Đồ án 1 Thiết kế hệ thống thang máy

Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: TS.Nguyễn Anh Tuấn

SV: Nguyễn Trí Dũng

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ
GVHD: TS.Nguyễn Anh Tuấn
Đề tài: VCK01.4 Thiết kết hệ dẫn động thang máy.
4

α

4
2

3

1

R

5
5

Tai
Qm

CC

Q1

Q2
CW

CAR

t1

t2
tck

t

1. Trọng tải

Q1=1600kg

Có Qm = 2.5Q1

2. Khối lượng cabin

G= 800kg

Q 2 = 0.7Q1

3. Vận tốc cabin

v = 90 = 1.5

4. Thời gian phục vụ

Lh=36000 giờ

5. Góc ôm cáp trên puly ma sát
6. Khoảng cách 2 nhánh cáp

T1 = 2.4 min
T2 = 1.9 min
T ck =3*(T1 + T2)

cc = 500600 mm

7. Đặc tính làm việc : êm

Mục lục

1


Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: TS.Nguyễn Anh Tuấn

2

SV: Nguyễn Trí Dũng


Đồ án thiết kế cơ khí

Chương 1.

GVHD: TS.Nguyễn Anh Tuấn

SV: Nguyễn Trí Dũng

TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY

1.1. Khái niệm

Thang máy là một thiết bị chuyên dùng để dùng vận chuyển người, hàng hoá, vật
liệu v.v… theo phương thẳng đứng hoặc nghiêng một góc nhỏ hơn 150 so với phương
thẳng đứng một tuyến đã định sẵn.
Thang máy thường được dùng trong các khách sạn, công sở, chung cư, bệnh viện,
và các đài quan sát, tháp truyền hình trong các nhà máy, công xưởng đặc điểm vận
chuyển bằng thang máy so với các phương tiện vận chuyển khác là thời gian một chu
kỳ vận chuyển bé, tần suất vận chuyển lớn, đóng mở liên tục.

1.2. Yêu cầu chung với thang máy
1.2.1. Thang máy chở hàng
Thang máy chở hàng để nâng các vật liệu hay thiết bị lên độ cao thi công là thiết bị
nâng chuyển cơ khí thông dụng nhất trong xây dựng. Cấu tạo của nó bao gồm một sàn
công tác, một cơ cấu nâng bằng tời, hoặc cơ cấu bánh răng – thanh răng có động cơ và
hộp số gắn trên sàn. Mối nguy hiểm chính của loại cơ cấu này là ngã xuống giếng

3


Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: TS.Nguyễn Anh Tuấn

SV: Nguyễn Trí Dũng

thang từ sàn chở; bị thang hay các bộ phận chuyển động khác va đụng vào; hoặc bị vật
liệu từ trên thang rơi vào đầu.
a.

Yêu cầu an toàn khi lắp đặt thang máy:
Lắp đặt, nâng cấp và tháo dỡ thang máy là công việc chuyên môn và chỉ được tiến
hành khi có người giám sát đủ trình độ. Trụ, tháp thuộc phần tĩnh của thang phải được
buộc chắc chắn vào công trình hoặc giàn giáo và phải đặt thẳng đúng để chống tạp
trung úng suất trên tháp, làm xô lệch và rung sàn. Các thang máy lưu động chỉ nên
dùng tới độ cao công tác tối đa là 18m nếu nhà sản xuất không chỉ định giới hạn cho
phép lớn hơn. Yêu cầu an toàn đối với hàng rào. Cần có rào cản chắc chắn trên mặt
đất vói chiều cao tối thiểu là 2m vây quanh thang và có cửa ra vào. Những phẩn còn
lại của giếng thang cũng cản rào lại (chẳng hạn bằng lưới thép) với suốt cả chiều cao
đủ để giữ lại các vật liệu rơi xuống bên trong khu vực được rào. Tại những điểm dừng
cũng phải có cửa ra vào và chỉ được mở ra khi cần xếp, đỡ vật liệu.
b.

Các thiết bị an toàn
Thiết bị hãm hành trình được đặt tại ngay sát vị trí công tác cao nhất của thang
hoặc gần đỉnh trụ đỡ. Một thiết bị hãm khác cũng được lắp thêm để phụ trợ cho sàn
nâng trong trường hợp chất đầy vật liệu mà dây chão hoặc bánh răng tải bị trục trặc.
Khi thang ở vị trí thấp nhất, tối thiểu phải còn 3 vòng dây trên tang tời.
c.

Vận hành thang máy
Người điều khiển thang máy phải trên 18 tuổi và được huấn luyện chu đáo. Để
ngăn người điều khiển cho thang chạy khi đang có người khác xếp, dỡ vật liệu, nên bố

trí hệ thống điều khiển sao cho chỉ có thể điều khiển thang từ một vị trí. Cần bảo đảm
từ vị trí đó, người điều khiển có thể quan sát được toàn bộ các điểm đáp của thang một
cách thông suốt. Nếu không thể bố trí đuợc như vậy thì phải cố hệ thống tín hiệu hoạt
động trong quá trình xếp và dỡ vật liệu ra khỏi thang. Phải có phương tiện bảo vệ ở
phía trên đầu người điều khiển thang, vì vậy, thông thường vị trí làm việc của họ là ờ
dưới đất.
d.

Tải trọng:
Sàn nâng phải có ghi chú rõ mức tải trọng cho phép và không được chở quá tải.
Không nên xếp thành đống quá đầy; các xe đẩy không được chất quá đầy và bánh xe
của chúng phải được chèn hoặc buộc cẩn thận để không bị di chuyển trên sàn thang
khi thang đang hoạt động. Không chuyên chở gạch và những vật liệu vụn trên sàn
nâng không có thành chắn xung quanh. Không được dùng loại thang này để chở
người, đồng thời phải có biển báo cấm mọi người dùng sàn nâng vật liệu để lên
xuống.
1.2.2. Thang máy chở người
Không như thang tải hàng, thang máy chở người phải có đầy đủ các thiết bị an
toàn nhằm đảm bảo an toàn cho người dùng một cách gần như tuyệt đối. Những bộ
phận đó phải đủ và luôn trong tình trạnh hoạt động tốt nhất, phải được định kỳ bảo
dưỡng và kiểm định và đó cũng là yêu cầu bắt buộc theo các quy định của nhà nước.

4


Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: TS.Nguyễn Anh Tuấn

SV: Nguyễn Trí Dũng

Thang máy trước khi đưa hoạt động và khai thác chính thức thì cần phải kiểm tra,
kiểm định an toàn, các cơ quan được cấp phép mới có khả năng thực hiện việc kiểm
định như: Cơ quan thuộc bộ hay sở lao động thương binh và xã hội, bộ hoặc sở xây
dựng,...
Kiểm tra và chạy thử:
Sau khi lắp đặt, mọi thang máy phải được kiểm tra và chạy thử, đặc biệt là đối với
các thiết bị hãm và hạn chế hành trình. Sau đó phải có người có năng lực kiểm tra và
lập biên bản hàng tuần.

1.3. Phân loại thang máy
1.3.1. Theo công dụng
a.
Thang máy chuyên chở người
Loại này chuyên để vận chuyển hành khách trong các khách sạn, công sở, nhà nghỉ,
các khu chung cư, trường học, tháp truyền hình…
b.

Thang máy chuyên chở người có tính đến hàng đi kèm
Loại này thường dùng cho các siêu thị, khu triển lãm, v.v…

c.

Thang máy chuyên chở bệnh nhân
Loại này chuyên dùng cho các bệnh viện, các khu điều dưỡng… Đặc điểm của nó
là kích thước thông thuỷ của cabin phải đủ lớn để chứa băng ca hoặc giường củaa
bệnh nhân, cùng với các bác sĩ. Nhân viên và các dụng cụ cấp cứu đi kèm. Hiện nay
trên thế giới đã sản xuất theo cùng tiêu chuẩn kích thước và tải trọng cho loại thang
máy này.
d.

Thang máy chuyên chở hàng có người đi kèm
Loại này thường dùng trong các nhà máy, công xưởng, kho, thang dùng cho nhân
viên khách sạn v.v… chủ yếu dùng để trở hàng nhưng có người đi kèm để phục vụ.
e.

Thang máy chuyên chở hàng không có người đi kèm
Loại chuyên dùng để trở vật liệu, thức ăn trong khách sạn, nhà ăn tập thể v.v… đặc
điểm của loại này là chỉ có điều khiển ở ngoài cabin, còn các loại thang máy khác nêu
ở trên vừa điều khiển ở trong và ngoài cabin.
Ngoài ra còn có các loại thang máy chuyên dùng khác như: thang máy cứu hoả,
thang máy vận chuyển ôtô, v.v…
1.3.2. Theo hệ thống dẫn động cabin
a.
Thang máy dẫn động điện
Loại này dẫn động cabin lên xuống nhờ động cơ điện truyền qua hộp giảm tốc tới
puly ma sát hoặc tang cuốn cáp. Chính nhờ cabin được treo bằng cáp mà hành trình
lên xuống của nó không bị hạn chế. Ngoài ra còn có các loại thang máy dẫn động
cabin lên xuống nhờ bánh răng thanh răng.

5


Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: TS.Nguyễn Anh Tuấn

SV: Nguyễn Trí Dũng

Hình 3.1: Thang máy điện có bộ tời đặt phía trên

Hình 3.2: Bộ tờ đặt phía dưới giếng thang
b.

Thang máy thuỷ lực
Đặc điểm của loại thang này là cabin được đẩy từ dưới lên nhờ pittông- xylanh thuỷ
lực với hành trình tối đa là khoảng 18 m. Vì vậy không thể trang bị cho các công trình
cao tầng, mặc dù kết cấu đơn giản, tiết diện giếng thang nhỏ hơn khi có cùng tải trọng
so với dẫn động cáp. Chuyển động êm, an toàn, giảm được chiều cao tổng thể của
công trình khi có cùng số tầng phục vụ, vì buồng máy đặt ở tầng trệt.

6


Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: TS.Nguyễn Anh Tuấn

SV: Nguyễn Trí Dũng

Hình 3.3: Thang máy thủy lực
c.

Thang máy khí nén
Về nguyên lý ta vẫn có thể sử dụng dòng khí tạo áp lực đẩy để nâng hạ cabin trong
giếng thang. Tuy nhiên phương pháp này rất ít được sử dụng trong thực tế.
1.3.3. Theo hệ thống vận hành
a.
Theo mức độ tự động
- Bán tự động

- Tự động hoàn toàn
b.
-

Theo tổ chức điều khiển
Điều khiển đơn
Điều khiển kép
Điều khiển theo nhóm

-

Theo vị trí điều khiển
Điều khiển trong cabin
Điều khiển ngoài cabin
Điều khiển cả bên trong và ngoài của cabin

c.

1.3.4. Theo các thông số cơ bản
a.
Theo tốc độ di chuyển của cabin
- Loại tốc độ thấp: v < 1 m/s
- Loại tốc độ trung bình: v = 1- 2,5 m/s
- Loại tốc độ cao: v = 2,5 – 4 m/s
- Loại tốc độ rất cao: v > 4 m/s
b.
-

Theo khối lượng vận chuyển củaa cabin
Loại nhỏ: Q < 500 kg

7


Đồ án thiết kế cơ khí
-

GVHD: TS.Nguyễn Anh Tuấn

SV: Nguyễn Trí Dũng

Loại trung bình: Q = 500 – 1000 kg
Loại lớn: Q = 1000 – 1600 kg
Loại rất lớn: Q > 1600 kg

1.3.5. Theo kết cấu của các cụm cơ bản
a.
Kết cấu của bộ tời kéo
- Bộ tời kéo có hộp giảm tốc
- Bộ tời kéo không có hộp giảm tốc: thường dùng cho các loại điều chỉnh vô cấp,
động cơ cảm ứng tuyến tính.

Hình 3.4: Bộ tời
-

Bộ tời kéo có puly ma sát hoặc tang cuốn cáp để dẫn động cho cabin lên xuống.
Loại có puly ma sát khi puly quay kéo theo cáp chuyển động là nhờ ma sát sinh
ra giữa rãnh ma sát của puly và cáp. Loại này đều phải có đối trọng.

Loại có tang cuốn cáp khi tang cuốn cáp hoặc nhả cáp kéo theo cabin lên hoặc

xuống. Loại loại có hoặc không có đối trọng.
b.
-

Theo hệ thống cân bằng
Có đối trọng.
Không có đối trọng.
Có cáp hoặc xích cân bằng dùng cho thang máy có hành trình lớn.
Không có cáp hoặc xích cân bằng.

-

Theo cách treo cabin và đối trọng
Treo trực tiếp vào dầm trên của cabin.
Có palăng cáp vào dầm trên của cabin.
Đẩy từ phía dưới đáy cabin lên qua các puly trung gian.

c.

d.
-

Theo loại bộ hãm bảo hiểm an toàn cabin
Hãm tức thời, loại này dùng cho thang máy có tốc độ thấp đến 45 m/ph.
Hãm êm, loại này dùng cho thang máy có tốc độ lớn hơn 45 m/ph và thang máy
chở bệnh nhân.
8


Đồ án thiết kế cơ khí

e.
-

GVHD: TS.Nguyễn Anh Tuấn

SV: Nguyễn Trí Dũng

Theo đối trọng
Đối trọng phía sau.
Đối trog ở bên sườn.

Nguồn: />
Chương 2.

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU
THANG MÁY

2.1. Cabin và đối trọng
2.1.1. Kết cấu cabin
Cabin là bộ phận mang tải của thang máy, cabin phải có kết cấu sao cho có thể
tháo rời nó ra thành từng bộ phận để có thể lắp đặt nó vào trong giếng thang. Theo cấu
tạo cabin gồm hai phần: kết cấu chịu lực (khung cabin) và các vách che tạo thành
buồng cabin.

