Tính toán thiết kế thang máy 500kg

Trọng lượng của cabin và một phần trọng lượng vật nângđược cân bằng bởi đối trọng treo trên các dây cáp đi ra từ puli dẫn cáp hoặc từ tangkhi bộ tời có tang quấn cáp.- Để an toàn, cabin

LỜI NÓI ĐẦU i

MỤC LỤC ii

Chương 1: ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI THANG MÁY 1

1.1 Tổng quan về thang máy: 1

1.2 Phân loại thang máy: 3

1.2.1 Phân loại thang máy theo công dụng: 3

1.2.2 Phân loại thang máy theo phương pháp dẫn động: 3

1.2.3 Theo vị trí đặt bộ tời: 5

1.2.4 Theo hệ thống vận hành: 5

1.2.5 Theo các thông số cơ bản: 6

1.2.6 Theo kết cấu các cụm cơ bản: 6

1.2.7 Theo vị trí của cabin và đối trọng giếng thang: 8

1.2.8 Theo quỹ đạo di chuyển của cabin: 9

1.3 Lựa chọn phương án thiết kế: 9

1.3.1 Đặc tính kỹ thuật của thang máy: 9

1.3.2 Phân tích các phương án và chọn lựa phương án thiết kế: 9

Chương 2: KẾT CẤU CABIN VÀ ĐỐI TRỌNG 12

A CABIN 12

2.1 Kết cấu cabin: 12

2.1.1 Kết cấu cabin: 12

2.1.2 Xác định kích thước cabin:: 13

2.2 Tính khối lượng khung cabin: 13

2.3 Các trường hợp chịu lực khung cabin: 16

2.3.1 Nguyên tắc chung về tính bền thang máy: 16

2.3.2 Các trường hợp tính toán: 17

2.3.3 Tính bền cabin: 19

2.4 Kiểm tra bền: 23

B TÍNH BỀN CABIN THANG MÁY BẰNG SAP2000 25

3.1 Mô hình kiểm tra khung cabin: 25

3.2 Các trường hợp tính toán: 26

3.2.1 Trường hợp chịu tải danh nghĩa: 26

3.2.2 Trường hợp khi cabin tập kết lên bộ hãm bảo hiểm và giảm chấn: 28

3.2.3 Khi khám nghiệm kỹ thuật: 33

3.3 Kiểm bền: 36

C –ĐỐI TRỌNG: 38

2.1 Cấu tạo chung: 39

2.2 Số tấm đối trọng: 40

-Chương 3 : BỘ TỜI THANG MÁY 41

3.2.2 Puly dẫn hướng: 44

3.2.3 Hình dạng rãnh puly: 44

3.3 Kiểm tra điều kiện bám của cáp trên puly: 46

3.3.1 Làm việc với tải danh nghĩa: 46

3.3.2 Làm việc với tải thử: 48

3.3.3 Làm việc không tải: 49

3.4 Tính công suất động cơ: 50

3.4.1 Yêu cầu động cơ trang bị cho thang máy: 50

3.4.2 Công suất động cơ: 51

3.4.3 Bộ tời: 51

Chương 4: HỆ THỐNG TREO CABIN VÀ ĐỐI TRỌNG 55

4.1 Nguyên lý hoạt động: 55

4.2 Tính toán hệ thống treo: 56

4.2.1 Thanh kéo: 56

4.2.2 Lò xo: 56

Chương 5: BỘ GIẢM CHẤN 59

5.1 Lực tác dụng lên bộ giảm chấn: 60

5.2 Tính toán bộ giảm chấn lò xo: 60

Chương 6: BỘ HÃM BẢO HIỂM VÀ BỘ HẠN CHẾ TỐC ĐỘ 62

6.1 Bộ hãm bảo hiểm: 62

6.1.1 Cấu tạo: 62

6.1.2 Nguyên lý hoạt động: 63

6.1.3 Tính toán thiết bị kẹp: 63

6.1.4 Kích thước nêm: 66

6.2 Bộ hạn chế tốc độ: 67

6.2.1 Sơ đồcấu tạo và nguyên lý hoạt động: 68

6.2.2 Cáp của cơ cấu khống chế tốc độ: 68

6.2.3 Puly : 69

6.2.4 Lực nén cần thiết của lò xo và lò xo giữ quả văng: 69

6.2.5 Lò xo giữ quả văng: 70

6.3 Khối lượng đối trọng căng cáp của puly căng cáp: 72

Chương 7: DẪN HƯỚNG CABIN VÀ ĐỐI TRỌNG 73

7.1 Dẫn hướng cabin: 73

7.2 Tính toán ray dẫn hướng 75

7.2.1 Các lực tác dụng lên dẫn hướng: 75

-7.2.2 Tính toán ứng suất nhiệt phụ được gây ra do sự kẹp cứng các dẫn hướng: 77

7.2.3 Độ mảnh của dẫn hướng: 78

Chương 8: CƠ CẤU ĐÓNG MỞ CỬA CABIN 79

