Đồ án thang máy 5 tầng điều khiển bằng PLC Omron

Ý kiến giáo viên hướng dẫn
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Ý kiến giáo viên phản biện
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Lời Mở Đầu
Trong xu thế phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế thị trường sự tăng trưởng
về kinh tế, sự ổn định về chính trị xã hội gắn liền với sự phát triển của các chung
cư ,siêu thị, nhà cao tầng, các công trình xây dựng phục vụ nhu cầu đời sống xã
hội, cũng như phát triển kinh tế xuất phát từ thực tế nhu cầu của con người cùng
với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, hệ thống băng tải cầu thang máy đã và
đang sử dụng rộng rãi để phục vụ nhu cầu hàng hoá truyền tải thiết bị cũng như
nhu cầu đi lại của con người.
Để đáp ứng những điều kiện trên em đã nghiên cứu xây dựng mô hình cầu
thang máy với đề tài “Thiết kê hệ thống điều khiển cho hệ truyền động thang
máy 5 tầng”.
Thực hiện đồ án môn học tự động hóa quá trình giúp cho em cái nhìn tổng
thể về kiến thức chuyên ngành được đào tạo rút ra được những kiến thức kinh
nghiệm và tác phong công nghiệp.Trong quá trình thực hiện đề tài giúp chúng ta
trao đổi kiến thức của mình với bạn bè,giáo viên bộ môn từ đó mà ta có thể vận
dụng kiến thức lý thuyết của mình trong thực tế có khả năng tiếp cận được thị
trường tốt hơn.
Em xin được trình bày với những phần chính sau:
Chương I : Khái quát chung về thang máy
Chương II: Tính chọn công suất động cơ cho truyền động chính thang máy
Chương III:Phân tích lựa chọn phương án truyền động
Chương IV: Tính chọn thiết bị mạch động lực và hệ thống điều khiển
Chương V: Xét ổn định và hiệu chỉnh hệ thống.
Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình và chu đáo của giảng viên
hướng dẫn Trần Duy Trinh đã giúp đỡ em rất nhiều để em hoàn thành được
đồán này.

Em xin chân thành cảm ơn !


CHNG 1: TNG QUAN V THANG MY
1.1. Vai trò của thang máy
Thang máy là thiết bị vận tải dùng để chở hàng và chở ngời
theo phơng thẳng đứng. Nó là một loại hình máy nâng chuyển
đợc sử dụng trong các ngành sản xuất của nền kinh tế quốc dân
nh trong ngành khai thác hầm mỏ, trong ngành xây dựng, luyện
kim, công nghiệp nhẹ ... Nó đã thay thế cho sức lực của con ngời
và đem lại năng suất lao động cao. Trong sinh hoạt dân dụng,
thang máy cũng đợc sử dụng rộng rãi ở các nhà làm việc cao tầng,
cơ quan, khách sạn ... Thang máy đã trở thành một vấn đề quan
trọng trong cạnh tranh xây dựng và chiếm một chi phí tơng đối
lớn. Trong các hệ thống dịch vụ, bán hàng việc có một thang máy
tốt, đẹp, tiện lợi để phục vụ cũng là một yếu tố thu hút khách
hàng .
1.2. Phân loại thang máy
Tuỳ thuộc vào các chức năng, thang máy có thể phân loại theo các
nhóm sau:
1.2.1. Phân loại theo chức năng
a. Thang máy chở ngời
- Thang máy chở ngời trong các nhà cao tầng: Có tốc độ
chậm hoặc trung bình, đòi hỏi vận hành êm, yêu cầu an toàn
cao và có tính mỹ thuật.
- Thang máy dùng trong các bệnh viện: Đảm bảo tuyệt đối an
toàn, tối u về tốc độ di chuyển và có tính u tiên đáp ứng đúng
các yêu cầu của bệnh viện.

