Thiết kế thang máy chở khách không buồng máy

Thang máy là thiết bị không thể thiếu được trong việc vận chuyển người và hàng hóa theo phương thẳng đứng trong các tòa nhà cao tầng, chính vì vậy mà từ khi xuất hiện đến nay thang máy luôn được nghiên cứu, cải tiến, hiện đại hóa để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của hành khách cũng như yêu cầu ngày càng cao về tính an toàn, về tốc độ di chuyển, khối lượng vận chuyển, tiện nghi ... Trong những năm gần đây, tại Việt Nam, yêu cầu về nhà ở tăng trong khi quỹ đất thì hạn chế, do đó xu hướng phát triển nhà theo chiều cao là tất yếu. Vì vậy thang máy ngày càng tăng về số lượng cũng như độ cao nhờ đó thang máy, thang cuốn nói chung và thang máy chở người nói riêng đ• và đang sẽ được sử dụng càng nhiều. Các h•ng thang máy hàng đầu đ• có mặt ở nước ta. Tuy nhiên so với các nước trong khu vực số lượng thang máy được lắp đặt chưa lớn và vẫn còn là một thiết bị mới. Sự hiểu biết về thang máy còn bị giới hạn ở một số nhà chuyên môn. Nhất là về cấu tạo, lắp đặt, sử dụng và vận hành thang. Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp của em là: Thiết kế thang máy chở khách không buồng máy

Lời nói đầu

Thang máy là thiết bị không thể thiếu đợc trong việc vận chuyển ngời

và hàng hóa theo phơng thẳng đứng trong các tòa nhà cao tầng, chính vì vậy

mà từ khi xuất hiện đến nay thang máy luôn đợc nghiên cứu, cải tiến, hiện

đại hóa để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của hành khách cũng nh yêu cầungày càng cao về tính an toàn, về tốc độ di chuyển, khối lợng vận chuyển,tiện nghi

Trong những năm gần đây, tại Việt Nam, yêu cầu về nhà ở tăng trongkhi quỹ đất thì hạn chế, do đó xu hớng phát triển nhà theo chiều cao là tấtyếu Vì vậy thang máy ngày càng tăng về số lợng cũng nh độ cao nhờ đóthang máy, thang cuốn nói chung và thang máy chở ngời nói riêng đã và

đang sẽ đợc sử dụng càng nhiều Các hãng thang máy hàng đầu đã có mặt ởnớc ta

Tuy nhiên so với các nớc trong khu vực số lợng thang máy đợc lắp đặtcha lớn và vẫn còn là một thiết bị mới Sự hiểu biết về thang máy còn bị giớihạn ở một số nhà chuyên môn Nhất là về cấu tạo, lắp đặt, sử dụng và vậnhành thang

Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp của em là: Thiết kế thang máy chở khách không buồng máy – là một loại thang mới, cha đợc lắp đặt nhiều ở Việt

Nam Do đó nhiệm vụ của em lại càng khó khăn trong khi hiểu biết cơ bản

về thang máy còn cha thật nhiều Tuy nhiên để hoàn thành tốt đồ án, nângcao hiểu biết của bản thân cũng nh góp phần phát triển thang máy ở ViệtNam, em đã rất cố gắng tìm hiểu qua các tài liệu vốn rất ít ỏi, qua thực tế lắpráp và vận hành thang máy tại cơ sở thực tập

Là một sinh viên sắp ra trờng, em tự thấy có trách nhiệm phải cố gắnggóp phần vào sự phát triển chung của ngành cơ khí nớc nhà Cụ thể thôngqua đồ án này em muốn mình sau khi ra trờng sẽ trở thành một ngời có hiểubiết sâu về thang máy từng bớc nắm bắt kỹ thuật cũng nh các vấn đề khác vềthang máy tiến tới có thể đi đến tự sản xuất, giảm giá thành của thang, biếncông nghệ sản xuất thang máy của nớc ngoài thành công nghệ của chínhmình

Trang 1

Thực tế cho thấy, điều mà hầu hết sinh viên mới ra trờng gặp phải đó

là sự thiếu kinh nghiệm thực tế, thiếu những va chạm cần thiết nên việc thay

đổi điều này là hết sức quan trọng Để bổ sung kinh nghiệm thực tế ngay từkhi cha ra trờng thì việc tận dụng tốt kỳ thực tập tốt nghiệp và quá trình làm

đồ án tốt nghiệp là hết sức quan trọng Đợc sự quan tâm của trờng cũng nhthầy Nguyễn Văn Hội - là ngời trực tiếp hớng dẫn tốt nghiệp tạo điều kiện,

em đã tận dụng tốt dịp này để bổ sung những điều còn thiếu: tiếp cận vớithực tế sản xuất, lắp ráp thang máy làm quen và tìm hiểu về công việc saukhi ra trờng, tìm hiểu so sánh những điều đã học so với thực tế, côngviệc của các kĩ s tại các phòng kĩ thuật hay ngay tại nơi sản xuất, làm quendần với sự hoạt động của một công ty Qua dịp này, em đã cảm thấy giữa họctập và thực tế sản xuất có một khoảng cách tơng đối lớn Để hiểu đợc những