8.1.2 Nguyên lý hoạt động: 79

8.2 Tính toán bộ phận dẫn động cửa: 80

Chương 9: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 82

9.1 Hệ thống điều khiển thang máy: 82

9.1.1 Phân loại theovị trí các nút điều khiển: 82

9.1.2 Phân loại theo nguyên tắc điều khiển: 82

9.1.3 Phân loại theo hệ thống truyền động và điều khiển thang máy: 82

9.2 Hệ thống điện: 84

9.3 Hệ thống điều khiển cho thang máy thiết kế: 85

9.3.1 Lưu đồ: 85

9.3.2 Thiết bị: 86

9.3.3 Sơ đồ điện: 87

9.3.4 Nguyên lý hoạt động: 87

-Chương 10: LẮP ĐẶT, SỬ DỤNG VÀ BẢO DƯỠNG 89

THANG MÁY 89

10.1 Yêu cầu kỹ thuật và cách lắp ráp các cụm: 89

10.2 Trình tự lắp ráp các cụm của thang máy: 89

10.2.1 Lắp ráp ray dẫn hướng cabin và đối trọng: 89

10.2.2 Lắp ráp thiết bị giảm va đập cabin và dối trọng: 90

10.2.3 Lắp ráp bộ tời thang máy: 90

10.2.4 Lắp ráp cabin: 90

10.2.5 Lắp ráp cửa tầng: 91

10.3 Thử và điều chỉnh: 91

10.3.1 Thử không tải: 91

10.3.2 Thử tải tĩnh: 91

10.3.3 Thử tải động: 92

10.4 An toàn khi lắp đặt: 92

10.5 Sử dụng và bảo dưỡng thang máy: 92

KẾT LUẬN 93

TÀI LIỆU THAM KHẢO 94

PHỤ LỤC 95

-Chương 1: ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI THANG MÁY

1.1 Tổng quan về thang máy:

a) b)

Hình 1.1: Hình vẽ thang máy

Thang máy là một thiết bị nâng phục vụ những tầng xác định có cabin vớikích thước và kết cấu phù hợp để chở người và chở hàng, di chuyển theo các raythẳng đứng hoặc nghiêng không quá 150 so với phương thẳng đứng

Các bộ phận chính của thang máy là:

- Cabin trong đó chứa người hoặc hàng hóa Cabin chuyển động trên các dẫnhướng thẳng đứng nhờ có các bộ guốc trượt lắp chặt vào cabin

- Cáp nâng trên đó có treo cabin được quấn vào tang hoặc vắt qua puli dẫncáp của bộ tời nâng Khi dùng puli dẫn cáp thì sự nâng cabin là do lực ma sát giữacáp và vành puli dẫn cáp Trọng lượng của cabin và một phần trọng lượng vật nângđược cân bằng bởi đối trọng treo trên các dây cáp đi ra từ puli dẫn cáp hoặc từ tang(khi bộ tời có tang quấn cáp).

- Để an toàn, cabin được lắp trong giếng thang Phần trên của giếng thangthường bố trí buồng máy Trong buồng máy có lắp bộ tời và các khí cụ điều khiểnchính (tủ phân phối, trạm từ, bộ hạn chế tốc độ…) Phần dưới của giếng thang có bốtrí các bộ giảm chấn cabin và giảm chấn đối trọng để cabin tập kết trên đó trongtrường hợp cabin di chuyển quá vị trí làm việc cuối cùng (khi cabin ở vị trí giới hạntrên cùng thì đối trọng tập kết trên giảm chấn) Ở phần trên cùng và dưới cùng củagiếng thang có lắp các bộ hạn chế hành trình để hạn chế hành trình làm việc của cabin

- Để tránh rơi cabin khi bị đứt cáp hoặc khi bị hỏng cơ cấu nâng, trên cabincó lắp bộ hãm bảo hiểm Trong trường hợp này thì thiết bị kẹp của nó sẽ kẹp vàocác dẫn hướng và giữ chặt cabin Đa số trường hợp thì các bộ hãm bảo hiểm đượcdẫn động từ một cáp phụ, cáp này vắt qua puli của bộ hạn chế tốc độ kiểu ly tâm.Khi tốc độ cabin tăng cao hơn giới hạn nhất định thì bộ hạn chế tốc độ sẽ phanhpuli và làm dừng cáp phụ