- Thang máy dùng trong các hầm mỏ, xí nghiệp: Đáp ứng đợc
các điều kiện làm việc nặng nề trong công nghiệp nh tác động
môi trờng về độ ẩm, nhiệt độ, thời gian làm việc, ăn mòn ...
b. Thang máy chở hàng
Đợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, ngoài ra nó còn đợc
dùng trong nhà ăn, th viện ... Loại này có đòi hỏi cao về việc dừng
chính xác buồng thang để đảm bảo hàng hoá lên xuống dễ
dàng, tăng năng suất lao động.
1.2.2. Phân loại theo tốc độ di chuyển
- Thang máy tốc độ chậm

v = 0,5 m/s: Hệ truyền động

buồng thang thờng sử dụng động cơ không đồng bộ rôto lồng
sóc hoặc dây quấn, yêu cầu về dừng chính xác không cao.
- Thang máy tốc độ trung bình v = (0,75 ữ 1,5) m/s: Thờng
sử dụng trong các nhà cao tầng, hệ truyền động buồng thang là
truyền động một chiều.
- Thang máy cao tốc v = (2,5 ữ5) m/s: Sử dụng hệ truyền
động một chiều hoặc truyền động bộ biến tần - động cơ xoay
chiều ba pha, hệ thống điều khiển sử dụng các phần tử cảm
biến phi tiếp điểm, các phần tử điều khiển lôgic, các vi mạch cỡ
lớn lập trình đợc hoặc các bộ vi xử lý.
1.2.3. Phân loại theo trọng tải
- Thang máy loại nhỏ Q < 160kG.
- Thang máy trung bình Q = 500 ữ 200kG.
- Thang máy loại lớn Q > 2000 kG.
1.3. Kết cấu của thang máy
Kết cấu, sơ đồ bố trí thiết bị của thang máy giới thiệu trên
hình 1-1.

Hố giếng của thang máy 11 là khoảng không gian từ mặt
bằng sàn tầng 1 cho đến đáy giếng. Nếu hố giếng có độ sâu


hơn 2 mét thì phải làm thêm cửa ra vào. Để nâng- hạ buồng
thang, ngời ta dùng động cơ 6. Động cơ 6 đợc nối trực tiếp với cơ
cấu nâng hoặc qua hộp giảm tốc. Nếu nối trực tiếp, buồng
thang máy đợc nâng qua puli quấn cáp. Nếu nối gián tiếp thì
giữa puli cuốn cáp và động cơ có nắp hộp giảm tốc 5 với tỷ số
truyền i = 18 ữ 120.
Cabin 1 đợc treo lên puli quấn cáp bằng kim loại 8 (thờng dùng
1 đến 4 sợi cáp). Buồng thang luôn đợc giữ theo phơng thẳng
đứng nhờ có ray dẫn hớng 3 và những con trợt dẫn hớng 2 (con trợt
là loại puli trợt có bọc cao su bên ngoài). Đối trọng di chuyển dọc
theo chiều cao của thành giếng theo các thanh dẫn hớng 6.


1. Cabin
2. Con trợt dẫn hớng Cabin
3. Ray dẫn hớng Cabin

Hình 1-1: Kết cấu cơ khí4. của
thang
Thanh kẹp
tăng cápmáy
Cụm đối trọng
Chức năng của một số bộ phận trong 5.thang
máy
6. Ray dẫn hớng đối trọng
7. ụ dẫn hớng đối trọng

8. Cáp tải
9. Cụm máy


1. Cabin: là một phần tử chấp hành quan trọng nhất trong
thang máy , nó sẽ là nơi chứa hàng , chở ngời đến các tầng , do
đó phải đảm bảo các yêu cầu đề ra về kích thớc, hình dáng ,
thẩm mỹ và các tiện nghi trong đó.
Hoạt động của cabin là chuyển động tịnh tiến lên xuống
dựa trên đờng trợt , là hệ thống hai dây dẫn hớng nằm trong một
phẳng để đảm bảo chuyển động êm nhẹ , chính xác không
dung dật trong cabin trong quá trình làm việc. Để đảm bảo cho
cabin hoạt động đều cả trong quá trình lên và xuống , có tải hay
không có tải ngời ta xử dụng một đối trọng có chuyển động tịnh
tiến trên hai thanh khác đồng phẳng giống nh cabin nhng
chuyển động ngợc chiều với cabin do cáp đợc vắt qua puli kéo.
Do trọng lợng của cabin và trọng lợng của đối trọng đã đợc
tính toán tỷ lệ và kỹ lỡng cho nên mặc dù chỉ vắt qua puli kéo
cũng không xảy ra hiện tợng trợt trên pulicabin,hộp giảm tốc đối
trọng tạo nên một cơ hệ phối hợp chuyển động nhịp nhàng do
phần khác điều chỉnh đó là động cơ.
2. Động cơ: là khâu dẫn động hộp giảm tốc theo một vận
tốc quy định làm quay puli kéo cabin lên xuống. Động cơ đợc sử
dụng trong thang máy là động cơ 3 pharôto dây quấn hoặc rôto
lồng sóc , vì chế độ làm việc của thang máy là ngắn hạn lặp lại
cộng vớiyêu cầu sử dụng tốc độ, momen động cơ theo một dải
nào đó cho đảm bảo yêu cầu về kinh tế và cảm giác của ngời đi
thang máy.
Độngcơ là một phần tử quan trọng đợc điều chỉnh phù hợp với
yêu cầu nhờ một hệ thống điện tử ở bộ xử lý trung tâm.

