Thiết kế thang máy tải khách

bạn, yêu cầu về bảo trì thang máy như thế nào: Bảo trì đúng hạn Nhanh chóng, dễ dàng Chi phí bảo hành thấp Không ảnh hưởng đến khách hàng Q8:Nếu dùng thang máy tải khách, bạn sẽ chọn buồng thang máy kiểu nào: Trang nhã Phong cách Tài quý Đơn giản Q9:Bạn đánh giá hệ thống thang máy thông minh có những tính năng nào vượt trội so với các thang máy khác: Tính năng an toàn cao Khả năng tải lớn cũng như thời gian tải nhanh Tiết kiệm năng lượng, năng suất cao Dễ vận hành, thuận lợi bảo trì, tiết kiệm không gian Q10:Nếu tại nơi bạn ở hay làm việc phải sử dụng hệ thống tải khách, bạn sẽ chọn: Thang máy Thang cuộn Khác Bước 5: Sắp xếp các câu hỏi Câu hỏi dành cho khách hàng là người sử dụng và nhà cung cấp thiết bị Về mục đích sử dụng: Q1:Nếu tại nơi bạn ở hay làm việc phải sử dụng hệ thống tải khách, bạn sẽ chọn: Thang máy Thang cuộn Khác Q2: Nơi ở hoặc nơi làm việc của bạn sử dụng thang máy để làm gì: Chuyên chở người Vận chuyển hàng hóa Cả 2 Q3: Theo bạn, hệ thống thang máy có thể được lắp đặt ở đâu: Chung cư cao tầng Nhà máy xí nghiệp Khách sạn Bất cứ nơi đâu Q4:Nếu dùng thang máy tải khách, bạn sẽ chọn buồng thang máy kiểu nào: Trang nhã Phong cách Tài quý Đơn giản Về tính năng Q5: Theo bạn, khối lượng một lần vận chuyển của thang máy trong 1 lần vận chuyển là: Dưới 500kg Từ 500kg đến 1000kg Từ 1000kg đến 1500kg Trên 1500kg Q6: Điều bạn đòi hỏi đầu tiên của một thang máy là: Tốc độ nhanh, tiết kiệm không gian Tuyệt đối an toàn Thoáng mát, sạch sẽ Thứ tự ưu tiên hợp lý Q7:Bạn đánh giá hệ thống thang máy thông minh có những tính năng nào vượt trội so với các thang máy khác: Tính năng an toàn cao Khả năng tải lớn cũng như thời gian tải nhanh Tiết kiệm năng lượng, năng suất cao Dễ vận hành, thuận lợi bảo trì, tiết kiệm không gian Kết hợp các tính năng trên Q8: Theo bạn, yêu cầu về bảo trì thang máy như thế nào: Bảo trì đúng hạn Nhanh chóng, dễ dàng Chi phí bảo hành thấp Không ảnh hưởng đến khách hàng Q9: Theo bạn, có cần thiết lắp đặt hệ thống camera theo dõi trong thang máy hay không? Cần thiết Không cần thiết Về mức độ an toàn Q10: Bạn thấy có thực sự cần thiết khi thiết kế thêm những bộ phận bảo vệ an toàn cho người sử dụng hệ thống thang máy: Rất cần thiết Cần an toàn đối với người sử dụng Hệ thống phải dừng lại khi gặp sự cố và phát tín hiệu đến phòng điều khiển Có hệ thống điện thoại, camera liên lạc với người sử dụng trong thang máy Câu hỏi dành cho nhóm chuyên trách Q1: Theo bạn hệ thống thang máy tải khách thông minh có ưu nhược điểm gì? Q2: Bạn hãy mô tả hệ thống thang máy thông minh tải khách như thế nào là tối ưu nhất? Q3: Đối tượng nào quan tâm nhất vấn đề này? Bước 6: Thu thập dữ liệu Những câu trả lời của khách hàng: Thang máy Cả 2 Chung cư cao tầng Trang nhã Từ 1000kg đến 1500kg Tuyệt đối an toàn Kết hợp các tính năng trên Nhanh chóng, dễ dàng Cần thiết Rất cần thiết Bước 7: Rút gọn dữ liệu Về đặc tính sử dụng: Mục đích chủ yếu là vận chuyển người trong các tòa nhà cao tầng, vận chuyển hàng hóa… Về đặc tính Hệ thống thang máy phải làm việc hoàn toàn tự động, dễ vận hành, vận chuyển nhanh, ổn định, liên tục 24/24. Về mức độ an toàn Phải đảm bảo tuyệt đối an toàn cho người sử dụng thang máy Qua kết quả khảo sát ở trên ta rút ra các yêu cầu khách hàng như sau: Dễ sử dụng Vận chuyển nhanh Thoáng mát, sạch sẽ Kết cấu thẩm mỹ cao Tuổi thọ cao Giá thành lắp đặt và bảo trì thấp An toàn tuyệt đối Bảo trì đúng hạn Có hệ thống liên lạc bên trong thang máy XÁC ĐỊNH YÊU CẦU KỸ THUẬT BÀI TOÁN THIẾT KẾ (QFD). Bước 1 : Xác định khách hàng. Hệ thống thang máy hòa hợp với các kiến trúc hiện đại như: Trung tâm thương mại, Cao ốc văn phòng, Cao ốc Đa năng, khách sạn cao cấp, chung cư cao cấp. Bước 2 : Xác định yêu cầu của khách hàng. Từ những khách hàng sử dụng và thu thập thông tin từ khách hàng, ta có thể đưa ra các yêu cầu sau: Dễ sử dụng. Năng suất cao. Vận chuyển nhanh. Hoạt động êm. Hệ thống hoạt động thông minh. Ít bảo trì sữa chữa. Thiết kế sang trọng, đẹp mắt. Đảm bảo độ ổn định, độ tin cậy cao và độ an toàn cao nhât. Tuổi thọ cao, phụ tùng thay thế dễ dàng, dễ bảo trì sữa chữa. Giá thành hợp lý. Bước 3 : Xác định mức độ quan trọng các yêu cầu khách hàng. Các yêu cầu khách hàng Tầm quan trọng Năng suất cao 1.5 Dễ bảo trì sữa chữa 1 Tuổi thọ cao 1.5 Giá thành hợp lý 1 An toàn 1 Hoạt động êm 1 Có tính thẫm mỹ 1.5 Bước 4 - Xác định và đánh giá mức độ cạnh tranh. Các yêu cầu khách hàng Mức yêu cầu Mức hiện tại Mức thiết kế Năng suất cao 4 3 4 Dễ bảo trì, sửa chữa 4 4 4 Tuổi thọ cao 5 4 5 Giá thành thấp 4 4 4 An toàn 5 5 5 Ít ồn 5 4 5 Kết cấu có thẩm mỹ 4 4 4 Dễ sử dụng 5 4 5 Bước 5 - Đưa ra các thông số kỹ thuật. Bước 6 - Đánh gia mối quan hệ giữa yêu cầu của khách hàng với thông sô kỹ thuật. Yêu cầu khách hàng Thông số kỹ thuật Quan hệ Dễ sử dụng Số lượng tầng 1 Bộ điều khiển 9 Gọn nhẹ, ít ồn Kích thước và trọng lượng thang máy 9 Đường kính tang Năng suất cao Công suất của động cơ 9 Tải trọng cho phép 3 Tốc độ cho phép 3 Giá thành thấp Kích thước thang máy 3 Công suất động cơ 3 Vật liệu làm thang máy 3 Cơ cấu điều khiển đơn giản 3 Số tầng 9 Dễ bảo trì, sửa chữa Cơ cấu điều khiển 3 An toàn Vật liệu và kích thước cáp 9 Tổng tải trọng cho phép của thang máy 9 Vận tốc 9 Hệ số an toàn của tải trọng và bộ điều khiển 9 Tuổi thọ cao Vật liệu, tốc độ vận chuyển 9 Kết cấu có thẩm mỹ cao Hình dạng và kích thước 3 Bước 7 – Đánh giá mối liên hệ giữa các thông số kỹ thuật. Tải trọng Hệ số an toàn 9 Vật liệu 3 Công suất động cơ 9 Giá thành sản xuất Công suất động cơ 9 Vận tốc thang máy 3 Vật liệu 3 Bộ điều khiển 9 Hệ số an toàn 9 Tải trọng 3 Số tầng 9 Vận tốc Số tầng 3 Tải trọng 3 Hệ số an toàn 9 Công suất động cơ 9 Bộ điều khiển Hệ số an toàn 9 Bước 8 – Thiết lập giá trị giới hạn của các thông số kỹ thuật. Xây dựng mô hình ngôi nhà thông minh: 5.Hoàn toàn đáp ứng. 4. Hầu như đáp ứng. 3. Đáp ứng 1 số mặt 2.