Đồ án Thiết kế thang máy chở người phục vụ cho nhà chung cư cao tầng với tải trọng định mức: 750 kg, vận tốc: 2 m/s; số tầng phục vụ: 17 tầng

Lêi nãi ®Çu Với xu thế ngày càng phát triển của xã hội thì việc phải xây dựng nhiều nhà cao tầng như: khách sạn, nhà hàng, công sở, bệnh viện, nhà chung cư…là một tất yếu, điều này đòi hỏi phải tạo ra thiết bị phục vụ cho công việc chuyên chở người và hàng hóa trong các tòa nhà đó. Chính vì vậy thang máy đã ra đời và trở thành một thiết bị không thể thiếu trong các nhà cao tầng. Ở Việt Nam, thang máy đang xuất hiện ngày càng nhiều và phần lớn đều phải nhập từ nước ngoài, do đó việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thang máy đang là vấn đề rất cần được quan tâm đầu tư đúng mức. Thang máy chở người phục vụ cho các nhà chung cư cao tầng trở thành lĩnh vực nghiên cứu chủ yếu nhằm tạo ra được một loại thiết bị phục vụ tối ưu nhất cho việc vận chuyển người trong nhà chung cư, góp phần giải quyết vấn đề dân số đang ngày càng tăng cao ở các đô thị lớn. Trong đồ án tốt nghiệp này, em đi sâu nghiên cứu thiết kế “thang máy chở người phục vụ cho nhà chung cư cao tầng” với tải trọng định mức: 750 kg, vận tốc: 2 m/s; số tầng phục vụ: 17 tầng. Đồ án được chia làm 4 phần chính: Phần I: Giới thiệu chung. Phần II: Tính toán chung. Phần III: Giới thiệu trang bị điện cho thang máy. Phần IV: Qui định về lắp dựng và bảo trì, bảo dưỡng. Với khối lượng công việc thiết kế như vậy đã trang bị cho em được những kiến thức cơ bản và chuyên sâu vào nghành thang máy nói riêng, tuy nhiên do khả năng của em và tài liệu tham khảo còn hạn chế nên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót. Do đó, em rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn sinh viên để đề tài được hoàn thiện hơn. Em xin được chân thành cảm ơn thầy giáo Hoa Văn Ngũ đã tận tình hướng dẫn, các thầy cô trong Khoa cơ khí Xây dựng và Bộ môn Máy Xây dựng cùng các bạn sinh viên đã giúp đỡ cho em hoàn thành đồ án này. Hà Nội, tháng 6 năm 2004. Sinh viên: Hồ Bá Hào PhÇn i Giíi thiÖu chung §1 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG THANG MÁY Ở các nước trên thế giới, thang máy đang trở thành một thiết bị phổ biến và thông dụng trong các nhà cao tầng. Đối với các nhà cao từ 6 tầng trở lên thì thang máy là thiết bị bắt buộc phải có để đảm bảo cho người đi lại được thuận tiện, tiết kiệm thời gian và tăng năng suất lao động. Ở Việt Nam, thang máy đã bắt đầu xuất hiện trong vài thập niên trở lại đây, chủ yếu là thang máy chở người. Quá trình phát triển của thang máy ở Việt Nam đến nay có thể chia ra thành 3 giai đoạn chính như sau: - Trước năm 1975: đây là thời kỳ mà đất nước còn chưa được thống nhất, một số thang máy được nhập vào Việt Nam theo chương trình viện trợ của nước ngoài, các công trình được lắp đặt thang máy chỉ là một số bệnh viện, công sở. - Từ sau năm 1975 đến năm 1994: đây là giai đoạn mà đất nước đã được thống nhất, tuy nhiên còn bị lệnh cấm vận của Mỹ làm cho nền kinh tế còn khó khăn. Giai đoạn này, thang máy nhập ngoại còn ít trong khi nước ta còn chưa tự sản xuất được, các công trình lắp đặt thang máy cũng chỉ theo chương trình viện trợ từ nước ngoài như khách sạn của Tổng công ty Du lịch Việt Nam được lắp đặt đồng bộ thang máy của hãng Nippon. - Từ sau năm 1994 trở lại đây: Mỹ dỡ bỏ lệnh cấm vận đối với Việt Nam, hầu hết các hãng thang máy lớn nhỏ trên thế giới đều thâm nhập thị trường Việt Nam như: Otis (Mỹ), Mitsubishi, Toshiba (Nhật), Thysen (Đức), Kone (Phần Lan)… Đặc biệt trong vài năm gần đây, nhà nước ta có chủ trương hình thành các nhà chung cư cao tầng nhằm giải quyết vấn đề dân số đang tăng lên không ngừng ở các thành phố lớn, chính vì vậy nhu cầu lắp đặt thang máy cho nhà chung cư cao tầng là rất lớn. Hiện nay, có rất nhiều công ty hoạt động trong lĩnh vực thang máy được thành lập ở Việt Nam, đặc biệt ở các thành phố lớn. Tuy nhiên hình thức hoạt động của các công ty này chủ yếu là làm đại lý lắp đặt, bảo trì và bảo dưỡng thang máy cho các hãng thang máy nổi tiếng trên thế giới. Ngoài các hãng thang máy nước ngoài đang có mặt tại Việt Nam thì bản thân trong nước cũng đã thành lập các công ty sản xuất thang máy như Thiên Nam, Á Châu, Thái Bình… Đối với các nhà chung cư cao tầng ở Việt Nam, việc lắp đặt thang máy ngoại nhập còn đắt, giải pháp sử dụng thang máy trong nước là hợp lý nhất bởi giảm được giá thành sản phẩm và vận chuyển, tiết kiệm được lượng ngoại tệ lớn, quá trình lắp đặt, bảo trì, bảo dưỡng dễ dàng và thuận tiện hơn do nhà sản xuất nghiên cứu chi tiết và tính đến các điều kiện sinh hoạt và khí hậu tại Việt Nam. Chính vì vậy việc nghiên cứu thiết kế chế tạo thang máy phục vụ cho các nhà chung cư cao tầng hiện nay đang được quan tâm đầu tư. §2 PHÂN LOẠI THANG MÁY Hiện nay thang máy đã và đang được thiết kế, chế tạo rất phong phú và đa dạng tùy theo đặc điểm và điều kiện của từng công trình, do đó thang máy cũng được phân loại theo nhiều cách khác nhau: Phân loại theo công dụng: Thang máy chuyên chở người; Thang máy chuyên chở người có tính tới hàng đi kèm; Thang máy chuyên chở bệnh nhân; Thang máy chuyên chở hàng có người đi kèm; Thang máy chuyên chở hàng. Phân loại theo hệ thống dẫn động ca bin: Thang máy dẫn động điện; Thang máy thủy lực; Thang máy khí nén; Thang máy dẫn động bằng bánh răng thanh răng; Thang máy dẫn động bằng vít me. b) a) e) d) c) Hình 1-1: Các phương án dẫn động cabin Thang máy điện dẫn động cáp dùng puly ma sát Thang máy điện dẫn động cáp dùng tang cuốn cáp Thang máy dẫn động bằng bánh răng thanh răng Thang máy điện dẫn động bằng vít me Thang máy dẫn động bằn thủy lực Phân loại theo buồng máy: Thang máy có buồng máy; Thang máy không có buồng máy. Phân loại theo vị trí đặt bộ tời kéo: Thang máy có bộ tời kéo đặt phía trên giếng thang; Thang máy có bộ tời kéo đặt dưới giếng thang; Thang máy có bộ tời dẫn động đặt trên nóc cabin. Hình 1-2: Các phương án bố trí bộ tời kéo Bộ tời đặt trên nóc cabin Bộ tời đặt phía trên giếng thang Bộ tời đặt phía dưới giếng thang c) b) a) Phân loại theo các thông số cơ bản: Theo tốc độ di chuyển của cabin: Thang máy có tốc độ thấp: v < 1 m/s Thang máy có tốc độ trung bình: v = 1 2,5 m/s; Thang máy có tốc độ cao: v = 2,5 4 m/s; Thang máy có tốc độ rất cao: v > 4 m/s. Theo