3. Phanh: là khâu an toàn , nó thực hiện nhiệm vụ giữ cho
cabin đứng im ở các vị trí dừng tầng, khối tác động là hai má
phanh sẽ kẹp lấy tang phanh, tang phanh gắn gắn đồng trục với
trục động cơ. Hoạt động đóng mở của phanh đợc phối hợp nhịp
nhàng với quá trình làm việc của đông cơ.
4. Động cơ cửa: Là động cơ một chiều hay xoay chiều tạo
ra momen mở cửa cabin kết hợp với mở cửa tầng . Khi cabin dừng
đúng tầng , rơle thời gian sẽ đóng mạch điều khiển động cơ
mở cửa tầng hoạt động theo một quy luật nhất định sẽ đảm bảo
quá trình đóng mở êm nhẹ không có va đập. Nếu không may
một vật gì đó hay ngời kẹp giữa cửa tầng đang đòng thì cửa
sẽ mở tự động nhờ bộ phận đặc biệt ở gờ cửa có găn phản hồi
với động cơ qua bộ xử lý trung tâm.
5. Cửa: gồm cửa cabin và cửa tầng . cửa cabin để khép kín
cabin trong quá trình chuyển động không tạo ra cảm giác chóng
mặt cho khachs hàng và ngăn không cho rơi khỏi cabin bất cứ
thứ gì. Cửa tầng để che chắn bảo vệ toàn bộ giếng thang và
các thiết bọi trong đó . Cửa cabin và cửa tầng có khoá tự động
để đảm bảo đóng mở kịp thời.Bộ hạn chế tốc độ: là bộ phận
an toàn khi vận tốc thay đổi do một nguyên nhân nào đó vợt
quá vạn tốc cho phép , bộ hạn chế tốc độ sẽ bật cơ cấu khống
chế cắt điều khiển động cơ và phanh làm việc.
Các thiết bị phụ khác: nh quạt gió, chuông điện thoại liên
lạc , các chỉ thị số báo chiều chuyển động đợc lắp đặt trong
cabin để tạo ra cho khách hàng một cảm giác dễ chịu khi đi
thang máy.
Sơ đồ động của hệ thống:

1 - Puly ma sát
2 - Cáp nâng
3- Cabin
4 - Đối trọng

Trong các thang máy trở ngời, tời dẫn động thờng đợc đặt
trên cao và dùng Puly ma sát để dẫn động trong cabin 3 và đối
trọng 4. Đối với thang máy có chiều cao nâng lớn trọng lợng cáp
nâng tơng đối lớn nên trong sơ đồ động ngời ta treo thêm các
cáp hoặc xích cân bằng phía dới cabin hoặc đối trọng ( cáp 5 ).
Puly ma sát 1 có các loại rãnh cáp tròn có xẻ dới và rãnh hình
thang . mỗi sợi cáp riêng biệt vắt qua một rãnh cáp, mỗi rãnh cáp
thờng từ ba đến năm rãnh.
Đối trọng là bộ phận cân bằng. đối với thang máy có chiều
cao không lớn ngời ta thờng chọm đối trọng sao cho trọng lợng
của nó cân bằng với trọng lợng ca bin và một phần tử tải
trọngnâng bỏ qua trọng lợng cáp nâng, cáp điện và không dùng
cáp và xinh cân bằng.việc trọn các thông số cơ bản của hệ
thống cân bằng thì có thể tiến hành tính lực cáp cân bằng
lơns nhất và trọn cáp tính công suát động cơ và khả năng kéo
của puly ma sát.
1.4. Yêu cầu về an toàn trong điều khiển thang máy
Thang máy là thiết bị chuyên dùng để chở ngời, chở hàng từ
độ cao này đến độ cao khác vì vậy trong thang máy, vấn đề


an toàn đợc đặt lên hàng đầu. Để đảm cho sự hoạt động an
toàn của thang máy, ngời ta bố trí một loạt các thiết bị giám sát
hoạt động của thang nhằm phát hiện và xử lý sự cố.