Việc mở máy thang máy được tiến hành bằng cách ấn lên tay đòn của khí cụđiều khiển lắp trong cabin (ở thang máy điều khiển bằng tay đòn) hoặc bằng cáchấn lên nút ấn của tầng tương ứng (ở thang máy điều khiển bằng nút ấn) Trong sựđiều khiển bằng tay đòn thì việc dừng cabin ở 1 tầng nhất định được tiến hành dongười điều khiển thang máy, còn điều khiển bằng nút ấn thì việc dừng cabin đượctiến hành tự động Trong cả hai hệ thống đều có trang bị thêm những thiết bị phụđể dừng động cơ khi gặp phải sự cố hoặc khi có khả năng bị mất an toàn trong sửdụng thang máy (khi cửa cabin và cửa tầng đang mở, cabin đang được giữ bởi bộhãm

bảo hiểm…)

1.2 Phân loại thang máy:

Thang máy được phân loại theo các nguyên tắc và đặc điểm sau:

1.2.1 Phân loại thang máy theo công dụng:

Theo tiêu chuẩn Việt nam TCVN: 5744-1993 tùy thuộc vào công dụng cácthang máy được phân thành 5 loại sau:

- Loại 1: Thang máy thiết kế cho việc chuyên chở người

- Loại 2: Thang máy thiết kế chủ yếu để chuyên chở người nhưng có tính

đến hàng hóa mang kèm theo người

- Loại 3: Thang máy thiết kế chuyên chở giường (băng ca) dùng trong các

bệnh viện

- Loại 4: Thang máy thiết kế chủ yếu để chuyên chở hàng hóa nhưng thường

có người đi kèm theo

- Loại 5: Thang máy điều khiển ngoài cabin chỉ dùng để chuyên chở hàng,

loại này khi thiết kế cabin phải khống chế kích thước để ngườikhông thể vào được

1.2.2 Phân loại thang máy theo phương pháp dẫn động:

Hình 1.2: Thang máy dẫn động điện có bộ tời đặt phía dưới.

a) Cáp treo trực tiếp vào cabin giếng thang b) Cáp vòng qua đáy cabin

a/ Thang máy dẫn động điện:

Loại này dẫn động cabin lên xuống nhờ động cơ điện truyền qua hộp giảm tốctới puly ma sát hoặc tang cuốn cáp Chính nhờ cabin được treo bằng cáp mà hànhtrình lên xuống của nó không bị hạn chế

b/ Dẫn đông nhờ xi lanh thủy lực:

Hình 1.3: Hình vẽ thang máy dẫn động bằng xi lanh thủy lực

Đặc điểm của thang máy này là cabin được đẩy từ dưới lên nhờ xylanh thủy lực nên hành trình bị hạn chế Hiện nay thang máy thủy lực với hànhtrình tối đa là khoảng 18m, vì vậy không thể trang bị cho các công trình cao tầng,mặc dù kết cấu đơn giản, tiết diện giếng thang nhỏ hơn khi có cùng tải trọng so vớidẫn động cáp, chuyển động êm , an toàn, giảm được chiều cao tổng thể của côngtrình khi có cùng số tầng phục vụ, vì buồng máy đặt ở tầng trệt

pittông-c/ Dẫn động nhờ vis-đai ốc:

Các trục vít được sử dụng trước đây trong các thang nâng ở xưởng máy là nhờcó truyền đông cơ khí, do giá thành cao và hiệu suất thấp nên trong các thang nânghiện nay chúng rất ít được sử dụng Chỉ sử dụng chủ yếu khi chiều cao nâng không

Hình 1.4: Sơ đồ thang máy dẫn động bằng vis-đai ốc.

d/ Dẫn động nhờ khí nén

1.2.3 Theo vị trí đặt bộ tời:

Đối với thang máy điện: thang máy có bộ tời kéo đặt phía trên giếng thang(hình 1.1 a, 1.1 b), đặt phía dưới giếng thang (hình 1.2a, 1.2b)

Đối với thang máy dẫn động cabin lên xuống bằng bánh răng thanh răng thìbộ tời dẫn động đặt ngay trên nóc cabin

Đối với thang máy thủy lực buồng máy đặt tại tầng trệt (hình 1.3a, 1.3b)

1.2.4 Theo hệ thống vận hành:

a/ Theo mức độ tự động:

- Loại nửa tự động

- Loại tự động

b/ Theo tổ hợp điều khiển:

- Điều khiển đơn

- Điều khiển kép

- 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

1.2.5 Theo các thông số cơ bản:

a/ Theo tốc độ di chuyển của cabin:

- Loại tốc độ thấp v < 1 m/s

- Loại tốc độ trung bình v = 1 ÷ 2,5 m/s

- Loại tốc độ cao v = 2,5 ÷ 4 m/s

- Loại tốc độ rất cao v > 4 m/s

b/ Theo khối lượng 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

1.2.6 Theo kết cấu các cụm cơ bản:

a/ Theo kết cấu của bộ tời kéo:

- Bộ tời kéo có hộp giảm tốc

Hình 1.5: Bộ tời a) Có hộp giảm tốc b) Không có hộp giảm tốc

- Bộ tời kéo không có hộp giảm tốc: thường dùng cho các loại thang máy cótốc độ cao (v > 2,5 m/s)

- Bộ tời kéo sử dụng động cơ một tốc độ, hai tốc độ, động cơ điều chỉnh vôcấp, động cơ cảm ứng tuyến tính (LIM – linear Induction Motor )

- Bộ tời kéo có puly ma sát hoặc tang cuốn cáp để dẫn động cho cabin lênxuống.

+ Loại có puly ma sát (hình 1.1 a, b) khi puly quay kéo theo cáp chuyển độnglà nhờ ma sát sinh ra giữa rãnh ma sát puly và cáp Loại này đều phải có đối trọng.+ Loại có tang cuốn cáp, khi tang cuốn cáp hoặc nhả cáp kéo theo cabin lênhoặc xuống Loại này có hoặc không có đối trọng

b/ Theo hệ thống cân bằng:

- Có đối trọng (hình 1.1a, 1.1 b)

- Không có đối trọng

- Có cáp hoặc xích cân bằng dùng cho những thang máy có hành trình lớn

- Không có xích hoặc cáp cân bằng

c/ Theo cách treo cabin và đối trọng:

- Treo trực tiếp vào dầm trên của cabin ( hình 1.1 b)

- Có palăng cáp (thông qua các puly trung gian) vào dầm trên của cabin( hình 1.2 a, 1.2 b)

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

d/ Theo hệ thống cửa cabin:

- Phương pháp đóng mở cửa cabin

+ Đóng mở bằng tay Khi cabin dừng đúng tầng thì phải có người ở trong hoặc

ở ngoài cửa tầng mở và đóng cửa cabin và cửa tầng

+ Đóng mở nửa tự động (bán tự động) Khi cabin dừng đúng tầng thì cửa cabinvà cửa tầng tự động mở, khi đóng phải dùng bằng tay hoặc ngược lại

Cả hai loại này dùng cho các thang máy chở hàng có người đi kèm, thang chởhàng không có người đi kèm hoặc thang máy dùng cho nhà riêng

+ Đóng mở cửa tự động Khi cabin dùng đúng tầng thì cửa cabin và cửa tầngtự động mở và đóng nhờ một cơ cấu đặt ở cửa cabin Thời gian và tốc độ đóng, mởđiều chỉnh được

- Theo kết cấu cửa cabin:

+ Cánh cửa dạng cửa xếp lùa về một phía hoặc hai phía.

+ Cánh cửa dạng tấm (panen) đóng, mở bản lề một cánh hoặc hai cánh

Hai loại cửa này thường dùng cho thang máy chở hàng có người đi kèm hoặckhông có người đi kèm Hoặc thang máy dùng cho nhà riêng

+ Cánh cửa dạng tấm (panen), hai cánh mở chính giữa lùa về hai phía Đốivới thang máy có tải trọng lớn, cabin rộng, cửa cabin có bốn cánh mở chính giữalùa về hai phía (mỗi bên hai cánh) Loại này thường dùng cho thang máy có đốitrọng đặt ở phía sau cabin

+ Cánh cửa dạng tấm (panen), hai hoặc ba cánh mở một bên, lùa về một phía.Loại này thường dùng cho thang máy có đối trọng đặt bên cạnh cabin (thang máychở bệnh nhân)

+ Cánh cửa dạng tấm (panen), hai cánh mở lùa về hai phía trên và dưới (thangmáy chở thức ăn)

+ Cánh cửa dạng tấm (panen), hai hoặc ba cánh mở lùa về một phía trên.Loại này thường dùng cho thang máy chở ôtô và thang máy chở hàng

- Theo số cửa cabin:

+ Thang máy có một cửa

+ Hai cửa đối xứng nhau

+ Hai cửa vuông góc với nhau

- Theo loại bộ hãm an toàn cabin:

+ Hãm tức thời, loại này thường dùng cho thang máy có tốc độ thấp đến 45 m/ph

+ Hãm êm, loại này thường dùng cho thang máy có tốc độ lớn hơn 45 m/ph vàthang máy chở bệnh nhân

1.2.7 Theo vị trí của cabin và đối trọng giếng thang:

- Đối trọng bố trí phía sau (hình 1.5 a)