9


Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: TS.Nguyễn Anh Tuấn

SV: Nguyễn Trí Dũng

Hình 1.1: Khung cabin
1: Khung đứng 2: Khung ngang 3: Nêm 4: Guốc trượt
5: Hệ thống treo 6: Kẹp cáp 7: Hệ thống tay dòn 8: Thanh giằng
Khung cabin bao gồm khung đứng và khung ngang 2 liên kết với nhau bằng
bulong. Khung đứng 1 được tạo thành từ hai thanh đứng chế tạo bằng thép góc đều
cạnh và dầm trên, dầm dưới chế tạo bằng dập hình. Khung ngang 2 được chế tạo bằng
thép góc đều cạnh, trên đó có lắp sàn cabin. Dầm trên của khung đứng liên kết với hệ
thống treo cabin 5, đảm bảo cho các cáp treo cabin có độ căng như nhau. Cabin có
kích thước lớn thì khung đứng và khung ngang lên kết với nhau bằng thanh giằng 8.
Trên khung cabin có lắp hệ thống tay đòn 7 và các nêm 3 của bộ hãm bảo hiểm. Hệ
tay dòn 7 liên hệ với cáp của bộ hạn chế tốc độ qua bộ phận kẹp cáp 6 để tác động lên
bộ hãm bảo hiểm dừng cabin tựa trên ray dẫn hướng khi tốc độ hạ cabin vượt quá giá
trị cho phép.
Tại đầu các dầm trên và dầm dưới của khung đứng có lắp các guộc trượt dẫn hướng
4 để đảm bảo cho cabin chạy dọc theo ray dẫn hướng.

10


Đồ án thiết kế cơ khí
a.

GVHD: TS.Nguyễn Anh Tuấn

SV: Nguyễn Trí Dũng

Kích thước

Theo bảng:

Theo: Giáo trình “Thang máy – cấu tạo lựa chọn lắp đặt và sử dụng” t92.
Ta có: Tải trọng Q1 = 1600 kg
Suy ra: Chiều rộng Cw = 1950 mm
Chiều sâu Cd = 1750 mm
Chiều cao Ch = 2300 mm.
Cửa ra vào: Rộng Ew = 1100 mm.
Cao Eh = 2100 mm.
Vận tốc: v = 1,5 m/s

11


Đồ án thiết kế cơ khí
b.

GVHD: TS.Nguyễn Anh Tuấn

SV: Nguyễn Trí Dũng

Khối lượng khung cabin

Hình 1.2: Sơ đồ tính toán bộ khung cabin
Để tính toán bền cho cabin ta chọn sơ bộ trước kích thước của các thanh thép, sau
đó ta kiểm tra bền cho khung.
Dần trên : chế tạo bằng thép dập gồm 2 dầm có tiết diện như hình 1.3

Hình 1.3: Tiết diện dầm trên
Theo hình dạng tiết diện ta có:

A = 3900 mm2
Jx = 20142500 mm4

12


Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: TS.Nguyễn Anh Tuấn

SV: Nguyễn Trí Dũng

Wxk = Wxn = = = 223805 mm3
Vậy khối lượng dầm trên:
G = 3900*1950*7852*10-9 = 59.7 kg
Dầm dưới : chế tạo bằng théo dập gồm hai dầm có tiết diện như hình 1.4

Hình 1.4: Tiết diện dầm dưới
Theo hình dạng tiết diện ta có:
A = 8100 mm2
Jx =56087500 mm4
Wxk = Wxn = = = 623194.4 mm3
Vậy khối lượng dầm dưới:
G = 8100*1950*7852*10-9 = 124 kg
Thanh đứng: chế tạo bằng thép dập

13


Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: TS.Nguyễn Anh Tuấn

SV: Nguyễn Trí Dũng

Hình 1.5: Tiết diện thanh đứng
Theo hình dạng tiết diện ta có:
A = 1550 mm2
Sx = 28125 mm3
yc = 18 mm
Jx =972617 mm4
Wxk = = 16769 mm3
Wxn = = 44210 mm3
Vậy tộng khối lượng thanh đứng:
G = 1550*2300*2*7852*10-9 = 56 kg
Khung dưới: chế tạo bằng thép dập. Gồm 4 thanh thép U75x75x5 và 2 thanh thép
U60x40x5

Hình 1.6: Tiết diện khung dưới
A1 = 725 mm2
G1 = 725*(1750+1950)*7852*10-9 = 21 kg
A2 = 650 mm2
G2 = 650*1950*7852*10-9 = 10 kg
14


Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: TS.Nguyễn Anh Tuấn

SV: Nguyễn Trí Dũng

Khối lượng khung dưới :
G = 2 G1 + 2G2 = 62 kg
Với sàn cabin ta dùng tole dày 3mm. Do đó ta có khối lượng sàn cabin là:
3*1950*1750*7852*10-9 = 53.6 kg
Để bao cho cabin ta dùng tole 2 mm. Khối lượng vỏ bọc che:
(1750*2300*2 + 1950*2300 + (2300*1950-1100*2100))*2*7852*10-9 = 231 kg
Đây là cabin chở người và hàng nên dùng loại cửa lùa về một phía, khối lượng cửa
khoảng 70 kg.
Vậy ta có khối lượng sơ bộ của cabin là:
59.7 + 124 + 56 + 62 + 53.6 + 231 + 70 = 656.3 kg
Ngoài ra trên cabin còn có các thiết bị khác như các thanh giằng, guốc trượt, nêm
của bộ hãm bảo hiểm… nên khi tính toán ta lấy khối lượng cabin là 800 kg.
c.

Các trường hợp chịu lực khung cabin
i. Nguyên tắc chung về tính bền thang máy:
Các chi tiết thang máy chia làm 2 nhóm:
-

Nhóm các chi tiết luôn làm việc trong thời gian thang máy hoạt động.
Nhóm các chi tiết chỉ làm việc khi thang máy xảy ra sự cố.

Khi tính toán các chi tiết ở nhóm thứ nhất thì phải tính đến khả năng làm việc của
chúng trong các trường hợp sau:
-

Trường hợp 1: Tải danh nghĩa
Trường hợp 2: Khi cabin tập kết lên bộ hãm bảo hiểm và giảm chấn.

Trường hợp 3: Thử tải thang máy để đưa vào sử dụng khi khám nghiệm kỹ thuật
( vượt tải 150 – 200%)
Trường hợp 4: Cabin kệt trên ray dẫn hướng.

Nguyên tắc chung tính bền thang máy dựa vào ứng suất cho phép
σmax ≤ [σ] =
Trong đó:
σmax - ứng suất lớn nhất tác dụng lên chi tiết
[σ] - ứng suất cho phép
[σn] - ứng suật nguy hiểm của vật liệu lấy theo giới hạn đàn bền, giới
hạn mỏi hoặc giới hạn chảy trong từng trường hợp tính toán.
n – hệ số an toàn nhỏ nhất cho phép.

15


Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: TS.Nguyễn Anh Tuấn

SV: Nguyễn Trí Dũng

Vật liệu làm khung cabin:
Khung cabin được làm từ thép dập định hình. Thép dập định hình có ưu điểm nhẹ,
chịu nén, chịu uốn tốt và có thể chịu được lực phức tạp.
Vật liệu: CT3
Giới hạn chảy: σch = 240 N/mm2
Giới hạn bền: σb = 400 N/mm2
ii. Các trường hợp tính toán:
Trường hợp 1: Theo công thước

Qt = Q.kd
Gt = Gcab.kd
Trong đó:
Q1 – Tải trọng định mức Q1 = 1600 (kg)
G – Khối lượng cabin G = 800 (kg)
a : gia tốc chuyển động của cabin a = 1,5 (m/s2)
g : gia tốc trọng trường g = 9.81 (m/s2)
kd : hệ số động, được xác định theo công thức
kd = 1 + = 1 + = 1.15
Vậy:
Qt = 16000.1,15 = 18400 N
Gt = 8000.1,15 = 9200 N
Trường hợp 2: Xuất phát từ quy phạm an toàn đòi hỏi sự tăng quá tải của
thang máy lên 10% so với tải trọng nâng danh nghĩa. Trị số k d tăng thêm 20
-30%.
+ Cabin tập kết lên bộ hãm bảo hiểm được xác định theo công thức:
Qt = 1.1Q.kd
Gt = Gcab.kd
Lực do nêm tác dụng lên khung cabin ở hai đầu dầm đứng:
P = kd
Với: kd = 1,15 + 1,15.0,3 = 1,495
Vậy: P = .1,495 = 19136 N

16


Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: TS.Nguyễn Anh Tuấn

SV: Nguyễn Trí Dũng

Qt = 26312 N
Gt = 11960 N
+ Cabin tập kết lên bộ giảm chấn được xác định theo công thước
P = (1,1Q + G)(1 + ).kn
= (1,1.16000+8000)(1+).1 = 51200 N
Qt = 1,1.Q.kd = 35200 N
Gt = G.kd = 16000 N
Trường hợp 3: Khi khám nghiệm kỹ thuật theo công thức:
Qt = Q.kpt
Gt = G.kpt
Với: kpt – hệ số quá tải. kpt = 2 đối với thang máy có puli dẫn cáp.
Vậy:

Qt = 32000 N
Gt = 16000 N

Trường hợp 4: Khi cabin bị kẹp trên ray dẫn hướng.
Tải trọng được xác định theo momen lớn nhất trên puly dẫn cáp theo công thức:
Pmax = Qt + Gcabin + Gcáp + W – Gđt
iii. Tính bền cabin:
Trường hợp 1:
Dầm dưới chịu tác động của 1 lực tập trung tại giữa dầm (Q t + Gt), dầm dưới chịu
tác dụng của Gt đặt giữa dầm và lực Q t đặt lệch khỏi giữa dầm 1 đoạn A/6. Chuyển
khung siêu tĩnh thành hệ thanh. Sơ đồ chiệu lực của khung như hình

17

Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: TS.Nguyễn Anh Tuấn

SV: Nguyễn Trí Dũng

Sơ đồ tính toán của khung cabin TH 1
a,b : sơ đồ chịu lực

c : biểu đồ momen

Góc xoay và momen uốn tại đầu mút của thanh đứng và dầm trên hoặc dưới là như
nhau. Do đó:
Phương trình cân bằng nút xoay của nút trái dầm trên và ở đầu nút trên của dầm
đứng trái:

+ =- -

-

Phương trình cân bằng nút xoay của trái dầm dưới và ở đầu nút dưới của dầm đứng
trái:
+.- =

+

Với = 18400 N, Gt = 9200 N, J1 = 20142500 mm4, J2 = 972617 mm4, J3 =
56087500 mm4 , A = 1950 mm, H = 2300 mm. Thay số liệu vào 2 phương trình trên ta
được:
M1 = 173002 Nmm, M2 = 40217 Nmm

Trường hợp 2:
+ Cabin tập kết lên bộ hãm bảo hiểm:

18


Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: TS.Nguyễn Anh Tuấn

SV: Nguyễn Trí Dũng

Sơ đồ tính toán của khung cabin TH 2.1
a,b : sơ đồ chịu lực

c : biểu đồ momen

Phương trình cân bằng nút xoay của nút trái dầm trên và ở đầu nút trên của dầm
đứng trái:

- = Phương trình cân bằng nút xoay của nút trái dầm dưới và ở đầu nút dưới của dầm
đứng trái:

+.- = Với = 26312 N, Gt = 11960 N, J1 = 20142500 mm4, J2 = 972617 mm4, J3 =
56087500 mm4 , A = 1950 mm, H = 2300 mm. Thay số liệu vào 2 phương trình trên ta
được:
M1 = 59424 Nmm, M2 = 126147 Nmm
+ Cabin tập kết lên giảm chấn:

19

Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: TS.Nguyễn Anh Tuấn

SV: Nguyễn Trí Dũng

Sơ đồ tính toán của khung cabin TH 2.2
a,b : sơ đồ chịu lực

c : biểu đồ momen

Phương trình cân bằng nút xoay của nút trái dầm trên và ở đầu nút trên của dầm
đứng trái:

- = Phương trình cân bằng nút xoay của nút trái dầm dưới và ở đầu nút dưới của dầm
đứng trái:

+.- - = Với = 35200 N, Gt = 16000 N, P = 21000 N, J 1 = 20142500 mm4, J2 = 972617
mm4, J3 = 56087500 mm4 , A = 1950 mm, H = 2300 mm. Thay số liệu vào 2 phương
trình trên ta được:
M1 = - 105418 Nmm, M2 = - 223783 Nmm
Trường hợp 3: Khi khám nghiệm kỹ thuật:

20


Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: TS.Nguyễn Anh Tuấn

SV: Nguyễn Trí Dũng

Sơ đồ tính toán của khung cabin TH 3
a,b : sơ đồ chịu lực

c : biểu đồ momen

Phương trình cân bằng nút xoay của nút trái dầm trên và ở đầu nút trên của dầm
đứng trái:
-

+ =- -

Phương trình cân bằng nút xoay của nút trái dầm dưới và ở đầu nút dưới của dầm
đứng trái:

- = Với = 32000 N, Gt = 16000 N, J1 = 20142500 mm4, J2 = 972617 mm4, J3 =
56087500 mm4 , A = 1950 mm, H = 2300 mm. Thay số liệu vào 2 phương trình trên ta
được:
M1 = 453478 Nmm, M2 = 474303 Nmm
2.1.2. Đối trọng
Để giảm công suất của động cơ và tải trọng tác đụng lên bộ tời cũng như duy trì ma
sát dây cáp và bánh ma sát thì người ta sử dụng đối trọng. Đối trọng và cabin được nối
với nhau trên cùng 1 dây cáp.
Trọng lượng của đối trọng được xác định theo công thức:
Gdt = Gcab + ψ×Q
Trong đó:

Q: trọng lượng tối đa của vật nâng.
Gcab: trọng lượng cabin.
21


Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: TS.Nguyễn Anh Tuấn

SV: Nguyễn Trí Dũng

ψ: hệ số cân bằng trọng lượng vật nâng.
Nếu trọng lượng đối trọng cân bằng hoàn toàn với trọng lượng cabin và tải trọng
nâng thì khi nâng, hạ cabin đầy tải, động cơ chỉ cần khắc phục lực cản ma sát và lực
quán tính, nhưng khi không tải thì động cơ phải khắc phục thêm lực cản đúng bằng tải
trọng nâng Q để hạ cabin (hoặc nâng đối trọng). Vì vậy mà người ta chọn đối trọng
với hệ số cân bằng ψ sao cho lực cần thiết để nâng cabin đầy tải bằng lực để hạ cabin
không tải.
Momen tĩnh lớn nhất tác dụng lên puly dẫn cáp thì nâng cabin cùng với tải từ trí
dưới cùng được xác định theo công thức:
Mtg = (φQ + Gcb + Gcapcb – Gdt) = [Q(φ – ψ) + Gcapcb]
Trong công thức này:
Gcapcb : trọng lượng các sợi cáp treo cabin.
φ: hệ số sử dụng sức nâng của thang máy, tính đến sự biến động về mức độ chất tải
khi làm viêc.
D: đường kính của puly dẫn cáp.
Trong trường hợp hạ cabin rỗng từ vì trí trên cùng thì momen được xác định theo
công thức
M’tg = (Gdt + Gcapdt – Gcabin) = (ψQ + Gcapdt)
Và momen này ngược dấu với momen Mtg

Trong công thức này Gcapdt: trọng lượng các sợi cáp treo đối trọng.
Khi cân bằng các momen Mtg và M’tg ở hai công thức trên ta sẽ có ψ =
Trong đa số trường hợp người ta lấy hệ số cân bằng hợp lý nhất là ψ = 0,5 ứng với
φ = 1.
Vậy trọng lượng của đối trọng là:
Gdt = 1600×0,5 + 800 = 1600 Kg
a.

Cấu tạo chung:
Cấu tạo của đối trọng bao gồm: Khung đối trọng và các tấm đối trọng. Khung đối
trọng được chế tạo bằng thép hình chữ U, được ghép lại bằng mối ghép bu lông. Kích
thước đối trọng về độ cao nên chọn sao cho phù hợp để lắp đặt các tấm đối trọng một
cách thuật lợi. Cũng như ở cabin, trên khung đối trọng có lắp các bộ guốc trượt dẫn
hướng trượt theo các dẫn hướng trong giếng thang.
Các tầm đối trọng được chế tạo bằng betong có khối lượng 30 kg, đây là trọng
lượng phù hợp để người công nhân có thể lắp đặt dễ dàng. Các tấm đối trọng có vấu
lồi, nhờ đó mà chúng được giữ trên khung.

22


Đồ án thiết kế cơ khí
b.

GVHD: TS.Nguyễn Anh Tuấn

SV: Nguyễn Trí Dũng

Số tấm đối trọng:
Trọng lượng gần đúng của khung đối trọng là 90 kg

Số lượng tấm đối trọng là: n = = 51 tấm
Các kích thước của tấm đối trọng được thể hiện như hình vẽ:

Hình dạng đối trọng

2.2. Bộ tời thang máy
Hiện nay trong các thang máy người ta sử dụng 2 loại tời:
-

Loại không có hộp giảm tốc: puli dẫn cáp được lắp trực tiếp trên trục động cơ
( tời thang máy cao tốc).
Loại có hộp giảm tốc: ở đó giữa động cơ và puli dẫn cáp hoặc tang có lắp bộ
truyền phụ.

Dưới đây là sơ đồ của một bộ tời có hộp giảm tốc với puli dẫn cáp.

Sơ đồ bộ tời có hộp giảm tốc
Bộ tời gồm có động cơ 1, phanh 2, hộp giảm tốc trục vít bánh vít 5, và puli dẫn cáp
3. Các bộ phận này được lắp trên một bộ khung 4 bằng thép hàn.
Để giảm tiếng ồn khi thang máy làm việc thì trong bộ tời có hộp giảm tốc người ta
sử dụng bộ truyền trục vít bánh vít. Bộ truyền trục vít bánh vít có ưu điểm là truyền
được tỉ số truyền lớn với kính thước nhỏ gọn, và nó còn có khả năng tự hãm.
Hộp giảm tốc trục vít bánh vít của bộ tời thang máy có thể dùng loại trục vít răng
trụ và loại trục vít răng globoit. Puli dẫn cáp được lắp trực tiếp trên trục bánh vít, điều
này làm cho bộ tời gọn hơn.
23


Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: TS.Nguyễn Anh Tuấn

SV: Nguyễn Trí Dũng

Hộp giảm tốc trục vít bánh vít của bộ tời thang máy có thể chế tạo với sự bố trí trục
vít ở trên và ở dưới so với bánh vít. Khi bố trí trục vít ở trên thì giảm khả năng chảy
nhớt hộp giảm tốc qua ổ đỡ của trục vít nhưng lại gặp phức tạp khi điều chỉnh độ
chính xác ăn khớp trục vít khi lăp đặt bộ tời. Khi trục vít bố trí ở dưới thì puli dẫn cáp
được nâng cao trên khung bệ, nhưng cần phải chú ý đến độ tin cậy và chất lượng của
các phớt chắn dầu cua trục vít.
Các bộ truyền trục vít bánh vít với trục vít có răng globoit cũng được sử dụng khá
rộng rãi trong các bộ tời thang máy. Nhờ những nét đặc biệt của sự ăn khớp globoit
các bộ truyền bày có kích thược nhỏ hơn so với bộ truyền bánh vít răng trụ có cùng
công suất.
Sự mài nòn puli dẫn cáp thường là lớn, nên vành puli người ta chế tạo theo kiểu
tháo rời để thay thế. Vành răng của bánh vít thường được chế tạo bằng đồng thau hoặc
latong để chống mòn và giảm mát, rồi ghép chúng lên thân bánh vít bằng vít hoặc
bulong. Thân của bánh vít được chế tạo bằng vật liệu rẻ tiền như gang.
Trục của trục vít trong bộ truyền bánh vít được đặt trên các ổ lăn hoặc trên các ổ
trượt. Đầu của trục vít đối diện với động cơ được làm nhô ra khỏi hộp giảm tốc thành
một đuôi trên đó có lắp một tay quay để điều khiểu tời bằng tay. Tay quay này được
chế tạo dạng tháo được. Nó được sử dụng trong trường hợp có sự cố thang máy hoặc
khi lắp đặt thang máy.
Hiện nay hộp giảm tốc trục vít bánh vít được chế tạo sẵn theo tiêu chuẩn và ta chỉ
cần chọn hộp giảm tốc thích hợp theo momen xoắn và theo tỉ số truyền.
2.2.1. Tính và chọn cáp thép
Dây cáp luôn chịu tải trọng khi thang máy hoạt động và luôn luôn bị thay đổi trạng
thái thắng và uốn cong khi qua puly dẫn động. Hai yêu tố quan trọng ảnh hưởng dến
độ bền của cáp thẹo là lực căng cáp lướn nhất khi làm việc và bán kính uốn cong. Vì
vậy, trong tính toán người ta quy định chọn cáp theo lực kéo đứt, còn độ bền của cáp

được đảm bảo rằng cách chọn hệ số an toàn k và tỉ số giữa đường kính puly với đường
kính cáp thỳ thuộc vào loại máy và chế độ làm việc.
Cáp thép được chọn theo công thức:
Smax.k ≤ [Sd]
Trong đó:
Smax – lực căng lớn nhất trong quá tình làm việc không kể đến tải trọng động.
k – hệ số an toàn bền, k = 10 đối với thang máy chở người.
[Sd] – lực kéo đứt cáp do nhà chế tạo qui định.
Lực căng cáp Smax được tính theo công thức:
Smax =

24


Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: TS.Nguyễn Anh Tuấn

SV: Nguyễn Trí Dũng

Trong đó:
Q – tải trọng nâng danh nghĩa, Q = 1600 Kg.
Gcap – khối lượng cabin, Gcab = 800 Kg.
Gcap – khối lượng dây cáp ứng với vị trí cabin ở vị trí dưới cùng.
i – số sợi cáp treo. Thông thường i = 3 ÷ 5, chọn i = 3.
a – bội suất palang cáp treo cabin và đối trọng. Theo thiết kế thì cabin và đối trọng
treo trực tiếp lên các sợi cáp nâng nên a = 1.
Khi chọn cáp thép cho thang máy nên ưu tiên chọn cáp thép có sợi tiếp xúc đường
vì có độ bền mòn cao hơn. Đối với các bộ tời có puli dẫn cáp nên chú ý đến độ mài
mòn của các sợi thép của cáp khi cáp bị trượt trên puli dẫn cáp. Đối với các bộ tời này

nên dùng cáp có các sợi cáp khi cáp bị trượt trên puli dẫn cáp. Đối với các bộ tời này
nên dùng cáp có các sợi ở lớp ngoài cùng của các tao có đường kính lớn hơn. Hiện
nay có hai loại cáp bện chéo và bện xuôi. Nhưng theo khả năng chống mòn thì cáp
bện chéo không bằng cáp bện xuôi nên việc sử dụng cáp bện xuôi trong cá thang máy
là hợp lý hơn.

Hình dạng cáp 6×19
Chọn cáp theo ISO 4344 Standands, cáp 6×19 (9/9/1) có:
= 1600 N/mm2, dc = 14 mm, [Sd] = 97,2 KN
Khối lượng 1 m cáp là 0,45 kg → Gcap = 14,5.0,45.3 = 19.6 kg
Vậy: Smax = = 8065 N
Smax.k = 8065.10 = 80650 N = 80,6 KN < [Sd] = 97.2 KN
Cáp đã chon thỏa điều kiện bền.
2.2.2. Tính puly dẫn động và puly dẫn hướng:
a.
Puly dẫn động:
Đường kính tối thiểu của puly dẫn động được xác định theo công thức:
25