Trong thực tế, khi thiết kế truyền động cho thang máy phải
phối hợp bảo vệ cả phần cơ và phần điện, kết hợp nhiều loại bảo
vệ. Chẳng hạn, khi cấp điện cho động cơ kéo buồng thang thì
cũng cấp điện luôn cho động cơ phanh, làm nhả các má phanh
kẹp vào ray dẫn hớng. Khi đó buồng thang mới có thể chuyển
động đợc. Khi mất điện, động cơ phanh không quay nữa, các
má phanh kẹp sẽ tác động vào đờng ray giữ cho buồng thang
không rơi.
1.4.1 Một số thiết bị bảo hiểm cơ khí của thang máy
a. Phanh bảo hiểm:
Phanh bảo hiểm giữ buồng thang tại chỗ khi đứt cáp, mất
điện và khi tốc độ vợt quá (20 ữ 40)% tốc độ định mức .
Phanh bảo hiểm thờng đợc chế tạo theo 3 kiểu: Phanh bảo
hiểm kiểu nêm, phanh bảo hiểm kiểu lệch tâm và phanh bảo
hiểm kiểu kìm.
Trong các loại phanh trên, phanh bảo hiểm kìm đợc dử dụng
rộng rãi hơn, nó bảo đảm cho buồng thang dừng êm hơn. Kết cấu
của phanh bảo hiểm kiểu kìm đợc biểu diễn trên hình 2-1.
Phanh bảo hiểm thờng đợc lắp phía dới buồng thang , gọng
kìm 2 trợt theo thanh hớng dẫn 1 khi tốc độ của buồng thang
bình thờng. Nằm giữa hai cánh tay đòn của kìm có nêm 5 gắn
với hệ truyển động bánh vít - trục vít 4. Hệ truyền động trục
vít có hai loại ren: ren phải và ren trái.


Hình 1.2 Phanh bảo hiểm kiểu kìm
Cùng với kết cấu của phanh bảo hiểm, buồng thang có trang
bị thêm cơ cấu hạn chế tốc độ kiểu ly tâm. Khi tốc độ chuyển
của buồng thang tăng, cơ cấu đai truyền 3 sẽ làm cho thang 4
quay và kìm 5 sẽ ép chặt buồng thang vào thanh dẫn hớng và

hạn chế tốc độ của buồng thang.
b. Bộ hạn chế tốc độ kiểu vòng cáp kín:
Bộ hạn chế tốc độ đợc đặt ở đỉnh thang và đợc điều
khiểnt bởi một vòng cáp kín truyền từ buồng thang qua puli của
bộ điều tốc vòng xuống dới một puli cố định ở đáy giếng thang.
Cáp này chuyển động với tốc độ bằng tốc độ của buồng thang
và đợc liên kết với các thiết bị an toàn. Khi tốc độ của Cabin vợt
quá giá trị cực đại cho phép, thiết bị kéo cáp do bộ điều tốc
điều khiển sẽ giữ vòng cáp của bộ điều tốc, cáp bị tác dụng của
một lực kéo. Lực này sẽ tác động vào thiết bị an toàn cho buồng
thang nh ngắt mạch điện động cơ, đa thiết bị chống rơi vào
làm việc.


Hình 1.3: Nguyên lý làm việc của bộ hạn chế tốc độ
Nguyên lý làm việc của bộ hạn chế tốc độ đợc minh hoạ trên
hình 2-2.
Cáp 2 treo vòng qua puli 1, puli 1 quay đợc là nhờ chuyển
động của cáp qua ròng rọc cố định 9. Ròng rọc này dẫn hớng
cho cáp. Trờng hợp cáp bị đứt hay bị trợt thì vận tốc Cabin tăng
lên, puli 1 cũng quay nhanh lên vì dây cáp chuyển động cùng với
Cabin. Đến một mức độ nào đó lực ly tâm sẽ làm văng quả văng
3 đập vào cam 4. Cam 4 tác động vào công tắc điện 10 làm
cho động cơ dừng lại. Mặt khác, cam 4 đẩy má phanh 6 kẹp
chặt cáp lại. Trong khi đó Cabin vẫn rơi xuống và cáp 2 sẽ kéo
thanh đòn bẩy 8 (gắn vào Cabin) làm cho bộ chống rơi làm
việc.
Tốc độ Cabin mà tại đó bộ điều tốc bắt đầu hoạt động gọi
là tốc độ nhả. Theo kinh nghiệm tốc nhả thờng bằng 1/4 lần tốc
độ vận hành bình thờng của thang.