điều đó em phải rất cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy thuộc bộ môn Cơ sở thiết

kế máy đã tận tình giúp đỡ em trong quá trình làm đồ án đặc biệt là thầyNguyễn Văn Hội hớng dẫn trực tiếp cho em

Em cũng rất cảm ơn đến sự hết sức tạo điều kiện của bộ môn Cơ sởthiết kế máy cũng nh Khoa Cơ khí

Hà nội ngày … tháng … năm … tháng … tháng … năm … năm … tháng … năm … Sinh viên: Trần Văn Minh

PhÇn I TÝnh to¸n thiÕt kÕ thang m¸y

Trang 3

Chơng I Tổng quan về thang máy

I Khái niệm chung về thang máy:

* Thang máy là thiết bị chuyên dụng để chở ngời, hàng hóa, vật liệu theo phơng thẳng đứng hoặc nghiêng một góc nhỏ hơn 150 so với phơngthẳng đứng theo một tuyến đã định sẵn

* Thang máy thờng dùng trong khách sạn, công sở, chung c, bệnhviện, các đài quan sát, tháp truyền hình, trong các nhà máy, công xởng

Đặc điểm vận chuyển bằng thang máy so với các thiết bị vận chuyển khác làthời gian vận chuyển của một chu kỳ bé, tần suất vận chuyển lớn, đóng mởmáy liên tục Ngoài ý nghĩa về vận chuyển, thang máy còn là một trong cácyếu tố làm tăng vẻ đẹp và tiên nghi của các công trình

* Nhiều quốc gia trên thế giới quy định, đối với các tòa nhà 6 tầng trởlên đều phải đợc trang bị thang máy để đảm bảo cho ngời đi lại thuận tiện,tiết kiệm thời gian và tăng năng suất lao động Giá thành của thang máytrang bị cho công trình so với tổng giá thành của công trình chiếm khoảng6% đến 7% là hợp lý Đối với những công trình đặc biệt nh bệnh viện, nhàmáy, khách sạn , tuy số tầng nhỏ hơn 6 nhng do yêu cầu phục vụ vẫn phảitrang bị thang máy

* Với những nhà cao tầng có chiều cao lớn thì việc trang bị thang máy

là bắt buộc để phục vụ việc đi lại trong tòa nhà Nếu vấn đề vận chuyển ngờitrong tòa nhà này không đợc giải quyết thì các dự án xây dựng các tòa nhàcao tầng không thể thành hiện thực

* Thang máy là một thiết bị vận chuyển đòi hỏi tính an toàn nghiêmngặt, nó liên quan trực tiếp đến tài sản và tính mạng con ngời Vì vậy yêucầu chung đối với thang máy là khi thiết kế, chế tạo, lắp đặt, vận hành, sửdụng và sửa chữa là phải tuân thủ một cách nghiêm ngặt các yêu cầu về kỹthuật an toàn đợc quy định trong các tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm

* Thang máy chỉ có cabin đẹp, sang trọng, thông thoáng, êm dịu thìcha đủ điều kiện để đa vào sử dụng mà phải có đầy đủ thiết bị an toàn, đảmbảo độ tin cậy nh: điện chiếu sáng dự phòng khi mất điện, điện thoại nộibộ(Interphone), chuông báo, bộ hãm bảo hiểm, an toàn cabin (đối trọng),công tắc an toàn cửa tầng, bộ cứu hộ khi mất điện nguồn

II Lịch sử phát triển của thang máy:

* Cuối thế kỷ XIX, trên thế giới mới chỉ có một vài hãng thang máy ra

đời nh OTIS, Schindler Chiếc thang máy đầu tiên đã đợc chế tạo và đa vào

sử dụng là của hãng thang máy OTIS (Mỹ) năm 1853 Đến năm 1874, hãngthang máy Schindler (Thụy Sỹ) cũng đã chế tạo thành công một số thangmáy khác Lúc đầu bộ tời kéo chỉ có một tốc độ, cabin có kết cấu đơn giản,cửa tầng đóng mở bằng tay, tốc độ di chuyển của cabin thấp

* Đầu thế kỷ XX, có nhiều hãng thang máy khác ra đời nh KONE(Phần Lan), MISUBISHI, NIPPON ELEVATOR (Nhật Bản), THYSEN(Đức), SABIEM (ý) đã chế tạo các thang máy có tốc độ cao, tiện nghitrong cabin tốt hơn và êm hơn

* Vào đầu những năm 1970, thang máy đã chế tạo đạt tới tốc độ 450m/ph, những thang máy chở hàng đã có tải trọng lên tới 30 tấn đồng thờicũng trong khoảng thời gian này đã có những thang máy thủy lực ra đời Saumột khoảng thời gian rất ngắn với sự tiến bộ của các ngành khoa học khác,tốc độ thang máy đã đạt tới 600 nm/ph Vào những năm 1980, đã xuất hiện

hệ thống điều khiển động cơ mới bằng phơng pháp biến đổi điện áp và tần sốVVVF (inverter) Thành tựu này cho phép thang máy hoạt động êm hơn, tiếtkiệm đợc khoảng 40% công suất động cơ

* Đồng thời cũng vào khoảng thời gian này đã xuất hiện thang máydùng động cơ điện cảm ứng tuyến tính

* Vào đầu những năm 1990, trên thế giới đã chế tạo những thang máy

có tốc độ đạt tới 750 m/ph và các thang máy có tính năng kỹ thuật đặc biệtkhác

III Phân loại thang máy:

Hiện nay, thang máy đợc sản xuất, thiết kế với nhiều chủng loại khácnhau để phù hợp với mục đích sử dụng của từng công trình cũng nh mục đíchcủa con ngời Có thể phân loại thang máy theo các nguyên tắc, đặc điểm sau:

3.1 Theo công dụng (TCVN 5744 - 1993):

thang máy đợc phân làm 5 loại:

a Thang máy chuyên chở ngời: Loại này để vận chuyển ngời trongcác khách sạn, công sở, nhà nghỉ, các khu chung c, trờng học

Trang 5

b Thang máy chuyên chở ngời có kèm theo hàng: thờng dùng cho cácsiêu thị, khu triển lãm

c Thang máy chuyên chở bệnh nhân: thờng dùng trong các bệnh viện,khu điều dỡng Đặc điểm của loại thang này là kích thớc thông thủy cabinphải đủ lớn để chứa băng ca hoặc giờng bệnh cùng các bác sỹ, hộ tá, cácdụng cụ cấp cứu đi kèm

d Thang máy chuyên chở hàng không có ngời đi kèm: loại này dùngchuyên chở vật liệu, thức ăn trong khách sạn, nhà ăn tập thể Đặc điểm củaloại này là có điều khiển bên ngoài cabin (trớc cửa tầng) trong khi các loạithang khác có điều khiển cả trong và ngoài cabin

Ngoài 5 loại thang trên còn có một số loại thang khác nh: thang máy cứuhỏa, thang máy chở ô tô

3.2 Theo hệ thống dẫn động cabin:

thang máy đợc chia thành 3 loại sau:

a Thang máy dẫn động điện: dẫn động thang bằng động cơ điện quahộp giảm tốc tới puly ma sát hoặc tang cuốn cáp Chính nhờ cabin đợc treobằng cáp mà hành trình thang không bị hạn chế Ngoài ra còn có loại thangmáy dẫn động bằng bánh răng thanh răng chuyên dùng chở ngời phục vụ chocác công trờng xây dựng cao tầng

b Thang máy thủy lực (bằng xy lanh - pít tông): Cabin đợc đợc đẩy từdới lên nhờ pít tông - xy lanh thủy lực nên hành trình bị hạn chế Hiện naythang máy thủy lực có hành trình tối đa là khoảng 18 m vì vậy không thểtrang bị cho các công trình cao tầng mặc dù kết cấu gọn, tiết diện giếngthang nhỏ hơn khi có cùng tải trọng so với dẫn động cáp, chuyển động êm,

an toàn, giảm đợc chiều cao tổng thể của công trình do buồng máy đặt ở tầngtrệt

c Thang máy khí nén

3.3 Theo vị trí đặt bộ tời kéo:

* Đối với thang máy điện có 2 loại:

- Thang máy có bộ tời kéo đặt phía trên giếng thang

- Thang máy có bộ tời kéo đặt phía dới giếng thang

* Đối với thang máy dẫn động lên xuống bằng bánh răng thanh răngthì bộ tời dẫn động đặt ngay trên nóc cabin.

* Đối với thang máy thủy lực: buồng máy đặt tại tầng trệt

- Điều khiển theo nhóm

c Theo vị trí điều khiển:

- Điều khiển trong cabin

- Điều khiển ngoài cabin

- Điều khiển cả trong và ngoài cabin

- Loại tốc độ rất cao: v > 4 m/s

b Theo khối lợng vận chuyển của cabin:

- Loại nhỏ: Q < 500 kg

- Loại trung bình: Q = 500  1000 kg

- Loại lớn: Q = 1000  1600 kg

- Loại rất lớn: Q > 1600 kg

3.6 Theo kết cấu các cụm cơ bản:

a Theo kết cấu của bộ tời kéo:

- Bộ tời kéo có hộp giảm tốc

- Bộ tời kéo không có hộp giảm tốc: thờng dùng cho các loạithang có tốc độ v > 2,5 m/s

Trang 7

- Bộ tời kéo sử dụng động cơ một tốc độ, hai tốc độ, động cơ

điều chỉnh vô cấp, động cơ cảm ứng tuyến tính ( Linear Induction Motor)

- Bộ tời kéo có puly ma sát hoặc tang cuốn cáp để dẫn động chocabin lên xuống

c Theo cách treo cabin và đối trọng:

-Treo trực tiếp vào dầm trên của cabin

- Có pa lăng cáp ( thông qua puly trung gian) vào dầm trên củacabin

- Đẩy từ phía đáy cabin lên thông qua các puly trung gian

d Theo hệ thống cửa cabin:

- Theo phơng pháp đóng mở cửa cabin:

- Theo kết cấu của cửa:

+ Cánh cửa dạng cửa xếp lùa về một phía hoặc hai phía.+ Cánh cửa dạng tấm đóng mở bản lề một hoặc hai cánh+ Cánh cửa dạng tấm, hai cánh mở chính giữa lùa về haiphía Loại này thờng dùng cho thang máy có đối trọng đặt phía sau cabin

+ Cánh cửa dạng tấm, hai hoặc ba cánh mở về một bên,lùa về một phía Loại này thờng dùng cho thang máy có đối trọng đặt bêncạnh cabin

+ Cánh cửa dạng tấm, hai cánh mở chính giữa lùa về haiphía trên và dới (thang máy chở thức ăn)

+ Cánh cửa dạng tấm, hai hoặc ba cánh mở lùa về mộtphía trên Loại này thờng dùng cho thang máy chở ô tô và chở hàng

- Theo số cửa cabin:

+ Thang máy có một cửa

+ Thang máy có hai cửa đối xứng nhau

+ Thang máy có hai cửa vuông góc với nhau

e Theo loại bộ hãm bảo hiểm an toàn cabin:

- Hãm tức thời: loại này thờng dùng cho thang máy có tốc độthấp đến 45 m/phút

- Hãm êm: loại này thờng dùng cho thang máy có tốc độ lớnhơn 45 m/phút và thang máy chở bệnh nhân

3.7 Theo vị trí cửa cabin và đối trọng giếng thang:

a Đối trọng bố trí phía sau

b Đối trọng bố trí một bên

Trong một số trờng hợp, đối trọng có thể đợc bố trí ở một vị trí khác màkhông cùng chung giếng thang với cabin

3.8 Theo quỹ đạo di chuyển của cabin:

a Thang máy thẳng đứng: là loại thang máy có cabin di chuyển theophơng thẳng đứng (hầu hết các thang máy hiện nay sử dụng theo cách này)

b Thang máy nghiêng: là loại thang máy có cabin di chuyển nghiêngmột góc so với phơng thẳng đứng

c Thang máy zigzag: là loại thang máy có cabin di chuyển theo đờngzigzag

Chơng II Phân tích một số sơ đồ động

của thang máy chọn cách bố trí

trạm dẫn động cho thang máy

- Làm tăng chiều cao công trình do có thêm phòng máy

- Tính kinh tế cao, sử dụng phổ biến cho cả hai loại thang chở hàng vàchở ngời

- Cáp, puly kéo nhanh mòn, độ bền lâu của cáp giảm

- Chỉ sử dụng cho loại thang chở hàng

- Chỉ sử dụng cho loại thang chở hàng

- Công suất động cơ lớn do động cơ bố trí dới đáy giếng thang

- Giá trị lực vòng trên puly luôn thay đổi

- Tính kinh tế không cao, sử dụng cho cả

thang chở hàng và thang chở ngời

- Giá trị lực vòng trên puly kéo luôn thay

đổi và lớn hơn so với cáp cân bằng

Trang 11

Hình 5

Hình 6

Nh vËy vËn tèc nµy tháa m·n vËn tèc yªu cÇu

Trang 13

H×nh 6

1.9.2 Chọn công suất động cơ:

đt cb

đt cb t

Q : Trọng l ợng đối trọng

Q : Trọng l ợng cabin(chọn 7000 N)Trong đó:

Q : Trọng l ợng tải 6300 N:hệ số cân bằng( 0,3 0,6) Lấy 0,5

k: hệ số tính đến ma sát giữa cáp và pulyk=1,15 1,3

Trong đó:

S : lực căng bên nhánh dây treo đối trọng

S : lực căng trên nhánh dây treo cabin1,15.(10150 7000) 3622,5( )

1

.1000

Trong đó: : hiệu suất của cơ cấu1(do từ động cơ ra không có khớp nối, ổ lăn)3622,5.1,5

5, 43( )1000.1

F v P

5, 43( )1000.1

vậy: ta chọn động cơ có công suất 8,1 kw(đây là loại động cơ rất mới cha

có trong các tài liệu mà chỉ có ngoài thực tế) với các thông số:

- Type: PM2 F110EB

- 8,1kw, 48A, 125V, 75Hz

- MSHH: 470(kg)-Serial: 0312033

1.10 Kiểm nghiệm công suất động cơ:

- Nh tính toán phần 9.1, ta đã tính đợc vận tốc dài của cáp là 3,67(m/s)

- Khi đó thì công suất cần thiết trên trục bánh cáp đợc tính theo côngthức:

bánh cáp

2,33( )2.2.1000 2.2.1000.1

Hình 10

* Đặc điểm: Cabin đặt lệch về phía sau trên dầm thép chịu lực, có mộtcửa ra vào

* Ưu điểm: Giá thành giảm do chỉ có 1 cửa ra vào

* Nhợc điểm: Vì chỉ dùng một cửa nên cabin phải đặt lệch về phía sau

để trọng lợng cabin rơi vào giữa hai dầm chịu lực Trọng lợng vật nâng

đặt ở phía cửa ra nên sàn cabin phải đợc làm chắc chắn để có thể chịu

đợc lực uốn do trọng lợng vật nâng đặt lệch

3 Phơng án 3: hình 11

Trang 17

Hình 11

* Đặc điểm: Cabin có thêm giá treo nh hình vẽ

* Ưu điểm: do có thêm giá treo nên độ cứng vững của sàn cabin tăng

do có thể giảm bớt kích cỡ của dầm mà vẫn chịu đợc lực uốn do vậtnặng đặt lệch về một phía trên sàn cabin

Nhận xét: theo những phân tích về phơng án chọn sàn cabin trên cộng vớiyêu cầu thiết kế thang chở ngời cho nên ta chọn phơng án 3 do đây là phơng

án tối u nhất

III Phơng án chọn sàn cabin:

Thang khách ngoài nhiệm vụ vận chuyển khách còn đòi hỏi có tínhthẩm mỹ cao (có một số lựa chọn về màu, loại hoa văn trên mặt sàn ), thuậntiện, an toàn cho hành khách Do đó sàn cabin phải là loại có hai sàn: sàntĩnh và sàn động Sàn tĩnh đặt trên sàn động và nối với sàn động qua hệ thống

lò xo để cân tải trọng và giảm chấn

IV Phơng án chọn cửa cabin và cửa tầng:

* Một số yêu cầu đối với cửa:

 Đủ độ cứng vững và độ bền Cửa đợc lắp kín khít và có kích

th-ớc phù hợp với quy định trong tiêu chuẩn

 Cửa phải đợc trang bị hệ thống khóa cửa sao cho hành kháchkhông thể tự mở cửa từ bên ngoài Khi đóng cửa tầng khóa này

tự động sập và chỉ có thể mở đợc từ bên ngoài bằng dụng cụchuyên dùng do ngời điều hành thang sử dụng

 Cửa phải có khả năng chống cháy

 Đối với loại cửa lùa, đóng mở tự động thì chỉ mở cửa bằng cơcấu đóng mở đặt trên nóc cabin ngay cả khi cabin đứng trớccửa tầng (hành khách không thể tự mở) Khi đang đóng, nếu gặpchớng ngại vật thì cửa phải tự mở ra và sau đó lại tiếp tục đóng

để tránh tình trạng hành khách cha vào hẳn cabin bị kẹt giữacửa và gây cháy động cơ của cơ cấu đóng mở cửa

 Cửa phải có tiếp điểm điện an toàn để đảm bảo rằng thang máychỉ có thể hoạt động đợc khi cabin và tất cả các cửa tầng đã

- Bộ hãm bảo hiểm (phanh): theo nguyên lý làm việc có bộ hãm tác

động tức thời và bộ hãm bảo hiểm tác động êm (có độ trợt lớn) Bộ hãm tác

động tức thời dùng cho thang máy tốc độ < 0,71 m/s Theo cấu tạo của bộphận công tác có hai loại: phanh dạng cam (hình 12), phanh dạng nêm(hình

13) (bộ hãm bảo hiểm dạng cam chỉ dùng cho thang máy chở hàng loại nhỏ).

Đối với thang máy có tốc độ trên 1 m/s thờng đợc trang bị phanh tác động

êm với bộ phận công tác dạng nêm hay má kẹp

- Bộ hạn chế tốc độ: khi cabin hạ với tốc đọ vợt quá giới hạn cho phép,

bộ hạn chế tốc độ qua hệ thống tay đòn tác động lên bộ hãm bảo hiểm đểdừng cabin tựa trên các ray dẫn hớng

* Theo những phân tích trên, ta chọn loại phanh nêm, bộ hạn chế tốc

độ kiểu phẳng

VI Phơng án chọn cơ cấu dẫn hớng:

Nh chúng ta đã biết, cơ cấu dẫn hớng của thang máy là hệ thống cácthanh ray Ray có hai loại cơ bản: cán định hình, thép định hình đã đợc tiêuchuẩn hóa lắp với nhau Ngoài hai loại trên thì còn có ray dạng thép góc,thép chữ U, ống thép ( đối với loại thang máy chở hàng loại nhỏ):

- Ray bằng thép cán định hình, đã đợc tiêu chuẩn hóa, mặt bên đợcmài, bề mặt đợc gia công cơ

- Ray làm bằng thép định hình chữ L có độ dài cỡ 6 m/ 1 thanh Loạiray này thờng dùng cho thang máy chở hàng có tốc độ thấp, tải trọng nhỏ

 Theo yêu cầu đối với loại thang máy chở khách, ta chọn loại ray làthép cán định hình dạng chữ T

Hình 14: ngàm tr ợt tự lựa

- Ngàm con lăn: cấu tạo nh hình vẽ Có u điểm là cho phép giảm đợc

ma sát và giảm độ ồn và khả năng va đập khi cabin đi qua điểm nối giữa các

đoạn ray dẫn hớng Loại ngàm này thờng dùng cho thang máy có tốc độ cao  Theo những phân tích trên, ta chọn loại ngàm con lăn

Trang 21

Chơng III Giới thiệu vài nét về loại động cơ mới

I Giới thiệu:

Đây là 1 loại động cơ không hộp số với động cơ nam châm vĩnh cửugiành cho thang máy tốc độ cao Sản phẩm động cơ nam châm vĩnh cửu cómột không hai này và hệ thống phanh hai đĩa kép đối với động cơ thang máytạo ra khả năng cải thiện rất nhiều nh: năng suất cao hơn, tiện nghi tốt hơn

Cải tiến năng suất và sự phản hồi:

Bởi vì nó không yêu cầu một dòng điện kích từ, cho nên động cơ namchâm vĩnh cửu làm cho năng suất, phản hồi nhanh hơn so với các loại độngcơ truyền thống Hơn nữa, động cơ nam châm vĩnh cửu duy trì mức hiệu suấtkhông cần quan tâm đến số cặp cực

Di chuyển thoải mái hơn:

Động cơ này tạo cho nó khả năng khử mức ồn xuống thấp hơn các động cơtruyền thống Hơn nữa, động cơ này còn nổi bật bởi khả năng phản hồinhanh tính từ khi nó đợc yêu cầu không có kích từ Hơn nữa, còn làm giảmtiếng ồn và rung động khi chạy và làm cho khách hàng có một phơng tiệntiện nghi hơn

Mô tơ động cơ PM nhỏ hơn và gọn hơn so với động cơ truyền thống

Động cơ PM cho phép sự bố trí đa cực và kết quả là làm cho kết cấu của máy

gọn hơn Cũng thời gian này, độ cao của động cơ cũng giảm bởi hệ thốngphanh đĩa kép.

Kết quả của sự cải tiến này khi so sánh với các loại trớc đây:

Động cơ PM cho thang máy tốc độ cao:

Các thang máy yêu cầu động cơ kéo với rung động quay ít hơn theoyêu cầu tạo nên sự di chuyển êm, ít ồn và kết cấu phòng máy Những cải tiếngần đây để có đợc hiệu suất cao đã làm cho luồng mật độ của nam châm vàlực cỡng bức tăng cao Chúng tôi đã phát triển một loại động cơ không hộp

số cho các thang máy cao tốc bằng sự nghiên cứu rộng rãi loại động cơ namchâm vĩnh cửu Thang Mitsubishi là thang sử dụng đầu tiên công nghệ độngcơ nam châm vĩnh cửu

Sau đây là một số nét chính về động cơ này:

(1) Giảm rung động quay, Hiệu suất của động cơ nam châm vĩnh cửu cao.(2) Sự khám phá về vị trí các cực nam châm và điều khiển động cơ (3) Động cơ kéo sử dụng mô tơ nam châm vĩnh cửu và hệ thống bánh phanhkép

ở đây chúng tôi mô tả sự phát triển của động cơ nam châm vĩnh cửu

Trang 23

và điều khiển của nó, bao gồm cả sự phát triển của hệ thống phanh bánh képlàm cho động cơ kéo nhỏ hơn.

II Đặc điểm kĩ thuật của động cơ kéo PM:

Bảng 1 chỉ ra những đặc điểm phát triển mới của loại động cơ khônghộp số Nó phụ thuộc vào tốc độ cáp, dới đây là hai loại động cơ đã đợc pháttriển Hệ thống đĩa phanh đợc kết hợp để hỗ trợ cho sự nhỏ gọn của động cơkéo Những loại này có công suất từ 25-40 kw và phanh là nh nhau.

Bảng 1 Đặc điểm kỹ thuật của động cơ kéo

III Sự phát triển của động cơ PM

ở đây chúng tôi mô tả ngắn gọn về công nghệ động cơ, lấy loại 40 kwlàm ví dụ:

Có 3 loại vật liệu chính sử dụng để chế tạo châm vĩnh cửu là

SmCo(samarium), neodymium (Nd) và praseodymium (Pr), tất cả các đặc

Bảng 2 So sánh các loại nam châm đất hiếm

tính của nó đã đợc mô tả ở trên Trong đó Nd đợc sử dụng nhiều bởi vì khinăng lợng lớn nhất ngày càng tăng, nó sẽ trở nên có hiệu lực hơn cho

sự Bảng 2 mô tả sự so sánh giữa các vật liệu

3.3 Miniaturization method

Phơng thức chung để một động cơ là để sắp xếp thiết kế đa cực nh hình 1

Điều này là làm giảm kích thớc lõi, độ dài đầu cuộn dây

Năng lợng đợc cung cấp tần số đợc tăng lên nhờ sự sắp xếp đa cực, nhng sốcặp cực có thể đợc lựa chọn tùy ý do gần đây sự phát triển của công nghệnguồn điện tử đã mở rộng khoảng tần số thực hiện của bộ đổi điện hiện đại ,

do đó có thể loại trừ giới hạn tần số khi thiết kế động cơ Từ khi có sự giớihạn về kích thớc của vật liệu nam châm, there is a limit to the pole-arc length

to be covered by one magnet and the pole lower limit value can bedetermined(đã có một sự giới hạn tới độ dài cung cực đợc kiểm soát bởi 1

Trang 25

nam châm giá trị giới hạn thấp hơn của cực có thể đợc thiết lập Ngoài ra, khi

số cực tăng, số thành phần và số quá trình và sản xuất tăng số cặp cực đợclựa chọn giữ cho những điểm này trong khả năng tính toán

Đối với những động cơ điện cảm ứng truyền thống thờng sử dụng động cơkéo có một số giới hạn cho sự bởi vị lực và hiệu suất của động cơ giảmkhi số cực tăng Nhng, với động cơ đồng bộ, sự hoạt động với hiệ lực cao đạt

đợc mà không quan tâm đến số cặp cực Bảng 3 mô tả sự so sánh giữa độngcơ điện cảm ứng và động cơ nam châm vĩnh cửu

ợc làm theo cấu trúc này do đó nó không bị ảnh hởng tới bởi các nhân tố nhkhông khí bên ngoài (khí hóa học, hơi ẩm, vv)

3.5 Khả năng chống lại sự khử từ

Từ tính đợc phân loại theo các dãy đảo ngợc hay không thể đảo ngợc phụthuộc vào tỉ lệ trờng từ tính (hình 2) Từ tính này đễ dàng bị ảnh hởng bởinhiệt độ của nam châm, khi nhiệt độ cao hơn, khoảng đảo ngợc sẽ hẹp hơn.Bởi vậy, chúng tôi giữ nhiệt độ thấp nhất có thể để điện kháng của mô tơ đợctính đến vì vậy trờng từ đối lập gây ra bởi dòng ở vỏ sắt sẽ không vợt quákhoảng bị đảo lộn và hiện tợng khử từ sẽ không xảy ra Hơn nữa, trong mạchngắn kiểm tra cho mô hình, Mitsubishi đã xác nhận đợc rằng sự khử từkhông xảy ra

3.6 Biện pháp khắc phục tiếng ồn do mô men quay của máy gây ra

Nếu điện áp cảm ứng trong mô tơ là hàm điều hòa, luồng điện cao đi quagây ra sự khác biệt trong sóng điện áp hình sin của nguồn điện, điều này gây

ra sự rung động Từ khi động cơ kéo thang máy yêu cầu ít rung động hơn mômen quay êm hơn, chúng tôi đã bố trí cốt trong rãnh xiên để cải thiện hìnhdạng sóng Kết quả đạt đợc thể hiện ở hình 4

Trang 27

IV Điều khiển động cơ PM

Hình 5 mô tả hệ thống điều khiển động cơ cho thang máy tốc độ cao sử dụng

động cơ PM Máy đổi điện này cho phép động cơ PM cung cấp tốc độ chínhxác và mô men xoắn bằng điều khiển phản hồi, nó điều khiển tốc độ nh mộttín hiệu trả lại, và bằng mạch điện yếu, điều khiển dòng ra và vị trí cực nh làmột tín hiệu trả lại Điều này tạo điều kiện cho sự di chuyển của thang tốthơn

