BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ BÁO CÁO HỌC PHẦN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Đề tài Thiết kế sản phẩm cơ điện tử “Thang máy đơn 5 tầng dẫn động thanh răng” Giáo viên hướng dẫn Th S Nhữ Quý Thơ Sinh viên thực hiện Nguyễn Minh Quang 2018606446 Phan Văn Sơn 2018606843 Vũ Văn Vượng 2018606807 Lớp Cơ Điện tử 4 Khoa Cơ khí – K13 Hà Nội – 2021 PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂNNHÓM I Thông tin chung 1 Tên lớp ME6061 4 Khóa 13 2 Tên nhóm Nhóm 10 Họ và tên thành viên Nguyễn Minh Qua. Mục lục Danh mục hình ảnh.......................................................................................... 2 Danh mục bảng biểu ........................................................................................ 3 Lời mở đầu........................................................................................................ 4 Phần 1 Tổng quan.......................................................................................... 5 1.1 Thang máy......................................................................................................5 1.2 Các thành phần chính của một hệ thống thang máy thanh răng .......................5 Phần 2 Nội dung thiết kế ............................................................................... 6 2.1 Phân tích nhiệm vụ thiết kế.............................................................................6 2.1.1 Thiết lập danh sách yêu cầu......................................................................6 2.1.2 Tóm tắt để xác định các vấn đề cơ bản ...................................................11 2.1.3 Thiết lập cấu trúc chức năng...................................................................17 2.1.4 Tìm kiếm nguyên tắc làm việc ...............................................................22 2.1.5 Kết hợp các nguyên tắc làm việc ............................................................26 2.1.6 Lựa chọn biến thể phù hợp.....................................................................26 2.1.7 Tổng hợp và đánh giá các biến thể (bảng 1.2). .......................................28 2.2 Thiết kế cụ thể ..............................................................................................30 2.2.1 Biến áp – Máy biến áp ba pha: ...............................................................30 2.2.2 Bảo vệ hệ thống điện..............................................................................31 2.2.3 Động cơ điện ba pha ..............................................................................33 2.2.4 Bộ giảm tốc............................................................................................37 2.2.5 Kiểm soát đóng mở cửa..........................................................................38 2.2.6 Ray dẫn hướng.......................................................................................41 2.2.7 Nguồn khẩn cấp: Bộ lưu điện UPS.........................................................41 2.2.8 Đo vận tốc sử dụng Encoder tương đối...................................................42 2.2.9 Khóa hệ dẫn động: Govenor...................................................................43 2.2.10 Thông gió...............................................................................................44 2.2.11 Giảm chấn thủy lực ................................................................................45 2.2.12 Chuông báo............................................................................................45 2.2.13 Nhập liệu ...............................................................................................46 2.2.14 Hiển thị màn hình LED..........................................................................47 2.2.15 Mở cửa cứu hộ .......................................................................................47 2 2.2.16 Bộ điều khiển PLC.................................................................................48 2.3 Bản vẽ sơ bộ kết cấu cơ khí thang máy .........................................................51 Tổng kết .......................................................................................................... 55 Tài liệu tham khảo ......................................................................................... 56
Tổng quan
Thang máy
Thang máy là thiết bị thiết yếu để di chuyển người và hàng hóa giữa các tầng trong các tòa nhà cao tầng, siêu thị, khách sạn, nhà hàng và bệnh viện, giúp tiết kiệm sức lực và thời gian Với sự phát triển và giá thành ngày càng hợp lý, thang máy ngày càng được ứng dụng rộng rãi Trên thị trường hiện có nhiều loại thang máy, bao gồm thang máy chở người, chở hàng, và được phân loại theo tốc độ, tải trọng và nguyên lý hoạt động Báo cáo này sẽ tập trung vào nghiên cứu và thiết kế hệ thống thang máy dẫn động thanh răng cho tòa nhà 5 tầng.
Các thành phần chính của một hệ thống thang máy thanh răng
Hệ thống thang máy thanh răng bao gồm hai thành phần chính:
Thang máy bao gồm các thành phần cơ khí như giếng thang thẳng đứng và ray dẫn hướng cố định, cho phép buồng Cabin di chuyển nhờ hệ truyền động bánh răng – thanh răng Cabin có khả năng đóng mở cửa để phục vụ hành khách, đồng thời được trang bị hệ thống giảm chấn và hệ thống an toàn, đảm bảo an toàn trong các tình huống khẩn cấp.
Thành phần điều khiển của thang máy đóng vai trò quan trọng trong việc giám sát trạng thái và đảm bảo hoạt động ổn định của thiết bị Nó bao gồm bộ xử lý trung tâm, các thiết bị cảm biến để theo dõi hoạt động, cùng với hệ thống hiển thị và phát tín hiệu cảnh báo Ngoài ra, con người có thể can thiệp vào quá trình điều khiển thông qua hệ thống nhập liệu và các tác động cảnh báo đến hệ thống.
Nội dung thiết kế
Phân tích nhiệm vụ thiết kế
Trước khi phát triển sản phẩm, việc làm rõ nhiệm vụ thiết kế là rất quan trọng Quy trình phân tích nhiệm vụ thiết kế bao gồm các bước cơ bản sau đây.
2.1.1 Thiết lập danh sách yêu cầu
NHÓM 10 DANH SÁCH YÊU CẦU CHO THANG MÁY ĐƠN 5 TẦNG DẪN ĐỘNG THANH RĂNG 4/4/2021
W Yêu cầu Chịu tránh nhiệm
Chiều cao tổng thể: 15 – 18m Tiết diện giếng:
- Không được mở vào trong giếng thang
- Phải được mở bằng chìa khóa Cửa cứu hộ:
- Không được mở vào trong giếng thang
- Phải được mở bằng chìa khóa
- Có lỗ thông gió ở đỉnh giếng
- Tổng diện tích lớn hơn 1% tiết diện ngang giếng thang
- Kích thước tương ứng với kích thước cửa Cabin
- Độ hở khi đóng nhỏ hơn 0.006m
- Kết cấu vững, không biến dạng theo thời gian Đóng mở tự động Dẫn hướng cửa:
- Vận hành không bị kẹt, trật hướng hay vượt quá hành trình
- Dẫn hướng cả trên và dưới Bảo vệ vận hành cửa:
- Tự động đảo ngược hành trình khi gặp vật cản (không tác động ở 0.05m cuối hành trình)
- Vận tốc đóng cửa trung bình 0.3 ÷ 0.4 m/s Đèn tín hiệu báo:
- Đèn tín hiệu báo “có cabin đỗ ”
- Đèn chỉ bật khi cabin sắp dừng hoặc đã dừng tại mức sàn mỗi cửa tầng
- Đèn tín hiệu luôn sáng trong suốt quá trình cabin đỗ
Khóa và kiểm soát đóng của tầng:
- Không thể mở của khi cabin không dừng hoặc không ở trong vùng mở cửa của tầng đó
- Thang máy không thể đi khi cửa tầng chưa đóng
- Khóa cửa phải chắc chắn, không bị mở khi tác động lực < 1000N
- Cửa tầng có thể mở ra từ phía ngoài bằng một chìa khóa đặc biệt
- Phải tự động về trạng thái khóa khi cửa tầng đóng Đóng cửa tầng tự động
Chiều cao ≥ 2m Sức chứa tối đa 9 người Diện tích sàn tương ứng 1.8 ÷ 2m 2 Vách, sàn, nóc cabin:
- Chỉ cho phép các lỗi cần thiết (cửa, các lỗ thông gió, cửa cứu hộ)
- Sử dụng vật liệu thân thiện, chống cháy, chống biến dạng
- Đạt đủ độ bền cơ học khi vận hành cũng như trong trường hợp khẩn
- Trang bị tay vịn an toàn cao 0.9 ÷ 1.1m
- Diện tích sàn tương tứng tải trọng định mức
- Trang bị nóc thoát hiểm
- Thiết kế dễ hiểu, dễ thao tác
- Đường kính các nút tối thiểu 1.5cm
- Chiều cao bộ nhập liệu từ 1 ÷ 1.2m
- Trang bị màn hình báo tầng và kết quả nhập liệu
- Bố trí các lỗ thông gió trên và dưới cabin
- Tổng diện tích thông gió ≥ 1% diện tích sản cabin
- Chiếu sáng liên tục bằng bằng ánh sáng đèn điện khi sử dụng
- Cường độ rọi sáng ≥ 50 lux
- Đèn chiếu sáng rõ mặt sàn và các thiết bị điều khiển
- Trang bị nguồn sáng dự phòng tự động khi có sự cố mất điện
Sử dụng động cơ điện 3 pha Nguồn đầu vào 380V
Sử dụng kết hợp hộp giảm tốc
Dẫn động thanh răng – bánh răng
Chuyển động đồng bộ, độ ồn thấp
Các chi tiết quay phải có nắp bảo vệ, sơn màu nổi để dễ phân biệt
Bảo vệ động cơ và các thiết bị điện
- Chống ngắn mạch động cơ
- Ngắt điện khi động cơ quá tải
- Có thiết bị chống đảo pha Chiếu sáng, thông gió
- Dùng nguồn độc lập để cung cấp điện chiếu sáng, thông gió
Thiết bị báo động cứu hộ
- Trong cabin phải có thiết bị báo động ở vị trí dễ thấy và thuận tiện cho người dùng
- Điện cung cấp cho thiết bị báo động phải lấy từ nguồn điện cứu hộ
- Lắp điện thoại nội bộ Kiểm soát quá tải
- Có thiết bị hạn chế quá tải
- Ngăn thang máy hoạt động khi đang quá tải
- Báo quá tải khi vượt quá tải định mức 10%
- Tín hiệu ánh sáng, âm thanh khi quá tải
- Cửa thang máy luôn mở khi quá tải
- Mọi thao tác chuyển bị loại bỏ Nguồn khẩn cấp:
- Khởi động tự động khi mất điện
- Phục vụ hệ thống chiếu sáng, thông gió
- Cung cấp điện cho thiết bị báo động
- Khả năng duy trì ít nhất 1h
Bảo vệ khi cabin đi xuống:
- Phải có các thiết bị an toàn để ngăn không cho cabin rơi tự do, đi xuống với tốc độ quá lớn
- Hoạt động trong chiều chuyển động đi xuống
- Hoạt động khi cabin rơi tự do
- Dừng cabin khi vượt quá tốc độ của bộ khống chế vượt tốc
- Phải giữ được cabin trên ray dẫn hướng
Bộ khống chế vượt tốc:
- Phát động cho bộ hãm an toàn hoạt động khi vượt quá 115% vận tốc định mức
- Dễ dàng tiếp cận để kiểm tra bảo dưỡng Điều khiển điện:
- Ngắt điện dừng máy trước khi cabin đạt tới tốc độ giới hạn của bộ khống chế vượt tốc
- Phải có giảm chấn cabin ở giới hạn dưới và giới hạn trên của hành trình cabin
Bảng 2.1 Danh sách yêu cầu cho hệ thống thang máy
2.1.2 Tóm tắt để xác định các vấn đề cơ bản
Giai đoạn 1: Loại bỏ sở thích cá nhân, bỏ qua các yêu cầu không ảnh hưởng trực tiếp đến chức năng và các ràng buộc cần thiết
- Tương ứng với cửa cabin
- Độ hở khi đóng < 0,006m Đóng mở tự động
- Vận hành không bị kẹt, trật hướng, vượt quá hành trình
Bảo vệ cửa khi vận hành
- Tự động đảo ngược hành trình khi gặp vật cản Đèn tín hiệu báo
Khóa và kiểm soát đóng cửa tầng
Mở khóa cứu hộ Đóng cửa tự động
Chiếu sáng Điện thoại, nút báo khẩn cấp
Ray dẫn hướng Ít nhất bằng 2 thanh ray
Bề mặt có độ ma sát thấp
Chống rỉ, chống biến dạng
Máy dẫn động Động cơ 3 pha
Dẫn động thanh răng – bánh răng
Bảo vệ động cơ và các thiết bị điện
- Chống ngắn mạch động cơ
- Ngắt điện khi động cơ quá tải
- Có thiết bị chống đảo pha
Thiết bị báo động cứu hộ
- Trong cabin phải có thiết bị báo động ở vị trí dễ thấy và thuận tiện cho người dùng
- Điện cung cấp cho thiết bị báo động phải lấy từ nguồn điện cứu hộ
- Lắp điện thoại nội bộ
- Có thiết bị hạn chế quá tải
- Ngăn thang máy hoạt động khi đang quá tải
- Báo quá tải khi vượt quá tải định mức 10%
- Tín hiệu ánh sáng, âm thanh khi quá tải
- Cửa thang máy luôn mở khi quá tải
- Mọi thao tác chuyển bị loại bỏ
- Khởi động tự động khi mất điện
- Phục vụ hệ thống chiếu sáng, thông gió
- Cung cấp điện cho thiết bị báo động
- Khả năng duy trì ít nhất 1h
Bảo vệ khi cabin đi xuống:
- Phải có các thiết bị an toàn để ngăn không cho cabin rơi tự do, đi xuống với tốc độ quá lớn
- Hoạt động trong chiều chuyển động đi xuống
- Hoạt động khi cabin rơi tự do
- Dừng cabin khi vượt quá tốc độ của bộ khống chế vượt tốc
- Phải giữ được cabin trên ray dẫn hướng
- Bộ khống chế vượt tốc:
- Phát động cho bộ hãm an toàn hoạt động khi vượt quá 115% vận tốc định mức Điều khiển điện:
- Ngắt điện dừng máy trước khi cabin đạt tới tốc độ giới hạn của bộ khống chế vượt tốc
- Phải có giảm chấn cabin ở giới hạn dưới và giới hạn trên của hành trình cabin
Giai đoạn 2: Chuyển đổi dữ liệu định lượng thành dữ liệu định tính và giảm chúng thành các tuyên bố thiết yếu
Cửa tầng Đóng mở tự động
Bảo vệ cửa khi vận hành Đèn tín hiệu báo
Khóa và kiểm soát đóng cửa tầng
Mở khóa cứu hộ Đóng cửa tự động
Thông gió, chiếu sáng Điện thoại, nút báo khẩn cấp
Ray dẫn hướng Ít nhất bằng 2 thanh ray
Bề mặt có độ ma sát thấp
Chống rỉ, chống biến dạng
Máy dẫn động Động cơ 3 pha
Dẫn động thanh răng – bánh răng
Bảo vệ động cơ và các thiết bị điện Thiết bị báo động cứu hộ
Bảo vệ khi cabin đi xuống
Bộ khống chế vượt tốc Điều khiển điện
Phải có giảm chấn cabin ở giới hạn dưới và giới hạn trên của hành trình cabin
Giai đoạn 3: Trong mức độ nhất định, khái quát lại kết quả bước trước
Cửa tầng Đóng mở tự động
Bảo vệ cửa khi vận hành Đèn tín hiệu báo
Khóa và kiểm soát đóng cửa tầng
Mở khóa cứu hộ Đóng cửa tự động
Thông gió, chiếu sáng Điện thoại, nút báo khẩn cấp
Ray dẫn hướng Ít nhất bằng 2 thanh ray
Chống rỉ, chống biến dạng
Máy dẫn động Động cơ 3 pha
Dẫn động thanh răng – bánh răng
Bảo vệ động cơ và các thiết bị điện
Thiết bị báo động cứu hộ
Bảo vệ khi cabin đi xuống
Bộ khống chế vượt tốc Điều khiển điện
Giai đoạn 4: Hình thành vấn đề theo các thuật ngữ trung lập về giải pháp
Thiết kế thang máy đơn dẫn động bằng bánh răng-thanh răng cho tòa nhà 5 tầng
2.1.3 Thiết lập cấu trúc chức năng a) Chức năng tổng thể
- Khái quát chức năng tổng thể của thang máy
Người và vật liệu Người và vật liệu Điện năng Cơ năng
Hình 2.1 Chức năng tổng thể của thang máy
Kiểm soát vị trí Chuyển đổi Điện – Cơ
X ử lý v à đi ều k hi ển Ch ứa n gư ời
Biến áp Người và vật liệu
Bảo vệ hệ thống điện Báo khẩn cấp
Báo tín hiệu Dẫn động Kiểm soát đóng mở cửa tầng
Chiếu sáng Kiểm tra và cứu hộ
Gọi thang Hãm an toànNguồn khẩn cấp Giảm chấn cabin
Tín hiệu điều khiển Tín hiệu hiển thị Tín hiệu khẩn Người và vật liệu
Hình 2.2 Sơ đồ cấu trúc chức năng tổng thể của thang máy b) Các chức năng con
- Bảo vệ hệ thống điện
- Kiểm soát đóng mở cửa
Ngắt điện khi quá tải
Chống đảo pha Điện năng Điện năng
Phát động đóng mở cửa
Phát hiện vật cản Đảo ngược hành trình cửa
Mở khóa cứu hộ Điện năng Cơ năng
Hình 2.3 Sơ đồ cấu trúc chức năng bảo vệ hệ thống điện thang máy
Hình 2.4 Sơ đồ cấu trúc chức năng dẫn động thang máy
Hình 2.5 Sơ đồ cấu trúc chức năng kiểm soát đóng mở cửa thang máy
- Kiểm soát vị trí thang
Phát động kéo thang Đo vị trí Đóng mở cửa
Xử lý và điều khiển
Hiển thị Tín hiệu hiển thị Đo tốc độ Phát động kéo thang Tốc độ
Xử lý và điểu khiển
Hình 2.6 Sơ đồ cấu trúc chức năng kiểm soát vận tốc thang máy
Hình 2.7 Sơ đồ cấu trúc chức năng hãm an toàn của thang máy
Hình 2.8 Sơ đồ cấu trúc chức năng kiểm soát vị trí thang máy
- Kiểm soát quá tải cho thang
Phát động kéo thang Đo khối lượng
Xử lý và điều khiển
Tín hiệu báo quá tải
Xử lý và điểu khiển
Hình 2.9 Sơ đồ cấu trúc chức năng kiểm soát quá tải cho thang máy
Hình 2.10 Sơ đồ cấu trúc chức năng nhập liệu cho thang máy
2.1.4 Tìm kiếm nguyên tắc làm việc
Giải pháp Chức năng con
1 Biến áp Máy biến áp ba pha
Máy biến áp một pha
Bảo vệ hệ thống điện
Cầu chì Aptomat Mạch bảo vệ
3 Ngắt điện khi quá tải
Cầu chì Aptomat Rơ le
Mạch chống đảo pha Contactor
Chiếu sáng + Thông gió Đóng mở Nhập liệu cửa
Nguồn khẩn cấp Kiểm tra và cứu hộ
Xử lý và điều khiển
Tín hiệu điều khiển bên ngoài
Hình 2.11 Sơ đồ cấu trúc chức năng chứa người
Khống chế tốc độ Đo tốc độ Encoder Tốc kế điện tử
6 Phát động kéo thang Động cơ ba pha Động cơ điện xoay chiều
7 Chuyển đổi điện cơ Động cơ điện ba pha Động cơ điện xoay chiều
Giảm tốc Bộ giảm tốc bánh răng
Bộ giảm tốc trục vít
Bộ giảm tốc hệ hành tinh
Thanh răng- bánh răng thẳng
Thanh răng- bánh răng nghiêng
10 Dẫn hướng Ray dẫn hướng Khe dẫn hướng
11 Xử lý và điều khiển
Kiểm soát đóng mở cửa
Phát động đóng mở cửa Đông cơ điện xoay chiều Động điện một chiều
13 Truyền động Bánh răng Dây cáp Dây đai
Ray dẫn hướng Khe dẫn hướng
Cơ cấu đảo hành trình
Mạch đảo chiều động cơ
Chìa khóa Ốc an toàn
Phanh sử dụng nam châm điện
Cơ cấu ngắt hệ dẫn động
Kiểm soát vị trí thang Đo vị trí
22 Hiển thị Màn hình LED Màn hình LCD Loa
23 Đóng mở cửa Động cơ xoay chiều Động cơ một chiều
24 Phát động kéo thang Động cơ điện ba pha Động cơ điện xoay chiều
Kiểm soát quá tải Đo khối lượng
Cảm biến tải áp điện
Cảm biến tải quang học
Cảm biến tải siêu âm
26 Báo quá tải Màn hình Chuông Đèn báo
27 Phát động kéo thang Động cơ điện ba pha Động cơ điện xoay chiều
Nút bấm Màn hình cảm ứng
29 Hiển thị Màn hình LED Màn hình LCD
Nút bấm Màn hình cảm ứng
31 Hiển thị Màn hình LED Màn hình LCD
32 Báo tín hiệu Loa Đèn báo
33 Chiếu sáng Đèn led Đèn sợi đốt Đèn huỳnh quang
34 Thông gió Quạt thông gió Điều hòa
Chứa người và vật liệu
Nút bấm Màn hình cảm ứng
Mở một phía Mở hai phía
37 Hiển thị Màn hình Chuông Đèn báo
Nút ấn khẩn cấp Điện thoại khẩn
39 Kiểm tra và cứu hộ Cửa cứu hộ Cửa kiểm tra
41 Báo khẩn cấp Loa Đèn báo
Bảng 2.2 Nguyên tắc làm việc cho từng chức năng trong thang máy
2.1.5 Kết hợp các nguyên tắc làm việc
Các nguyên tắc làm việc được kết hợp thành các biến thể, được thể hiện trong bảng 1.1 Những nguyên tắc cùng màu sẽ tạo thành một biến thể, với ba biến thể khác nhau được phân loại theo màu sắc: màu đỏ (biến thể 1), màu vàng (biến thể 2) và màu xanh (biến thể 3) Tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét tính khả thi của các biến thể này.
2.1.6 Lựa chọn biến thể phù hợp
Sau khi kết hợp các nguyên tắc làm việc (biểu diễn trên bảng 1.1), ta được ba biến thể tiêu biểu:
Để chọn lựa biến thể phù hợp nhất, cần xây dựng các tiêu chí đánh giá và so sánh Mỗi tiêu chí có độ phức tạp và tầm quan trọng khác nhau, do đó, việc xây dựng một cây mục tiêu sẽ giúp chúng ta nhìn nhận rõ hơn về mức độ quan trọng của từng tiêu chí.
Cây mục tiêu bao gồm các tiêu chí được xác định cho biến thể, trong đó các tiêu chí lớn có các tiêu chí nhỏ hơn Điểm bên trái (w) thể hiện độ quan trọng của tiêu chí so với tiêu chí lớn hơn, trong khi điểm bên phải (wt) phản ánh mức độ quan trọng của tiêu chí đó đối với toàn bộ hệ thống.
Hình 2.12 Sơ đồ cây những tiêu chí đánh giá cho một hệ thống thang máy
Hệ thống thang máy làm việc tin cậy, hiệu quả
Kết cấu cơ khí vững chắc, hoạt động trơn tru
Hệ thống điện ổn định, an toàn
Biến áp Chuyển đổi điện cơ
Giảm tốc Truyền động Dẫn hướng Dẫn động
Khả năng ứng biến linh hoạt
Bảo vệ hệ thống điện
Ngắt điện khi quá tải
Kiểm soát đóng mở cửa
Truyền động Dẫn dẫn hướng cửa
Phát hiện vật cản Đảo ngược hành trình
Xử lý và điều khiển
Kiểm soát vị trí thang Đo vị trí Đóng mở cửa
Hiển thị Kiểm soát quá tải Đo khối lượng
Khống chế tốc độ Đo tốc độ
Không gian Cabin thân thiện, dễ sử dụng
Kiểm tra và cứu hộ
2.1.7 Tổng hợp và đánh giá các biến thể (bảng 1.2)
STT Tiêu chí Điểm tiêu chí Điểm đánh giá
Hệ thống điện an toàn, ổn định
Bảo vệ hệ thống điện
Ngắt điện khi quả tải 0.025 0.013 0.005 0.013 Chống đảo pha 0.025 0.015 0.015 0.01 Chuyển đổi điện cơ 0.06 0.04 0.02 0.04 Nguồn khẩn cấp 0.05 0.01 0.01 0.03
Kết cấu cơ khí vững chắc, hoạt động trơn tru
Giảm tốc 0.05 0.01 0.02 0.02 Truyền động 0.05 0.03 0.02 0.03 Dẫn hướng 0.05 0.025 0.025 0.025
Kiểm soát đóng mở cửa
Phát động mở cửa 0.02 0.008 0.002 0.01 Truyền động 0.03 0.01 0.005 0.015
Phát hiện vật cản 0.02 0.005 0.005 0.01 Đảo ngược hành trình cửa 0.03 0.01 0.01 0.02
Bảng 2.3 Điểm đánh giá cho các biến thể
Khả năng ứng biến linh hoạt
Xử lý và điều khiển 0.04 0.01 0.01 0.02
Phát hiện vượt tốc 0.015 0.005 0.01 0.01 Phanh an toàn 0.015 0.005 0.002 0.008
Kiểm soát vị trí thang Đo vị trí 0.02 0.005 0.015 0.015 Đóng mở cửa 0.015 0.005 0.002 0.008 Hiển thị 0.005 0.001 0.001 0.003
Kiểm soát quá tải Đo khối lượng 0.03 0.005 0.005 0.02 Báo quá tải 0.01 0.003 0.002 0.005
Khống chế tốc độ Đo tốc độ 0.015 0.005 0.01 0.01
Cabin thân thiện, dễ sử dụng
Chứa người Đóng mở cửa 0.04 0.03 0.01 0.03
Kiểm tra và cứu hộ 0.02 0.01 0.01 0.01
Biến thể số 3 đạt điểm đánh giá cao nhất và xếp hạng tổng thể tốt nhất, chứng tỏ sự tối ưu vượt trội theo các tiêu chí đã đề ra Do đó, biến thể 3 là giải pháp nguyên tắc lý tưởng để khởi đầu giai đoạn thiết kế cụ thể.
Thiết kế cụ thể
2.2.1 Biến áp – Máy biến áp ba pha:
Công suất phụ tải P = 12kW, cos φ =0,85
Công suất của máy biến áp: P
=> Lựa chọn máy biến áp 3 pha có công suất 20KVA
Tên sản phẩm: Máy biến áp Litanda 20KVA 3 pha
Mã sản phẩm: LT-BA-3F-20KVA
Thông số kỹ thuật Điện áp vào 380V 3 pha Điện áp ra 380V/220V/200V
Hình 2.13 Máy biến áp Litanda 20KVA 3 pha
Nhiệt độ môi trường -5 o C đến +40 o C Độ bền cách điện Lớn hơn 3MΩ ở điện áp 1 chiều 500V
Bảng 2.4 Thông số kỹ thuật máy biến áp Litanda 20KVA 3 pha
2.2.2 Bảo vệ hệ thống điện a) Aptomat:
Aptomat là thiết bị ngắt mạch quan trọng, giúp bảo vệ toàn bộ hệ thống điện bằng cách tự động ngắt khi dòng điện vượt quá mức an toàn Với ưu điểm là khả năng đóng mở nhanh chóng và tạo ít tia lửa, Aptomat không chỉ đảm bảo an toàn cho các thiết bị kết nối mà còn cho phép khôi phục trạng thái hoạt động mà không cần thay thế như cầu chì, tiết kiệm thời gian và chi phí.
- Hệ số công suất cosφ 0.8
Do đó ta chọn loại aptomat 3 pha 15 A
Tên sản phẩm: Aptomat Schneider EZC100B3015 15A 7.5kA 3Pha
Hình 2.14 Aptomat Schneider EZC100B3015 15A 7.5kA 3Pha
Dòng cắt ngắn mạch 7.5kA Điện áp định mức 415V
Aptomat Schneider EZC100B3015 15A 7.5kA 3Pha là thiết bị quan trọng trong hệ thống điện Để ngăn chặn hiện tượng đảo pha gây nguy hiểm cho người và thiết bị, việc sử dụng contactor chống đảo pha là cần thiết Thiết bị này giúp bảo vệ động cơ kéo, đảm bảo hoạt động an toàn và ổn định trong cabin.
Contactor chống đảo pha là thiết bị tự động kết nối với nguồn ba pha, có chức năng giám sát hoạt động của nguồn điện Khi phát hiện mất pha hoặc hiện tượng đảo pha, tiếp điểm trong mạch nguồn sẽ mở, ngắt điện cho mạch động lực nhằm bảo vệ hệ thống.
Tên sản phẩm: Contactor Schneider LC1D18Q7 18A 380V
Dòng điện 18A Điện áp điều khiển 380V
Bảng 2.6 Thông số kỹ thuật Contactor schneider LC1D187Q7 18A 380V
2.2.3 Động cơ điện ba pha a) Tính chọn động cơ:
Các thông số kỹ thuật cơ bản:
- Trọng lượng buồng thang: Gbt = 300kg
- Trọng lượng tải cho phép: G = 700kg
Lực tác dụng nên bánh răng truyền động là:
Công suất tĩnh của động cơ tính theo công thức:
Mô men tương ứng với lực kéo:
Hình 2.16 Sơ đồ động học của thang máy
G – Khối lượng người và vật liệu [kg]
Gbt – Khối lượng thang máy [kg] v – Tốc độ nâng [m/s] η – Hiệu suất cơ cấu nâng (0,5 – 0,8) ηh – Hiệu suất cơ cấu hạ i – tỷ số truyền b) Phụ tải tĩnh:
Lực kéo khi nâng đầy tải:
𝐹 𝑛 = (𝐺 + 𝐺 𝑏𝑡 ) 9,8 = (700 + 300) 10 = 10 10 3 (N) Công suất tĩnh của động cơ khi nâng đầy tải:
Công suất khi động cơ hạ đầy tải:
𝑃 ℎ = 𝐹 ℎ 𝑣 10 −3 𝜂 ℎ = −(10 10 3 ) 1 10 −3 0,75 = −7,5[kW] Moomen tương ứng với lực kéo khi nâng tải định mức
Momen khi hạ đầy tải:
8 0,75 = 56,25[Nm] c) Xác định hệ số tiếp điện tương đối
Xét 1 chu kỳ lên xuống làm việc dài nhất của thang máy là di chuyển từ tầng
1 đến tầng 5 Trong một chu kỳ thang máy dừng lại 2 lần, lần 1 là đón người từ tầng 1, lần 2 là cho người ra ở tầng 5
Nếu không tính thời gian người dùng giữ nút mở cửa, mà chỉ xem xét thời gian mở cửa được lập trình trước (10 giây), thì tổng thời gian nghỉ của động cơ sẽ được xác định.
Chọn gia tốc ban đầu của thang máy là 1,5 m/s 2
Thời gian để thang máy có vận tốc 1m/s là:
1,5 = 0,67 (𝑠) Thời gian này Cabin đi được quãng đường:
2 = 0,337 (𝑚) Cũng với gia tốc 1,5 m/s 2 thời gian hãm dừng của Cabin là:
𝑆 ℎ = 𝑆 𝑘𝑑 = 0,337 (𝑚) Chiều cao hoạt động của thang máy là 18m, vậy thời gian thang máy chạy với vận tốc 1m/s là:
1 = 17,326 (𝑠) Tổng thời gian làm việc trong 1 hành trình lên hoặc xuống của thang máy là:
𝑡 𝑙𝑣1 = 17,326 + 0,67 2 = 18,67 (𝑠) Tổng thời gian làm việc trong một chu kỳ là:
𝑡 𝑙𝑣 = 18,67 2 = 37,33 (𝑠) Một chu kỳ của thang máy là:
Vậy hệ số tiếp điện tương đối của thang là:
Hình 2.17 Đồ thị phụ tải của thang máy
36 d) Chọn sơ bộ công suất động cơ
Công suất đẳng trị trên trục động cơ:
Ta chọn hệ số đóng điện tiêu chuẩn TĐ%tc = 40%
Công suất ứng với hệ số tiếp điện của động cơ TĐ% 78,4% là:
Mômen đẳng trị trên trục động cơ:
Mômen được hiệu chỉnh lại:
Sử dụng bộ 3 động cơ không đồng bộ roto lồng sóc với cùng công suất giúp hệ thống làm việc độc lập, tăng cường tính an toàn và phân phối đều lực tác động lên bánh răng.
Mỗi động cơ phải thỏa mãn:
2 = 5,3 vậy động cơ cần P ≥ 5.3 [kW]
2 = 31.2 vậy động cơ cần M ≥ 31.2 [Nm]
Sử dụng động cơ không đồng bộ 3 pha Hem 3K112M4
Loại động cơ Động cơ không đồng bộ 3 pha
Tỷ số momen cực đại 2,2
Tỷ số dòng điện khởi động 6
Bảng 2.7 Thông số kỹ thuật động cơ HEM 3K112M4
Bộ giảm tốc là hệ thống bánh răng được lắp ghép nhằm tăng tỉ số truyền và giảm tốc độ quay của trục dẫn động, nhờ vào sự khác biệt về đường kính và số răng giữa các cặp bánh răng Trong thang máy, hộp giảm tốc sử dụng loại bánh răng, với trục sơ cấp nối với động cơ chính và trục thứ cấp kết nối với bộ truyền động của thang máy.
Theo yêu cầu công nghệ chọn bánh răng có môđun m1 = 8 và số răng Z 15, nên ta có đường kính bánh răng
D =m Z =8.150(mm) =0.12 (m) Vậy để thang máy chạy với tốc độ 1 m/s thì bánh răng cần quay với tốc độ:
= = Tốc độ động cơ là 1340 rpm
= 160 Vậy chọn bộ giảm tốc tỷ số truyền là 8
- Tên sản phẩm: Hộp giảm tốc ZQ100
2.2.5 Kiểm soát đóng mở cửa a) Nguồn phát động lực mở cửa
Cửa thang máy hoạt động nhờ vào động cơ điện một chiều, có chức năng kéo cửa buồng thang mở ra hoặc đóng vào Động cơ này được kết nối với bộ truyền động của cửa và được điều khiển bởi bộ điều khiển trung tâm của thang máy.
Sử dụng động cơ giảm tốc một chiều BEMONOC
Kích thước (DxRxC) 58.1x40.1x35mm Điện áp sử dụng 24 V
Momen cực đại: 42kg.cm
Bảng 2.8 Thông số kỹ thuật động cơ giảm tốc một chiều BEMONOC
Hình 2.19 Hộp giảm tốc ZQ100
39 b) Phát hiện vật cản khi đóng cửa sử dụng công tắc hành trình
Công tắc hành trình là thiết bị quan trọng dùng để giới hạn hành trình chuyển động của các cơ cấu cơ khí Nguyên lý hoạt động của nó dựa trên sự liên kết giữa công tắc và cữ chặn; khi có vật cản đè lên cữ chặn, công tắc sẽ chuyển đổi trạng thái và gửi tín hiệu đến thiết bị xử lý, thông báo có sự hiện diện của vật cản.
Lựa chọn công tắc hành trình: S3-1370
Thông số kỹ thuật Điện áp làm việc 5-250V
Dòng tải tối đa 10A Độ trễ tiếp điểm 3ms
Bảng 2.9 Thông số kỹ thuật công tắc hành tình S3-1370
Hình 2.21 Công tắc hành trình S3-1370Hình 2.20 động cơ giảm tốc một chiều BEMONOC
Hai cửa thang máy mở ra theo hai hướng khác nhau nhờ vào bộ truyền động dây đai Mỗi cửa được kết nối với một hướng của bộ truyền động, vì vậy khi dây đai hoạt động, hai cửa sẽ tự động kéo ra ngoài theo chiều ngược nhau.
Hai cửa thang máy được dẫn hướng nhờ vào cặp bánh xe và khe dẫn hướng được bố trí ở trên và dưới cửa
Hình 2.22 Truyền động mở cửa bằng dây đai
Hình 2.23 Bố trí khe dẫn hướng cửa buồng thang
Tên sản phẩm: Ray dẫn hướng T114/B
Chiều cao sóng giữa chữ T 89mm
Bề dày sóng giữa chữ T 16mm
Bề dày cạnh ngang chữ T 11mm
Bảng 2.10 Thông số kỹ thuật ray dẫn hướng T114/B
2.2.7 Nguồn khẩn cấp: Bộ lưu điện UPS
UPS (Bộ cấp điện không ngắt quãng) là thiết bị cung cấp điện năng tạm thời để duy trì hoạt động của thiết bị điện và máy tính khi xảy ra sự cố về điện Cấu tạo của UPS bao gồm bộ cấp nguồn cho pin dự phòng và bộ chuyển đổi nguồn từ pin ra thiết bị tải Khi cần thiết, một công tắc chuyển mạch sẽ chuyển đổi giữa nguồn điện chính và nguồn điện dự phòng Thời gian chuyển đổi của UPS rất nhanh, giúp đảm bảo nguồn điện cấp cho hệ thống gần như liên tục.
Lựa chọn và sử dụng bộ lưu điện UPS Hyundai 5KVA
Số pha Vào 1pha, ra 1pha Điện áp vào 110-300 VAC Điện áp ra 220± 1% VAC
Tải