1.4.2 Các tín hiệu bảo vệ và báo sự cố
Ngoài các bộ hạn chế tốc độ và phanh ngời ta còn đặt các
tín hiệu bảo vệ và hệ thống báo sự cố. Mục đích là để đảm
bảo an toàn cho thang máy và giúp ngời kỹ s bảo dỡng thấy đợc


thiết bị khống chế tự động đã bị hỏng, cần đợc kiểm tra trớc khi
thang đợc tiếp tục đa vào hoạt động.
Trong quá trình thang vận hành phải đảm bảo thang không
đợc vợt quá giới hạn chuyển động trên và giới hạn chuyển động dới.
Điều này có nghĩa là khi thang đã lên tới tầng cao nhất thì mọi
chuyển động đi lên là không cho phép, còn khi thang đã xuống
dới tầng 1 thì chỉ có thể chuyển động đi lên. Để thực hiện
điều này ngời ta lắp thêm các thiết bị khống chế dừng tự động
ở đỉnh và đáy thang. Các thiết bị này sẽ dừng thang tự động và
độc lập với các thiết bị vận hành khác khi buồng thang đi lên tới
đỉnh hoặc đáy.


Để dừng thang trong những trờng hợp đặc biệt, ngời ta bố
trí các nút ấn hãm khẩn cấp trong buồng thang.



Để dừng thang trong những trờng hợp khẩn cấp và để buồng
thang không bị va đập mạnh ngời ta còn sử dụng các bộ đệm sử
dụng lò xo hay dầu đặt ở đáy thang.

Việc đóng mở cửa thang hay cửa tầng chỉ đợc thực hiện tại
tầng nơi buồng thang dừng và khi buồng thang đã dừng chính
xác.



Khi có ngời trong Cabin và chuẩn bị đóng cửa Cabin tự động
phải có tín hiệu báo sắp đóng cửa Cabin.
1.4.3

Dừng chính xác buồng thang

Buồng thang của thang máy cần phải dùng chính xác so với
mặt bằng của tầng cần dừng sau khi đã ấn nút dừng . Nếu
buồng thang dừng không chính xác sẽ gây ra các hiện tợng sau:


Đối với thang máy chở khách, làm cho hành khách ra, vào khó
khăn, tăng thời gian ra, vào của hành khách, dẫn đến giảm năng
xuất.




Đối với thang máy chở hàng, gây khó khăn cho việc bốc xếp
và bốc dỡ hàng. Trong một số trờng hợp có thể không thực hiện đợc việc xếp và bốc dỡ hàng.
Để khắc phục hậu quả đó, có thể ấn nhắp nút bấm để đạt
đựơc độ chính xác khi

dừng, nhng sẽ dẫn đến các vấn đề

không mong muốn sau:


Hỏng thiết bị điều khiển.



Gây tổn thất năng lợng.



Gây hỏng hóc các thiết bị cơ khí.



Tăng thời gian từ lúc 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:
mômen cơ cấu phanh, mômen quán tính của buồng thang, tốc
độ khi bắt đầu hãm và một số yếu tố phụ khác .
Quá trình hãm buồng thang xảy ra nh sau: Khi buồng thang
đi đến gần sàn tầng, công tắc chuyển đổi tầng cấp lệnh cho
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 quãng đờng 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 buồng thang.
Trong thời gian này, buồng thang đi đợc một quãng đờng S''.
m. v20
S" =
2(Fph Fc )

, [m]

(1-2)


Trong đó: m - Khối lợng các phần chuyển động của buồng
thang, [kg]
Fph - Lực phanh, [N]
Fc - Lực cản tĩnh [N]
Dấu (+) hoặc dấu (-) trong biểu thức (2-2) phụ thuộc vào
chiều tác dụng của lực Fc: Khi buồng thang đi lên (+) và khi
buồng thang đi xuống (-).
S'' cũng có thể viết dới dạng sau:
D
2
S" =
2i (M ph M c )
J . 20 .

