buồng thang đi xuống (-).
S’’ cũng có thể viết dưới dạng sau:
S" =

20

D
2
± Mc )

J. ω 20 .
2 i (M ph

20
20
20

, [m]

(1-3)


Chương 1: Tổng quan thang máy

Trong đó: J là moomen quán tính của cabin, [kgm2]
Mph – mômen ma sát, [N]
Mc
ω0
D
i

−
−

mômen cản tĩnh, [N]
tốc độ quay của động cơ lúc bắt đầu phanh, [rad/s]

−
−

Đường kính puly kéo cáp, [m]

Tỷ số truyền

Quãng đường cabin đi được từ khi công tắc chuyển đổi tầng cho lệnh dừng đến khi
cabin dừng lại tại sàn tầng là:
D
2
S = S′ + S" = v0 .∆t +
2i(M ph ± M c )
J.ω20

(1-4)

Công tắc chuyển đổi tầng đặt cách sàn tầng một khoảng cách nào đó làm sao cho
cabin nằm ở giữa hiệu hai quảng đường trượt khi phanh đầy tải và không tải.
Sai số lớn nhất (độ dừng không chính xác lớn nhất) là:
∆S =

S 2 − S1
2

(1-5)

Trong đó : S1 – Quãng đường trượt nhỏ nhất của cabin khi phanh
S2 – Quãng đường trượt lớn nhất của cabin khi phanh

21

21

21
21


Chương 1: Tổng quan thang máy

Hình 1.8. Dừng chính xác buồng thang
Bảng 1.1. Các tham số của hệ truyền động với tốc độ không chính xác khi dừng ∆s.

Hệ truyền động điện

Dải điều
chỉnh (ω)

Tốc độ

Gia tốc

ΔS

[m/s]

[m/s]

[mm]

Động cơ KĐB lồng sóc 1 cấp độ

1:1

0,8

1,5

± 120 ÷ 150

Động cơ KĐB lồng sóc 2 cấp độ

1:4

0,5

1,5

± 10 ÷ 15

Động cơ KĐB lồng sóc 2 cấp độ

1:4

1

1,5

± 25 ÷ 35

Hệ I - Đ có khuyếch đại trung gian

1:100

2

2

± 5 ÷ 10

1.6.3. Các yêu cầu hệ truyền động dùng trong thang máy
Khi thiết kế, tính chọn hệ truyền động cho thang máy phải dựa trên các yêu cầu
chính sau :
−

Độ dừng chính xác của cabin.

−

Tốc độ di chuyển của cabin.

−

Trị số gia tốc lớn nhất cho phép.

−

Phạm vi điều chỉnh tốc độ yêu cầu.

−

Đơn giản trong vận hành, làm việc tin cậy, thiết bị bền vững, hiệu suất cao.

−

Vốn đầu tư thích hợp với loại nhà sử dụng, chi phí bảo dưỡng và vận hành nhỏ.
22

22
22
22


Chương 1: Tổng quan thang máy

Một trong những yêu cầu cơ bản đối với hệ thống truyền động thang máy là phải
đảm bảo cho buồng thang di chuyển êm. Cabin di chuyển êm hay không, phụ thuộc
chủ yếu vào trị số gia tốc của cabin khi mở máy và hãm dừng. Những tham số chính
đặc trưng cho chế độ làm việc của thang máy là: Tốc độ di chuyển cabin v [m/s], gia
2

tốc a [m/s ] và độ giật

ρ

[m/s3].

Hình 1.9. Các đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của quãng đường s, tốc độ v, gia tốc
a và độ giật

ρ

theo thời gian.

Biểu đồ làm việc tối ưu của thang máy với tốc độ trung bình và tốc độ cao được
biểu diễn trên hình 1.9. Biểu đồ này có thể phân thành 5 giai đoạn theo tính chất thay
đổi tốc độ di chuyển buồng thang : Tăng tốc, di chuyển với tốc độ ổn định, hãm
xuống tốc độ thấp, buồng thang đến tầng và hãm dừng.
Biểu đồ tối ưu (hình 1.9) sẽ đạt được nếu dùng hệ truyền động một chiều hoặc dùng
hệ biến tần - động cơ xoay chiều. Nếu dùng hệ truyền động xoay chiều với động cơ
không đồng bộ rôto lồng sóc hai cấp độ, biểu đồ làm việc đạt gần với biểu đồ tối ưu
như hình 1.9.
Đối với thang máy tốc độ chậm, biểu đồ làm việc có 3 giai đoạn: Thời gian tăng tốc
(mở máy), di chuyển với tốc độ ổn định và hãm dừng.
23

23
23
23


Chương 2. Trang bị điện tự động hóa

Chương 2
TRANG BỊ ĐIỆN TỰ ĐỘNG HÓA

2.1. Đặc điểm truyền động thang máy
− Động cơ dùng để kéo puli cáp trong thang máy là loại động cơ có điều chỉnh tốc
độ và có đảo chiều quay.

− Thang máy làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại.
− Thang máy chuyển động nhanh, dừng êm và chính xác.
2.2. Trang thiết bị cho hệ thống điều khiển
2.2.1. Bộ điều khiển

Bộ điều khiển cho thang máy dùng bộ điều khiển khả trình PLC. Bộ điều
khiển khả trình này là bộ điều khiển trung tâm cùng với các bộ vi điều
khiển chịu trách nhiệm xử lý tín hiệu ở các tầng.
Thang máy được thiết kế với hệ thống nút bấm ở ngoài cửa tầng và ở trong
buồng thang máy
2.2.2. Hệ thống cảm biến
Để có thể điều khiển được hệ thống thang máy thông thường, ta cần phải sử
dụng các cảm biến để đo và xác định được các thông số chính xác như sau:

− Cảm biến vị trí để xác định vị trí buống thang trong quá trình chuyển động.
− Cảm biến trọng lượng để chống quá tải thang máy.
− Cảm biến để xác định có người ra vào thang máy hay không.
Một số loại cảm biến thông dụng như:

− Cảm biến quang điện.
− Cảm biến điện dung
− Cảm biến điện từ.
24


Chương 2. Trang bị điện tự động hóa

− Cảm biến từ

a) Cảm biến quang điện E3F3:

Hình 2.1. Cảm biến quang điện E3F3.
Cảm biến quang điện hình trụ có sẵn bộ khuếch đại, giá thành thấp, chống nhiễu
tốt với công nghệ Photo-IC.
+ Công nghệ Photo-IC tăng mức chống nhiễu.

+ Hình trụ cỡ M18 DIN, vỏ nhựa ABS.
+ Gọn và tiết kiệm chỗ.
+ Khoảng cách phát hiện dài (30cm) với bộ điều chỉnh độ nhạy cho loại khuếch
tán.
+ Bảo vệ chống ngắn mạch và nối ngược cực nguồn.
b) Cảm biến từ:

N

S

Hình 2.2. Cảm biến từ.
Cấu tạo nguyên lý bao gồm ống thủy tinh trong chứa khí trơ và một tiếp điểm
thường hở. Khi có nam châm N-S đến gần, từ trường của nam châm sẽ hút kín tiếp
điểm.
25