- Đối trọng bố trí một bên (hình 1.5 b)

Trong một số trường hợp đối trọng có thể bố trí ở một vị trí khác mà khôngdùng chung giếng thang với cabin

a) b)

Hình 1.6: Mặt cắt ngang giếng thang

a) Giếng thang có đối trọng bố trí phía sau

b) Giếng thang có đối trọng bố trí một bên

1.2.8 Theo quỹ đạo di chuyển của cabin:

- Thang máy thẳng đứng là loại thang máy có cabin di chuyển theo phươngthẳng đứng, hầu hết các loại thang máy đang sử dụng thuộc loại này

- Thang máy nghiêng, là loại thang máy có cabin di chuyển nghiêng một góc

so với phương thẳng đứng

- Thang máy zigzag, là loại thang máy có cabin di chuyển theo phươngzigzag

1.3 Lựa chọn phương án thiết kế:

1.1 Đặc tính kỹ thuật của thang máy:

Thang máy được thiết kế trong luận văn có các đặc tính kỹ thuật sau:

- Loại thang :chở hàng có người áp tải

- Tải trọng :500 kg

- Tốc độ :0,63 m/ph

- Số điểm dừng :4

1.2 Phân tích các phương án và chọn lựa phương án thiết kế:

a/ Dẫn động bằng xilanh thủy lực:

Thường được sử dụng trước đây trong các thang máy chở người với độ caonâng lên đến 3-4 tầng Loại này hiện nay ít được sử dụng vì có nhiều nhược điểmnhư giá thành cao do các xi lanh thuỷ lực cần phải được chế tạo với độ chính xácrất cao, và do xi lanh thủy lực trong thang máy làm việc với áp suất rất cao nên dễ

bị rò rỉ dầu và đòi hỏi cần phải bảo dưỡng thường xuyên Thang máy được dẫnđộng nhờ xi lanh thủy lực chỉ còn được sử dụng trong một số thang nâng chuyêndùng

cỡ nhỏ

b/ Dẫn động bằng cáp:

Có hai loại: dùng tang cuốn cáp và puly dẫn cáp

- Tang cuốn cáp: nhược điểm chính của bộ tời dùng tang cuốn cáp là kíchthước tang lớn ít phù hợp với chiều cao nâng lớn và thường bị đứt cáp nâng trongtrường hợp các bộ ngắt hành trình bị hỏng cabin đi ra khỏi vị trí giới hạn trên cùngvà đập vào trần giếng thang Hiện nay được dùng rất hạn chế và chỉ dùng chothang máy chở hàng có chiều cao nâng không lớn và tải trọng nâng lớn Tuy nhiên,

vì một lý do nào đó mà không thể sử dụng đối trọng trong hệ thống truyền – dẫnđộng thang máy thì việc sử dụng bộ tời kéo dùng tang cuốn cáp là tất yếu

- Puly dẫn cáp :bộ tời có puly dẫn cáp rất chắc chắn Kích thướt của nó thựctế không phụ thuộc vào chiều cao nâng Trong nhiều trường hợp, puly dẫn cáp cóthể lắp côngxôn trên trục ra của hộp giảm tốc nên dễ dàng tháo lắp, tốn ít công sứckhi cần tháo lắp các puly bị mòn

Bộ tời có puly dẫn cáp có thể đặt ở trên hoặc ở dưới

+ Bộ tời đặt ở phía dưới: giảm được tiếng ồn phát sinh khi thang máy làmviệc Nhưng sơ đồ này sẽ làm tăng tải trọng tác dụng lên giếng thang cũng như làmtăng chiều dài cáp nâng và làm tăng số điểm uốn của cáp, làm cho cáp mau bịmòn Do đó kiểu bố trí bộ tời như thế này chỉ sử dụng trong những trường hợp khimà buồng máy không thể bố trí được ở phía trên giếng thang và khi có yêu cầu caovề cần giảm độ ồn khi thang máy làm việc

+ Bộ tời đặt ở trên: Khắc phục được những nhược điểm của loại thang màbuồng máy đặt ở phía dưới như: tải trọng tác dụng lên toà nhà nhỏ hơn, chiều dàicáp ngắn hơn, số puly ít hơn, do đó làm tăng hiệu suất truyền động và làm giảmbớt chi phí, vì vậy trừ các trường hợp đặc biệt thì hầu hết các thang máy đều cóbuồng máy đặt ở phía trên đỉnh giếng thang.