, [m]

(1-3)

Trong đó: J mômen quán tính hệ quy đổi về chuyển động
của buồng thang, [kgm2]
Mph - mômmen ma sát, [N]
Mc - mômen cản tĩnh, [N]
0 - tốc độ quay của động cơ lúc bắt đầu phanh, [rad/s]
D - đờng kính puli kéo cáp [m]
i - tỷ số truyền
Quãng đờng buồng thang đi đợc từ khi công tắc chuyển
đổi tầng cho lệnh dừng đến khi buồng thang dừng tại sàn tầng
là:
D
2
S = S, + S" = v0 . t +
2i (M ph M c )
J . 20

(1-4)

Công tắc chuyển đổi tầng đặt cách sàn tầng một khoảng
cách nào đó làm sao cho buồng thang nằm ở giữa hiệu hai quãng
đờng trợt khi phanh đầy tải và không tải.
Sai số lớn nhất (độ dừng không chính xác lớn nhất) là:


S =

S2 S1
2

(1-5)

Trong đó: S1 - quãng đờng trợt nhỏ nhất của buồng thang khi
phanh
S2 - quãng đờng trợt lớn nhất của buồng thang khi phanh xem
hình 1-3.
Bảng 1-1đa ra các tham số của các hệ truyền động với độ
không chính xác khi dừng s.
Bảng 1-1
Phạm
vi
điề
Hệ truyền động điện

u
chỉn
h tốc
độ

Động cơ KĐB rô to lồng sóc 1cấp
tốc độ
Động cơ KĐB rô to lồng sóc 2 cấp
tốc độ
Động cơ KĐB rô to lồng sóc 2 cấp
tốc độ
Hệ máy phát - động cơ (F - Đ)

Tốc

Độ không

độ
di

Gia

chính xác

chuy

tốc

khi dừng

[m/s2]

[mm]

ển
[m/s]

120 ữ

1: 1

0,8

1,5

1: 4

0,5

1,5

10 ữ 15

1: 4

1

1,5

25 ữ 35

1: 30

2,0

2,0

10 ữ 15

2

2

5 ữ 10

150

Hệ máy phát - động cơ có
khuyếch đại
trung gian

1:10
0


Hình 1-4 Dừng chính xác buồng thang
1.5. nh hởng của tốc độ, gia tốc và độ giật đối với hệ
truyền động thang máy
Một trong những điều kiện cơ bản đối với hệ truyền động
thang máy là phải đảm bảo cho buồng thang chuyển động êm.
Việc buồng thang chuyền động êm hay không lại phụ thuộc vào
gia tốc khi mở máy và hãm máy. Các tham số chính đặc trng cho
chế độ là việc của thang máy là: tốc độ di chuyển v[m/s], gia
tốc a [m/s2] và độ dật [m/s3].
Tốc độ di chuyểnMức
của
đặt buồng thang quyết định năng suất
của thang máy, điều cảm
nàybiến
códòng
ý nghĩa rất quan trọng, nhất là đối
với các nhà cao tầng.
Đối với các nhà chọc trời, tối u nhất là dùng thang máy cao tốc
(v = 3,5m/s), giảm thời gian quá độ và tốc độ di chuyển trung

bình của buồng thang đặt gần bằng tốc độ định mức. Nhng
việc tăng tốc độ lại dẫn đến tăng giá thành của thang máy. Nếu
tăng tốc độ của thang máy v = 0,75 m/s lên v = 3,5m/s , giá
thành tăng lên 4ữ5 lần, bởi vậy tuỳ theo độ cao tầng của nhà mà
chọn thang máy có tốc độ phù hợp với tốc độ tối u.
Tốc độ di chuyển trung bình của thang máy có thể tăng
bằng cách thời gian mở máy và hãm máy, có nghĩa là tăng gia
tốc . Nhng khi gia tốc lớn sẽ gây ra cảm giác khó chịu cho hành
khách (nh chóng mặt, sợ hãi, nghẹt thở ..v..v.. ). Bởi vậy gia tốc tối
u là a < 2m / s2.
Gia tốc tối u đảm bảo năng suất cao, không gây cảm giác
khó chịu cho hành khách, đợc đa ra trong bảng 2-2 .
Bảng 1-2
Hệ truyền động