So sánh với loại động cơ điện cảm ứng, điều khiển động cơ PM đơn giảnhơn, vì vậy thời gian bị mất cho khởi động có thể đợc giảm và hiệu suất caocủa động cơ có thể đạt đợc khi mà dòng cảm ứng trở nên không cần thiết

Bộ đổi điện điều khiển điện áp ra giữ ở mức không đổi bằng điều khiển phảnhồi, mà sử dụng điện áp ra nh là một tín hiệu phản hồi Về sản phẩm động cơ

PM, chúng tôi đã mô tả những đặc tính mới trong hệ thống điều khiển đợcdùng

4.1 Mạch điều khiển

Một động cơ PM sinh ra luồng trờng từ tính khi quay nam châm vĩnh cửu vàcho phép dòng điện chạy trong lõi, Mô men xoắn của động cơ đợc tính theocông thức sau:

Bởi vậy, mô men xoắn phụ thuộc vào vị trí cực từ.

4.2 Tìm vị trí cực nam châm

Để điều khiển động cơ PM, phải tìm ra vị trí của cực nam châm Bởi vậy,trong việc tìm vị trí cực nam châm, chúng tôi sử dụng mã hóa độc nhất vớihai hàm:

1 Hàm thứnhất là sự mã hóa tuyệt đối mà tìm ra vị trí tuyệt đối tại mỗi góc

Do đó, một mạch có vị trí cực đúng, mà đánh giá lỗi vị trí của cực từ tìnhtrạng của cabin đã đợc sử dụng

4.4 Hình dạng sóng chạy

Trang 29

Hình 6 mô tả hình dạnh sóng cho sự hoạt động của cabin

V Một vài nét sơ bộ về động cơ kéo này

Phơng thức chung cho việc giảm kích thớc động cơ là sắp xếp đa cực Kết

quả là làm giảm kích thớc của lõi và độ dài đầu lõi

5.1 Vùng nhô ra của động cơ kéo

Đối với động cơ cảm ứng điện từ truyền thống sử dụng động cơ kéo có một

số giới hạn trong việc giảm kích thớc bởi vì nhân tố năng lực và hiệu suất giảm khi số cực tăng Nhnh đối với động cơ đồng bộ, hiệu suất hoạt động cao đã đạt đợc mà không cần quan tâm đến số cặp cực Bảng 3 mô tả sự so sánh giữa hai loại động cơ.

VI Phanh

6.1 Hệ thống phanh

Loại máy này sử dụng 1 hệ thống phanh kép với hai đĩa phanh nh là sự lựachọn đối với phanh trống ở đây, chúng tôi so sánh phanh trống này sử dụngcho động cơ kéo không hộp số với hệ thống phanh đĩa kép Bảng 4 mô tảnhững đặc tính riêng biệt này:

by the coil stroke and absorptivity, it is required to use a coil with anexternal surface as small as possible taking layout and maintenance intoconsideration(Từ khi bề mặt ngoài của cuộn dây đợc xác định bằng đòn cuộndây và lực hút) Through the adoption of a clapper- type coil(Thông qua sựchấp nhận sử dụng cuộn dây loại quả lắc), the coil stroke has been drasticallyreduced compared with the conventional solenoid coil(đòn cuộn dây đã đợcgiảm mạnh so với các loại cuộn dây lõi thép truyền thống)

Trang 31

6.3 Coil stroke reduction (Sự giảm đòn cuộn dây)

A floating-type brake was adopted as an alternative to the lever-type tofurther reduce coil stroke(Loại bánh phanh để nổi đã đợc dùng nh là một sựlựa chọn đối với loại đòn bẩy này để giảm nhiều hơn đòn cuộn dây) Fig.10shows the external drawing of a floating-type disk-brake(Hình 10 mô tả bản

vẽ ngoài của loại đĩa phanh nổi(tự do)) With this arrangement(Với sự bố trí

nh vậy), the stroke was further reduced to 40% compared with the lever-typebecause backlash and loss around the lever support pin and the leverdeflection were negligible(thì đòn đã giảm 40% so với loại đòn bẩy bởi vìkhe hở và sự thiệt hại cho pin và sự chệch hớng đòn bẩy là không đáng kể)

VII Kết luận

Kết quả đã chứng minh bởi việc sử dụng loại động cơ kéo này:

(1) Loại động cơ này không cần dòng kích từ Kết quả này trong việc cải tiến

việc chạy và điều khiển.

(2) Tiếng ồn tần số chung cao có thể gây ra sự khó chịu đã đợc giảm đối với

động cơ PM Điều này tạo điều kiện giảm tiếng ồn và rung động

(3) Qua việc sử dụng động cơ và hệ thống phanh đĩa kép, cỡ của động cơkéo đã đợc giảm tạo khả năng cải tiến hình dáng cho động cơ

Trang 33