Hình 1.7: Bộ tời đặt phía trên

Với thang máy có bộ tời đặt ở trên thì có một số kiểu mắc cáp như (hình 1.7

a, 1.7 b, 1.7 c, 1.7 d)

Sơ đồ 1.7c là sơ đồ mắc cáp đơn giản nhất nhưng khi kích thướt cabin lớn thìkhó có thể bố trí theo dạng này, để khắc phục ta sử dụng sơ đồ 1.6d khi cần giatăng khoảng cách giữa cabin và đối trọng

Sơ đồ 1.6e là sơ đồ mắc cáp dùng cho các thang máy có tải trọng nâng lớn vìtrong sơ đồ này cả cabin và đối trọng đều được treo trên hai nhánh cáp do đó ta sẽđược lợi về lực, sẽ giảm được tải trọng tác dụng lên bộ tời của thang máy

Sơ đồ 1.6f là sơ đồ dùng cho các thang máy có độ cao nâng trên 40-50 mét vì

ở độ cao nâng lớn như vậy thì trọng lượng của cáp nâng chiếm một phần đáng kể

Hình 1.6: Bộ tời đặt phía dưới

tải trọng chung tác dụng lên thang máy do đó cần có thêm cáp cân bằng để trọnglượng của chúng sẽ cân bằng với trọng lượng các cáp treo cabin và treo đối trọng Dựa vào việc phân tích ưu nhược điểm của các loại dẫn động thang máy trên,đối với thang máy trong luận văn này ta nên sử dụng bộ tời có puly cuốn cáp, đặt ởđỉnh giếng thang Tải trọng Q = 500 kg không lớn lắm nên sử dụng sơ đồ mắc cáp1.7b là thích hợp.

Chương 2: KẾT CẤU CABIN VÀ ĐỐI TRỌNG

A - CABIN

2.1 Kết cấu cabin:

2.1.1 Kết cấu cabin:

Cabin là bộ phận mang tải của thang máy, cabin phải có kết cấu sao cho cóthể tháo rời nó ra thành từng bộ phận để có thể lắp đặt nó vào trong giếng thang.Theo cấu tạo cabin gồm hai phần: kết cấu chịu lực (khung cabin) và các vách chetạo thành buồng cabin

Hình 2.1 : Khung cabin

1 Khung đứng 2 Khung ngang 3 Nêm 4 Guốc trượt

5 Hệ thống treo 6 Kẹp cáp 7 Hệ thống tay đòn 8 Thanh giằng

Khung cabin bao gồm khung đứng 1 và khung ngang 2 liên kết với nhaubằng bulông Khung đứng 1 được tạo thành từ hai thanh đứng chế tạo bằng thépgóc đều cạnh và dầm trên, dầm dưới chế tạo bằng thép dập hình chữ U Khungngang 2 được chế tạo bằng thép góc đều cạnh, trên đó có lắp sàn cabin Dầm trêncủa khung đứng liên kết với hệ thống treo cabin 5, đảm bảo cho các cáp treo cabincó độ căng như nhau Cabin có kích thước lớn thì khung đứng và khung ngang liênkết với nhau bằng thanh giằng 8 Trên khung cabin có lắp hệ thống tay đòn 7 vàcác nêm 3 của bộ hãm bảo hiểm Hệ tay đòn 7 liên hệ với cáp của bộ hạn chế tốcđộ qua bộ phận kẹp cáp 6 để tác động lên bộ hãm bảo hiểm dừng cabin tựa trênray dẫn hướng khi tốc độ hạ cabin vượt quá giá trị cho phép

Tại đầu các dầm trên và dầm dưới của khung đứng có lắp các guốc trượt dẫnhướng 4 để đảm bảo cho cabin chạy dọc theo ray dẫn hướng

2.1.2 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 vận chuyển hàng hoá, với tải trọngkhông lớn Q=500 kg, vận tốc v=0,63m/s, có người áp tải (chỗ cho người điều khiểncó kích thước khoảng 500  800 mm, giữa cửa cabin và hàng hóa cần chừa một lối

đi có bề rộng gần 400 mm) ta chọn thang máy có kích thước : rộng x sâu x cao =

1110 x 1400 x 2200 mm ( thông số kích thước tham khảo tại Công ty Thang máyThiên Nam ) Chiều rộng cửa ra vào là 800 mm và mở về một phía

2.2 Tính khối lượng khung cabin:

1220

1220

1280

Hình 2.2 : Sơ đồ tính toán bộ khung cabin

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

Dầm trên : chế tạo bằng thép dập gồm 2 dầm có tiết diện như hình 2.3

5

440 260

90

Hình 2.3 : Tiết diện dầm trên

Theo hình dạng tiết diện ta có:

Hình 2.4 : Tiết diện dầm dưới

Theo hình dạng tiết diện ta có:

Hình 2.5 : Tiết diện thanh đứng

Theo hình dạng tiết diện ta có:

972617

4421022

Để bao che cabin ta dùng tole 2mm Khối lượng vỏ bao che:

2.3 Các trường hợp chịu lực khung cabin:

2.3.1 Nguyên tắc chung về tính bền thang máy:

Các chi tiết thang máy chia làm 2 nhóm:

 Nhóm các chi tiết luôn luôn làm việc trong thời gian thang máy hoạtđộng

 Nhóm các chi tiết chỉ làm việc khi thang máy xảy ra sự cố

Khi tính toán các chi tiết ở nhóm thứ nhất thì phải tính đến khả năng làm việccủa chúng trong các trường hợp sau:

- Trường hợp 1: Tải danh nghĩa

- Trường hợp 2: Khi cabin tập kết lên bộ hãm bảo hiểm và giảm chấn

- Trường hợp 3: Thử tải thang máy để đưa vào sử dụng khi khám nghiệm kỹthuật (vượt tải 150÷200%)

- Trường hợp 4: Cabin kẹt trên ray dẫn hướng

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

 - ứng suất lớn nhất tác dụng lên chi tiết

  - ứng suất cho phép

n - ứng suất nguy hiểm của vật liệu lấy theo giới hạn bền, giới hạnmỏi hoặc giới hạn chảy trong từng trường hợp tính toán.

n- hệ số an toàn nhỏ nhất cho phép

Vật liệu làm khung cabin:

Khung cabin được làm từ thép dập định hình Thép dập định hình có ưu điểmnhẹ, chịu nén, chịu uốn tốt và có thể chịu được lực phức tạp

Giới hạn bền:  b 400 /N mm2

2.3.2 Các trường hợp tính toán:

Trường hợp 1: Theo công thức 1.12[I] và 1.14[I]

kđ: hệ số động, được xác định theo công thức 1.13[I]

g

Vậy : Qt = 5000.1,15=5750 N

Gt = 5000.1,15=5750 N

Trường hợp 2: Xuất phát từ quy phạm an toàn đòi hỏi sự tăng quá tải của

thang máy lên 10% so với tải trọng nâng danh nghĩa Trị số kđ tăng thêm 20 ÷30%+ Cabin tập kết lên bộ hãm bảo hiểm được xác định theo công thức 1.15[I] và1.14[I]

Qt= 1,1.Q.kđ (2.4)

Lực do nêm tác dụng lên khung cabin ở hai đầu dầm đứng:

1,12

cab d

Gt=10000 N

Trường hợp 4: Khi cabin bị kẹt trên ray dẫn hướng

Tải trọng được xác định theo momen lớn nhất trên puly dẫn cáp theo côngthức 4.2[I] Pmax =Qt + Gcab + Gcáp + W – Gđt =292,34 (kg) =2923,4 N

2.3.3 Tính bền cabin:

Trường hợp 1:

Dầm trên chịu tác động của 1 lực tập trung tại giữa dầm (Qt + Gt), dầm dướichịu tác dụng của Gt đặt giữa dầm và lực Qt đặt lệch khỏi giữa dầm 1 đoạn A/6.Chuyển khung siêu tĩnh thành hệ thanh Sơ đồ chịu lực của khung như hình

Hình 2.7 : Sơ đồ tính toán của khung cabin trong trường hợp 1

a),b) – sơ đồ chịu lực , c) – biểu đồ momen

Góc xoay và momen uốn tại đầu mút của thanh đứng và dầm trên hoặc dướilà như nhau Do đó:

Phương trình cân bằng nút xoay của nút trái dầm trên và ở đầu nút trên củadầm đứng trái:

Hình 2.8 : Sơ đồ tính toán của khung cabin trong trường hợp 2

a),b) – sơ đồ chịu lực , c) – biểu đồ momen

Phương trình cân bằng nút xoay của nút trái dầm trên và ở đầu nút trên củadầm đứng trái:

987138

7387138 987138

453027 5946973

Hình 2.9: Sơ đồ tính toán của khung cabin trong trường hợp 2

a), b) – sơ đồ chịu lực , c) – biểu đồ momen

Phương trình cân bằng nút xoay của nút trái dầm trên và ở đầu nút trên củadầm đứng trái:

987138

7387138 987138

453027 5946973

Hình 2.10: Sơ đồ tính toán của khung cabin trong trường hợp 3

a), b) – sơ đồ chịu lực , c) – biểu đồ momen

Phương trình cân bằng nút xoay của nút trái dầm trên và ở đầu nút trên củadầm đứng trái:

2.4 Kiểm tra bền:

Dầm trên: chỉ chịu uốn

Ứng suất lớn nhất sinh ra trong dầm được tính như sau:

 

max

x

M W

Lấy số liệu trường hợp 3 để kiểm bền :