Tham số

Xoay chiều

Tốc độ thang máy (m/s)
Gia tốc cực đại (m/s2)
Gia tốc tính toán trung

Một chiều

0,5

0,75

1

1,5

2,5

3,5

1

1

1,5

1,5

2

2

0,5

0,8

0,8

1

1

1,5

bình (m/s )
2

Một đại lợng quyết định sự di chuyển êm của buồng thang là
tốc độ tăng của gia tốc khi mở máy và tốc độ giảm của gia tốc
khi hãm máy . Nói một cách khác, đó là độ dật (đạo hàm bậc
=

nhất của gia tốc

da
dt

=

hoặc đạo hàm bậc hai của tốc độ

). Khi gia tốc a < 2m / s2 thì độ dật không quá 20m/s3

d2 v
dt2


Biểu đồ làm việc tối u của thang máy tốc độ trung bình và
tốc độ cao biểu diễn trên hình 1-5
Biểu đồ này có thể chia ra 5 giai đoạn theo tính chất thay
đổi tốc độ của buồng thang: mở máy, chế độ ổn định, hãm
xuống tốc độ thấp, buồng thang đến tầng và hãm dừng.

Biểu đồ tối u hình 2-4 sẽ đạt đợc nếu dùng hệ truyền động
một chiều (F-Đ). Nếu dùng hệ chuyển 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: Mở
máy chế độ ổn định và hãm dừng .
Biểu đồ tối u hình 2-4 sẽ đạt đợc nếu dùng hệ truyền động
một chiều (F-Đ). Nếu dùng hệ chuyển 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: Mở
máy chế độ ổn định và hãm dừng .


Hình 1-5 Các đờng cong biểu diễn sự phụ thuộc của quãng đờng S, tốc độ v , gia tốc a và độ dật theo thời gian.

CHNG II: TNH TON CễNG SUT NG C TRUYN NG
I.

Tớnh chn bin tn v cụng sut ng c

chn c cụng sut ng c truyn ng thang mỏy cn cú cỏc iu
kin v tham s sau:


S ng hc ca thang mỏy.
Tc v gia tc ln nht cho phộp.
Ti trng
Trng lng bung thang
Cụng sut tnh ca ng c khi nõng ti khụng dựng i trng c tớnh theo

cụng thc :
Pc =

(Gbt + G ).v.g .103


=

(250 + 1000).1.9,8.103
= 15,3( kW )
0,8

Trong ú:
Gbt : Khi lng bung thang (kg).
G : Khi lng ti (kg).
v
: Vn tc nõng (m/s), chn v = 1 (m/s)
g
: Gia tc trng trng (m/s2), chn g = 9,8 (m/s2)


ữ



: Hiu sut ca c cu nõng ( 0,5 0,8) , chn = 0,8
Vỡ thang mỏy cú i trng, nờn tớnh toỏn i trng phự hp l cn
thit. Tuy nhiờn trong thc t i trng cú th thay i c trong quỏ trỡnh
chy th thang mỏy. Vỡ vy, vic tớnh i trng sau õy cn thit cho tớnh
chn thit b.

Khi lng ca i trng:
Gt = Gbt + G = 250 + 0, 6.1000 = 850( kg )

Gt : Khi lng i trng(kg).


ữ

: H s cõn bng ( 0,3 0,6), i vi thang mỏy ch hng



0,5.
Khi cú i trng cụng sut tnh ca ng c lỳc nõng ti c tớnh
theo cụng thc sau:

=


1
Pcn = [(Gbt + G ). − Gđt .η ].v.k .g .10 −3
η
1
= [(250 + 1000).
− 850.0,8].1.1, 2.9,8.10 −3
0,8
= 10, 4( kW )

Công suất tĩnh của động cơ khi hạ tải có đối trọng:
1

Pch = [(Gbt + G ).η + Gđt . ].v.k .g .10 −3
η
1
= [(250 + 1000).0,8 + 9250.
].2,5.1, 2.9,8.10−3
0,8
= 60, 6( kW )

÷

1.

Pcn
Pch
k

(kW)
: Công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải có đối trọng.
: Công suất tĩnh của động cơ khi hạ tải có đối trọng.
: Hệ số tính đến ma sát giữa thanh dãn hướng và đối trọng ( 1,15

1,3), chọn k = 1,2.
Ta có:
Tốc độ di chuyển: 1 m/s
Chọn bán kính puli dẫn động 0,225m
Với chiều cao trần nhà = 4,5m.
Momen nâng và monen hạ tải
a. Momen nâng tải
Mn =

(Gdm + Gbt − Gdt ).R
u.i.ηc

Trong đó: Gdm: Trọng lượng tải (kg)
Gbt: Trọng lượng buồng thang (kg)
Gđt: Trọng lượng đối trọng (kg)
u : bội số hệ thống ròng rọc ; chọn u =1
i=

i : Tỉ số truyền; ta có

2π Rn
v.u


R: bán kính puli dẫn động
Động cơ dự tính chọn có ndm = 905 v/ph = 15,08 v/s
i=

Vậy


2.3,14.0, 225.15, 08
= 21
1.1

Mn = 52,5 (Nm)

b.