khối lượng vận chuyển của cabin: Thang máy loại nhỏ: Q < 500 kg; Thang máy loại trung bình: Q = 500 1000 kg; Thang máy loại lớn: Q = 1000 1600 kg; Thang máy loại rất lớn: Q > 1600 kg. Phân loại theo hệ thống vận hành: Theo mức độ tự động: Thang máy loại nửa tự động; Thang máy loại tự động. Theo tổ hợp điều khiển: Thang máy điều khiển đơn; Thang máy điều khiển kép; Thang máy điều khiển theo nhóm. Theo vị trí điều khiển: Thang máy điều khiển từ trong cabin; Thang máy điều khiển từ ngoài cabin; Thang máy điều khiển cả trong và ngoài cabin. Phân loại theo vị trí của cabin và đối trọng trong giếng thang: Đối trọng bố trí một bên cabin; Đối trọng bố trí phía sau cabin. Hình 1-3: Phương án bố trí cabin và đối trọng trong giếng thang Đối trọng bố trí một bên cabin Đối trọng bố trí phía sau cabin b) a) Phân loại theo kết cấu của các cụm cơ bản: Theo kết cấu của bộ tời: Bộ tời có hộp giảm tốc; Bộ tời không có hộp giảm tốc; Bộ tời kéo sử dụng động cơ một chiều, xoay chiều; động cơ một tốc độ, hai tốc độ; động cơ điều chỉnh vô cấp…; Bộ tời kéo với puly masát hoặc tang cuốn cáp. Theo hệ thống cân bằng: Thang máy có đối trọng; Thang máy không có đối trọng; Thang máy có sử dụng cáp bù hoặc xích bù; Thang máy không sử dụng cáp bù hoặc xích bù. Theo cách treo cabin và đối trọng: Treo trực tiếp vào dầm trên của cabin; Qua palăng cáp vào đầu trên của cabin; Đẩy từ phía dưới đáy thông qua các puly trung gian; Đẩy trực tiếp từ đáy cabin (đối với thang máy thủy lực); Kết hợp thanh đẩy và puly cáp (đối với thanh đẩy thủy lực); Đẩy trực tiếp từ bên vách cabin (đối với thang máy dùng bánh răng thanh răng). Theo hệ thống đóng mở cửa cabin Theo phương pháp đóng mở cửa: Thang máy đóng mở cửa bằng tay; Thang máy đóng mở cửa bán tự động; Thang máy đóng mở cửa tự động. Theo kết cấu cửa cabin: Dạng cửa xếp lùa về một phía hoặc hai phía; Dạng đóng mở cửa kiểu bản lề; Dạng cửa tấm, loại 2 cánh hoặc 4 cánh, mở chính giữa lùa về hai phía ; Dạng cửa tấm, loại 2 cánh hoặc 3 cánh, đóng mở về một phía; Dạng cửa tấm đóng mở chính giữa nhưng lùa lên và xuống; Dạng cửa tấm lùa về một phía trên, loại 2 cánh hoặc 3 cánh. Theo loại hãm bảo hiểm an toàn cabin: Loại hãm bảo hiểm tác động tức thời (dùng cho thang máy tốc độ thấp); Loại hãm bảo hiểm tác động êm (dùng cho thang máy có tốc độ v > 0,75 m/s và thang máy chuyên chở bệnh nhân); Phân loại theo quỹ đạo chuyển động của cabin: Thang máy di chuyển thẳng đứng; Thang máy di chuyển nghiêng một góc so với phương thẳng đứng; Thang máy di chuyển theo đường ziczắc; Phân loại theo đặc điểm của công trình: Thang máy bố trí trong công trình; Thang máy bố trí ngoài công trình: Thang máy vĩnh cửu; Thang máy tạm thời (loại này lắp đặt phục vụ cho việc xây dựng, sau đó sẽ được vận chuyển và lắp dựng tại công trình khác). §3 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ I. Phân tích các phương án: Dựa theo đặc điểm tòa nhà chung cư cao tầng, yêu cầu thiết kế và các chỉ tiêu đánh giá theo tiêu chuẩn, ta phân tích, so sánh các phương án để lựa chọn phương án tối ưu nhất. Nhóm phương án về hệ thống dẫn động cabin: f) e) d) c) b) a) Hình 1-4: Các phương án dẫn động cabin Thang máy điện dẫn động cáp có buồng máy đặt phía dưới giếng thang Thang máy dẫn động thủy lực Thang máy dẫn động bằng bánh răng thanh răng Thang máy dẫn động bằng vít me Thang máy điện dẫn động cáp có bộ tời dùng puly ma sát đặt phía trên giếng thang Thang máy điện dẫn động cáp có bộ tời dùng tang cuốn cáp đặt phía trên giếng thang Thang máy điện dẫn động cáp: Ưu điểm chính của loại này là chiều cao nâng lớn tùy theo chiều cao của công trình, làm việc an toàn do có thể dùng nhiều sợi cáp trong quá trình làm việc không thể đứt cùng lúc, dễ điều khiển và sử dụng, không gây ồn khi làm việc. Hiện nay loại thang này đang được sử dụng rộng rãi và chủ yếu đối với loại thang máy chuyên chở khách. Thang máy điện dẫn động bằng bánh răng thanh răng: Loại này có ưu điểm là không cần đối trọng nên giảm được kích thướng của giếng thang, động cơ dẫn động được bố trí ngay trên nóc cabin nên không cần sử dụng buồng máy, toàn bộ tải trọng được truyền lên thanh răng xuống móng công trình nên không ảnh hưởng đến kết cấu chịu lực của công trình. Nhược điểm chính của loại này là quá trình nâng hạ nhờ kết cấu cơ khí bánh răng và thanh răng nên rất ồn, toàn bộ tải trọng được truyền lên thanh răng nên dễ mất ổn định khi chiều cao nâng lớn. Vì vậy phương án dẫn động bằng bánh răng thanh răng là không phù hợp cho nhà ở chung cư cao tầng. Thang máy dẫn động bằng vít me: Ưu điểm của loại này là động cơ được bố trí ngay trên nóc cabin nên không cần phải dùng buồng máy, độ dừng tầng chính xác cao, tải trọng được truyền lên trục vít xuống móng công trình qua đai ốc cố định trên cabin do đó không ảnh hưởng đến kết cấu chịu lực của công trình. Nhược điểm chính của loại này cũng là làm việc ồn do quá trình làm việc nhờ kết cấu cơ khí trục vít và đai ốc, toàn bộ tải trọng tác truyền lên trục vít do đó chiều cao nâng của thang bị hạn chế vì mất ổn định dọc trục. Vì vậy phương án sử dụng thang máy dẫn động bằng vít me cũng không phù hợp cho nhà ở chung cư cao tầng. Thang máy thủy lực: Ưu điểm của thang máy thủy lực là làm việc êm dịu, giảm được diện tích của giếng thang do không cần phải dùng đối trọng, toàn bộ tải trọng được truyền lên pittông do đó không ảnh hưởng đến kết cấu chịu lực của công trình Nhược điểm của loại thang máy này là hạn chế về chiều cao, hiện nay chiều cao nâng tối đa của một thang máy thủy lực mới chỉ đạt 15m tương ứng với 6 tầng; khó bảo trì bảo dưỡng do có sự rò rỉ dầu; sự thay đổi nhiệt độ làm thay đổi độ nhớt của dầu dẫn đến hiện tượng dừng tầng không chính xác. Như vậy phương án thang máy điện dẫn động cáp là phương án thiết kế hợp lý nhất trong số các phương án đã nêu. Thang máy điện dẫn động cáp với bộ tời dùng puly ma sát: Loại này có ưu điểm là dùng hệ thống điện dễ điều khiển, lắp đặt và sử dụng, có chiều cao nâng lớn tùy theo chiều cao của công trình. Bộ tời dùng puly ma sát làm cho thang máy chuyển động được êm dịu. Thang máy điện dẫn động cáp với bộ tời dùng tang cuốn cáp: Loại này có ưu điểm là không cần dùng đối trọng do đó có thể tiết kiệm được diện tích buồng thang. Nhược điểm chính của loại thang dùng tang cuốn cáp đó là hạn chế về chiều cao nâng, điều này rất không phù hợp với các nhà cao tầng. Ngoài ra, kết cấu bộ tời cồng kềnh, làm việc không êm dịu, giảm tuổi thọ của cáp nâng. Nhóm phương án bố trí sơ đồ dẫn động thang máy: Đối với thang máy dẫn động cáp, ta có nhiều cách mắc cáp và bố trí bộ tời trong công trình tùy theo các điều kiện cụ thể như kết cấu công trình, tốc độ định mức, tải trọng định mức…, ta có một số phương án sau: d) c) b) a) Hình 1-5: Các phương án bố trí sơ đồ dẫn động Phương án dùng palăng cáp Phương án dùng puly phụ cuốn cáp hai lần Phương án dùng puly đổi hướng cáp Phương án không dùng puly đổi hướng cáp Bộ tời đặt trên giếng thang (hình 1-4.e, f): Phương án này có ưu điểm là dễ lắp đặt, bảo trì, bảo dưỡng, tiết kiệm được khoảng không gian sử dụng của công trình, tải trọng được truyền qua dầm máy, kết cấu chịu lực công trình xuống đất. Hiện nay cách bố trí này đang được sử dụng rộng rãi và là lựa chọn tối ưu nhất. Bộ tời đặt dưới giếng thang (hình 1-4.a): Phương án này thường chỉ sử dụng cho công trình không bố trí được buồng máy phía trên giếng thang, tải trọng tác dụng lên công trình thường lớn. Ngoài ra so với phương án bố trí trên giếng thang thì phương án này thường khó lắp đặt, bảo trì bảo dưỡng hơn. Bộ tời không dùng puly phụ: Loại này kết cấu đơn giản tuy nhiên chỉ sử dụng cho loại thang có kích thước cabin nhỏ. Bộ tời dùng palăng cáp: Loại này giảm lực căng cáp lên mỗi nhánh cáp tuy nhiên tốc độ của thang giảm, không phù hợp với thang có tốc độ cao. Bộ tời quấn hai lần: Loại này làm tăng góc ôm của cáp quấn lên puly ma sát, tăng khả năng kéo của puly ma sát tuy nhiên làm tăng ứng suất trong cáp làm giảm tuổi thọ của cáp. Từ những phân tích trên, ta thấy phương án dẫn động có bộ tời đặt trên giếng thang dùng puly đổi hướng cáp với bội suất palăng bằng 1 là hợp lý nhất (hình 1-5.c). Nhóm phương án các cụm cơ bản: Bộ tời kéo dùng puly ma sát có kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, khả năng kéo cao, dễ bố trí, chiều cao nâng không hạn chế. Bộ tời dùng tang cuốn cáp có kết cấu cồng kềnh, hạn chế về chiều cao nâng, không thích hợp cho nhà cao tầng. Hộp giảm tốc bánh vít trục vít là lựa chọn tối ưu nhất so với các loại khác do kết cấu đơn giản, tỉ số truyền cao, khả năng tự hãm lớn, làm việc an toàn, độ tin cậy cao. Phanh hai má kiểu điện từ hiện nay đang được dùng rộng rãi bởi làm việc với độ tin cậy cao, hiệu suất cao, đóng mở nhanh nhạy, nhỏ gọn, trọng lượng và quán tính bé. Hệ thống mở cửa cabin: Đối với thang máy chở người có đối trọng đặt về phía sau cabin thì cửa cabin dạng tấm (panel) hai cánh mở chính giữa là thích hợp nhất và hiện nay đang được sử dụng rộng rãi bởi thời gian đóng mở cửa nhỏ, tiết kiệm được chiều rộng buồng thang, cơ cấu đóng mở đơn giản. II. Chọn phương án thiết kế: Từ những phân tích các phương án trên, ta lựa chọn phương án thiết kế tối ưu nhất (hình 1-6): Thang máy điện dẫn động cáp có bộ tời kéo đặt phía trên đỉnh giếng thang; dùng động cơ điện không đồng bộ 3 pha rôto dây cuốn; hộp giảm tốc bánh vít trục vít; phanh hai má kiểu điện từ loại thường đóng; dẫn động nhờ puly ma sát; kết cấu đóng mở cửa cabin là loại 2 cánh đóng mở chính giữa lùa sang hai bên; bộ hãm bảo hiểm kết hợp với bộ hạn chế tốc độ để dừng cabin khi đứt cáp, chùng cáp hoặc cabin vượt quá tốc độ định mức; bộ giảm chấn thủy lực lắp đặt dưới đáy giếng thang nhằm giảm chấn cho cabin và đối trọng. Theo TCVN 6395-1998, tham khảo tiêu chuẩn Nhật Bản (JIS A.4302-1383) ta tính toán diện tích sàn cabin theo tải trọng như sau: số hành khách = (với Q: Tải trọng định mức, kết quả lấy đến số nguyên, bỏ số lẻ), diện tích tối thiểu sàn cabin là 1,87m2 ứng với số hành khách là 11 người, ta có: Đối tượng phục vụ: nhà chung cư cao 17 tầng; Tải trọng nâng định mức: 750 kg (11 người); Vận tốc định mức: v = 2 m/s; Kích thước bên trong của Cabin: Chiều rộng: W = 1400 mm; Chiều sâu: D = 1350 mm; Chiều cao: H = 2300 mm. ích thước cửa cabin: Chiều rộng: W = 800 mm; Chiều cao: H = 2100 mm. Hình 1-6: Hình chung phương án thiết kế Kích thước buồng thang: Chiều rộng: W = 1800 mm; Chiều sâu: D = 2000 mm; PhÇn II tÝnh to¸n chung §1 TÍNH TOÁN BỘ TỜI KÉO I. Chọn sơ đồ dẫn động: Theo phương án thiết kế đã chọn, bộ tời kéo được đặt trong buồng máy phía trên giếng thang, gồm động cơ không đồng bộ rôto dây quấn, hộp giảm tốc bánh vít trục vít, phanh hai má điện từ, puly dẫn động bằng ma sát. Do kích thước của cabin lớn do đó ta dùng puly phụ đổi hướng cáp. Sơ đồ dẫn động thang máy có dạng như hình 2-1. Hình 2-1: Sơ đồ dẫn động thang máy Cáp cân bằng Đối trọng Puly đổi hướng cáp Puly dẫn động Cáp nâng Cabin II. Sơ bộ xác định trọng lượng của cụm cabin và đối trọng: Để xác định sơ bộ trọng lượng của cụm cabin, ta tiến hành xác định sơ bộ trọng lượng của các bộ phận trong cụm cabin theo phương pháp khai triển cấu tạo các bộ phận thành dạng tấm phẳng và tham khảo kết cấu, trọng lượng của máy cơ sở có ký hiệu: P11.CO.60/5F của hãng Nippon. Ta có: Mcb = Mk + Mv + Mst + Msd + Mnt + Mmc Trong đó: Mcb: Trọng lượng của cabin; Mk: Trọng lượng của khung treo; Mv: Trọng lượng của vách cabin; Mst: Trọng lượng của sàn tĩnh; Msd: Trọng lượng của sàn động; Mnt: Trọng lượng của nóc và trần cabin; Mmc: Trọng lượng của cơ cấu mở cửa. Mk = (272014704 + 230031004) 7,86.10-6 = 124,8 kg; Mv = [2(1400 + 1350) 2300] 7.8610-6 = 198,6 kg; Mst = (220010004 + 422014702) 7,86.10-6 = 32,8 kg; Msd = [(140013503 + 222014004 + 4110(1400 + 1350) 23]7,86.10-6 = 120,8 kg; Mnt = [22001300 + 2(1400 + 1350) 1602]7,86.10-6 = 45,6 kg; Mmc = [22001300 + 1640(170 + 50) 2 + 21853705 + + 1690(240 + 75 + 40) 2 + 23401604]7,86.10-6 = 19,2 kg. Thay vào (1.1) ta có: Mcb = Mk + Mv + Mst + Msd + Mnt + Mmc = 124,8 + 198,6 + 32,8 + 120,8 + 45,6 + 19,2 = 541,8 (kg) = 5418 N. Mcb được nhân với hệ số 1,2 tính đến trọng lượng của các bộ phận khác như bộ hãm bảo hiểm cabin, đầu treo cáp, các con lăn dẫn hướng, cáp điện, cáp cân bằng…, do đó ta có trọng lượng sơ bộ của cabin Mcb = 541,81,2 = 650,16 (kg) = 6501,6 N. Để xác định sơ bộ trọng lượng của đối trọng, ta áp dụng công thức sau: Md = Mcb + Q = 650,16 + 0,5750 = 1025,16 (kg) = 10251,6 N. Trong đó: Md: Trọng lượng của đối trọng; Q = 750 kg: Tải trọng nâng định mức của thang máy; = 0,5: Hệ số cân bằng, với nhà chung cư cao tầng, dân cư đông và phần lớn thời gian trong ngày thang máy vận chuyển số lượng người lớn do đó có thể lấy hệ số cân bằng = 0,5 là hợp lý. Trọng lượng cáp cân bằng là: Gx = H(qn – 0,25qd) =56,1(40,35 – 20,251) = 22,4 (kg) = 224 N; qd = 1 kg/m: Trọng lượng của cáp điện tương ứng với 1m cáp; qn = 0,35 kg/m: Trọng lượng của cáp nâng tương ứng với 1m cáp. III. Tính lực căng cáp lớn nhất và chọn cáp: Đối với bộ tời dùng puli ma sát, ta chỉ cần tính lực căng cáp lớn nhất cho nhánh cáp treo cabin. Lực căng cáp lớn nhất Smax được tính với tải trọng danh nghĩa Q, không tính đến các lực quán tính và tính cho 2 vị trí của cabin là trên cùng và dưới cùng. Lực căng cáp khi cabin ở vị trí trên cùng: Smax1===371,6 (kg) = 3716 N; Lực căng cáp khi cabin ở vị trí dưới cùng: Smax2 = = = 370,7 (kg) = 3707 N; Trong đó: Gd: Trọng lượng của cáp điện; Gd = md[]qd = 2()1 = 64,1kg: md = 2: Số cáp điện; Gn = 4(H + 2)0,35 = 82,74 kg: Trọng lượng của cáp nâng; mn = 4: Số sợi cáp riêng biệt treo cabin và đối trọng. Cáp thép được chọn theo điều kiện sau: Smax n Sđ; với n = 13 (ứng với thang máy có tốc độ lớn hơn 2 m/s). Vậy Smax = Smax1 = 3716 N. Do đó: Sđ 371613 = 48250 N; Tra bảng 1.38 tài liệu [03] ta chọn cáp bện đôi kiểu . 2688-69, có đặc tính sau: Đường kính cáp dc = 9,9 mm; Khối lượng 1000m cáp đã bôi trơn: 3586 N; Độ bền giới hạn thép: 545,5 N/mm2. Theo công thức 1.2 tài liệu [01], ta xác định đường kính puli ma sát tính đến tâm cáp là: D e. dc = 459,9 = 445 mm; Trong đó: e = 45: Hệ số được tra bảng theo tiêu chuẩn; Ta chọn D = 500 mm; Đường kính puli đổi hướng cáp được xác định theo công thức trang 25 tài liệu [04] : D = (0,50,8) Dp = 0,8500 = 400 mm; IV. Xác định hệ số kéo cần thiết và kích thước của puli ma sát: Giá trị lớn nhất của tỉ số lực căng giữa các nhánh cáp trong thang máy ()max chính là hệ số kéo cần thiết cần xác định. Ta xét các trạng thái sau: Trạng thái thử tải tĩnh: max1 = = = 2,13. Trạng thái làm việc có kể đến lực quán tính khi phanh và mở máy - Khi cabin đầy tải, ở vị trí dưới cùng max2 = =1,24 = 1,74; - Khi cabin không tải, ở vị trí trên cùng: max3 = = 1,24 = 1,87. Với: = : Hệ số tải trọng động; amax: Gia tốc lớn nhất trong quá trình chuyển động không ổn định của thang máy; Theo công thức 3.6 tài liệu [02], ta có: v = = amax(ta - to) amax = với ta = 2,7: Thời gian gia tốc của thang máy; t0 = 0,70,8 (s): Thời gian trước và sau khi đạt gia tốc ổn định; do đó ta có: amax = = 1,05 (m/s2). Hệ số tải trọng động: = = = 1,24. Vậy hệ số kéo cần thiết có giá trị max = 2,13. Từ điều kiện Ơle đảm bảo cho cáp không bị trượt trên rãnh puli max e, ta tính được hệ số ma sát tính toán ft: ft = = 0,32. Theo công thức 1.34, tài liệu [01] tính góc nghiêng của hai thành bên rãnh puli: = 2arcsin = 2arcsin = 0,63 (rad) = 36o; Với f = 0,1: hệ số ma sát giữa rãnh cáp và cáp; Ta thấy 2 với = arctg(f) = arctg0,1 =0,099 (rad) = 5o7’: góc ma sát giữa vật liệu cáp và rãnh làm puli. Ta chọn chiều sâu rãnh cáp(h), chiều rộng(b) rãnh cáp và khoảng cách giữa 2 rãnh cáp(t) của puli là: h = 1,2dc = 1,29,9 = 11,9 mm; Hình 2-2: Kích thước rãnh