33 /223805

x

M

N mm W

Với ch - giới hạn chảy ch=240N/mm2

n- hệ số an toàn n =2÷3

80 /3

n



Ta thấy :    dầm trên chọn thoã yêu cầu

Thanh đứng: vừa chịu kéo, vừa chịu uốn

Lấy số liệu trường hợp 3 để kiểm bền:

Ưùng suất lớn nhất và nhỏ nhất sinh ra trong thanh:

2 max

Với ch - giới hạn chảy ch=240N/mm2

n- hệ số an toàn n =2÷3

80 /3

Với µ - hệ số phụ thuộc liên kết ở 2 đầu thanh µ = 0,5

l- chiều dài thanh đứng l=3000mm

imin- bán kính quán tính cực tiểu min

min

972617

252.775

Ta thấy: max,min   thanh đứng chọn thoã yêu cầu

Dầm trên: chịu uốn và chịu xoắn Uốn do P, Gt, Qt gây ra, xoắn do Qt đặt lệchtâm một đoạn C1 ( C1 =B/6 =1400/6 =233mm)

Momen xoắn do Qt đặt lệch tâm gây ra (lấy số liệu khi cabin tập kết lên bộhãm bảo hiểm)

M

N mm W

Vậy dầm dưới thoã điều kiện bền

B- TÍNH BỀN CABIN THANG MÁY BẰNG SAP2000

Phần mềm Sap2000 là phần mềm có tính ứng dụng cao trong việc tính toánvà thiết kế các kết cấu chịu lực phức tạp Nhờ phần mềm này ta có thể tính toánđược chính xác các phần tử chịu lực, đưa ra được kết cấu tối ưu nhất nhờ đó có thểtiết kiệm được vật liệu

3.1 Mô hình kiểm tra khung cabin:

Mô hình thang máy được mô tả bằng Sap 2000 như sau:

Hình 2.11: Mô hình tính toán bằng phần mềm Sap2000

Bảng 2.1: Bảng đặc tính mặt cắt các dầm theo các trục

STT Tên thành phần S (mm2) Jx(mm3) Wxk(mm3) Wxn(mm3) σ (N/mm2)

3.2 Các trường hợp tính toán:

3.2.1 Trường hợp chịu tải danh nghĩa:

Hình 2.12: Sơ đồ chịu lực trong trường hợp chịu tải danh nghĩa

Do trường hợp này khung cabin chịu lực lệch tâm, ta khống chế bậc tự do nhưsau: tại A, C ta khống chế 5 bậc tự do còn lại bậc tự do theo phương Z-Z ; tại B, D

ta khống chế 4 bậc tự do còn lại bậc tự do theo phương Z-Z và phương X-X Điểmtreo cáp khống chế bậc tự do theo phương Z-Z

Chạy phân tích ta được kết quả sau:

a/ Dầm trên:

b/ Dầm dưới :

c/ Thanh đứng:

c/ Thanh đứng

3.2.2 Trường hợp khi cabin tập kết lên bộ hãm bảo hiểm và giảm chấn:

Khi cabin tập kết lên bộ hãm bảo hiểm:

Do trường hợp này khung cabin chịu lực lệch tâm, ta khống chế bậc tự do nhưsau: tại A, C ta khống chế 5 bậc tự do còn lại bậc tự do theo phương Z-Z ; tại B, D

ta khống chế 4 bậc tự do còn lại bậc tự do theo phương Z-Z và phương X-X Điểmtreo cáp sẽ không có do trường hợp này ta giả sử cáp bị đứt

Hình 2.13: Sơ đồ chịu lực trong trường hợp cabin tập kết lên hãm bảo hiểm

a/ Dầm trên:

b/ Dầm dưới:

c/ Thanh đứng:

Khi cabin tập kết lên giảm chấn:

Bậc tự do khống chế giống trường hợp tải danh nghĩa

Hình 2.14: Sơ đồ chịu lực trong trường hợp cabin tập kết lên giảm chấn

a/ Dầm trên:

b/ Dầm dưới:

c/ Thanh đứng:

3.2.3 Khi khám nghiệm kỹ thuật:

Do trường hợp này không chịu tải đặt lệch tâm bậc tự do được khống chế nhưsau: tại A, D ta khống chế 5 bậc tự do còn lại bậc tự do theo phương Z-Z ; tại B, C

ta khống chế 4 bậc tự do còn lại bậc tự do theo phương Z-Z và phương X-X Điểmtreo cáp khống chế bậc tự do theo phương Z-Z

Chạy phân tích ta được kết quả sau:

Hình 2.15: Sơ đồ chịu lực trong trường hợp chịu tải thử

a/ Dầm trên:

b/ Dầm dưới: