thang máy 8 tầng chở người

1

Đồ án tốt nghiệp

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
DANH MỤC BẢNG BIỂU

1


2

Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY
1.1.Giới thiệu chung
Với tốc độ phát triển và sự cạnh tranh ngày càng lớn trong lĩnh vực công nghệ,
kĩ thuật ,thang máy phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau ngày càng được nâng cao
chất lượng ,cải tiến và trở thành một thiết bị không thể thiếu trong các nhà cao tầng.
Thang máy xuất hiện từ cuối thế kỷ 19 ,nó chủ yếu được sử dụng để vận chuyển
hàng hóa trong công nghiệp ,xây dựng các công trình .Vấn đề khó khăn nhất khi thiết
kế là hệ thống an toàn của thang máy.Người đầu tiên đã chế tạo thành công hệ thống
là một kĩ sư người Mỹ - Otis ,ông đã cho ra đời một hệ thống phanh an toàn đảm bảo
tiêu chuẩn cho thang máy chở người trong nhà cao tầng.

2


3

Đồ án tốt nghiệp

Thang máy chở người ra đời là một phương tiện vận chuyển quan trọng , ưu
điểm lớn nhất là có thể giảm thời gian di chuyển và có thể hoạt động liên tục, đối với
những tòa nhà từ 6 tầng trở lên thì thang máy là thiết bị bắt buộc để đảm bảo tiết
kiệm thời gian cho người di chuyển và tăng năng suất lao động. Tuy nhiên , đối với
những công trình đặc biệt như khách sạn,bệnh viện ,trụ sở nhà nước…thường có số
tầng là dưới 6 tầng nhưng vẫn được trang bị do yêu cầu phục vụ cần thiết .
Như đã nói ở trên,đối với hệ thống đảm bảo an toàn cho thang máy chở người là
cực kì quan trọng vì liên quan đến tính mạng con người. Vì vậy tất cả quy trình từ
thiết kế,chế tạo cho đến lắp đặt ,vận hành cần được tuân thủ đầy đủ ,nghiêm ngặt
,chặt chẽ . Ở Việt Nam , nhập khẩu các thiết bị còn rất tốn kém nên trong những năm
gần đây việc đầu tư ,nghiên cứu ,phát triển về hệ thống này đang được chú ý ,quan
tâm nhiều hơn.
1.2. Phân loại các dòng thang máy
1.2.1. Phân loại theo công dụng
1.2.1.1.Thang máy chở người trong các tòa nhà cao tầng

- Thang máy loại này thường có tốc độ trung bình đến cao, vận chuyển êm, yêu cầu về

-

kết cấu đẹp ,đảm bảo về mỹ quan, vật liệu làm cửa tầng có tính năng cách nhiệt tốt
tránh hỏa hoạn
Thông số kĩ thuật : Với tốc độ vận chuyển phổ biến là 1,4 m/s có thể nâng tải trọng
đến 1000 kg và với vận tốc cao v > 2 m/s thì có thể nâng được tải trọng trên 1000 kg
+, Kích thước phòng máy có thể đạt từ 2000 x 3000 x 1800 (mm3) đến 2400 x 4000 x
1800 (mm3)
+, Động cơ hoạt động với công suất giao động từ 3 – 8 (kW/h)

3


4

Đồ án tốt nghiệp

Hình 1.1. Mẫu một số thang máy chở khách

1.2.1.2.Thang máy dùng trong bệnh viện
- Phải đảm bảo tối ưu nhất về an toàn ,độ êm khi vận hành ,thời gian vận chuyển
nhanh đáp ứng cho nhu cầu của bệnh viện

4


5

Đồ án tốt nghiệp

- Thông số kĩ thuật : có tải trọng từ 350 – 2000 kg ,tốc độ : 30 – 90 m/p , cabin
rộng để có thể vận chuyển giường bệnh, thời gian đóng mở cửa lâu hơn những thang
máy còn lại
+, Kích thước cửa cabin lớn hơn so với các loại thang máy khác , có thể lên đến 1400
x 2300 (mm2)
+, Kích thước hố thang có thể là 2200 x 1500 x 4400 (mm3)
+, Kích thước cabin : 2600 x 4500 x 2500 (mm3) với tải trọng 1350 kg

Hình 1.2. Thang máy bệnh viện

1.2.1.3.Thang máy dùng trong công nghiệp,xây dựng (vận thăng)
- Cần đáp ứng được yêu cầu về vận chuyển các thiết bị ,vật tư nặng ,vận hành
chắc chắn, có thể thích nghi được với môi trường làm việc khắc nghiệt như nhiệt độ
cao,khói bụi ,hóa chất .
- Có thể hoạt động với tần suất cao ,tải trọng rất lớn.
- Vận thăng được thiết kế trong xậy dựng chủ yếu là để chở hàng hoặc chở cùng
người với vật liệu

5


6

Đồ án tốt nghiệp

Hình 1.3. Vận thang trong quá trình xây dựng

-Các thông số kĩ thuật chính như :
+, Tải trọng nâng : 300 – 2000 kg ( tùy theo từng loại )
+, Tốc độ : 38 – 120 m/ph
+, Kích thước tùy theo kích cỡ của hàng hóa hay vật liệu vận chuyển : ví dụ như nâng
tải trọng 1000 kg với kích thước vận thăng là 500 x 500 x 3000 (mm3)
1.2.1.4.Thang máy chở hàng
- Thông số kĩ thuật chính :
+, Tải trọng có thể mang được 50 – 8000 kg
+, Cần sử dụng với công suất lớn
+, Cửa mở phải rộng hơn có thể lên tới 6 m
+, Tốc độ : 30 – 45 m/ph
+, Kích thước cabin từ 800 x 800 x 1000 mm đến 2500 x 3500 x 2350 (mm3)

6


7

Đồ án tốt nghiệp

Hình 1.4. Thang máy chở hàng trong nhà máy

1.2.2.Phân loại theo tải trọng

- Thang máy loại nhỏ : P < 500 kg
- Thang máy loại trung bình : P = 500 -2000 kg
- Thang máy loại lớn : P >2000 kg
1.2.3.Phân loại theo tốc độ di chuyển

- Thang máy chạy chậm : v = 0,5 m/s
- Thang máy chạy trung bình : v = 0,75 – 1,5 m/s
- Thang máy chạy tốc độ cao : v = 2,5 - 5 m/s
1.2.4.Một số kiểu phân loại khác

- Phân loại theo hệ dẫn động cabin : dẫn động điện ,khí nén ,thủy lực ,dẫn động
-

bằng bánh răng thanh răng,vít me
Phân loại theo hệ thống vận hành : tự động và bán tự động
Phân loại theo kết cấu , vị trí cabin …

1.2.5.Các yêu cầu chính đối với thang máy

1.2.5.1.Hệ thống an toàn

7


8

Đồ án tốt nghiệp

Đối với thang máy, hệ thống an toàn cần được ưu tiên trên hết,đặc biệt là thang
máy chở người .Các thiết bị về phần cơ và điện cần có khóa liên động.Phần cơ khí cần
đảm bảo hoạt động an toàn thì phần điện mới được vận hành.
Để đảm bảo an toàn cho buồng thang máy thì cần được treo bởi nhiều sợi cáp
.Các sợi cáp cần có độ căng như nhau để đảm bảo về mặt cân bằng trọng lực . Ngoài ra
không thể thiếu hệ thống phanh an toàn để đề phòng trường hợp khi cáp bị đứt hay tốc
độ vượt ngưỡng cho phép
Hoạt động : khi thang máy bị đứt cáp, hoặc chạy quá tốc độ thiết kế hệ thống
khống chế vượt tốc(govenor) được đặt trên phòng máy sẽ hoạt động giúp giữ cáp
thắng cơ lại (cáp thắng cơ được nối giữa governor và thắng cơ lắp ở cabin).

Hình 1.5. Thắng cơ trong thang máy

1.2.5.2.Yêu cầu về hạn chế độ giật khi thang máy dừng
Một trong những yêu cầu cần phải có khi vân hành là khả năng chuyển động êm,
điều này nó phụ thuộc vào gia tốc khởi động và khả năng hãm phanh của hệ thống :
- Tốc độ di chuyển của thang máy có thể thay đổi dựa theo sự thay đổi thời gian
hãm mở máy .
- Gia tốc tối ưu cho thang máy là a ≤ 2 m/s2 để bảo đảm không gây khó chịu khi
dừng .
1.2.5.3.Yêu cầu dừng chính xác theo vị trí

- Buồng thang cần dừng chính xác vị trí so với mặt sàn của tầng để đảm bảo lối
ra vào buồng thang không gây trở ngại .

8


9

Đồ án tốt nghiệp

- Thang máy làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại nên yêu cầu các thiết bị đóng
ngắt mạch phải an toàn ,có thể chịu được tần suất làm việc cao

 Từ các yêu cầu trên, khi đó biểu đồ phụ tải của thang máy phải là biểu đồ hình thang
để đảm bảo gia tốc khở động và khi hãm luôn nằm trong vùng cho phép

Hình 1.6. Đồ thị biểu diễn đường đi(s),gia tốc(a) và độ giật(p) của thang máy

1.3.Cấu tạo chung và nguyên lý hoạt động
1.3.1.Cấu tạo chung
Hiện nay, thang máy luôn được cải tiến với kết cấu khác nhau nhưng chúng đều
bao gồm những bộ phận sau :

9


10

Đồ án tốt nghiệp

Hình 1.7. Sơ đồ hệ thống thang máy

1.3.2. Hệ thống cơ khí
Gồm những thiết bị chính sau :
- Máy kéo(bộ tời kéo) đặt ở phía trên có tác dụng trong chuyển động lên xuống
của thang máy.
- Bộ chống vượt tốc để bảo đảm kiểm soát được gia tốc cho phép tránh các
trường hợp đứt cáp tải hay thang máy hoạt động với gia tốc vượt ngưỡng
- Rail dẫn hướng : thang máy chạy theo đường ray
- Đối trọng : đảm bảo cân bằng lực khi chuyển động của thang máy
- Hộp giảm tốc bánh ví trục vít
- Giảm chấn : để hãm thang máy khi xuống tầng dưới cùng
- Các thanh chịu lực ,nâng đỡ của thang máy

a)

b)
Hình 1.8.Ray dẫn hướng
a. Ray dẫn hướng cho cabin
b. Ray dẫn hướng cho đối trọng

10


11

Đồ án tốt nghiệp

Hình 1.9. Đối trọng

Hình 1.10. Giảm chấn lò xo

1.3.3.Hệ thống điện – điều khiển trong thang máy
1.3.3.1.Mạch động lực
Là hệ thống điều khiển cơ cấu dẫn động của thang máy, có chức năng điều chỉnh
tốc độ chuyển động của cabin đảm bảo đúng yêu cầu .

11


12

Đồ án tốt nghiệp

- Nguồn điện động cơ thường được dùng là nguồn 1 pha 220 V/ 50 Hz hoặc 3 pha 380
V/50 Hz
1.3.3.2.Mạch điều khiển
Là hệ thống điều khiển tầng ,thực hiện một chương trình kết nối phức tạp nào
đó,phục vụ yêu cầu của thang máy.
- Chức năng : ;lưu trữ các lệnh điều khiển ,thực hiện gọi tầng của hành khách theo
mức độ ưu tiên nào đó và thực hiện vận chuyển theo yêu cầu từ các nút ấn
1.3.3.3.Mạch tín hiệu , chiếu sáng
Là hệ thống đèn báo tín hiệu khi thang máy chuyển động hay dừng lại một tầng
nào đó, đồng thời chiếu sáng cho buồng máy trong quá trình vận chuyển
1.3.3.4.Mạch hệ thống an toàn
Là hệ thống các công tắc rơ-le, tiếp điểm, chuông báo,cảm biến nhằm đảm bảo
an toàn trong quá trình thao tác nút ấn của con người ,ví dụ như thiết bị bảo vệ quá
tải,cảnh báo quá tải ,công tắc hành trình…
- Mạch sẽ tự động ngắt điện khi gặp các sự cố như quá tải, đứt cáp ,chập điện…

Hình 1.11. Tủ điều khiển thang máy sử dụng biến tần tích hợp

12


13

Đồ án tốt nghiệp

Hình 1.12. Tủ điều khiển thang máy sử dụng PLC

Hình 1.13. Tủ điều khiển thang máy sử dụng vi xử lý

1.3.3.5.Nguyên lí hoạt động
- Khi thang máy chuyển động lên hay xuống , bộ tời kéo gắn với một bên là đối
trọng, một bên là đối trọng quay ,khi đó đối trọng chuyển động theo chiều ngược lại
dọc theo đường ray dẫn hường với kiểu ray khác nhau , cáp nối với đối trọng và cabin
sẽ quấn theo chiều của puly dẫn động .Tủ điều khiển có nhiệm vụ đảm bảo sự vận
hành theo chương trình đã được lập trình sẵn .

13


14

Đồ án tốt nghiệp

- Thang máy đến tầng yêu cầu cần đảm bảo mặt sàn cabin ngang mặt sàn tầng
,đúng vị trí nhờ các tiếp điểm và cảm biến trên thang máy . Chỉ khi đến đúng vị trí đó
thì mới cho phép mở cửa tầng.

- Khi thang máy gặp sự cố rơi tự do thì luôn cần một có một lò xo giảm chấn vì
khi chuyển động xuống ,thang máy luôn chịu ảnh hưởng của gia tốc trọng trường g =
10 m/s2 ,gia tốc cộng hưởng khi đó là rất lớn,chuyển động xuống là rất nhanh nên để
đảm bảo bộ chống vượt tốc hoạt động không bị quá tải thì cần lò xo giảm chấn để
giảm bớt điều đó .
 Từ những khái niệm sơ lược, tổng quan như trên ,ta sẽ từng bước xác định,phân tích
và lên phương án hợp lý để nghiên cứu và thiết kế ra một hệ thống tối ưu nhất cho
thang máy.
1.4.Phân tích, lựa chọn thiết kế
Với phạm vi của đề tài, dựa theo đặc điểm của các nhà cao tầng ,việc thiết kế
thang máy chở người cần được tính toán và đảm bảo theo đúng những tiêu chuẩn về an
toàn nhưng vẫn phải tối ưu nhất trong thiết kế
1.4.1.Nhóm phương án về hệ thống dẫn động cabin

Hình 1.14 . Các phương án dẫn động cabin

a)
b)
c)
d)
e)
f)

Thang máy điện dẫn động cáp có buồng máy đặt phía dưới giếng thang
Thang máy dẫn động thủy lực
Thang máy dẫn động bằng bánh răng thanh răng
Thang máy dẫn động bằng vítme
Thang máy điện dẫn động cáp có bộ tời dùng puly ma sát đặt phía trên giếng thang
Thang máy điện dẫn động cáp có bộ tời dùng tang cuốn cáp đặt phía trên giếng thang

14


15

Đồ án tốt nghiệp

- Thang máy điện dẫn động cáp : ưu điểm của loại này là chiều cao nâng lớn ,có
thể thay đổi thoe chiều cao của công trình ,an toàn khi sử dụng nhiều dây cáp ,dễ sử
dụng,không gây ồn và đang được sử dụng phổ biện hiện nay trong thang máy chở
người
- Thang máy điện dẫn động bằng thanh răng bánh răng : loại này có ưu điểm là
không dùng đối trọng nên giảm được kích thước giếng thang,động cơ dẫn động được
bố trí ngay trên cabin ,toàn bộ tải trọng được truyền lên thanh răng xuống móng công
trình nên không ảnh hưởng đến kết cấu chịu lực của công trình.
+, Nhưng có nhược điểm là làm việc ồn do chuyển động của thanh răng bánh
răng nên thường không được sử dụng cho nhà cao tầng
- Thang máy dẫn động bằng vít me : ưu điểm là động cơ được sử dụng ngay trên
nóc cabin nên không cần có buồng máy,độ dừng tầng chính xác cao ,tải trọng được
truyền lên trục vít xuống móng công trình qua đai ốc cố định trên cabin . Nhược điểm
là làm việc ồn do chuyển động của vít me và đai ốc ,toàn bộ tải trọng truyền lên trục
vít nên bị hạn chế chiều cao nâng thang máy ,không phù hợp cho nhà cao tầng .
- Thang máy dùng dẫn động thủy lực : ưu điểm là làm việc êm, giảm được diện
tích của giếng thang do không cần dùng đối trọng . Nhược điểm là bị hạn chế chiều
cao nâng với tối đa 15 m là 6 tầng ,khó bảo trì, dễ bị tác động từ môi trường làm thay
đổi
- Thang máy điện dẫn động cáp có bộ tời dùng puly ma sát : ưu điểm là chiều
cao nâng có thể thay đổi theo chiều cao công trình ,chuyển động êm . Nhược điểm là
kết cấu phức tạp ,gây tổn kém bao trì
- Thang máy điện dẫn động cáp có bộ tời dùng tang cuốn : ưu điểm là không phải

dùng đối trọng nhưng nhược điểm là bị hạn chế chiều cao nâng nên thường không sử
dụng trong tòa nhà cao tầng
 Như vậy ta thấy dùng thang máy điện dẫn động cáp là phương án hợp lý nhất ,tối ưu
nhất
1.4.2.Bố trí sơ đồ dẫn động thang máy
Đối với thang máy dẫn động cáp, ta có nhiều cách mắc cáp khác nhau và bố trí
bộ tời trong công trình tùy theo mức độ yêu cầu ,ta có một số phương án sau :

15


16

Đồ án tốt nghiệp

Hình 1.15. Các phương án bố trí sơ đồ dẫn động
a) Phương án dùng palang cáp
b) Phương án dùng puly phụ cuốn cáp hai lần
c) Phương án dùng puly đổi hướng cáp
d) Phương án không dùng puly

- Đối với bộ tời trên giếng thang : ưu điểm là dễ lắp đặt, bảo trì ,tải trọng được
truyền qua dầm máy ,kết cấu chịu lực công trình xuống đất . Hiện nay đây là cách
được sử dụng phổ biến và tối ưu nhất với những nhà cao tầng
- Đối với bộ tời đặt dưới giếng thang : tải trọng tác động lên công trình lớn , khó
lắp đặt bảo trì hơn
- Bộ tời phụ cuốn hai lần : loại này làm tăng góc ôm của cáp quấn lên puly ma sát
,tăng khả năng kéo của puly ma sát nhưng lại làm giảm tuổi thọ của cáp
1.4.3.Các lựa chọn khác
- Hộp giảm tốc bánh vít trục vít là lựa chọn tối ưu nhất do kết cấu đợn giản ,tỉ số

truyền cao ,khả năng tự hãm lớn ,làm việc an toàn ,độ tin cậy cao

Hình 1.16. Hộp giảm tốc bánh vít trục vít

16


17

Đồ án tốt nghiệp

- Phanh hai má kiểu điện từ hiện nay đang được sử dụng rộng rãi ,độ tin cậy cao,
hiệu suất cao ,đóng mở nhanh nhạy ,nhỏ gọn và quán tính nhỏ
- Hệ thống mở cửa cabin : đối với thang máy chở người có đối trọng thì cửa
cabin dạng tấm hai cánh mở chính giữa được sử dụng phổ biến hiện nay do cơ cấu
đóng mở đơn giản.
Từ những phân tích lựa chọn ở trên ,ta đưa ra phương án sơ bộ cho thang máy
chở người trong nhà cao tầng :
Thang máy điện dẫn động cáp có bộ tời kéo đặt phía trên giếng thang ,dùng động
cơ điện 3 pha không đồng bộ rôto dây quấn, hộp giảm tốc trục vít bánh vít, phanh hai
má kiểu điện từ thường đóng , dẫn động nhờ puly ma sát có dùng puly đổi hướng cáp
(như hình 1.15-c), kết cấu đóng mở cửa cabin là loại cửa mở ở chính giữa kéo ra 2
bên, bộ hạn chế vượt tốc gắn với bộ hãm an toàn được lắp ở trên phòng máy ,có sử
dụng bộ giảm chấn thủy lực lắp đặt ở đáy giếng thang
1.4.4. Lựa chọn phương án thiết kế
Đề tài yêu cầu là thang máy chở người 8 tầng và tải trọng định mức là 750 kg,
trước khi chọn phương án thiết kế ta cần đảm bảo theo tiêu chuẩn sau :
Theo TCVN 6395 – 1998, tham khảo tiêu chuẩn của Nhật Bản ,ta tính toán diện
tích sàn cabin theo số hành khách ( JIS 4302 – 1383) : số hành khách = P/65
Kết luận chung :

Các thông số kĩ thuật chính như sau :

-

Với tải trọng nâng định mức là 750 kg thì số hành khách là 11 người
Đối tượng là tòa nhà 8 tầng
Vận tốc định mức : v = 2 m/s
Kích thước bên trong cabin : 1400 x 1300 x 2300 (mm3)
Kích thước cửa cabin : 800 x 2100 (mm2)
Kích thước giếng thang : 1800 x 2000 x 4300 (mm3)
Chiều cao mỗi tầng là 4 m
Sơ đồ dẫn động của thang máy : chọn phương án hình 1.15-c

17


18

Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ VỀ ĐỘNG LỰC HỌC KẾT CẤU
VÀ XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỆN - ĐIỀU KHIỂN
2.1.Mô hình tổng quát của một thang máy

6

Hình 2.1. Mô hình tổng quát
1.Tủ điều khiển
2.Hộp giảm tốc
3.Puly dẫn động

4.Đối trọng
5.Rail dẫn hướng
6.Cabin

- Khi động cơ hoạt động ,truyền qua hộp giảm tốc ,puly dẫn động quay,cabin
chuyển động lên xuống theo ray dẫn hướng, đồng thời kéo theo chuyển động ngược lại
của đối trọng  chuyển động chính của thang máy
2.2.Thiết lập ,tính toán các thông số của phần cơ khí
2.2.1.Tính toán trọng lượng của cụm cabin và đối tượng
Ta dễ dàng nhận thấy ,trọng lượng của cụm cabin bao gồm khung treo, trần, nóc,
vách, sàn tĩnh ,sàn động, cơ cấu mở cửa.

18


19

Đồ án tốt nghiệp

Ta có :
MT = Mk + Mv + Mst + Msd +Mnt +Mmc

(2.1)

-MT là tổng trọng lượng của cụm cabin
-Mk là trọng lượng của khung treo
-Mv là trọng lượng của vách cabin
-Mst là trọng lượng của sàn tĩnh
-Msd là trọng lượng của sàn động
-Mnt là trọng lượng của nóc và trần

-Mmc là trọng lượng của cơ cấu mở cửa
Hầu hết vật liệu được sử dụng để làm cabin là thép hình do trọng lượng nhẹ
nhưng vẫn đảm bảo tiêu chuẩn về độ cứng kết cấu
Với thép, khối lượng riêng là 7850 kg/m3
Mk = (2.720.1470.4 + 2.300.3100.4).10-9 . 7850 = 124,9 (kg)
Mv = [4.(1300+1400).2300].10-9. 7850 = 195 (kg)
-Sàn cố định nằm bên dưới sàn di động nhằm tăng chịu lực cho mặt chân đế của
sàn di động với kết cấu gồm 2 phần sàn gắn với nhau
Mst = (2.4.200.1000 + 2.4.220.1470).10-9 .7850 = 32,87 (kg)
- Sàn động là phần nằm ở trên thông qua các cục cao su giảm chấn gọi là cao su
đệm sàn ,thường làm bằng đá granite để đảm bảo độ bền cao, thẩm mỹ . Diện tích
trong cabin là 1300 x1400 (mm2) ,nếu ốp với mỗi tấm đá có diện tích là 450 x 450
(mm2) thì phải dùng 9 tấm : 9 . 5 = 45 (kg)
- Nóc và trần có nhiệm vụ che chắn phía trên ,định vị vách cabin, được bố trí đèn
và các thiết bị cần thiết cho nên trọng lượng không đáng kể
- Hệ thống cơ cấu cửa đóng mở của cabin và cửa tầng được làm từ vật liệu thép
tấm, đóng mở cửa tự động, cửa 2 cánh lùa về 2 phía ,mỗi bên gồm 2 lớp cửa : cửa tầng
và cửa cabin
+, Yêu cầu an toàn với hệ thống cửa cabin và cửa tầng :

 Đủ độ cứng vững và độ bền, được lắp khít và có kích thước phù hợp với tiêu chuẩn

19


20

Đồ án tốt nghiệp

 Động cơ mở cửa là động cơ một chiều hay xoay chiều tạo ra momen mở cửa cabin

thang máy kết hợp với mở cửa tầng. Khi cabin dừng đúng tầng, rơle thời gian sẽ đóng
mạch điều khiển động cơ mở cửa, hoạt động theo một quy luật nhất định, đảm bảo quá
trình đóng mở êm nhẹ không có va đập. Khi hệ thống cửa đang đóng lại mà có vật
chán ngang thì hệ thống cảm biến gắn dọc 2 bên cửa sẽ phản hồi với động cơ cửa
thông qua hệ điều khiển cửa.
 Thang máy khi được lắp đặt đúng kỹ thuật thì sẽ không hoạt động nếu một trong các
tiếp điểm chưa đóng kín hẳn (khi đó mạch hở), cửa tầng được mở theo cửa cabin, khi
mô tơ cửa cabin đóng lại thì cửa tầng được đóng theo, chính vì nguyên lý này mà
thang máy được thiết kế một hệ thống khóa liên động đảm bảo cửa tầng sẽ không thể
mở ra được nếu cabin chưa đúng bằng tầng đó.

Hình 2.2. Bộ điều khiển cửa thang máy

Hình 2.3. Cửa tầng thang máy

20


21

Đồ án tốt nghiệp

-Nguyên tắc hoạt động :
+, Cửa tầng thang máy hoạt động tự động mở cửa, đóng cửa theo cửa cabin. Nguyên
tắc hoạt động mở cửa tầng dựa trên động cơ một chiều có trường hợp là động cơ xoay
chiều.
+, Cửa tầng thang máy hoạt động theo quy trình, cửa tầng đóng mở cửa khi nhận được
tín hiệu từ cabin dừng đúng tầng rơle đóng mạch điều khiển động cơ mở cửa gắn trên
nóc cabin.
+, Cửa tầng thang máy sẽ ngừng hoạt động nếu một trong các tiếp điểm chưa đóng kín.

Hoạt động theo quy luật đã được điều khiển lựa chọn sẵn đảm bảo thang máy đóng mở
cửa chính xác, êm nhẹ.
Trọng lượng của hệ thống cửa này là 20 kg.

 Khi đó (theo (2.1)) :
MT = Mk + Mv + Mst + Msd +Mnt +Mmc = 124,9 + 195 + 32,87 + 45 + 0 + 20
= 417,77 (kg) = 4177,7 (N)
Ta cần tính đến trọng lượng của các bộ phận khác như bộ hãm cabin, đầu treo
cáp, các con lăn dẫn hướng,cáp điện… do đó cần nhân với hệ số 1,2 để tìm được trọng
lượng sơ bộ :
4177,7 . 1,2 = 5013,24 (N)
Để xác định trọng lượng của đối trọng ,ta áp dụng công thức ((2.1) – trang 33 –
Thang Máy – PGS.TS Vũ Liêm Chính) [2] :
Mđt = MT +

ψ

.Q

(2.2)

Trong đó : MT là trọng lượng tổng của cabin

- Q là tải trọng nâng định mức của thang máy
-

ψ = 0, 5

là hệ số cân bằng ,áp dụng đối với nhà chung cư nhiều tầng, thường

xuyên phải vận chuyển số lượng người lớn
Mđt = MT +

ψ

.Q = 5013,24 + 0,5 .7500 = 8763,24 (N)

Với chiều cao mỗi tầng là h = 4 m , tổng số tầng là 8 thì chiều cao nâng tối đa là
28 m (< 45m) nên trọng lượng cáp nâng và cáp điện là không đáng kể so với khối
lượng tổng thể ,do đó ta có thể bỏ qua trọng lượng cáp.

21


22

Đồ án tốt nghiệp

2.2.2.Tính toán lực căng lớn nhất và chọn cáp
Ở đây do ta chọn cơ cấu dẫn động với puly ma sát nên lực căng chỉ cần tính ở
nhánh cáp treo cabin
Lực căng lớn nhất Smax được tính với tải trọng nâng danh nghĩa Q trong cabin và
không tính đến các lực quán tính khác . Vị trí tính toán là hai vị trí của cabin : trên
cùng và dưới cùng
Do bỏ qua trọng lượng của cáp nâng và cáp điện nên lực ở 2 vị trí bằng nhau
Ta sử dụng công thức ((2.4) – Thang Máy – PGS.TS Vũ Liêm Chính) [2] :

Smax =

MT + Q + M c

a.n

(2.3)

-Mc là trọng lượng của cáp nâng và cáp điện .
-a là bội suất palang cáp treo cabin và đối trọng
-n là số sợi cáp riêng biệt treo cabin và đối trọng (n ≥ 2 nếu dùng tang cuốn cáp và n ≥
3 nếu dùng puly ma sát)
Ở đây Mc = 0 , a = 1 do đối trọng và cabin treo trực tiếp trên các sợi cáp nâng :

Smax =

M T + Q 5013, 24 + 7500
=
= 3128,31( N )
a.n
4

Điều kiện để chọn cáp theo điều kiện sau :
Smax . n ≤ Sđ
(công thức (1.1) – Thang Máy – PGS.TS Vũ Liêm Chính)[2]

- Smax là lực căng lớn nhất trong quá trình làm việc không kể đến các tải trọng động
- n là hệ số an toàn được tra theo bảng tiêu chuẩn
- Sđ là tải trọng phá hỏng cáp do nhà chế tạo cung cấp, thường lực phá hỏng cáp không
vượt quá 83% tổng lực phá hỏng của tất cả các sợi thép bện cáp
Theo bảng 1.1 (Máy và Thiết bị nâng – TS Trương Quốc Thành )[1] ,với tốc độ
cáp là 2 m/s thì hệ số an toàn n = 13

 Khi đó : Smax . n = 3128,31 . 13 = 40668 (N) ≤ Sđ

Tra bảng 1.38 (Sổ tay máy xây dựng – PGS.TS Vũ Liêm Chính)[3], ta chọn cáp có đặc
tính sau :

22


23

Đồ án tốt nghiệp

- Đường kính cáp d = 9,9 mm
- Khối lượng 1000m cáp đã bôi trơn : 3586 N
- Độ bền giới hạn thép : 545,5 N/mm2
Theo công thức (1.2) ( Máy và thiết bị nâng – TS. Trương Quốc Thành) [1] :
Bán kính uốn cong của cáp phải thỏa mãn điều kiện sau :
D ≥ e . dc

(2.4)

- dc là đường kính cáp (mm)
- e là hệ số được tra theo bảng 1.2 ( Máy và thiết bị nâng – Ts Trương Quốc
-

Thành) [1]
D là đường kính tang và puly tính đến tâm lớp cáp thứ nhất (mm)

Ta chọn e = 45 , khi đó : D ≥ e . dc = 45 .9,9 = 445, 5 (mm)
Ta chọn DP = 500 mm
Theo công thức ( trang 25 – Đồ án máy nâng chuyển – Ts. Trương Quốc Thành ,
Đặng Thế Hiển) [6] ,đường kính puly đổi hướng cáp được xác định :

D = (0,5 - 0,8) . DP = 0,8 .500 = 400 (mm)
2.2.3.Tính toán lực kéo,thông số của puly ma sát
Ta có sơ đồ sau :

Hình 2.4. Sơ đồ xác định hệ số kéo

θ
Cáp nâng vòng qua rãnh cáp của puly ma sát với góc ôm
. Khi nâng cabin
đầy tải ,lực căng cáp của nhánh treo cabin là S2 và nhánh treo đối trọng là S1 nên S2 >
S1 ,khi hạ cabin không tải S1 > S2 .Trong cả 2 trường hợp đó thì trên puly ma sát đều
xuất hiện lực vòng có giá trị : P = S2 – S1

23


24

Đồ án tốt nghiệp

Để cáp không bị trượt cần khắc phục được lực vòng lớn nhất Pmax sinh ra khi
chuyển động
(

+, Giá trị lớn nhất của tỉ số lực căng giữa các nhánh cáp trong thang máy
hệ số kéo cần xác định .

S2
) max
S1

là

1) Trạng thái thử tải tĩnh :

(

S2
M + 2.Q 5013, 24 + 2.7500
) max1 = T
=
= 2, 28
S1
M dt
8763, 24

(2.5)

2) Trạng thái làm việc có kể đến lực quán tính khi phanh và mở
Ta có những trường hợp sau xảy ra trong quá trình làm việc (tài liệu [2]) :

-

Trường hợp đầy tải gồm mở máy nâng cabin từ vị trí thấp nhất và phanh cabin

-

khi hạ xuống điểm dừng thấp nhất , ta gọi chung là trường hợp cabin đầy tải ở vị
trí dưới cùng
Trường hợp không tải gọi chung là cabin không tải ở vị trí trên cùng

a) Mở máy nâng cabin từ vị trí dưới cùng
cùng

b) Phanh cabin xuống vị trí dưới

Hình 2.5. Đầy tải khi lực căng lớn nhất S2 ở phía cabin

24


25

Đồ án tốt nghiệp

a) Mở máy nâng đối trọng từ vị trí dưới cùng

b) Phanh đối trọng khixuống vị trí dưới cùng

Hình 2.6. Không tải khi lực căng lớn nhất S2 ở phía đối trọng

- Khi cabin đầy tải ở vị trí dưới cùng

(

λ

λ=
là hệ số tải trọng động với

S2
M +Q
) max2 = T
.λ
S1
M dt

g + amax
g − amax

(2.6)

, g là gia tốc trọng trường

amax là gia tốc lớn nhất trong quá trình chuyển động không ổn định
Theo công thức 3.7 (Thang Máy – PGS.TS Vũ Liêm Chính) [2] :
amax =

v
ta − t0

(2.7)

Với v = 2 m/s ,tốc độ định mức
ta là thời gian gia tốc của thang máy
t0 là thời gian trước và sau khi đạt gia tốc ổn định
Áp dụng bảng 3.2 ( Thang Máy – PGS.TS Vũ Liêm Chính) [2] ,ta chọn ta = 2,7(s) ; t0 =
0,7(s)

25