Momen hạ tải
Mh =


2.

(Gdm + Gbt − Gdt ).R
1
(2 − )
u.i
ηc

(Nm)

Mh = 31,5 (Nm)
Tính tổng thời gian hành trình nâng và hạ của buồng thang


2

Để con người không có cảm giác khó chịu chọn amax = 1,5 (m/s ) và độ dật
15 (m/s3).
* Thời gian mở máy:

-

t1 =

amax
ρ

v1 =
s1 =

=

1,5
15

= 0,1 (s)

1 2
1
ρ t1 + a0t1 + v0 = .15.0,12 + 0 + 0 = 0, 075
2
2

(m/s)

1 3 1 2
1
.ρ t1 + a0t1 + v0t1 = .15.0,13 + 0 + 0 = 0, 0025
6
2
6

(m)

ρ

=


v3=

-

1
− ρ .(t3 − t2 ) 2 + amax (t3 − t2 ) +
2

v2

mà v3 = 1(m/s)
v2 = v1 + amax.(t2 – t1)
t1 = t3 – t2 = 0,1 (s)
Thay vào phương trình của v3 ta có:

1=

1
− .15.0,12 + 1,5.0,1 + 0, 075 + 1,5.
2



.(t2 – t1)

(t2 – t1) =0,6 (s)

Vậy thời gian mở máy:
Tm= t1 + (t2 – t1) + ( t3 – t2) = t3=0,1+0,6+0,1=0,8 (s)
Các quảng đường:
+ s1 = 0,0025 (m)

+ s2 =

+ s3 =

1
1
3
2
ρ ( t2 – t1 ) + amax ( t2 – t1 ) + v1 ( t2 – t1 ) = 0,54 + 0, 27 + 0, 045 = 0,855
6
2

1
1
3
2
ρ ( t3 – t2 ) + amax ( t3 – t2 ) + v1 ( t3 – t2 )
6
2

Mà t3 – t2= 0,1 (s)
v2 =

v1 + amax ( t2 – t1 ) = 0, 075 + 1,5.0, 6 = 0,975

(m/s)

1
1
s3 = .15.0,13 + .1,5.0,12 + 0,975.0,1 = 0,1075
6
2


(m)

Vậy Sm = s1 + s2 + s3 = 0,0025 + 0,315 + 0,1075 = 0,425 (m)

(m)


Giả thiết quảng đường đi từ khi gặp sensor giảm tốc đến khi dừng là sd = 0,45 (m)


Slv = 4,5 – 0,425 – 0,45 = 3,625 (m)

Thời gian thang máy chuyển động đều là:
slv 3, 625
=
= 3, 625
v3
1

Tlv =

(s)

Giả sử thang máy từ khi giảm tốc đến khi gặp sensor dừng chuyển động chậm đần
đều với tốc độ giật bằng không và quảng đường hãm là 0,045 (m), vận tốc giảm
xuống còn 0,2 (m/s).
Ta có: s = vtb.t
t=


s
0, 4
=
= 0, 67
vtb 0, 2 + 1
2

(s)
Thời gian từ sau khi giảm tốc đến khi gặp sensor dừng:
t=

0, 45 − 0, 4 − 0, 045
= 0, 025
0, 2

t=
(s)
Thời gian hãm và phanh cơ khí để thang máy dừng hẳn là:
t=

t=

0, 045
= 0, 45
0, 2 + 0
2

(s)

Vậy thời gian hãm phanh và phanh cơ khí để thang máy dừng hẳn là:
Th+d = 0,67 + 0,025 + 0,45 = 1,145 (s)


Tổng thời gian hoạt động trong một tầng của thang máy là :
T = Tm + Tlv +Th+d = 0,8 + 3,625 + 1,145 = 5,57 (s)

Giả thiết đặt thời gian để thang máy mở cửa và hành khách ra vào mỗi tầng là 5(s).
Vậy tổng thời gian cho mỗi tầng của thang máy là : 5,57 + 5 = 10,57 (s).
3.

Tính momen đẳng trị và tính chọn công suất động cơ: