thiết kế thang máy chở người

Trên khung cabin có lắp các ngàm dẫn hướng, hệ thống treo cabin, hệ thống tay đòn và bộ hãm bảo hiểm, hệ thống cửa và cơ cấu đóng mở cửa.. Trường hợp tính toán thứ tư: Cũng cần kiểm tra

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU

  

Ngày nay cùng với sự phát triển của đất nước, ngành du lịch ngày càng pháttriển mạnh mẽ đón hàng triệu du khách nước ngoài đến thăm quan, thương nhânđến làm ăn, buôn bán, đặt văn phòng tại Việt Nam Mặt khác, mật độ dân số nước

ta ngày càng gia tăng, nhu cầu về nhà ở cũng tăng theo, tất yếu sẽ hình thành nhiềukhu chung cư, cao ốc, khách sạn để đáp ứng nhu cầu trên.Vì vậy khi nói đến nhàcao tầng thì không thể không nói đến thang máy

Từ khi thang máy ra đời, nó đã giúp cho hoạt động của con người đạt hiệuquả hơn Tại Việt Nam thang máy ngày càng được sử dụng rộng rãi, với nhiềucông ty thang máy chuyên chế tạo, lắp đặt, bảo trì….như công ty thang máy ÁChâu, Thiên Nam, Thái Bình…

Đề tài em được nhà trường giao là: ”Tính toán thiết kế thang máy chở ngườidung cho nhà 10 tầng sức nâng 1000 kg”, đây là đề tài mang tính thiết thực, phùhợp với công nghệ và trình độ sản xuất trong nước

Trong quá trình em làm đề tài, được sự hướng dẫn tận tình của các thầy bộmôn, đặc biệt thầy Nguyễn Hữu Chí, đã theo sát, giải đáp các thắc mắc và tận tâmhướng dẫn, giúp em hoàn thành đề tài tốt nghiệp Em xin chân thành cám ơn BanGiám Hiệu cùng tòan thể các thầy cô và cán bộ công nhân viên của Trường ĐạiHọc Giao Thông Vận Tải cơ sở II, nơi mà em đã được đào tạo suốt 5 năm qua Dotrình độ và kinh nghiệm hạn chế nên không tránh khỏi các sai sót trong bài làm

Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô để củng cố kiến thức,

sự hiểu biết cho bản thân, nhằm phục vụ cho công việc của em sau này

Sinh viên

Vũ Văn Vinh

NHẬN XÉT GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

~~~o0o~~~

TP HCM, ngày tháng 06 năm 2013 Giáo viên hướng dấn TS Nguyễn Hữu Chí NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ĐỌC DUYỆT ~~~o0o~~~

TP HCM, ngày tháng 06 năm 2013

Giáo viên đọc duyệt

1.1 Kết cấu cabin.

Cabin là bộ phận mang tải của thang máy Cabin phải có kết cấu sao cho có thể tháo rời nó thành từng bộ phận nhỏ Theo cấu tạo, cabin gồm 2 phần: kết cấu chịu lực (khung cabin) và các vách che, trần và sàn tạo thành buồng cabin Trên khung cabin có lắp các ngàm dẫn hướng, hệ thống treo cabin, hệ thống tay đòn và bộ hãm bảo hiểm, hệ thống cửa và cơ cấu đóng mở cửa Ngoài ra, cabin của thang máy chở người phải đảm bảo các yêu cầu về thông gió, nhiệt độ và ánh sáng

Được cấu tạo bằng các thanh thép chịu lực lớn Khung cabin phải đảm bảo cho thiết kế chịu đủ tải định mức Trên khung cabin có nắp các ngàm dẫn hướng, hệ

thống treo cabin, hệ thống tay đòn và bộ bảo hiểm, hệ thống cửa và cơ cấu đóng

mở cửa Ngoài ra, cabin của thang máy chở người phải đảm bảo các yêu cầu vềthông gió, nhiệt độ và ánh sáng Hai phần kết cấu chịu lực và các vách che tạothành buồng cabin kết cấu chịu lực là các thanh dầm trên và dầm dưới, mỗi dầm là

từ hai thanh chữ U, hai thanh này được nối với thanh góc bằng bu lông tạo thànhmột khung khép kín Khung nằm lại tựa nên rầm dưới của khung đứng tạo thànhsàn cabin Dầm trên của khung đứng liên kết với hệ thống treo ca bin, đảm bảocho các cáp treo cabin có độ căng như nhau, nếu cabin có kích thước lớn thì nó còn

có liên kết thanh rằng giữa hai tầng tạo cho thang máy sự chắc chắn Trên khungcabin có lắp hệ thống tay đòn bẩy và các quả nêm của phanh an toàn, phanh này cótác dụng dừng cabin khi tốc vượt quá giới hạn cho phép Khi có tác động từ cáphạn chế tốc tác động lên tay đòn bẩy

1.2 Kết cấu khung cabin như sau.

Hình 1.1 Kết cấu khung cabin

1 Thanh ngang trên 4 Thanh xiên

2 Thanh đứng 5 Thanh dàn đỡ cabin

3 Thanh ngang dưới

1.3 Xác định kích thước cabin.

Việc xác định kích thước cabin phải chú ý đến khả năng phục vụ, tính kinh tế

Do đó kích thước cabin được xác định dựa vào tải trọng nâng và khả năng phục vụ.Thang máy thiết kế trong luận văn này dùng để chở người dùng cho nhà 10 tầngsức nâng Q = 1000kg, vận tốc v = 1,5 m/s Kích thước của cabin thang máy: chiềurộng x chiều sâu x chiều cao = 1750 x 1600 x 2200 (tra bảng 2.3,[1])

2 1

Để tính toán bền cho khung cabin ta chọn sơ bộ trước kích thước của các thanhthép, sau đó kiểm tra bền cho khung

1.3.1 Thanh ngang trên.

Kết cấu hệ dầm trên gồm có hai thanh thép [16a liên kết với nhau bằng các tấmthép giằng ở hai đầu, và một tấm giằng ở giữa về phái mặt đối dện và tấm này còndùng để treo ti cáp của cáp kéo chính

G300x200x10 : khối lượng thép tấm 200x368x10

G300x200x10=(200 x 368 x 10 x 7,85)/(103 x 1000) = 5,778 (kg)

7,85 g/cm3 : khối lượng riêng của thép

G300x300x20 : khối lượng của thép tấm 300x368x20

G300x300x20= ( 300 x 368 x20 x 7.85)/(103 x 1000) = 17,333 (kg)

4,81kg/m: khối lượng 1 m dài kg (tra bảng 3,[3]).

1.3.3 Khối lượng của thanh ngang dưới.

Kết cấu thanh ngang dưới gồm hai thanh thép [16a liên kết với nhau bằng haitấm giằng hai đầu còn dùng để bắt cụm guốc dẫn hướng và một tấm thép để đệmgiảm chấn

Hình 1.4 Thanh ngang dưới.

1: thép [16a

2 : thép tấm 200x3680x10

Khối lượng của thanh ngang dưới.

Vậy ta có khối lượng sơ bộ của cabin là:

82,439+60,606+65,106+109,9+102,64+240=660,691 kg

Ngoài ra trên cabin còn có các thiết bị khác như thanh giằng, guốc trượt, nêmcủa bộ hãm bảo hiểm…nên khi tính toán lấy khối lượng cabin là Gcab= 1000kg

1.4 Nguyên tắc chung về tinh bền thang máy

Các chi tết của thang máy, tuỳ thuộc vào thời gian làm việc của chúng có thểchia thành hai nhóm cơ bản:

Nhóm I: Các chí tiết thường xuyên làm việc trong thời gian hang máy làm việc.Nhóm II: Các chi tết chỉ làm việc trong các trường hợp có sự cố (bộ hãm bảohiểm, bộ giảm chấn…)

Khi tính các chi tiết của nhóm thứ nhất cần phải tính đến khả năng làm việc củachúng trong các điều kiện sau.

1.4.1 Trường hợp tính toán thứ nhất:

Khi tải trọng danh nghĩa tác dụng khi thang máy làm việc

1.4.2 Trường hợp tính toán thứ hai:

Khi cabin tập kết trên bộ hãm bảo hiểm và bộ giảm chấn (do hỏng đứt tời, đứtcáp…)

1.4.3 Trường hợp tính toán thứ ba:

Khi cabin chịu tải trọng thử trong lúc khám nghiệm thang máy để xin cấp phép

sử dụng theo quy phạm an toàn

1.4.4 Trường hợp tính toán thứ tư:

Cũng cần kiểm tra độ bền các chi tiết của thang máy khi cabin bị kẹt trên cácdẫn hướng (chẳng hạn như khi các dẫn hướng bị lệch đi do nhà bị lún, hay khicabin va chạm vào các vật thể ngẫu nhiên rơi vào)

Nguyên tắc chung tính bền thang máy dựa vào ứng suất cho phép

1.5 Vật liệu làm khung cabin.

Khung cabin được làm từ thép định hình Thép định hình có ưu điểm nhẹ, chịunén, chịu uốn tốt và có thể chịu được lực phức tạp

Vật liệu: CT3.

- Giới hạn chảy :

2

2 24 / /

δ

1.6 Các trường hợp tính toán theo nhóm I.

Tải trọng tính toán Qt do trọng lượng của vật nâng Q hoặc trọng lượng của đốitrọng cần được xác định có tính đến lực quán tinh Pi khi mở máy và dừng cabin

1.6.1 Trường hợp 1.

Tải trọng tính toán do trọng lượng vật nâng

Qt=Q.Kđ (1.12,[1])Tải trọng tính toán do trọng lượng cabin

Gt= Gcab.Kđ (1.14,[1])Trong đó:

- a = 1,5 m/giây2: gia tốc chuyển động của cabin (tra bảng 1.1,[1])

- G = 9,81 m/giây2: gia tốc trọng trường

15 , 1 81 , 9

5 , 1

đ cab K G Q P

2

1 ,

=

Với Kđ = 1,15+1,15*30%=1,495

1 , 1

H n t

g

a G

Q P

(6.7,[1])Thừa số 1,1 tính đến sự quá tải của cabin 10% khi thử tải bộ giảm chấn theo quyphạm an toàn

- Z = 2: số giảm chấn

- an: gia tốc hãm

cab

cab cab

cab n

G Q

G a

G Q

G Q a

a

+

+

= +

+

=

1 , 1

70 1

,

1 max

(6.6,[1])

- amax = g =9,81 m/giây2

- Q1 =70 kg: trọng lượng của một khách hàng

/ 79 , 6 10000 10000

1 , 1

10000 70

81 ,

79 , 6 1 2

10000 10000

1 , 1

81 , 9 1

Kqt hệ số quá tải Kqt=2 thang máy có puli dẫn cáp

Qt=10000.2=20000 N

Gt=10000.2=20000 N

1.6.4 Trường hợp 4.

Khi cabin bị kẹt trên ray dẫn hướng

Tải trọng được xác định theo momen lớn nhất của động cơ theo công thức

Pmax=Qt+Gcab+Gcap+W-Gđt (4.2,[1])Trong đó:

- W: các lực cản chuyển động phụ của cabin và tổn thất ở các puli dẫn hướng

1.7 Các trường hợp tính toán theo nhóm 2.

Các chi tết chỉ làm việc trong những trường hợp có sự cố ( bộ hãm bảo hiểm, bộgiảm chấn) tải trọng tính toán theo các công thức sau:

Gt=Gcab.Kđ (1.14,[1])

Qt=1,1Q.Kđ (1.15,[1])

- Với

15 , 1 81 , 9

5 , 1 1

4 , 1

Hình 1.5 Sơ đồ tính toán thanh đứng.

Tải trọng tác dụng lên một thanh

) ( 038 , 6 4

15 , 24

N P

N

P 

Với loại thép đã chọn V63 đều cạnh, ta kiểm tra tiết diện ở vị trí nguy hiểm nhất

là nơi có khoan lỗ bắt bulông M18 liên kết với thanh ngang trên

Ứng suất kéo trong thanh là

d k

F F

166 , 1 95 0 13 , 6

038 ,

Ta chọn thép góc đề cạnh L80x50x5 thỏa mãn điều kiện kết cấu

1.8.2 Tính thanh ngang trên.

Để tính toán ta xem như dầm chịu lực tập trung tại giữa dầm do lực kéo của dâycáp kéo chính gây ra, và lực này cũng chính bằng P =Q = 24,15 KN

Sơ đồ tính toán như sau:

Hình 1.6 Sơ đồ tính toán thanh ngang trên.

Theo trục Y

∑Y = RA + RB =P => RA + RB =12,075 KNTheo trục X

∑X = XA = 0

Tính và vẽ biểu đồ momen.

+ Khi Z = 0 =>M=0 (KN.cm)

+ Khi Z = 87,5 => M = -RA.z = -12,075.87,5 = - 1056,563 (KN.cm)

+ Khi Z = 175 =>M =-RA.z + P.z/2 = -12,075.175 + 24,15.87,5 = 0 (KN.cm)

Do đó ta có biểu đồ momen như sau:

Hình 1.7 Momen thanh ngang trên.

1.8.3 Tính và kiểm tra bền của thanh ngang.

Ta thấy momen lớn nhất tại tiết diện giữa dầm là Mmax=1056,563 KN.cm

Ứng suất tại tiết diện nguy hiểm trên 1 thanh [16a

129 , 5 103 2

563 , 1056

2

=

x u

Kiểm tra độ võng của một dầm

Thep [16a ln

078 , 0 823 10 1 , 2 48 2

175 15 , 24

48 2

.

4

3 3

l p f

cmTrong đó:

- E= 2,1.104 KN/cm2: modun đàn hồi của thép

- Jx=823 cm4: momen quán tính của thép [16a

4

800

1 10

46 , 4 175

078 ,

=

l

f l

f

Trong đó:

1000

1 800

30 15 , 24 4

.

cm KN l

p

Với l=30cm: chiều dài tấm thép treo ti cáp.

Mối hàn chịu uốn, nên ứng suất trong mối hàn là:

[ ]τ

+ +

=

) 6

( 7 0 2

2 2 2 1 1

n d

d

l r l r l k M

(7.3,[4])

Trong đó:

- M: momen uốn trên tấm

- ln= 30 cm: chiều dài mối hàn ngang

- ld1,ld2 =5,4 cm: chiều dài mối hàn dọc

- r1, r2=15 cm: khoảng cách của mối hàn dọc tới trọng tâm của mối hàn

- k: chiều rộng của mối hàn Thông thường lấy k=Smin=0,5 cm

) ( 8 , 0 ) 6

30 15 4 , 5 15 4 , 5 (

, 0 7 , 0 2

125 , 181

2 = KN cm

+ +

τ

Vậy mối hàn đảm bảo độ bền

1.8.4 Tính thanh ngang dưới.

Tính toán thanh ngang dưới phải kể đến trường hợp nguy hiểm nhất là: cáp kéochính bị đứt, cớ cấu hãm bảo hiểm không hoạt động, cabin bị rơi tự do xuống vađập vào hai lò xo giảm chấn ở giữa Trong trường hợp đặt lực là đột ngột nên trị số

Kđ thực tế sẽ lớn hơn trị số tính toán theo công thưc (1.13,[1]), cho nên, hợp lý lànên tăng trị số của chúng lên 20% - 30% so với giá trị tính toán

Kđ= 1,15 +1,15.30% = 1,495

Q1 = Gt+Qt = 1,495.10000+1,1.10000.1,495=3135 N = 31,395 (KN)

Sơ đồ tính toán: (xem hình 1.9)

Momen lơn nhất của dầm là nơi va chạm với giảm chấn

) ( 531 , 1373 10

4

1750 395 , 31 4

531 , 1373

Hình 1.9 Momen thanh ngang dưới.

Wx= 103 cm3 momen chống uốn của thép [16a

Xét hệ số an toàn

668 , 6

175 395 , 31

48

3 3

Jx= 823 cm4 momen quan tính của thép [16a

5 175

1 ,

=

l

f l

f

1000

1 800

: độ võng cho phép đối với kết cấu quan trọng

Vậy thép đã chọn đảm bảo độ bền và độ ổn định

1.9 Tính hệ bền đỡ cabin

Hệ dàn đỡ cabin gồm có hệ thanh đứng, hệ thanh đỡ cabin và hệ thanh xiên tất

cả chung liên kiết với nhau bằng thanh bu lông

Sơ đồ tính toán của hệ dàn đỡ cabin như sau:

Hình 1.10 Sơ đồ tính hệ dàn đỡ cabin.

Trong thực tế thì hệ thanh đỡ cabin tức là thanh AB, AC là một thanh thép liền,

và độ dài là: BC+ 360=1600 (mm) Nhưng khi tính toán xem như BC là hai dầm

riêng lẻ AB, AC và chúng cùng gối lên gối A

Nếu tính theo trường hợp này thỏa mãn yêu cầu, thì thanh BC thực tế cũng thỏamãn yêu cầu

Xác định kích thước của hệ:

) ( 85 , 46 ) ( 5 , 468 2

303 360 1600

cm mm

AC

) ( 07 , 211 8

, 205 85

222 , 0 07 , 211

85 , 46

8 , 205

222 , 0 cos

=

α

α α

tg

Tải trọng tính toán trong trường hợp này là tổ hợp tải gồm trọng lượng bản thâncabin, tải trọng của thang máy (có kể đến hệ số vượt tải) và tải trọng động phanhbảo hiểm đột ngột phanh do đứt cáp kéo chính

Q= Gcab.Kđ +1,1Qn.Kđ = 1,15.10000+1,1.10000.1,15=24150 N = 24,15 (KN) Với Kđ = 1.15: hệ số động

- Gcab=1000 (kg): trọng lượng của cabin

- Qn=1000 (kg): tải trọng nâng

Xác định nội lực trong các thanh:

Hình 1.11 Sơ đồ tính toán hện dầm đỡ cabin.

Tải trọng tác dụng lên các thanh:

) ( 2

15 , 24

Q P P

P AD + BD + CD = =

Với P =P =P /2

) ( 038 , 6 4

15 , 24

038 , 6

P P

CD

⇒

Sơ đồ tính thanh AD

Hình 1.12 Sơ đồ tính thanh AD.

Thanh AD chụi nén với lực nén S4=PAD= 6,038 (KN)

Sơ đồ tính thanh BD

Hình 1.13 Sơ đồ tinh thanh BD.

Từ sơ đồ trên ta có:

) ( 096 , 3 975 , 0

019 , 3 cos

α

) ( 687 , 0 222 , 0 096 , 3 sin

3

1.9.1 Tính và kiểm tra thanh xiên.

Với các thanh xiên đã chọn là thép có diện tích mặt cắt ngang là F=0.5.5= 2,5(cm2) và chiều dài của thanh là BD = 211,07 (cm) Đây là thanh chịu kéo với lựcnén S3 , nên ta kiểm tra mặt căt ngang tại mặt căt nguy hiểm nhất

Vì thanh được liên kết bằng bu lông M12 , nên mặt cắt nguy hiểm nhất là nơikhoan lỗ bắt bu lông

Diện tích lỗ bu lông là:

Fd=1,3.0.5 = 0,65 (cm2)Ứng suất kéo tại mặt cắt nguy hiểm nguy hiểm là:

) / ( 674 , 1 65 , 0 5 , 2

096 ,

F F

Hệ số an toàn:

674 , 1

Vậy thanh đã chọn đảm bảo độ bền

Ứng suât nén tại tiết diện nguy hiểm là:

) / ( 072 , 0 65 , 9

697 ,

Kiểm tra độ võng của dầm: (xem hình 1.14)

Ta xem như dầm trên hai gối chịu tải tập trung ở giữa dầm:

) ( 038 , 6 4

15 , 24 4

Độ võng giữa dầm là:

) ( 10 436 , 7 174 10 1 , 2 48

60 038 , 6

48

'.

4

3 3

cm J

E

l Q f

3

10 5 , 12 800

1 10

239 , 1 60

10 436 , 7

f

Vậy dầm đảm bảo độ bền và độ ổn định

mở cửa trên nóc và chịu được lực tập chung tại điểm bất kỳ do người đứng trênnóc thực hiện công việc lắp đặt, sửa chữa và kiểm tra

Buồng cabin phải đảm bảo các yêu cầu về thông gió, thoát nhiệt và ánh sáng.Ngoài ra trong buồng cabin phải có thiết bị liên lạc với bên ngoài (điện thoại hoặcchuông) trong trường hợp có sự cố

1.11 Trần cabin.

Được lắp ghép bằng ba tấm rời, bao gồm hai tấm mở rộng bên ngoài có tác dụng

đỡ và liên kết với tấm trung tâm bên trong Hai tấm mở rộng làm bằng vật liệu tolehoặc inox định hình theo chiều phẳng và được sơn tĩnh điện kèm theo các đèn màutrang trí ở các góc Tấm trung tâm có thể định hình theo chiều phẳng hoặc công vớivật liệu là tole sơn tĩnh điện hoặc inox bóng, hoặc nhựa chịu lực cao cấp Tùy theokết cấu và vật liệu của tấm trung tâm mà dập lỗ theo các hình tròn hoặc vuông đểlắp thêm mica chiếu sang tỏa ánh sang dịu của đèn neon bên trên xuống toàn thểphòng thang

Xác định chiều dày nóc trần cabin

Hình 1.15 Trần cabin.

Tải trọng tính toán tác dụng lên nóc cabin trong trường hợp này phải tính theoqui phạm an toàn là hai người (=150 Kg) tác dụng lên diện tích 0,12 m2

Giả thiết là lực phân bố điều trên nóc cabin

Hoạt tải tiêu chuẩn phân bố đều lên nóc cabin:

) / ( 00125 , 0 /

1250 12

, 0

0

=

=

n f

Chiều dài tính toán lmin=788 cm

Độ dày của nóc theo công thức biểu thức xác định gần đúng giá trị của tỉ số giữanhịp lớn nhất l và chiều dày δ của nóc:

2,34900125

,0.100

10.1,2.721

15

100.4

72115

.4

4

4 0

4 0

0  + =  + =

=

q n

E n

l

δ

) ( 5 , 2 2 , 349

788 2

- Với E = 2,1 10 4 KN/ cm2 là môđun đàn hồi của thép

Vậy ta chọn vật liệu nóc là Inox dày 2,5 mm

Khối lượng sơ bộ của sàn nóc là:

mở mạch điều khiển theo chương trình đã cài đặt cho phù hợp Vì vậy sàn động có

rất nhiều kiểu dáng là để nhận biết tải trọng có trong cabin và đóng mở cửa mạchđiều khiển theo chương trình tuỳ theo loại thang máy (loại điều khiển riêng hay kếthợp, loại đóng mở bằng tay hay tự động, loại cửa quay hay cửa lùa) Thang máyhiện nay thường là loại điều khiển kết hợp, cửa lùa đóng mở tự động Loại này chophép gọi tầng khi cabin đang chuyển động nếu tải trọng trong cabin chưa đạt tới tảitrọng danh nghĩa và không gọi tầng được nếu cabin đã đầy tải (khoảng 90% tảitrọng danh nghĩa và nếu thêm tải bằng tải trọng một người thì sẽ vượt quá tải) Khi

đó lệnh gọi tầng chỉ có thể thực hiện được khi cabin đã giảm bớt tải trọng

Với tải trọng của thang là: Q = 1000 Kg và đặt trên diện tích sàn chịu lực là (175

x 160 ) cm2 Nên khi chất tải thì ta coi như tải trọng được phân bố đều trên mặt sàncabin

Tải trọng phân bố trên sàn cabin là:

) / ( 357 , 0 ) / ( 0357 , 0 160 175

3

1 ,

x F

Theo tiêu chuẩn thì vách được làm bằng thép tấm dày 1,2 mm (thường là inox),

và có gân tăng cường cứng vững, gân thường được uốn từ thép tấm dày 2–3mm.Vách liên kết với gân là keo dán tổng hợp nhằm đảm bảo độ sáng bóng của Inoxkhông bị ố (khi liên kết là hàn thì mặt gương của Inox sẽ bị ố)

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THẾT KẾ

HỆ THỐNG DẪN HƯỚNG CABIN VÀ ĐỐI TRỌNG

Cabin thang máy di chuyển lên xuống theo phương thẳng đứng được là nhờ bộdây cáp kéo chính, nhưng chỉ có cáp kéo thôi thì trong quá trình cabin di chuyểncabin sẽ bị lắc hay bị dao động dễ gây va đập khi tải phân bố không đều trongcabin Để khắc phục tình trạng trên, để cabin vẫn chạy theo phương thẳng đứngnhưng chạy êm, không bị lắc và va đập thì cabin phải chạy theo một hệ thống dẫnhướng, đó là các ray dẫn hướng và các ngàm trượt

2.1 Dẫn hướng cabin.

Sự chuyển động êm và không ồn của cabin phụ thuộc đáng kể vào độ chính xác

và chất lượng lắp đặt ray dẫn hướng trong giếng thang

Người ta sử dụng gỗ hoặc thép để làm dẫn hướng cho cabin Dẫn hướng gỗđược sử dụng rộng rãi trong thang máy chở người, chúng thường được chế tạo từthép hình và nối với nhau bằng mộng Ưu điểm chính của loại dẫn hướng bằng gỗ

là cabin chuyển động không ồn và êm dịu khi cabin tập kết trên dẫn hướng, khi bộhãm bảo hiểm phanh đột ngột Nhược điểm chính của chúng là giá thành cao, tuổithọ không cao, có khả năng bị cong vênh và có nguy cơ hỏa hoạn Vì vậy, ngàynay loại dẫn hướng bằng gỗ ít được sử dụng

Dẫn hướng bằng thép được chế tạo từ thép góc hoặc thép hình T, các loại dẫnhướng này chủ yếu được dùng cho thang máy chở hàng loại nhỏ, ít dung cho cácthang máy chở hàng loại lớn Ngày nay đối với thang máy chở người cũng nhưthang máy chở hàng ta sử dụng loại dẫn hướng có biên dạng đặc biệt, có đầu dẫnhướng được gia công kỹ lưỡng Các đầu mút của loại dẫn hướng này cũng đượcgia công và có mộng ghép để loại trừ khả năng dịch chuyển của chúng tại các chỗnối Nhờ có sự gia công đầu dẫn hướng nên đảm bảo sự chuyển động êm dịu củacabin

Các cách lắp đặt dẫn hướng trong giếng thang:( xem hình 2.1)

Thường thì các dẫn hướng tựa trên móng của giếng thang (hình a) Trường hợpnày, người ta hàn những tấm giằng các đầu mút của dẫn hướng và đặt vào trongkhung bê tông ở độ sâu 50 ÷ 150 mm khi lắp đặt Trong một số trường hợp thì cácdẫn hướng được treo vào trần của giếng thang (hình b) và chúng làm việc chịu kéo,điều này cải tạo đều kiện làm việc của chúng khi cabin tập kết trên bộ hãm bảohiểm Nhưng kiểu treo này sẽ làm tăng tải trọng tác dụng lên giếng thang và trần,

do đó giếng thang và trần cần phải được gia cố chắc chắn Khi độ cao nâng rất lớn

Hình 2.1 Các sơ đồ lắp đặt dẫn hướng trong giếng thang.

thì người ta sử dụng dẫn hướng kiểu bơi (hình c) Tải trọng tác dụng lên dẫn hướngqua các cụm tựa được truyền lên hoàn toàn lên các phần tử của tòa nhà hoặc giếngthang Như vậy, độ lún độ của tòa nhà ảnh hưởng ít nhất đến các dẫn hướng Điềunày đặc biệt quan trọng khi chiều cao nâng lớn

Đối với thang máy thiết kế ở đây ta sử dụng loại dẫn hướng tựa lên móng của hốgiếng

Theo độ cao của giếng thang, các thanh dẫn hướng được bắt chặt vào tườngbằng bu lông cấy hoặc bằng tấm kẹp, khoảng cách giữa các chỗ bắt chặt phụ thuộcvào kêt cấu của giếng thang Để các dẫn hướng không nặng quá trong trường hợpnày ta lấy khoảng cách giữa các chỗ bắt chặt là 2,2 mét

Đối với các cabin có kích thước thông thường và khoảng cách giữa các chỗ kẹpdẫn hướng thông thường thì vị trí nguy hiểm nhất đối với dẫn hướng là vị trí guốctựa nằm ở giữa các gối tựa của dẫn hướng

2.2 Tính toán ray dẫn hướng.

Ta tiến hành tính toán dẫn hướng đối với các trường hợp: thang máy làm việcvới tải danh nghĩa và khi cabin tập kết trên bộ hãm bảo hiểm Đối với trường hợpnày hình vẽ dưới đây trình bày sơ đồ tính toán các dẫn hướng trên đó có đặt các lựctác dụng

Hình 2.2 Sơ đồ tính toán cho các dẫn hướng.

2.2.1 Chọn sơ bộ vật liệu.

Theo kinh nghiệm ta chọn loại ray dẫn hướng cabin và đối trọng cho thang máychở người tải trọng 1000 kg, vận tốc thang v = 2,5 m/s Chọn sơ bộ dẫn hướng theoISO 7465 có số hiệu: T89/B có các kích thước mặt cắt ngang như hình vẽ:

Hình 2.3 Hình dáng mặt cắt ngang của ray dẫn hướng.

Tra bảng ta được kích thước của thanh T89/B là:

Tổng chiều dài ray: L=[( Pn + 10H ].4

Trong đó:

- Chiều sâu hố thang: Pn =1600 (mm)

- Chiều cao mỗi tầng: H=3500 (mm)

- Chiều cao tầng trên cùng: Sh=2400 (mm)

ta thường bỏ qua momen này vì e quá nhỏ

Tải trọng đứng S tác dụng lên bộ phận kẹp của bộ hãm bảo hiểm, được tính theocông thức:

a n

G Q P

+

+

= µ

(5.5,[1])Trong đó:

- Q =1000 (kg): sức nâng danh nghĩa của cabin.

- Gcab=1000 (kg): trọng lượng cabin

- µ=0,25: hệ số ma sát giữa má kẹp và dấn hướng

- amax=25 (m/s2): gia tốc lớn nhất cho phép ( a= 25 m/s2)

- k=1,1÷1,2 hệ số tính đến sự không đồng đều làm việc của bộ hãm bảo hiểm.Chọn k=1,15

) ( 171 , 42847 15

, 1 ).

81 , 9

25 1 ( 8

25 , 0

10000 10000

1 , 1

N

Vậy

) ( 685 , 171388 25

, 0

171 , 42857

J

M F

Thay vào công thức trên ta được ứng suất trong ray là:

) / ( 3 , 36 ) / ( 363 7 , 43 10 6 , 59

473 , 3462051 10

Vậy ray dẫn hướng đủ bền trong trường hợp cabin tập kết trên bộ hãm bảo hiểm.

2.2.3 Tính toán ứng suất nhiệt phụ được gây ra do sự kẹp cứng các ray dẫn

=

Trong đó:

- Z0=2: tổng số bu lông bắt các dẫn hướng nằm phía trên tiết diện xem xét

- ơx= 400÷500 (N/cm2): ứng suất trong bu lông do lực xiết bu lông chọn ơx=

400 (N/cm2)

- µ1=0,15÷0,2: hệ số ma sát giữa dấn hướng và gối đỡ chọn µ= 0,15

- F= 15,7 (cm2): diện tích tiết diện của dẫn hướng

- F: diện tích tiết diện của một bu lông ta dùng bu lông M12 có diện tích tiếtdiện là:

) ( 323 , 1 4

3 , 1 4

323 , 1 2

cm KN cm

- µx = 1: là hệ số quy đổi, khi tính toán dẫn hướng ta coi nó như là một thanh

có liên kết bản lề ở hai đầu nên ta có hệ số quy đổi

- l= 2,2 (m) : là khoảng cách giữa hai gối tựa của dẫn hướng

- ix=19,5 (mm): bán kính quán tính của tiết diện trong mặt cắt ngang

Vậy:

718 , 108 10

5 , 19

12 , 2 1

3 = < =

λx

[λ] =120: độ mảnh cho phép của thanh chịu nén bằng thép

Vậy độ mảnh λ của thanh dẫn hướng có số hiệu T 89/B nằm trong giới hạn chophép

Vì vậy ta chọn thép có kí hiệu T 89/B để làm dẫn hướng cho cabin

2.2.5 Chọn ngàm dẫn hướng cho cabin và đối trọng.

Ngàm trượt của các hãng thang máy khác nhau có kết cấu rất đa dạng Ngàmdẫn hướng có tác dụng dẫn hướng cho cabin và đối trọng chuyển động dọc theoray dẫn hướng và khống chế độ dịch chuyển ngang của cabin và đối trọng tronggiếng thang không vượt quá giá trị cho phép Có hai loại ngàm dẫn hướng: ngàmtrượt và ngàm con lăn

Ngàm trượt thường dùng cho thang máy có tốc độ không lớn, má trượt thườngđược làm bằng chất dẻo có ưu điểm là không ồn, chịu mài mòn tương đối tốt vàgiảm nhẹ yêu cầu về bôi trơn các bề mặt ma sát Khi má trượt mòn có thể thay thế

dễ dàng Đối với thang máy có tốc độ lớn người ta thường dùng, ngàm con lăn chophép giảm ma sát, giảm độ ồn và khả năng va đập khi cabin đi qua các mối nốigiữa các đoạn ray dẫn hướng

Đối với thang máy có tốc độ thấp khoảng 1,5m/s thì sử dụng ngàm trượt để dẫnhướng cabin và đối trọng

trong ống 4 dùng để điều chỉnh khẻ hở theo phương ngang giữa vỏ 2 và ống 4.Ngàm trượt được bắt vào dầm trên của khung cabin bằng bu lông.

Ngàm trượt ở hình 2.4 b

Có cấu tạo đơn giản hơn song má trượt có khả năng tự lựa và là loại được sửdụng phổ biến hơn Thân ngàm 1 được cố định trên khung cabin nhờ bu lông vớicác lỗ ô van để có thể điều chỉnh khe hở giữa má trượt và mặt đầu của ray dẫnhướng Trong thân ngàm 1 có rãnh để lắp vành cao su 5 ôm lấy má trượt 2 làmbằng chất dẻo tổng hợp Nắp 4 có tác dụng che và giữ má trượt 2 cùng vành cao su

5 (nắp 4 được lắp với tai giữ 3 trên ngàm 1 bằng bu lông)

Ngàm trượt thường dùng cho thang máy có tốc độ không lớn Đối với các thangmáy có tốc độ lớn người ta thường dùng ngàm con lăn cho phép giảm ma sát, giảm

độ ồn và khả năng va đập khi cabin đi qua mối nối giữa các đoạn ray dẫn hướng.Khi dùng ngàm trượt (loại hình 2.4 a,b) thì phải có bôi trơn cho các dẫn hướng.Đối với một số thang máy nhỏ, làm việc không thường xuyên hoặc khi có dùng bạcchống ma sát đặc biệt thì mỡ được phết lên các dẫn hướng bằng cọ từ nóc cabin.Đối với thang máy làm việc thường xuyên thì người ta lắp bộ tra nhớ đặc biệt đểbôi trơn dẫn hướng một cách tự động hoặc bán tự động

Khi tốc độ chuyển động của ca bin lớn hơn1,5 – 2 m/s người ta thường sử dụngloại guốc tựa lăn

Hình 2.5 Ngàm con lăn.

1, 2 Con lăn 3 Lò xo 4 Đế ngàm

Ngàm con lăn (hình 2.5) gồm 3 con lăn lắp trên đế 4 qua các tay đòn , chốt xoay

và lò xo Con lăn 1 được đặt và tiếp xúc với mặt cầu của ray còn các con lăn 2được đặt ở hai bên ray dẫn hướng Hệ thống tay đòn, chốt xoay và lò xo có tác

dụng luôn ép con lăn có thể dịch chuyển trong quá trình chuyển động do ray dẫnhướng có sai số khi chế tạo và lắp đặt Tuy nhiên các con lăn bên chỉ được phépdịch chuyển không quá 1mm và sau đó tay đòn lắp con lăn tỳ lên vấu cứng đểkhống chế độ dịch chuyển ngang của cabin Độ dịch chuyển của con lăn 1 lắp ởđầu ray có thể cho phép lơn hơn Con lăn thường được với ổ bi và có lắp che kín,mặt lăn của con lăn có thể được bọc cao su hoặc phủ chất dẻo để giảm tiếng ồnphát sinh khi chúng lăn theo dẫn hướng

Với bài thiết kế tốt nghiệp này Ta chọn loại ngàm trượt hình 2.4 a để dẫn hướngcho cabin và đối trọng Vì vận tốc của cabin và đối trọng không cần lớn quá Việclắp đặt và điều chỉnh cũng dễ dàng hơn so với ngàm con lăn

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU AN TOÀN

VÀ GIẢM CHẤN

Thiết bị an toàn cơ khí trong thang máy có vai trò đảm bảo an toàn cho thangmáy và hành khách trong trường hợp xảy ra sự cố như: đứt cáp, cáp trượt trên rãnhpuly masát, cabin hạ với tốc độ vượt quá giá trị cho phép Thiết bị an toàn cơ khítrong thang máy gồ hai bộ phận chính: bộ hãm bảo hiểm và bộ hạn chế tốc độ

3.1 Cơ cấu an toàn.

3.1.1 Bộ hãm bảo hiểm.

3.1.1.1 Công dụng của bộ hãm bảo hiểm.

Để tránh cho cabin rơi tự do trong giếng thang khi đứt cáp hoặc hạ với tốc độvượt quá giá trị cho phép, bộ hạn chế tốc độ tác động lên bộ hãm bảo hiểm để dừng

và giữ cabin tựa trên các ray dẫn hướng Cabin của tất cả các loại thang máy đềuphải được trang bị bộ hãm bảo hiểm

Cơ cấu hãm bảo hiểm thường được bố trí nơi đầu dưới khung cabin, vì tất cảtrọng lượng khung cabin, tải trọng của thang đều tập trung xuống phía dưới khungcabin, nên đặt cơ cấu hãm bảo hiểm ở đây là an toàn nhất Và thường dùng hai cơcấu hãm ở hai đầu dưới khung cabin

Theo qui phạm về an toàn thang máy tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5866 : 1995

Bộ khống chế vận tốc phải tác động tới cơ cấu hãm bảo hiểm hoạt động khi vậntốc chuyển động của cabin (đối trọng) lớn hơn vận tốc định mức trên 15% vàkhông lớn hơn 40% với vận tốc lớn hơn 0,5 m/s đến 1,4 m/s

3.1.1.2 Yêu cầu với cơ cấu hãm cabin.

Cơ cấu hãm bảo hiểm phanh êm phải phanh hãm cabin có tải tương ứng với tảitrọng định mức của thang máy với gia tốc hãm không lớn hơn 10m/s2

Gia tốc hãm trung bình của cabin không tải hoặc của đối trọng không được vượtquá 25m/s2 đối với cơ cấu hãm bảo hiểm phanh êm Cho phép vượt các giá trị đónếu thời gian hãm không vượt quá 0,04s

Các cơ cấu hãm bảo hiểm phải có công tắc điện an toàn

Các cơ cấu hãm bảo hiểm phải được bố trí sao cho có thể bảo dưỡng được từnóc cabin hoặc từ giếng thang