Đáp ứng chút ít 1.Không đáp ứng 9: Chặt chẽ 3: Vừa phải 1: Kém Công suất động cơ Kích thước thang máy Số tầng Tải trọng Bộ điều khiển Hệ số an toàn Vật liệu làm than g máy Vận tốc thang máy Giá thành Mức yêu cầu Mức hiện tại Mức thiết kế Hệ số tầm quan trọng Hệ số cạnh tranh Hệ số cải tiến tuyệt đối Hệ số cải tiến tương đối Năng suất cao 9 3 3 4 3 4 1.5 1.3 7.8 0.16 Dễ bảo trì, sửa chữa 3 4 4 4 1 1 4 0.08 Tuổi thọ cao 3 3 5 4 5 1.5 1.3 9.8 0.21 Giá thành thấp 3 3 9 3 9 3 9 4 4 4 1 1 4 0.08 An toàn 9 9 9 9 5 5 5 1 1 5 0.11 Gọn nhẹ, Ít ồn 9 5 4 5 1 1.3 6.5 0.14 Kết cấu có thẩm mỹ 3 4 4 4 1.5 1 4 0.08 Dễ sử dụng 1 9 5 4 5 1.5 1.3 6.5 0.14 Trọng số tuyệt đối 1.68 1.74 0.86 1.47 1.74 1.71 1.86 2.10 0.72 Trọng ố tương đối 0.12 0.13 0.06 0.11 0.13 0.12 0.13 0.15 0.05 Giá trị chuẩn cạnh tranh 8 10 1000 2.8 0.8 18000 Khả năng cạnh tranh x x x Giá trị giới hạn của các thông số kỹ thuật 10 10 1000 3 1 18000 Đơn vị kw m kg m/s $ Sau khi xây dựng ngôi nhà chất lượng dựa trên các yêu cầu khách hàng, khả năng cạnh tranh và tầm quan trọng của từng yêu cầu khách hàng, ta nhận được các yêu cầu kỹ thuật hệ thống thang máy tải khách như sau: Công suất động cơ: 8 KW. Kích thước: 1400x1600x2300 Số tầng: 10 Tải trọng 1000kg Hệ số an toàn: 3. Vận tốc tối đa 1m/s. Giá thành: 18000$ ĐƯA RA Ý TƯỞNG. . Phân tích chức năng 5.1.1 Tìm ra chức năng chung Đối với hệ thông thang máy vận chuyển hành khách, chức năng quan trọng nhất của nó là “ vận chuyển hành khách đến các tầng yêu cầu” thông tin này được nhập vào hình bên dưới Dù chưa rõ loại năng lượng gì sẽ được sử dụng bởi hệ thống đang thiết kế, tuy nhiên, động năng của thang máy, trọng lực của thang và người và năng lượng của tang cuốn có thể sử dụng. Những năng lượng này được ký hiệu bằng nét liền mảnh và đi vào hệ thống. Dòng vật liệu đi vào hệ thống là con người và cabin thang máy. Con người vào thang máy đi đến nơi muốn đến và đi ra khỏi hệ thống trừ khi trong trường hợp bị kẹt lại ở trong thang máy.Cabin thang máy cũng phải di chuyển từ tầng này đến tầng khác, tương tự phần trên của hộp cho thấy các đối tượng khác có ảnh hưởng đến hệ thống thang máy là “Mong muốn tầng cần đến của hành khách” Đối tượng này tương tác đến hệ thống. Sau cùng là việc nhận biết những thông tin do hệ thống biến đổi. Rà soát lại những yêu cầu của khách hàng từ chương trước ta xác định các thông tin của hệ thống thang máy mà người sử dụng nhận biết được. “ hệ thống thang máy có thể vận chuyển đến tầng mong muốn hay không ? “ . Câu hỏi “ đến tầng mong muốn được hay không ?” là thông tin ngõ vào phải được trả lời để thỏa mãn yêu cầu thiết kế. Câu trả lời biểu diễn ở ngõ ra của sơ đồ. Hợp chức năng dưới dạng sơ đồ khối 5.1.2 Phân tích chức năng con: Lôgic của nhóm thiết kế ở bước này như sau: Đầu tiên, nhóm xem xét các chức năng liên quan đến 3 bước thao tác: khi lắp đặt hệ thống thang máy (chuẩn bị), vận chuyển hành khách (sử dụng), khi tháo ra khỏi hệ thống (kết thúc). Sau đó nhóm nghĩ đến tất cả các chức năng mà họ đã cùng nhau suy nghĩ đưa ra. Vận chuyển khách hàng đến tầng yêu cầu Lắp đặt Tháo rời Vận hành Truyền động Cabin Ra khách Vào khách Khách ra Tín hiệu Định lượng Khách vào Tín hiệu Định lượng Mở - đóng Tín hiệu Điều chỉnh tang Dừng Chịu tải Dẫn động Cấp năng lượng 5.1.3. Sắp xếp các chức năng con: Tính logic của chúng như sau: Khi khách vào quá trọng lượng cho phép của thang máy thì có một thiết bị báo động và ngưng hoạt động thang máy tránh xảy ra sự cố do quá tải không thuộc chức năng tải khách của thang máy nên ta không đưa vào. Ta có sơ đồ sắp xếp chức năng con của “vào khách” theo trật tự logic trên hình dòng vật liệu và thông tin bảo toàn qua hệ thống. Sắp xếp chức năng con 5.1.4. Hoàn thiện chức năng con: Chức năng con “truyền động” trên hình được hoàn thiện hơn với các chức năng con theo tật tự logic: “cấp năng lượng”, “dẫn động”, “chịu tải’, “dừng”, “điều chỉnh tang”. Các chức năng con có thể đươc đáp ứng bằng các đối tượng hiện hữu,… . Đưa ra ý tưởng 5.2.1 Triển khai ý tưởng cho từng chức năng Các ý tưởng đưa ra trong danh sách này có từ sự hiểu biết và sáng tạo của nhóm thiết kế. Ý tưởng sau cùng về các bộ phận “truyền động” được hình thành từ danh sách các ý tưởng này… Xây dựng ý tưởng về bộ phận truyền động của thang máy tải khách TT Chức năng Ý tưởng 1 Ý tưởng 2 Ý tưởng 3 1 Nguồn cấp năng lượng Động cơ điện xoay chiều không đồng bộ 3 pha Động cơ thủy lực Động cơ điện 1 chiều có bánh răng 2 Dẫn động Vô cấp bằng biến đổi tần số và điện áp (VVVF). Tang cuốn Pittong đẩy Hộp giảm tốc. Bánh răng và thanh răng 3 Vị trí tời kéo/Pittong Phía trên nóc ca bin Đẩy từ phía dưới ca bin Phía dưới hố thang 4 Dừng Hãm động cơ Phanh thủy lực Hãm động cơ Điều khiển PLC PLC – Valve phân phối, cử hành trình PLC 5 An toàn Bộ giới hạn vận tốc, chống rơi Valve cần bằng Bộ giới hạn vận tốc, chống quá tải Phối hợp các ý tưởng: Ba ý tưởng là kết quả từ nhiều sáng kiến được triển khai: Ý tưởng 1: Thang máy được cấp năng lượng hoạt động bằng động cơ điện không đồng bộ 3 pha có bánh răng kết hợp hệ thống dẫn động vô cấp điều khiển bằng điện áp và tầng số. Tời kéo đặt trên nóc cabin. Cơ cấu dừng ở các tầng là hảm động cơ và điều chỉnh tốc độ dựa trên bộ điều khiển PLC và bộ biến đổi tần số và điện áp của động cơ. Các thiết bị an toàn bao gồm bộ giới hạn vận tốc, bộ chống rơi (Governor), hệ thông phanh cơ khi có sự cố, hệ thống chống quá tải, sụt áp, mất pha. Ý tưởng 2: Thang máy được cấp năng lượng hoạt động bằng hệ thống thủy lực đẩy trực tiếp từ phía dưới cabin. Cơ cấu dừng ở các tầng là dùng các cử hành trình với sự điều khiển của PLC. Toàn bộ cơ cấu thủy lực đều đặt ở phía dưới hố thang. Thiết bị an toàn gồm các Valve cân bằng, hệ thống liên lạc. Ý tưởng 3: Thang máy được cấp năng lượng hoạt động bằng động cơ điện một chiều có thông qua hộp giảm tốc. Ca bin lên xuống nhờ hệ thống bánh răng và thanh răng. Cơ cấu dừng ở các tầng là dùng phanh hãm động cơ. Hệ thống an toàn bao gồm bộ điều tốc, giới hạn tốc độ, hệ thông liên lạc. Ý tưởng 1 Ý tưởng 2 Ý tưởng 3 ĐÁNH GIÁ Ý TƯỞNG, CHỌN RA PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ. Cả 3 phương án đều có kết cấu đơn giản: Phương án 1: Có ưu điểm là kết cấu bộ phận điều khiển thay đổi tốc độ để tăng hay giảm momen thì đơn giản hơn, vì được điều khiển bằng tín hiệu điện, độ êm tốt hơn. Phương án 2: Điều khiển bằng hệ thống thủy lực, an toàn nhưng bị hạn chế bởi chiều cao mà thang máy loại này có thể đáp ứng. Việc điều khiển cũng khá đơn giản nhưng vận tốc thì chậm hơn so với các loại kia. Phương án 3: Sử dụng bộ biến tốc bằng cơ nên kết cấu sẽ phức tạp nhưng tính ổn định của nó cao.Bộ truyền bánh răng và thanh răng bị giới hạn bởi chiều cao. Ma trận ra quyết định cho bài toán thiết kế thang máy tải khách: Tiêu chuẩn Trọng số (Wt) Ý tưởng 0 1 2 3 Năng suất đảm bảo 7 C + - S Dễ bảo trì, sửa chữa 5 H S + - Tuổi thọ cao 7 U + + + Giá thành thấp 10 Ẩ - - S An toàn 10 N + + + Kết cấu đơn giản 5 S S - Dễ sử dụng 7 + + + Tổng điểm + 4 4 3 Tổng điểm - 1 2 2 Tổng điểm toàn bộ 3 2 1 Tính theo tỷ trọng 26 17 14 Ta thấy trong 3 ý tưởng, ý tưởng 1 có điểm cao nhất. Phương án 1 là phù hợp nhất cho quá trình thiết kế sản phẩm thang máy. PLC Cảm ứng + PLC Mở - đóng Tín hiệu Điều chỉnh cabin Tin hiệu Khách ra Định lượng Cảm ứng + Điều khiển PLC Vận chuyển khách hàng đến tầng yêu cầu Lắp đặt Vận hành Tháo rời Khách vào Truyền động Cabin Ra khách Tín hiệu Khách vào Định lượng Cảm ứng + Điều khiển PLC Dừng Chịu tải Dẫn động Cấp năng lượng PLC Hãm động cơ Cabin Dẫn động vô cấp Động cơ điện Thang máy THIẾT KẾ SẢN PHẨM. Sau khi ta đã có ý tưởng thiết kế thang máy, ta tiến hành thiết kế sản phẩm thang máy này với mục đích là triển khai ý tưởng mà nhóm đã thống nhất hay nói cách khác là hiện thực hoá ý tưởng đó và đưa vào sử dụng. Trung tâm của việc thiết kế này là ta sẽ thiết kế quay quanh chức năng chủ yếu của thang máy là “vận chuyển khách lên xuống các tầng” trong toà nhà cao tầng cụ thể là 7 tầng trong phần thiết kế này. Khi thiết kế ta tiến hành nhhư sau: Lựa chọn hình dáng của thang máy Tính toán mạch động lực Thiết kế mạch điều khiển Vận chuyển khách Lựa chọn thiết bị đảm bảo tính năng Hình 7.1- Các nội dung chính trong thiết kế sản phẩm THÔNG SỐ BAN ĐẦU: Số khách vận chuyển: 15 người Khả năng chịu tải: 1000kg. Vận tốc thang máy: 1m/s. THIẾT KẾ HÌNH DÁNG TỔNG QUAN CỦA THANG MÁY. Đề thiết kế hình dáng của thang máy, ta đi như sơ đồ sau: Cấu trúc Hình dạng thô Giao diện Hình dạng giao diện Không gian, tính chất, môi trường, kinh phí, … Quá trình thiết kế, hình dáng cuối cùng Hình 7.2 - Quá trình lựa chọn hình dáng sản phẩm K Kết hợp với nhóm những yếu tố trong lược đồ: Động cơ điện Dẫn động vô cấp Cabin Hãm động cơ PLC PLC Cảm ứng + PLC Thang máy Cảm ứng + PLC Cảm ứng + PLC Hình 7.3 - Nhóm yếu tố trong lượt đồ hệ thống thang máy Ta có hình dáng thang máy như sau: Hình 7.4 Sơ đồ bố trí thang máy Hình. Sơ đồ nguên lý Vị trí cabin Hình. Thang máy có đối trọng nằm sau cabin TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT VÀ CHỌN ĐỘNG CƠ: Đặc tính cơ của máy: Đặc tính cơ của máy sản xuất rất đa dạng và được biểu diễn bằng biểu thức tổng quát: Trong đó: MC: moment ứng với tốc độ ω MC0: moment ứng với tốc độ ω=0 Mđm: moment ứng với tốc độ định mức ωđm Thang máy là cơ cấu nâng hạ theo phương thẳng đứng a=0 do đó biểu thức đặc tính cơ của thang máy: MC=Mđm=const Mômen cản thế năng (mômen cản tĩnh) của thang máy có đặc tính MC =const và không phụ thuộc vào chiều quay. Được biểu diễn trên hình: Mômen phản kháng luôn chống lại chiều quay như mômen ma sát: Trạng thái làm việc của truyền động điện: Trong hệ truyền động điện, bao giờ cũng có quá trình biến đổi năng lượng điện cơ. Chính quá trình biến đổi này quyết định trạng thái làm việc của truyền động điện. Dòng công suất điện Pđiện có giá trị dương nếu như có chiều quay từ nguồn đến động cơ và từ động cơ biến đổi công suất điện thành công suất cơ Pcơ = M.ω cấp cho máy sản xuất. Công suất này có giá trị dương nếu như mômen động cơ sinh ra có cùng chiều quay với tốc độ quay. Nếu ngược lại, dòng công suất điện có giá trị âm, nếu nó có chiều từ động cơ đi về nguồn. Công suất cơ có giá trị âm khi nó truyền từ máy sản xuất về động cơ và mômen động cơ sinh ra ngược chiều với tốc độ quay. Mômen của máy sản xuất được gọi là mômen phụ tải hay mômen cản MC. Nó cũng được định nghĩa dấu âm và dấu dương ngược lại với dấu mômen của động cơ. Phương trình cân bằng công suất của hệ truyền động: Pđ = PC + ΔP Trong đó: Pđ : công suất điện. PC : công suất cơ. ΔP : tổn thất công suất. Tùy thuộc vào biến đổi năng lượng trong hệ mà ta có trạng thái hãm được mô tả trên hình: Trạng thái động cơ bao gồm chế độ có tải và không tải Trạng thái hãm bao gồm : Hãm tái sinh Pđiện < 0, Pcơ < 0, cơ năng biến thành điện năng trả về lưới. Hãm ngược Pđiện > 0, Pcơ < 0, điện năng và cơ năng trở thành tổn thất ΔP Hãm động năng Pđiện = 0, Pcơ < 0, cơ năng biến thành công suất tổn thất ΔP Quy đổi momen cản, lực cản và moment quán tính Trong mỗi một cơ cấu truyền động đều có các đại lượng: ω, M, v, F và mômen quán tính J. Để thuận tiện cho tính toán người ta thường tính quy đổi tất cả các đại lượng về trục động cơ nhưng phải theo nguyên tắc là đảm bảo năng lượng của hệ trước và sau quy đổi không thay đổi. 1 : động cơ điện. : Bộ thay đổi vận tốc. : Tang quay. : Tải trọng. Đặc tính cơ của động cơ: Động cơ không đồng bộ được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp. Do có những đặc tính phù hợp, tính ổn định, độ bền và giá thành khá rẽ. Ưu điểm nổi bật của loại này: Giá thành rẻ hơn nhiều so với động cơ một chiều hay động cơ đồng bộ cùng công suất. Hệ truyền động có thể đáp ứng tốt những chỉ tiêu kĩ thuật. Động cơ không đồng bộ có cấu trúc đơn giản, đặc biệt là động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc dễ chế tạo, bảo dưỡng, sữa chữa. Sử dụng được điện xoay chiều từ lưới. Nhược điểm của động cơ không đồng bộ: Dải điều chỉnh chưa lớn. Khả năng điều chỉnh vô cấp tốc độ thấp. Để đạt được yêu cầu cao cần có đầu tư lớn. Khả năng tự động hóa kém. Tính toán công suất Phụ tải của thang máy chủ yếu do tải trọng quyết định, vì thang máy có đối trọng nên trong tính toán ta phải lưu ý đến trọng lượng của đối trọng và trọng lượng của cơ cấu nâng. Để xác định phụ tải một cách chính xác và khoa học ta cần phải xây dựng sơ đồ động học của hệ thống truyền động thang máy, từ sơ đồ động học ta phân tích các quá trình nâng hạ ở chế độ định mức và ở chế độ khi không tải để tính toán các thông số kỹ thuật liên quan. Cơ cấu truyền động thang máy có hộp điều tốc nên trong tính toán ta phải tính đến tỉ số truyền vì tỉ số này có ảnh hưởng rất nhiều đến mômen nâng hạ của động cơ truyền động và tốc độ di chuyển của buồng thang. Trạng thái làm việc của truyền động phụ thuộc vào mômen quay do động cơ sinh ra và mômen cản tĩnh do phụ tải quyết định. Mỗi mômen trên đều có thể là mômen gây chuyển động hoặc mômen hãm, như vậy rõ ràng là động học của truyền động được xác định bởi mômen tổng của 2 mômen trên. Để xác định phụ tải tĩnh, giả sử rằng thang máy trong quá trình đi lên mang tải định mức và tải không thay đổi trong suốt quá trình. Đây là trường hợp nâng nặng nề nhất. Và khi hạ thang máy cũng mang tải định mức. Công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải không dùng đối trọng: Trong đó: Gbt: khối lượng buồng thang (kg). G : Khối lượng người (kg). v : tốc độ nâng (m/s). g : gia tốc trọng trường (m/s2), chọn g = 9,8(m/s2). η : hiệu suất của cơ cấu nâng (0,5 à 0,8), chọn ? = 0,8 Theo số liệu đã cho: Gbt = 800(kg) G = 1000(kg) v = 1(m/s) Vì thang máy có đối trọng, nên tính toán đối trọng phù hợp là cần thiết. Tuy nhiên trong thực tế đối trọng có thể được thay đổi trong quá trình hiệu chỉnh chạy thử thang máy. Vì vậy, việc tính đối trọng sau đây cần thiết cho tính chọn thiết bị. Khối lượng của đối trọng: Trong đó: Gđt : khối lượng đối trọng (kg). a : hệ số cân bằng (0,3 - 0,6), đối với thang máy chở hàng ta chọn a = 0,5. Gđt= 800 + 0,5.1000 = 1300 (kg) Công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải có đối trọng: Công suất tĩnh của động cơ khi hạ tải có đối trọng: Trong đó: Pcn : công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải có đối trọng. Pch : công suất tĩnh của động cơ khi hạ tải có đối trọng. k : hệ số tính đến ma sát giữa thanh dẫn h-ớng và đối trọng (1,15 - 1,3), chọn k = 1,2. Số liệu về cáp dẫn động: Khối lượng riêng dây cáp = 0,47(kg/m)àcáp Φ12. Sử dụng 4 sợi = 4.0,47 = 1,88(kg/m). Chọn 1 tầng cao 4(m) vậy hành trình dài nhất của cáp = 4.10 = 40(m) Tổng trọng lượng dây cáp Gd = 1,88.40 = 75,2(kg). Lực kéo đặt lên puli cáp kéo buồng thang khi có tải định mức Trong đó k1: số lần dừng buồng thang. ΔG1: sự giảm khối lượng tải sau mỗi lần dừng F=(800+1000-1.6-1300).9,8=4841,2 (N). Tỉ số truyền i của hộp điều tốc: Trong đó: R: bán kính puli dẫn động (m). n: tốc độ động cơ (v/s), n=945 (v/p)=15,75 (v/s). u: bội số của hệ thống ròng rọc, chọn u=1 Thời gian làm việc của thang máy: tlv=h/v=40/1=40(s) Thời gian toàn bộ một chu kì làm việc của thang máy có thể tính theo năng suất và tải trọng định mức: Trong đó: t1 : thời gian ra, chọn t1 = 4(s). t2 : thời gian vào, chọn t2 = 4(s). t3 : thời gian đóng mở cửa buồng thang, chọn t3 = 4(s). tlv=2.40+4+4+4=92(s) Hệ số tiếp điện tương đối: Mômen tương ứng với lực kéo: Mômen nâng tải: Moomen hạ tải: Công suất động cơ: Công suất động cơ khi nâng tải tốc độ nhanh: Công suất động cơ khi hạ tải tốc độ nhanh: Công suất trung bình của động cơ: Công suất định mức của động cơ: Truyền động thang máy làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại, khi có tải định mức động cơ khởi động nặng nề. Nên ta chọn động cơ hai cấp tốc độ, hai dây quấn riêng biệt cho từng cấp tốc độ và tốc độ động cơ dưới 1000(v/p). Chọn động cơ loại có công suất = 7kW. TÍNH CHỌN TRANG THIẾT BỊ Tính cho tiết diện cáp động học Để chọn tiết diện cáp động lực cho động cơ truyền động ta cần chú ý: Nếu chọn dây có tiết diện lớn quá thì vốn đầu tư cao, nhưng điện dẫn xuất lớn, điện trở nhỏ. Nếu chọn tiết diện dây nhỏ vốn đầu tư ít, nhưng nếu nhỏ hơn dẫn đến cáp bị quá tải gây chập cháy giữa các pha trong cáp. Vì vậy ta phải dựa vào các thông số kỹ thuật đã tính toán để chọn cáp sao cho phải đảm bảo chỉ tiêu kĩ thuật, nhưng vẫn hợp lí về yêu cầu kinh tế. Chọn loại cáp 3 pha 3 sợi có lõi bằng đồng, vỏ nhựa bọc từng sợi và vỏ cao su bọc bên ngoài cả cáp. Tính tiết diện dây 1 sợi theo công thức: Trong đó: Itb: dòng điện làm việc định mức Jkt: tra bảng chỉ tiêu kinh tế Ta chọn Ta chọn tiết diện theo tiêu chuẩn S = 16 (mm2) Đường kính dây tính toán: Tra bảng thông số cấp tròn, chọn đường kính dây cáp động lực. Để đảm bảo ta chọn d > dtt , d = 4,5 (mm) cho một sợi. Tính chọn phanh hãm điện từ Trong thang máy, chuyển động buồng thang lên xuống theo phương thẳng đứng với tải trọng lớn, nên lực quán tính khá lớn. Khi đột ngột mất điện buồng thang và hàng hóa sẽ rơi tự do với một gia tốc rất lớn, người vận hành không thể kìm chế được ngoài phanh hãm điện từ tác động nhanh. Chính vì vậy phanh hãm là một bộ phận không thể thiếu được trong hệ truyền động khống chế thang máy. Trong thiết kế thang máy thường sử dụng phanh hãm điện từ nguồn cung cấp trực tiếp với lưới điện xoay chiều. Phanh hãm thường có 3 loại: Phanh guốc. Phanh đĩa. Phanh đại. Nguyên lí hoạt động của phanh nói trên cơ bản giống nhau. Khi động cơ của cơ cấu nâng hạ được đóng vào lưới điện, thì đồng thời cuộn dây của nam châm cũng mất điện, ngay lúc này lực căng của lò xo sẽ ép chặt má phanh vào trục động cơ kịp thời hãm dừng động cơ. Phanh hãm điện từ thường được chế tạo theo 2 kiểu: hành trình phản ứng dài (hàng chục mm) và hành trình phần ứng ngắn (vài mm). Loại phanh hành trình dài yêu cầu lực hút nhỏ nhưng kết cấu cồng kềnh và phức tạp. Thực tế thường dùng phanh hãm hμnh trình ngắn. Khi chọn thông số phanh cần chú ý đến 3 thông số cơ bản: Điện áp làm việc. Hệ số tiếp điện tương đối. Độ dài hành trình phần ứng. ¯ Tính toán và lựa chọn phanh hãm cho thang máy Lực tác dụng lên trục động cơ khi phanh phụ thuộc vào vị trí số mômen của cơ cấu phanh và chế độ làm việc của cơ cấu nâng hạ buồng thang: Mph = k.Mch Trong đó: Mph : mômen của cơ cấu phanh. k : hệ số dự trữ tùy thuộc vào chế độ làm việc. Mch : mômen cản tĩnh khi hạ tải với tải định mức. ¯ Tính chọn nam châm điện của cơ cấu phanh Lực cần thiết đặt lên má phanh (lực hướng tâm) được tính : Trong đó: : hệ số ma sát (má phanh làm từ chất liệu amilăng và puli làm bằng gang). F: lực tác dụng lên puli cáp kéo buồng thang. Lực hút nam châm Fnc và hành trình của phần ứng yêu cầu hn được xác định bởi biểu thức sau: Trong đó: Fnc: lực hút nam châm. hn: hành trình phần ứng, chọn hn = 4 (mm). h: hành trình khi hãm, chọn h = 6 (mm). : hiệu suất. k: hệ số dự trữ , chọn Chọn aptomat: Việc chọn aptomat dựa vào các thông số sau: Dòng điện tính toán trong mạch. Dòng điện quá tải. Tính thao tác có chọn lọc. Ngoài việc lựa chọn còn phải căn cứ vào đặc tính làm việc