puly ma sát b = 0,5dc = 0,59,9 = 5 mm; t = b + htg + 9 = 22,5 mm; Chiều rộng của puli ma sát là: Bp = 4t + 10 = 100 mm; Góc lệch cho phép() phải đảm bảo: tg < = 0,06 hay < 3o5’ Ta kiểm tra rãnh cáp của puli theo ứng suất dập cho phép, áp dụng công thức 1.36, tài liệu [01] , ta có: pmax [p] = 150 N/mm2. pmax = = = 1,91 N/mm2. Như vậy puly thỏa mãn điều kiện bền theo ứng suất dập cho phép. V. Chọn công suất động cơ và hộp giảm tốc: Xác định chế độ làm việc của thang máy để chọn động cơ: Theo công thức tính toán chu kỳ làm việc, bảng 3.4, tài liệu [02] ta có: Số lần dừng xác suất khi thang máy đi lên và đi xuống: fl = = = 6,93; fx = = = 6,93; Trong đó: n = 17 - 1 = 16: Số bến thang máy phục vụ không kể bến chính; rl, rx = 0,8r = 0,811=8,8: Số hành khách trong cabin khi đi lên và đi xuống r = 11: Số hành khách định mức mỗi lần vận chuyển của thang máy; Tổng số lần dừng xác suất: F = fl + fx = 6,93 +6,93 = 13,86; Thời gian gia tốc: ta = = = 2,4 s; Quãng đường gia tốc: Sa = 0,5vta = 0,522,4 = 2,4 m; Quãng đường hoạt động xác suất: S = = = 7,6 m; Với Sl: Chiều cao phục vụ; Ta thấy: S > 2Sa nên thời gian chuyển động của thang máy khi đi lên và đi xuống là: tl = = = 43 s; tx = = = 43 s; Thời gian làm việc không ổn định của thang máy là: = tafl + tafx = 2,46,93 + 2,46,93 = 33,3 s; Thời gian làm việc ổn định của thang máy là: = 52,8 s; Tổng thời gian chuyển động của thang máy là: T1 = t1 + tx = 43 + 43 = 86 s; Thời gian đóng mở cửa: T2 = tiF = 3,713,86 = 51,282 s; Với ti = 3,7: thời gian đóng mở cửa một lần, tra bảng ứng với kích thước cửa; Thời gian ra vào của hành khách: T3 = = = 35,2 s; Thời gian hao phí khác: T4 = 0,1(T2 + T3) = 0,1(51,282 + 35,2) = 8,6 s; Do đó: thời gian làm việc của thang máy trong một chu kỳ là: = 86 + 51,282 + 35,2 + 8,6 = 181 s; Tổng thời gian dừng của thang máy là: = 51,282 + 35,2 + 8,6 = 90 s; Chế độ làm việc của thang máy được tính theo công thức sau: CĐ% = = 47%. Trong quá trình làm việc, động cơ phải khắc phục được các thành phần lực cản sau: Lực vòng Pmax trên puli ma sát, lực cản do không khí, lực ma sát giữa ray dẫn hướng và ngàm dẫn hướng. Tuy nhiên lực cản do ma sát và do không khí là không đáng kể nên ta chỉ tính lực cản do chênh lệch lực căng của hai nhánh cáp Pmax gây ra. Từ kết quả: S2 = Smax = 3716 N; max = 2,12 ta có: S1 = = 1752,8 N Pmax = (S1 - S2)max = 3716 - 1752,8 = 1963,2 N; Tổng lực cản mà động cơ phải khắc phục là: P = uPmax = 4Pmax = 41963,2 = 7852,8 (N) = 785,3 (kg); Với u = 4: Số sợi cáp treo cabin Công suất động cơ được tính theo công thức 13.11, tài liệu [01] : N = = = 19 kW; Trong đó: v = 2 m/s: Vận tốc định mức của thang máy; = 0,8 : Hiệu suất chung của cơ cấu dẫn động thang máy. Động cơ được chọn theo công thức: Ndc N. Tra bảng 1.6, tài liệu [03] ta chọn động cơ kiểu: MTB 412-6 với các thông số: Công suất định mức: Ndm = 19 kW; Số vòng quay định mức: ndm = 980 v/p; Hiệu suất: 87 %; Cos = 0,64; Mmax = 850 N.m; Mômen quán tính: J = 0,7 kg.m2; Khối lượng: Q = 345 kg. Tỉ số truyền hộp giảm tốc được chọn theo công thức sau: i = ; Với: npl = = = 76,4 (v/p): Số vòng quay của puli trong 1 phút; i = = 12,8;