của phụ tải, aptomat không đ-ợc phép cắt khi có quá tải ngắn hạn th-ờng xảy ra trong điều kiện làm việc bình th-ờng nh- dòng khởi động của động cơ. Yêu cầu chung là dòng điện định mức của giới hạn bảo vệ không đ-ợc bé hơn dòng điện tính toán (Iap > Itt), tùy theo đặc tính và điều kiện làm việc cụ thể của phụ tải, chọn dòng điện của giới hạn bảo vệ là 125%-150% so với Itt của mạch. Iđm của động cơ = 30,4(A). Vậy việc chọn aptomat bảo vệ mạch với tải chủ yếu là động cơ nâng hạ làm việc ở chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại. Vậy chọn aptomat có các thông số sau: 500V – 50Hz – 35A Chọn khởi động từ Yêu cầu: Tiếp điểm phải có độ bền chịu mài mòn cao. Khả năng đóng cắt cao. Thao tác đóng cắt dứt khoát. Tiêu thụ năng lượng ít. Bảo vệ tin cậy động cơ khỏi bị quá tải lâu dài (có rơle nhiệt đi kèm). Chọn: Ikđt= (1,5 -1,7)Iđm Chọn: Mạch điều khiển đảo chiều quay của động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc bằng khởi động từ kép có rơle nhiệt. Trong đó: U và D : là hai khởi động từ thuận và nghịch. RN : rơle nhiệt. Đ : động cơ. AT : aptomat đóng mở mạch. Stop : nút dừng. Run : nút chạy thuận ngịch Lựa chọn khởi động từ: + Công suất và điện áp của động cơ khi làm việc. + Ikđt= (1,5 ữ 1,7)Iđm Vậy chọn 4 khởi động từ có các thông số sau: 110V – 50A (điện áp và dòng điện qua tiếp điểm chính) Hệ thống an toàn Để đảm bảo cho thang máy hoạt động an toàn trong phạm vi cho phép, trong mạch phải có các công tắc hạn chế hành trình của cabin và chống quá tải. Trong thiết kế cabin chuyển động cơ từ sàn tầng 1 đến tầng 10 là hết hành trình. Để đảm bảo cho chuyển động của cabin không vượt quá hành trình khi đi lên (đội tầng) và chuyển động qua tầng cuối cùng (tụt tầng), trong mạch phải có công tắc hành trình hạn trên (TOP) chống đội tầng và công tắc hạn dưới (BOT) chống tụt tầng. Hai công tắc trên phải có tiếp điểm thường đóng. Khi cabin chuyển động quá hành trình thì các tiếp điểm thường đóng của công tắc hành trình TOP hoặc BOT được tác động mở ra cắt mạch điều khiển và mạch động lực ra khỏi nguồn, động cơ dừng, đồng thời các phanh tác động hãm động cơ và cabin. Nếu thang máy chở quá tải sẽ gây ra hư hỏng động cơ và các thiết bị trong cơ cấu nâng hạ. Để tránh quá tải thì sàn dưới cabin có lắp những công tắc hạn chế quá tải và rơle chống quá tải OLD có tiếp điểm thường đóng. Khi xảy ra quá tải thì công tắc này sẽ hoạt động cấp điện cho rơle OLD làm cho điểm OLD mở, làm hở mạch, người vận hành sẽ không điều khiển được quá trình chuyển động của cabin, đồng thời lúc này chuông báo quá tải sẽ phát tín hiệu để người vận hành biết. Thang máy chuyển động suốt dọc giếng thang ở độ cao rất lớn. Để tránh tình trạng xảy ra tai nạn cho người khi cabin đang chuyển động thì ở cabin và ở các cửa tầng phải đặt các công tắc hành trình cửa. Khi cửa cabin và các cửa tầng đều đóng hết thì phải đặt các tiếp điểm của các công tắc hành trình để đóng mạch điều khiển. Nếu một trong các cửa tầng hay cabin còn mở thì sẽ làm hở mạch điều khiển, lúc này thang máy sẽ không hoạt động. THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC Động cơ truyền động Động cơ truyền động là động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc hai cấp tốc độ. Mỗi tốc độ có dây quấn riêng biệt, nên khi được chuyển đổi tốc độ thì giữa hai dây quấn không có liên quan về tốc độ. Trên sơ đồ ta thấy có 6 đầu dây cáp nguồn vào bảng đấu trên động cơ, mỗi một tốc độ được đấu 3 sợi. Ngoài ra còn có động cơ có công suất nhỏ dùng để đóng mở cabin. Mạch động lực Cấp nguồn cung cấp cho hệ bằng aptomat AP. Cuộn dây stato của động cơ được nối vào nguồn cấp qua các tiếp điểm của công tắc tơ nâng U hoặc công tắc hạ D và các tiếp điểm của công tắc tơ tốc độ nhanh GV hoặc công tắc tơ tốc độ chậm BV. Các công tắc tơ Để điều khiển cho hoạt động nâng hạ cabin vỡ để chuyển đổi tốc độ nhanh chậm được sử dụng 4 công tắc tơ một chiều: Công tắc tơ U : dùng để điều khiển cho thang đi lên. Công tắc tơ D : dùng để điều khiển cho thang đi xuống. Công tắc tơ GV : dùng để điều khiển cho thang đi tốc độ cao. Công tắc tơ BV : dùng để điều khiển cho thang đi tốc độ thấp. Các công tắc U, D, GV, BV phải làm việc theo trình tự yêu cầu thao tác. Khi thang hoạt động thì không để xảy ra cùng một lúc các công tắc tơ U và D cùng làm việc hoặc các công tắc tơ GV và BV cùng làm việc. Nếu các công tắc tơ như trên cùng làm việc thì sẽ gây ra cháy, chập các pha của mạch lực, gây ra hư hỏng hoàn toàn các tiếp điểm chính của công tắc tơ và cáp dẫn. Do đó trong mạch ta phải bố trí các khóa liên động thông qua các tiếp điểm thường đóng trên các công tắc tơ. Khi công tắc tơ U hoạt động thì tiếp điểm thường đóng U mở ra cắt nguồn điều khiển ở phía công tắc tơ D không cho công tắc tơ D hoạt động và ngược lai. Như vậy đảm bảo chỉ có thể xảy ra U hoặc D làm việc, tránh được hiện tượng cả hai cùng làm việc một lúc. Giữa hai công tắc tơ GV và BV cũng bố trí tương tự để đảm bảo chỉ có một cuộn dây tốc độ của động cơ làm việc. Máy biến áp Chọn máy biến áp một pha, làm mát bằng không khí, có các cấp điện áp ra để cung cấp cho mạch lực, mạch điều khiển và mạch tín hiệu: 110V – 6V Sđm = 1(KVA) Uvào = Uđm = 380(V) Rơle bảo vệ Rơle nhiệt RN có tác dụng bảo vệ quá tải. Chúng được đấu nối tiếp với mạch động lực của động cơ, còn tiếp điểm thường đóng của chúng được đấu nối tiếp với nguồn điều khiển. Khi xảy ra quá tải thì dòng điện chạy trong động cơ lớn hơn dòng điện định mức dẫn đến nhiệt độ của động cơ tăng thì các rơle nhiệt bảo vệ động cơ sẽ tác động, các tiếp điểm thường đóng của rơle mở ra lỡm hở mạch điều khiển và sẽ cắt nguồn mạch lực của động cơ. Rơle thời gian RTG là loại rơle dùng phần tử trễ kiểu điện từ. Nguồn cấp cho cuộn là điện áp một chiều, thời gian trễ là t = 3 - 5(s). Rơle này giúp cho động cơ có thời gian chuyển từ tốc độ nhanh sang tốc độ chậm và ngược lại. Điều đó tránh cho động cơ khi chuyển đổi trạng thái không làm việc một cách đột ngột. Khi rơle RTG được cấp điện thì tiếp điểm thường mở đóng lại sau một thời gian đã đặt sẵn. Do đó rơle RSV có điện, tiếp điểm thường đóng RSV mở ra làm công tắc tốc độ chậm BV mất điện, cùng lúc này tiếp điểm thường mở RSV đóng lại làm cho công tắc tơ tốc độ nhanh có điện. Nếu chuyển tốc độ từ nhanh sang chậm thì quá trình ngược lại. Trong mạch có sử dụng rơle trung gian RSV nhờ tác động của rơle thời gian RTG để thay đổi tốc độ động cơ. TOP, BOT là công tắc hành trình chống đội tầng và tụt tầng. Khi buồng thang vượt quá tầng trên cùng hoặc xuống cuối cùng một khoảng nhất định thì công tắc này tác động giúp cho cabin không vượt quá tầng giới hạn. Trong mạch được trang bị một rơle chống quá tải OLD. Khi buồng thang chịu tải trọng lớn hơn tải trọng định mức thì sẽ làm cho công tắc OLD tác động cấp điện cho rơle OLD làm hở tiếp điểm thường đóng OLD để cắt mạch điều khiển. Aptomat Aptomat làm nhiệm vụ đóng ngắt nguồn cung cấp dòng cho mạch lực, đảm bảo cho động cơ làm việc ở điều kiện bình thường, cắt mạch động lực khi có sự cố. Thiết bị chống mất pha và điện áp lưới thấp Để chống mất pha và điện áp lưới thấp thì nên chọn bộ điện tử PMR. PMR : là một thiết bị đã được lập trình sẵn để tác động khi điện áp lưới thấp (dưới 85%Uđm), một trong ba pha bị mất và khi thay đổi thứ tự pha. Khi xảy ra một trong các sự cố trên thì thiết bi PMR tác động ngay làm ngắt mạch điều khiển để bảo vệ cho động cơ và các thiết bị khác được an toàn. Các loại phanh Dùng để khống chế, dừng, hãm động cơ và cabin khi có yêu cầu hoặc khi có sự cố. Thang máy được sử dụng 2 loại phanh sau: Phanh guốc FM : dùng để hãm động cơ. phanh chêm FC : dùng để hãm cabin khi rơi tự do. Hệ thống phanh trên tác động khi công tắc tơ U hoặc D tác động. Cụ thể là khi công tắc tơ U (hoặc D) tác động thì tiếp điểm thường mở cửa của U (hoặc D) đóng lại cấp điện cho cuộn hút của phanh guốc FM có điện, do đó phanh lập tức tác động làm các phanh mở ra, khi đó động cơ và cabin không bị hãm sẽ chuyển động, ngược lại khi U (hoặc D) không tác động thì các tiếp điểm U (hoặc D) mở ra cắt nguồn cấp cho cuộn hút của phanh, phanh tác động, phần ứng của phanh trở về vị trí ban đầu, lò xo ép cứng phanh làm cho các má phanh hãm trục động cơ, thang máy được dừng kịp thời và chính xác. còn phanh chêm FC đảm bảo dừng thang máy lại ngay khi có sự cố như buồng thang rơi tự do… Để giúp cho công việc sửa chữa, kiểm tra và thử nghiệm thang máy thì trong mạch nên bố trí công tắc chuyển đổi chế độ INS. Khi công tắc K1 hoặc K2 ở vị trí mở thì lúc này mạch điều khiển làm việc ở chế độ tự động. Khi công tắc này đóng thì thang máy được chuyển sang chế độ sửa chữa hoặc thử nghiệm, ở chế độ này điều khiển hoạt động của thang máy bằng các nút ấn UP và DOWN. Khi vận hành người điều khiển sẽ ấn liên tục một trong hai nút trên. Chế độ điều khiển này có hại cho phần truyền động cơ khí và các khí cụ điện trong mạch, nên trong mạch thang máy làm việc ở tốc độ thấp. Vị trí các khóa K1 và K2 được đặt ở trên tủ điều khiển và ở trên nóc cabin. Khi một trong hai công tắc đóng thì rơle INS có điện, các tiếp điểm thường đóng INS mở mạch điều khiển gọi tầng, đến tầng vỡ công tắc tơ GV. Khi đầy đủ các điều kiện liên động như: Đủ điện áp 3 pha: tiếp điểm PMR đóng. Các cửa tầng và cửa cabin đóng: tiếp điểm DS, DW đóng, tiếp điểm AR đóng. Giả sử ta muốn thang máy đi xuống thì giữ nút DOWN, rơle hướng xuống, LD có điện tác động, tiếp điểm LD đóng, rơle trung gian U0 có điện, đóng các tiếp điểm U0, đồng thời lúc này công tắc tơ D có điện và công tắc tơ BV có điện đóng các tiếp điểm ở mạch lực vỡ cấp nguồn cho động cơ ở trạng thái quay chậm để hạ thang xuống và cấp điện cho các phanh mở ra làm cho buồng thang chuyển động. Khi cần dừng lại ta chỉ cần nhả nút xuống là các rơle và các công tắc tơ ngừng hoạt động, phanh hãm tác động hãm dừng động cơ và cabin. Muốn thang đi lên chỉ việc giữ nút UP thì các quá trình hoạt động của thang sẽ diễn ra tương tự nhưng khi đó công tắc tơ U và rơle LU hoạt động. THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN Mạch gọi tầng và chuyển đổi tầng Khi vận hành điều khiển hoạt động của thang máy thì ở vị trí của các tầng và trong cabin các nút điều khiển được bố trí ở các vị trí sau: Tại cửa tầng: Ở mỗi cửa tầng thang máy: từ tầng 1 đến tầng 7, mỗi tầng đều có nút gọi tầng GT (1GT - 7GT). Khi thực hiện được lệnh điều khiển bằng nút gọi tầng thì tất cả các cửa tầng phải đóng kín khi các điều kiện liên động đã đầy đủ. Người vận hành chỉ cần ấn vào nút gọi tầng cần gọi là sẽ có lệnh điều khiển buồng thang đến đúng vị trí sàn tầng theo yêu cầu. Trong buồng thang: Trong buồng thang có 7 nút chuyển đổi buồng thang ĐT đến các tầng. Trên bảng điều khiển ta thấy có 7 nút (1ĐT - 7ĐT). Khi các điều kiện liên động đầy đủ thì người sử dụng chỉ cần ấn vào nút ĐT của tầng cần đến là sẽ có lệnh điều khiển buồng thang đến tầng xác định. Trong mạch GT vỡ ĐT bao gồm : Rơle trung gian một chiều: 1RC - 7RC tương ứng với 7 tầng và 7 tiếp điểm thường mở 1RC - 7RC, 1RV2 - 7RV2. Rơle CLR lỡ Rơle xóa nhớ tầng khi buồng thang dừng chính xác ở đó. R1 - R7 : lỡ điện trở công suất để giảm áp cho các Rơle có liên quan gây sụt áp tức thời trong thời điểm xóa duy trì lệnh điều khiển GT và ĐT. Khi ta ấn nút GT (hoặc ĐT) thì cuộn Rơle trung gian RC có điện làm đóng tiếp điểm RC tương ứng. Mạch dừng chính xác buồng thang Mạch bao gồm các rơle cảm biến kiểu chân không RT (rơle điện từ). Mỗi tầng sẽ có một QT tương ứng từ QT1 - QT7. Khi buồng thang ở tầng nào thì lá thép động nằm trên buồng thang sẽ chắn từ trường của nam châm làm cho tiếp điểm quá trình mở ra cắt mạch điều khiển cho các rơle trung gian RV1, mạch có 7 rơle RV1: từ 1RV1 - 7RV1 tương ứng cho 7 tầng. Khi buồng thang đi qua các tầng thì các tiếp điểm QT đóng lại cấp điện cho rơle RV1 tương ứng. Như vậy khi buồng thang hoạt động thì chỉ có một QT là không đóng còn lại 6QT khác vẫn ở vị trí đóng, nhờ vậy ta có thể xác định được vị trí của buồng thang đang hoạt động ở tầng nào. Rơle EX: lỡ rơle trung gian dùng để cấp tín hiệu điều khiển dừng chính xác buồng thang, rơle đó được tác động nhờ rơle cảm biến kiểu chân không QT. Khác với các QT trên, EX dừng chính xác buồng thang được gắn trên nóc cabin, còn các lá thép được đặt dọc theo giếng thang tương ứng với vị trí các tầng. Khi buồng thang còn cách sàn tầng cần dừng một khoảng đã được tính toán, thì cảm biến QT bị lá thép chắn từ trường của nam châm làm tiếp điểm của QT mở ra cắt nguồn điều khiển của EX → các tiếp điểm mở ra cắt nguồn điều khiển hoạt động của thang máy → động cơ bị mất điện → các phanh hãm tác động để dừng cabin đúng vị trí. Rơle DS: lỡ rơle gọi tầng, rơle này chỉ tác động khi cửa cabin PC đóng hết và ngược lại. Các rơle DN: lỡ rơle trung gian cửa, tác động khi các công tắc hành trình cửa tầng PE1 - PE7 đóng và ngược lại. Rơle an toàn AR: khi các rơle DS và DN tác động thì các tiếp điểm DS và DN đóng nối nguồn cho AR hoạt động. Vậy các rơle DS, DN, AR là các rơle đảm bảo an toàn Khi các điều kiện liên động đầy đủ thì các rơle này mới hoạt động. Ta phải bố trí các rơle đó để đảm bảo an toàn cho người vận hành khi thang máy đang hoạt động. Các nút STOP: là các nút dừng hoạt động của thang máy khi thang máy xảy ra sự cố đột ngột. Các nút ấn được bố trí thích hợp và tiện thao tác. Mạch logic Mạch có tác dụng xác định rõ vị trí của buồng thang và ngăn tín hiệu gọi ngược khi thang máy đang hoạt động ở hành trình lên hoặc xuống. Các rơle: 1RV2, 3RV2, 5RV2, 7RV2 làm nhiệm vụ cấp và xóa tín hiệu điều khiển cho các tầng chẳn. Các rơle: 2RV2, 4RV2, 6RV2, làm nhiệm vụ cấp và xóa tín hiệu điều khiển cho các tầng lẻ. Các rơle: 1RV3, 2RV3, 3RV3, 4RV3, 5RV3, 6RV3, 7RV3 làm nhiệm vụ cắt mạch điều khiển thông qua các tiếp điểm của chúng. Giả sử cabin đang ở tầng 1: lúc này QT1 mở thì rơle 1RV1 không tác động. Tiếp điểm 1RV1 đóng nối mạch cho rơle 1RV2 và 1RV3 có điện. Khi 1RV3 có điện thì tiếp điểm thường mở 1RV3 đóng nối mạch duy trì cho 2 rơle 1RV2 và 1RV3. Cùng lúc này tiếp điểm thường đóng 1RV3 mở để cắt nguồn điều khiển cho rơle hướng xuống MD → rơle MD không hoạt động cho dù người điều khiển có ấn lệnh điều khiển cho thang máy đi xuống. Khi buồng thang lên đến tầng 2, lúc này tiếp điểm QT1 đóng làm rơle 1RV1 tác động tiếp điểm thường đóng 1RV1 mở. Đồng thời cùng lúc này tiếp điểm QT2 mở → rơle 2RV1 không có điện, tiếp điểm thường đóng 2RV1 nối nguồn cho rơle 2RV2 và 2RV3 tác động → rơle 2RV2 có điện làm tiếp điểm thường đóng 2RV2 mở và tiếp điểm 1RV1 mở (vì rơle 1RV1 đang tác động), dẫn đến 2 rơle 1RV2 và 1RV3 mất điện → tiếp điểm 1RV2 mở xóa mạch điều khiển logic của tầng 1. Nhưng đồng thời lúc này tiếp điểm thường đóng chuẩn bị cho mạch điều khiển tầng 1 của hành trình làm việc sau: Khi rơle 2RV3 tác động thì tiếp điểm thường mở 2RV3 đóng, mạch điều khiển tầng 2 được duy trì qua các tiếp điểm : 1RV2, 3RV2, 5RV2, 7RV2. I Lưu ý : Trong mạch logic của thang máy thì có thời điểm cabin đã rời tầng 1 nhưng chưa tới tầng 2. Lúc này QT1 của tầng 1 đã đóng rơle 1RV1 có điện, tiếp điểm thường đóng 1RV1 mở, ở thời điểm này mạch duy trì cho tầng 1 lấy qua các tiếp điểm thường đóng 2RV2, 4RV2, 6RV2. Khi thang rời tầng 2 sắp tới tầng 3 thì củng xảy ra tương tự, nhưng mạch duy trì cho tầng 2 lúc này qua các tiếp điểm thường đóng của mạch lẻ. Quá trình thang máy hoạt động ở các tầng tiếp theo sẽ xảy ra như ở tầng 1 và tầng 2. Các mạch logic chẵn lẻ sẽ thay nhau xóa và duy trì các tín hiệu điều khiển của tầng trước và tầng sau so với tầng đang đứng. Mạch nguyên lí hoạt động của hệ thống tự động điều khiển khống chế truyền động thang máy ở chế độ tự động. Điều khiển hoạt động của thang máy ở chế độ tự động thì người điều khiển có thể điều khiển bằng nút gọi tầng GT ở ngoài cửa tầng hoặc bằng nút chuyển đổi tầng ĐT trong cabin. Ví dụ : Cabin đang ở tầng 1, người sử dụng muốn chuyển từ tầng 6 xuống tầng 3. Trước khi mạch điều khiển hoạt động thì phải có đầy đủ các điều kiện liên động sau: Điện áp đầy đủ, các pha đủ, thì thiết bị PMR đóng tiếp điểm tương ứng. Các cửa tầng đóng → công tắc hành trình các cửa tầng PE1 - PE7 đóng → các rơle DN1 - DN7 có điện → các tiếp điểm DN1 - DN7 đóng. Cửa cabin đóng thì công tắc hành trình PC nối nguồn cho rơle DS đóng → tiếp điểm DS đóng → rơle an toàn AR có điện → đóng tiếp điểm AR. Lúc này mạch điều khiển kín, sẵn sàng chờ tín hiệu điều khiển. Cabin đang ở tầng 1: Lúc này QT1 mở thì rơle 1RV1 không tác động. Tiếp điểm 1RV1 đóng nối mạch cho rơle 1RV2 và 1RV3 có điện. Khi 1RV3 có điện thì tiếp điểm thường mở 1RV3 đóng nối mạch duy trì cho 2 rơle 1RV2 và 1RV3. Cùng lúc này tiếp điểm thường đóng 1RV3 mở để cắt nguồn điều khiển cho rơle hướng xuống MD → rơle MD không hoạt động cho dù người điều khiển có ấn lệnh điều khiển cho thang máy đi xuống. Người sử dụng đứng ở tầng 6: Ấn nút gọi tầng 6 (6GT) thì rơle trung gian 6RC có điện, đóng tiếp điểm 6RC. Khi rơle 6RC có điện thì rơle trung gian MU có điện. Tiếp điểm thường đóng MU mở cắt rơle trung gian hướng xuống MD để đảm bảo không xảy ra hiện tượng cho người đóng điện cho cabin chuyển động xuống khi cabin đang trong hành trình lên. Tiếp điểm thường mở MU đóng nối nguồn điều khiển cho rơle trung gian LU. Khi rơle LU có điện thì tiếp điểm thường đóng LU mở cắt rơle trung gian LD. Các tiếp điểm thường mở LU đóng lại cấp điện cho công tắc tơ nâng U và cho rơle thời gian RTG. Tiếp điểm thường mở U đóng cấp nguồn cho rơle U0, khi U0 tác động thì tiếp điểm thường mở U0 đóng lại cấp điện điều khiển cho công tắc tơ tốc độ chậm BV. Khi công tắc tơ rơle U0 tác động làm phanh guốc FM mở má phanh hãm trục động cơ, động cơ nâng cabin lên ở tốc độ chậm. Sau thời gian khởi động ban đầu một khoảng t = 0,5 - 1(s) đã đặt sẵn thì rơle RTG tác động. Tiếp điểm RTG đóng lại cấp điện cho rơle RSV. Khi rơle RSV tác động thì tiếp điểm thường đóng RSV mở cắt công tắc tơ BV, đồng thời tiếp điểm thường mở RSV đóng lại cấp điện cho công tắc tơ tốc độ cao GV. Cuộn dây tốc độ cao GV của động cơ được cấp điện, đồng thời cuộn dây tốc độ thấp BV của động cơ bị cắt. Lúc này động cơ quay tốc độ cao đưa cabin lên với tốc độ cao. Khi buồng thang lên đến tầng 2, lúc này tiếp điểm QT1 đóng làm rơle 1RV1 tác động tiếp điểm thường đóng 1RV1 mở. Đồng thời cùng lúc này tiếp điểm QT2 mở → rơle 2RV1 không có điện, tiếp điểm thường đóng 2RV1 nối nguồn cho rơle 2RV2 và 2RV3 tác động → rơle 2RV2 có điện làm tiếp điểm thường đóng 2RV2 mở và tiếp điểm 1RV1 mở (vì rơle 1RV1 đang tác động), dẫn đến 2 rơle 1RV2 và 1RV3 mất điện → tiếp điểm 1RV2 mở xóa mạch điều khiển logic của tầng 1. Khi cabin cách sàn tầng 6 một khoảng là s’ đã tính toán thì lúc này cảm biến QT6 bị lá thép chắn từ trường làm mở tiếp điểm QT6, rơle 6RV1 bị mất điện, tiếp điểm thường đóng 6RV1 cấp điện cho các rơle của mạch logic 6RV2 và 6RV3, khi rơle 6RV3 có điện thì tiếp điểm thường đóng 6RV3 mở ra cắt rơle MU, khi MU mất điện thì rơle MU mất điện → rơle RTG và RSV mất điện → tiếp điểm thường đóng RSV mở ra cắt công tắc tơ GV và đồng thời đóng tiếp điểm thường mở RSV → công tắc tơ BV có điện, lúc này cabin chuyển sang tốc độ chậm. Khi cabin cách sàn tầng 6 một khoảng s” đã tính toán thì cảm biến QT bị lá thép chắn từ trường → làm mở tiếp điểm QT, cảm biến dừng chính xác QT tác động làm mất điện rơle dừng chính xác cabin EX. Khi rơle EX mất điện thì mở tiếp điểm EX làm công tắc tơ U mất điện. Khi U mất điện làm mở tiếp điểm U, mở mạch lực cắt nguồn cho động cơ. Khi đó phanh hãm tác động dừng chính xác cabin ở tầng 6. Cabin đã dừng chính xác ở tầng 6 thì người sử dụng ấn nút OPEN mở cửa cabin. Mạch điều khiển ở cửa cabin Trong cabin có 2 nút OPEN và CLOSE dùng để mở và đóng cửa cabin: Khi thang đang ở hành trình đóng, người điều khiển muốn mở lại cửa thì ấn nút OPEN → rơle OP1, RM1, OP có điện → tiếp điểm OP1 bị cắt điện cung cấp cho mạch, đồng thời RM1 được duy trì bởi cuộn dây RM1. Cửa lại được mở ra và tiếp tục hoàn thành hành trình mở. Khi cửa buồng thang đang mở, người điều khiển muốn đóng cửa ngay thì ấn nút CLOSE → cấp điện cho CL1 → tiếp điểm CL1 cắt điện cung cấp cho mạch mở cửa đồng thời OP1 đóng qua CT2 thường đóng, tiếp điểm CL1 đóng → RM2 có điện thì tiếp điểm RM2 đóng duy trì cho CL1, đồng thời CL có điện, qua tiếp điểm thường đóng OP của công tắc OP mất điện, cửa được đóng lại. Để đảm bảo an toàn cho và người điều khiển khi cabin đang vận hành cửa không được mở thì trong mạch bố trí thêm công tắc hành trình CT3. Công tắc này được tác động bởi thanh động được lắp dọc theo cửa cabin nhô hơn mép cửa một khoảng, để đảm bảo khi cửa đóng mỡ gặp vật cản thì thanh này phải tác động trước. Nó không tác động lên công tắc khi cửa cabin được đóng kín. CT3 bị tác động cấp nguồn cho OP, có liên động tác động và hành trình mở bắt đầu. Mạch điều khiển phanh hãm Khi dừng chuyển động của cabin nhất là lúc có sự cố như mất điện đột ngột thì trong mạch phải sử dụng phanh hãm để tác động kịp thời và chính xác để đảm bảo an toàn. Trong mạch được sử dụng 2 hệ thống phanh sau: Phanh guốc: có tác dụng hãm chuyển động của động cơ nên khi thiết kế phải đặt phanh sao cho tác động kịp thời với các khí cụ của mạch lực khi có sự cố. Hoạt động của phanh diễn ra như sau: khi công tắc tơ U hoặc D có điện thì các tiếp điểm thường mở U hoặc D đóng cuộn dây nam châm của phanh làm phanh tác động. Các má phanh hãm trục quay của động cơ mở và ngược lại. Phanh chêm : khi cabin chuyển động với tốc độ vượt quá tốc độ chophép (có thể do đứt cáp, lệch cáp, tốc độ động cơ tăng đột ngột …) thì quả văng li tâm tác động vào cáp quay, giật tay phanh tác động làm cho cabin dừng lại. Phanh chêm được đặt trên nóc cabin. Hệ thống phanh trên phải hoạt động một cách có thứ tự và chính xác, kịp thời hãm động cơ và cabin khi có sự cố xảy ra. Các tín hiệu đèn chiếu sáng và tiện nghi trong thang máy Trong cabin có thiết kế quạt thông gió để đảm bảo cho sự thông thoáng ở bên trong. Hệ thống đèn chiếu sáng được bố trí: Trong cabin đặt hai bóng chiếu sáng loại: 220V – 40W. Dọc giếng thang được bố trí 7 bóng đèn: 220V – 100W để phục vụ cho công việc kiểm tra và sửa chữa. Dưới đáy giếng thang bố trí 2 bóng: 220V – 60W. Để giúp cho người vận hành nắm được các thông số kĩ thuật của thang trong mọi chế độ hoạt động thì trong mạch điều khiển của thang máy có lắp đặt các tín hiệu thông báo chỉ thị tầng bằng đèn LED. Mô phỏng; ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM: Khả năng làm việc: Thang máy có khả năng hoạt động tốt, độ ổn định cao. Tốc độ di chuyển cao. Đảm bảo các yếu tố và qui định an toàn nghiêm ngặt. Không gian thang máy rỗng rãi, cabin có tính thẩm mĩ cao, tạo cảm giác thoải mái cho hành khách Khả năng chế tạo: Thiết bị chế tạo không quá phức tạp, các chi tiết lắp ráp đã được chuẩn xác theo các mẫu quy định sẵn, có thể tìm thấy trên thị trường. Nên việc chế tạo là khả thi. Khả năng lắp ráp và bảo trì: Do đặc tính của hệ thống thang máy, nên quá trình lăp ráp, bảo trì gặp một số hạn chế. Tuy nhiên, với thiết kế của nhóm đã giảm đi 1 số bộ phân như dùng truyền động vô cấp điều chỉnh điện áp thay vì dùng hộp số. Kết cấu đơn giản. Quá trìn hoạt động do tính an toàn cao, nên thang máy cần phải kiểm định, kiêm tra định kì. Nhằm đảm bảo an toàn tối đa. Độ tin cậy: Do vận chuyển con người nên yếu tố an toàn được đặt lên hàng đầu nên thiết bị đã được tính toán và chuẩn hóa có hệ số an toàn cao khoảng 5-7 lần. Do đó mà thiết bị có độ bền và độ tin cậy rất cao. Khả năng bảo vệ môi trường: Động cơ điện nên hoạt động không gây ô nhiểm. Truyền động bằng tang cuốn cáp, điều khiển vô cấp, phanh hãm điện từ nên thang máy hoạt động êm, không gây tiếng ôn xung quanh Giá thành: Trong qua trình thiết kế nhóm đã khảo sát thị trường, chọn những thiết bị phổ biến, dễ tìm kiếm, dễ mua và thay thê. Hiện nay trên thị trường giá bán của các bộ phận cấu thành nên thiết bị không cao nên thiết bị sau khi chế tạo hoàn chỉnh sẽ có giá cả phù hợp với khả năng của người tiêu dùng. KẾT LUÂN Thang máy tải khách có thiết kế và cấu tạo không quá phức tạp, các thiết bị có thể tìm thấy trên thị trường nên khả năng chế tạo ở Việt Nam là hoàn toàn khả thi. Việc bảo trì và sửa chữa thay thế có thể thực hiện được. Thiết bị rất hữu ích trong việc vận hành khách trên các nhà cao tầng hiện nay như cao ốc, bệnh viện, trường học… Thiết bị thang máy có giao tiếp dễ dãng, thông minh, dễ sử dụng TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Thanh Nam: Phương pháp thiết kế kĩ thuật, NXB ĐHQG TPHCM, 2010 Trịnh Chất – Lê Văn Uyển: Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tập 1 và 2. Nhà xuất bản giáo dục, 2003. Nguyễn Hồng Ngân, Kỹ thuật nâng chuyển: Máy vận chuyển liên tục, NXB ĐHQG TPHCM, 2006 Nguyễn Hữu Lộc: Cơ sở thiết kế máy. Nhà xuất bản Đại học quốc gia TP. Hồ Chí Minh, 2004. Trần Hữu Quế: Vẽ kỹ thuật cơ khí, tập 1 và 2. Nhà xuất bản giáo dục, 2001. Đỗ Kiến Quốc (chủ biên): Sức bền vật liệu. Nhà xuất bản Đại học quốc gia TP. Hồ Chí Minh, 2004.