Đồ án Thiết kế thang máy chở người cho toà nhà 8 tầng

tả trên hình 2.1 bao gồm hai phần: Phần lực là phần biến đổi và động cơ truyền động. Các bộ biến đổi thường dùng là bộ biến đổi máy điện, bộ biến đổi điện từ, bộ biến đổi điện tử. Động cơ điện có các loại: động cơ điện một chiều, động cơ điện xoay chiều không đồng bộ và đồng bộ. Phần điều khiển gồm các cơ cấu đo lường, các bộ điều chỉnh tham số và công nghệ, ngoài ra còn có các thiết bị điều khiển, đóng cắt phục vụ công nghệ và cho người vận hành. -Phân loại hệ truyền động điện như sau: Truyền động không điều chỉnh: Thường chỉ có động cơ nối trực tiếp với lưới điện. Quay máy sản suất với một tốc độ nhất định Truyền động có điều chỉnh tuỳ thuộc vào yêu cầu công nghệ mà ta có truyền động điều chỉnh tốc độ, truyền động điều chỉnh mômen lực kéo và truyền động điều chỉnh vị trí. II.1.2 Những khái niệm chung và đặc tính cơ của truyền động cơ điện - Đặc tính của động cơ điện là quan hệ giữa tốc độ quay và mômen của động cơ. Có đặc tính cơ tự nhiên của động cơ nếu như động cơ vận hành ở chế độ định mức: Mdm, dm. Đặc tính cơ bản nhân tạo của động cơ là đặc tính khi ta thay đổi các tham số của nguồn. Hoặc nối thêm các điện trở, điện kháng vào động cơ. - Để so sánh và đánh giá các đặc tính cơ người ta đưa ta khái niệm độ cứng đặc tính cơ M/ lớn có đặc tính cơ cứng, nhỏ có đặc tính cơ mềm, có đặc tính cơ tuyệt đối cứng. Truyền động có đặc tính cơ cứng, tốc độ thay đổi rất ít khi mômen biến đổi lớn. Thang máy có đặc tính cơ thuộc loại này. II.1.3 Đặc tính cơ của máy sản xuất: Đặc tính cơ của máy sản xuất rất đa dạng và được biểu diển bằng biểu thức tổng quát sau: Mc=Mc0 + (Mdm- Mc0). Trong đó Mc0 : Mômen ứng với tốc độ =0 Mdm : Mômen ứng với tốc độ định mức Mc : Mômen ứng với tốc độ Thang máy là cơ cấu nâng hạ theo phương thẳng đứng a=0 do đó biểu thức đặc tính cơ của thang máy là : Mc=Mdm= const Và có đồ thị hình 2.1 Mô men cảm thế năng (Mômen cản tĩnh) của thang máy có đặc tính Mc=const và không phụ thuộc vào chiều quay. Hình 2.1b Mômen phản kháng luôn chống lại chiều quay như mômen ma sát. Hình 2.1c II.1.4 Trạng thái làm việc của truyền động điện : Trong hệ truyền động điện, bao giờ cũng có quá trình biến đổi năng lượng điện cơ. Chính quá trình biến đổi này quyết định trạng thái làm việc của truyền động điện. Dòng công suất điện Pđiện có giá trị dương nếu như có chiều quay từ nguồn đến động cơ và từ động cơ biến đổi công suất điện thành công suất cơ Pcơ =M. cấp cho máy sản xuất. Công suất này có giá trị dương nếu như mômen động cơ sinh ra có cùng chiều với tốc độ quay. Nếu ngược lại dòng công suất có giá trị âm nếu nó có chiều từ động cơ đi về nguồn. Công suất cơ có giá trị âm khi nó truyền từ máy sản xuất về động cơ và mômen động cơ sinh ra ngược chiều với tốc độ quay. Mômen của máy sản xuất được gọi là mômen phụ tải hay mômen cản(Mc) nó cũng được định nghĩa dấu âm và dấu dương ngược lại với dấu mômen của động cơ nâng tải G Mc M Mcdm Hạ tải Md Mc 0 Mc Mc M (b) (a) Mc Mc (c) 0 0 M Hình vẽ 2.1 Phương trình cân bằng công suất của hệ truyền động : Pd = Pc + P Trong đó Pd - công suất điện ; Pc - công suất động cơ ;P-tổn thất công suất Tuỳ thuộc vào biến đổi trong hệ mà ta có trạng thái làm việc của động cơ gồm : trạng thái động cơ và trạng thái hãm được mô tả trên hình 2.2 Trạng thái động cơ bao gồm chế độ có tải và không tải. Trạng thái hãm bao gồm : Hãm tái sinh Pđiện < 0 , Pcơ < 0 . Cơ năng biến thành điện năng trả về lưới Hãm ngược Pđiện > 0 , Pcơ < 0 điện năng và cơ năng trở thành tổn thất P Hãm động năng Pđiện = 0, Pcơ < 0 cơ năng biến thành công suất tổn thất P II.Trạng thái hãmPc = Md < 0 I.Trạng thái động cơ Pc = Md > 0 Mc Md III.Trạng thái hãmPc = Md < 0 Md Mc III.Trạng thái hãmPc = Md < 0 Mc Md Hình vẽ 2.2 II.1.5 Quy đổi mômen cản, lực cản và mômen quá trình: Trong mỗi một cơ cấu truyền động đều có các đại lượng : , M, V, F và mômen quán tính J. Để thuận tiện cho tính toán người ta thường tính quy đổi tất cả các đại lượng này về trục động cơ nhưng phải theo nguyên tắc là đảm bảo năng lượng của hệ trước và sau quy đổi không thay đổi. 1 2 3 4 f. JqbMqd V.F JdWdMd JdWdMd Hình 2.3 Tính quy đổi mômen Mc và lực cản Fc về trục động cơ. -Khi tính toán thiết kế cho giá trị của mômen tăng trong Mt qua hộp giảm tốc có tỉ số truyền là i và hiệu suất mômen này có tác động lên trục động cơ có giá trị Mcqd. Mcqd = Mt. . . Trong đó : i = , là hiệu suất của hộp tốc độ Tải trọng G sinh ra lực Fc có vận tốc chuyển động là V nó sẽ tác động lên trục động cơ một mômen Mcqd ta có : Mcqd = . = . Trong đó : p = ; = . b.Trong tính quy đổi mômen quán tính. - Trong hộp điều tốc các cặp bánh răng có mômen quán tính J1...Jk mômen quán tính tăng tốc J1, Khối lượng quán tính M và mômen quán tính động cơ Jd đều có ảnh hưởng đến tính chất động học của hệ truyền động. - Nếu xét điểm khảo sát là trục động cơ và quán tính của cả hệ truyền động tại điểm này ta gọi là Jqd . Ta sẽ có phương trình động năng của hệ là: Jqd = Jd + + + II.1.6 Phương trình động học của hệ truyền động điện : - Phương trình cân bằng năng lượng của hệ truyền động điện : W = Wc + W Trong đó W : Năng lượng vào động cơ Wc : Năng lượng tiêu thụ của máy truyền động W: Mức chênh lệch năng lượng đưa vào và năng lượng tiêu thụ là động cơ của hệ Phương trình động học của hệ truyền động tổng quát là: M = J . + . + Mc Trong thực tế thông thường dj/dt = 0. Vì vậy phương trình động học thường dùng trong tính toán là : M = J.(d/dt) + Mc (*) Nhìn vào phương trình (*) ta thấy : M > Mc d/dt > 0. Hệ truyền động tăng tốc M < Mc d/dt < 0. Hệ truyền động giảm tốc M = Mc d/dt = 0. Hệ truyền động làm việc ổn định Vởy phươnng trình (*) là phương trình mô tả quá trình quá độ về cơ của hệ truyền động điện. II.1.7 Điều kiện ổn định tĩnh của hệ truyền động điện : - Trong hệ truyền động điện khi ở trạng thái xác lập Md = Mc. Đặc trưng cho trạng thái này là mômen và tốc độ không đổi, đây cũng có thể xem như là trạng thái cân bằng của hệ truyền động điện đối với toạ độ . Trạng thái cân bằng này có thể phá vỡ do sự thay đổi những thông số bên trong hoặc bên ngoài hệ thống như: Dao động điện áp lưới . Thay đổi phụ tải. Chuyển đổi của các mạch điện. - Sau trạng thái cân bằng cũ bị phá vỡ hệ thống có thể xác lập một trạng thái cân bằng mới (ổn định) hoặc không thể xác lập được trạng thái cân bằng nào (không ổn định) - Đối với hệ truyền động điện tiêu chuẩn ổn định tĩnh có thể phát biểu như sau: “Điều kiện cần và đủ để một trạng thái xác lập của hệ thống truyền động điện ổn định là gia số tốc độ, đặc trưng cho hiện tượng mất cân bằng là mômen động xuất hiện khi đó phải có dấu ngược nhau nghĩa là:Mdd/<0 ”. -Để xét ổn định tĩnh của hệ thống truyền động điện ta có thể dựa vào đặc tính cơ động học và đặc tính tĩnh của phụ tải như hình 2.4. - Khảo sát hình 2.4 ta thấy điểm A là điểm làm việc xác lập vì ở vùng lân cận điểm xác lập với một số gia nhỏ, ta có thể coi đặc tính cơ của động cơ và phụ tải là thẳng. Nghĩa là thay các đặc tính cơ bằng các tiếp tuyến của chúng tại điểm xác lập, các tiếp tuyến này tạo với trục theo chiều dương các góc và . Với giả thiết trên ta có : Md = ; M0 = M Mc() A M1E (hình vẽ 2.4) Mdg/ = - trong trường hợp tổng quát Mdg, có thể dương hoặc âm. Để dễ xem xét ổn định tĩnh ta luôn giả thiết > 0 vậy tiêu chuẩn ổn định tĩnh chỉ còn lại Mdg < 0 nghĩa là nếu đảm bảo Md - Mc < 0 hoặc- < 0 <. Lúc này điểm xác lập của hệ thống. Theo tiêu chuẩn ổn định tĩnh xét cho hệ thống truyền động dùng động cơ không đồng bộ với các tải khác nhau được mô tả trên hình 2.5. Ta thấy tại các điểm 1,2,3 hệ thống ổn định tĩnh, còn lại điểm 4 hệ thống không ổn định. M 0 M (a) (b) 0 hình2.5 Hình 2.5a mô tả mômen cản tốc độ. Hinh 2.5b mô tả trạng thái xác lập ổn định của hệ truyền động điện dùng động cơ không đồng bộ khi mômen cản không đổi (Mc= const). Nhưng trong thực tế người ta chỉ cho hệ thống làm việc tại điểm 1 và 3 vì ở điểm 2 mặc dù hệ thống ổn định nhưng độ ổn định kém, độ trượt lớn (tốc độ thấp) dẫn đến tổn thất nhiều. II.1.8 Các hệ số truyền động điện dùng trong thang máy: - Khi thiết kế trang bị điện điện tử cho thang máy việc lựa chọn một hệ thống truyền động, chọn động cơ phải dựa theo các yêu cầu sau đây: Ě Độ chính xác khi dừng Ě Tốc độ di chuyển buồng thang Ě Gia tốc lớn nhất cho phép. Ě Phạm vi điều chỉnh tốc độ. - Hệ truyền động điện xoay chiều dùng động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc và rôto dây cuốn được dùng khá phổ biến trong trang thiết bị điện điện tử thang máy. Hệ truyền động động cơ rôto lồng sóc một cấp tốc độ thường dùng cho thang máy tốc độ chậm. - Hệ truyền động điện xoay chiều dùng trong động cơ không đồng bộ nhiều cấp tốc độ thường dùng cho thang máy chở người có tốc độ trung bình. - Hệ truyền động một chiều F-Đ có khuếch đại trung gian thường dùng cho các thang máy tốc độ cao. Hệ này đảm bảo biểu đồ chuyển động hợp lý nâng cao độ chính xác khi dừng tới (510) mm, nhược điểm của hệ này là công suất đặt lớn gấp 34 lần so với hệ xoay chiều gây phức tạp trong thiết kế, cho vận hành và sửa chữa. - Trong những năm gần đây do sự phát triển của kỹ thuật điện tử công suất lớn các hệ truyền động một chiều dùng biến đổi tĩnh đã được áp dụng rộng rãi trong các thang máy cao tốc với tốc độ 5m/s. - Trong dự án thiết kế thang máy chở hàng cho toà nhà 8 tầng với tải trọng 2000 kg tốc độ di chuyển của buồng thang (từ 0,51,5)m/s nên em chọn hệ truyền động xoay chiều với động cơ không đồng bộ 2 cấp tốc độ rôto lồng sóc. Hệ này đảm bảo được những yêu cầu kỹ thuật thang máy như dừng chính xác buồng thang tương đối cao thực hiện bằng cách chuyển đổi tốc độ động cơ từ tốc độ cao sang tốc độ thấp với phạm vi điều chỉnh D=1:4 trước khi dừng buồng thang đến sàn tầng phải dừng. - Để giúp cho việc nghiên cứu đặc tính của ĐCKĐB xoay chiều rôto lồng sóc, dây quấn stato 2 cấp tốc độ, ta nghiên cứu thêm phần đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ . II.2 Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ(ĐCKĐB): ĐCKĐB được sử dụng rất rộng trong các ngành kinh tế quốc dân, ưu điểm nổi bật của loại động cơ này là: cấu tạo đơn giản, đặc biệt là động cơ rô to lồng sóc, so với động cơ một chiều ĐCKĐB có giá thành hạ, vận hành tin cập chắc chắn, Ngoài ra ĐCKĐB còn dùng trực tiếp lưới điện xoay chiều 3 pha nên không cần trang bị thêm thiết bị biến đổi kèm theo. Nhược điểm của ĐCKĐB : Là điều chỉnh tốc độ và khống chế các quá trình quá độ khó khăn. Riêng với động cơ rôto lồng sóc có các chỉ tiêu khởi động xấu hơn so với các loại động cơ khác. II.2.1 Phương trình đặc tính cơ bản của ĐCKĐB : Để lập phương trình đặc tính cơ của động cơ ta dựa vào điều kiện cân bằng công suất trong động cơ, công suất điện tử chuyển từ stato sang rôto. P1.2=Mdt . Mdt là mômen điện tử của động cơ nếu bỏ qua các tổn thất phụ thì : Mdt = Mcơ = M. Công suất đó được chia làm hai phần: Pcơ : Công suất đưa ra dưới dạng động cơ P2 : Công suất tổn hao đồng trong rôto P1.2 = Pcơ + P2 : M = M + P2; Do đó P2 = M.S và P2 = 3.r22 . R’2 nên M = Thay I’2 vào ta sẽ phương đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ : M = Hình 2.6a : Là đồ thị đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ. Hình 2.6b : Đồ thị đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ, = f(M) trong chế độ động cơ. MthF SthD MthD SthF Mdm Mth 1 2 Hình vẽ 2.6 Độ trượt giới hạn Sth : Sth = Mômen tới hạn Mth : Mth = Trong hai biểu thức trên : - Dấu dương với trạng thái động cơ - Dấu âm ứng với trạng thái máy phát Do đó Mth ở chế độ máy phát lớn Mth ở chế động cơ. Trong trạng thái làm việc của động cơ, các đường đặc tính cơ lúc này thường biểu diễn trong khoảng tốc độ : 0. Độ cứng của đường đặc tính cơ biến đổi cả về trị số lẫn cả về dấu tuỳ theo điều kiện làm việc. với = 2Mth/Sth : =-1/ Vậy = -2Mth/ : = -2Mdm/ Trên đường làm việc của đặc tính cơ ĐCKĐB có giá trị âm và gần như không đổi II.3 Các thông số cơ bản ảnh hưởng đến đặc tính cơ bản động cơ KĐB - Từ các phương trình trên ta thấy rằng mômen tới hạn của động cơ tỷ lệ với bình phương với điện áp đặt vào stato, tỷ lệ nghịch với tần số và phụ thuộc vào thông số của động cơ. Độ trượt tới hạn cũng phụ thuộc vào các thông số cấu tạo của động cơ. Khi các thông số trên thay đổi dạng đặc tính cơ sẽ biến đổi. a. ảnh hưởng của điệp áp lưới: -Khi điện áp lưới giảm độ trượt tới hạn không đổi , còn mômen tới hạn sẽ giảm bình phương lần với điện áp các dạng đặc tính cơ. Udm >U1>U2>U3 . Khảo sát đồ thị ta thấy với mômen cản xác định(Mc)khi điện áp càng giảm thì tốc độ xác lập càng nhỏ, mặt khác do mômen khởi động và mômen tới hạn đều giảm theo điện áp nên khả năng quá tải và khởi động giảm dần. Do đó nếu điện áp quá nhỏ thì hệ truyền động có thể không khởi động được (đường U2),hoặc không làm việc được (U3). Ta có thể thay đổi thông số này dòng điện động cơ rôto lồng sóc hoặc để điều chỉnh tốc độ. b.ảnh hưởng tốc của số đôi cực p: - Đối với những ĐCKĐB rôto lồng sóc nhiều cấp tốc độ, để điều chỉnh tốc độ của nó người ta thay đổi số đôi cực bằng cách đấu dây stato. - Xuất phát từ biểu thức : = 2f/p; =(1- s) U2 U1 Udm Me Mmin S P1 P2 M M 0 P2 P1 1.2 1.1 R.2 R.1 M 0 (a) (b) Hình vẽ 2.7 Nếu thay đổi số đôi cực p thì W1 thay đổi do tốc độ động cơ cũng thay đổi Còn Sth không phụ thuộc vào p nên không thay đổi nghĩa là độ cứng của đặc tính cơ vẫn giữ nguyên. Nhưng khi thay đổi số đôi cực phải thay đổi cách đấu dây ở stato nên một số thông số như sau:Uf, R1, X1 có thể thay đổi do đó tuỳ từng trường hợp sẽ có ảnh hưởng khác nhau đến mômen tới hạn của động cơ. + Hình 2.7a: đặc tính cơ khi thay đổi số đối cực của ĐCKĐB Mth= const + Hình 2.7b: đặc tính cơ khi thay đổi số đối cực của ĐCKĐB P1 = const II.4 Điều chỉnh tốc độ của ĐCKĐB bằng cách thay đổi số đôi cực của động cơ: a. Nguyên lý hoạt động: - Khi thay đổi số cực từ của máy điện không đồng bộ, tốc độ từ trường quay thay đổi và do đó tốc độ của rôto cũng biến đổi theo, quan hệ này được thể hiện trong biểu thức sau: =. (1-s) = 2f1/p x (1-s) trong đó: f1: tần số điện lưới p: số đôi cực - Máy điện 2 tốc độ là loại đa tốc hay gặp nhất, số đôi cực của nó sẽ thay đổi bằng 2 cách khác nhau về cơ bản: + Dùng 2 tổ dây cuốn stato riêng biệt, mỗi tổ có số đôi cực riêng + Dùng một tổ dây cuốn stato nhưng mỗi pha được chia làm 2 đoạn, thay đổi cách nối dây giữa 2 đoạn dây đó sẽ thay đổi được số đôi cực. Những động cơ cấu tạo theo cách thứ nhất to và nặng. Khi tổ dây này làm việc thì tổ dây kia hoàn toàn bỏ không, tuy nhiên có ưu điểm là có thể tạo được hai tốc độ bất kì không phụ thuộc vào nhau. Động cơ theo cách 2 nhỏ nhẹ hơn tận dụng vật liệu của máy điện nhưng có nhược điểm là sơ đồ đổi nối dây phức tạp và 2 cấp tốc độ lệ thuộc vào nhau. Động cơ đa tốc độ thường có rôto lồng sóc vì rôto này có khả năng tự biến đổi số cực rôto sang stato. Do đó số cực, điện trở, điện kháng của rôto tự thay đổi nhịp nhàng với stato. Bảng2.1 Các động cơ đa tốc thực tế hay gặp P 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 no 3000 1500 1000 750 600 500 428 375 330 300 272 250 Vg/ph 314 157 314 105 78,5 63 52,4 44,8 39,3 34,6 31,4 26,2 Rad/s Các động cơ hai tốc độ một tổ dây cuốn thường được chế tạo với: n0 = 1500/300 ;750/1500 ;500/1000 (vòng/phút ) - Các động cơ hai tốc độ hai tổ dây cuốn thường được chế tạo với: n0 = 100/1500 ; 1000/3000; 750/3000; 750/1000; 330/1000; 250/1000. B, Các chỉ tiêu chất lượng : ưu điểm của phương pháp điều chỉnh số đôi cực là thiết bị đơn giản giá thành hạ các đặc tính cơ đều cứng và khả năng điều chỉnh triệt để (điều chỉnh cả tốc độ không tải lý tưởng). Nhờ đặc tính cơ cứng nên độ chính xác duy trì tốc độ cao và tổn thất trượt khi điều chỉnh không đáng kể. - Nhược điểm lớn nhất của phương pháp này có độ tinh kém, giải điều chỉnh rộng và kích thước động cơ lớn, đối với động cơ 2 tốc độ 1 tổ dây cuốn thì =2 những động cơ khác có =1.5, Nghĩa là tốc độ nhảy cấp khá nhiều giải điều chỉnh D = 1.5 8. Do đó cấu trúc phức tạp và khá nặng nề những động cơ đa tốc độ với D lớn chỉ sử dụng ở những nơi thật cần thiết với công suất trung bình. Phần II tính toán – thiết kế và chọn trang thiết bị cho thang máy CHỗ NàY CầN SửA chương I CHọn phương án thiết kế Tính chọn công suất động cơ: Các thông số cơ bản của thang máy: Vận tốc ca bin: v = 1 m/s Gia tốc: a = 1,5m/s2 Tải trọng định mức: G = 600 kg Trọng lượng cabin: Gc = 500 kg Số tầng: 8 tầng Chiều cao mỗi tầng: h = 4m Phạm vi điều chỉnh tốc độ: D =1:4 Đường kính puli: D = 800mm Phụ tải của thang máy chủ yếu do tải trọng quyết định, vì thang máy có đối trọng nên trong tính toán ta phải lưu ý đến trọng lượng của đối trọng và trọng lượng của cơ cấu nâng. Để xác định phụ tải một cách chính xác và khoa học ta cần phải xây dựng sơ đồ động học của hệ thống truyền động thang máy, từ sơ đồ động học ta phân tích các quá trình nâng hạ ở chế độ định mức và ở chế độ khi không tải để tính toán các thông số kĩ thuật liên quan. Sơ đồ động học được mô tả trên (hình II.1) Cơ cấu truyền động thang máy có hộp điều tốc nên trong tính toán ta phải tính đến tỉ số truyền vì tỷ số này có ảnh hưởng rất nhiều đến mômen nâng hạ của động cơ truyền động và tốc độ di chuyển của buồng thang. Trạng thái làm việc của truyền động phụ thuộc vào mômen quay do động cơ sinh ra (Md) và mômen cản tĩnh do phụ tải quyết định(Mc). Mỗi mômen trên đều có thể là mômen gây chuyển động hoặc mômen hãm như vậy rõ ràng là động học của truyền động được xác định bởi mômen tổng của 2 mômen trên gọi mômen tổng đó là mômen động: Mdg = Md + Mc a.tính phụ tải của động cơ truyền động thang máy * Tính toán khối lượng của đối trọng : Trong thang máy việc lắp thêm đối trọng có vị trí tương đối quan trọng, nó giúp cho cân bằng phụ tải của động cơ khi nâng và khi hạ. Khối lượng của đối tượng được tính theo công thức: G = G + G Trong đó : : hệ số cân bằng ( = 0,35 0,6) Đối với thang máy trở người ta chọn hệ số = 0,35 0,4 G : Trọng tải định mức (kg) G: Khối lượng buồng thang G= 0,4.600 + 500 = 740 (kg) *Số liệu về cáp dẫn động: • Khối lượng riêng dây cáp: 0,47(kg/m) • Sử dụng 4 sợi: 0,47.4 = 1,88(kg/m) • Hành trình dài nhất của cáp : 32 (m) • Tổng trọng lượng dây cáp G= 1,88.32 = 60,16(kg) *Tính lực kéo đặt lên puli cáp kéo buồng thang khi có tải định mức: F =( G + G - K.G - G).g (N) Trong đó : K: số lần dừng buồng thang G: Sự giảm khối lượng tải sau mỗi lần dừng g: gia tốc trọng trường. g = 9,8m/s2 F = (600+ 500 -7.1 – 740).9,8 =3459,4 (N) Tỷ số truyền i của hộp điều tốc : n = 945v/p 15,75v/s i = = = 26,5 Trong đó : R: bán kính puli dẫn động (m) n :Tốc độ động cơ(v/s) u :Bội số của hệ thống ròng rọc v : Tốc độ nâng tải Thời gian làm việc của thang máy : T = = = 21,3(s) *Tính hệ số tiếp điện tương đối: Thời gian toàn bộ một chu kỳ làm việc của thang máy có thể tính theo năng suất và tải trọng định mức: T = 2 T + T + T + T T : Thời gian ra: Chọn trung bình bằng 5s T: Thời gian vào: Chọn trung bình bằng 5s T: Thời gian đóng mở cửa buồng thang: Chọn trung bình 6 s T= 2.21,3 + 5 +5 + 6 = 58,6 (s) TĐ% = = = 72% Tính sơ bộ công suất động cơ: Tính công suất tĩnh • Công suất tĩnh khi nâng tải: P= {[ G + G] - G.} v.k.g.10-3 ( Kw) ={[600 + 500] - 740.0,8}1,5.1,2.9,8.10-3 = 13,81 (Kw) • Công suất tĩnh khi hạ tải : P= {[ G + G] - G.} v.k.g.10-3 ( Kw) = {[600 + 500].0,8 + 740.}.1,5.1,2.9,8.10-3 =39,8 (Kw) -Tính mômen tương ứng với lực kéo: + Mômen nâng tải : M = = = 65,3 (Nm) + Mômen hạ tải : M = = = 41,8 (Nm) - Tính công suất động cơ: • Công suất khi nâng tải tốc độ nhanh: Pn = = = 6,48 (Kw) • Công suất khi hạ tải tốc độ nhanh: Ph = = = 4,1 (Kw) - Tính công suất trung bình của động cơ: P = = k: hệ số phụ thuộc vào độ nhấp nhô của tải k = 1,2 P = .1,2 = 5,3 (Kw) Công suất định mức của động cơ: P = P= 5,3 = 6,5 (Kw) * Chọn công suất động cơ truyền động: Truyền động thang máy làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại khi có tải định mức động cơ khởi động nặng nề. Nên ta chọn động cơ 2 tốc độ, 2 dây cuốn riêng biệt cho từng cấp tốc độ và tốc độ động cơ dưới 1000v/p Chọn động cơ loại 6,5 Kw I= == 14,4 (A) Vậy chọn động cơ có các thông số: _ P= 6,5kw _U= 380V _cos= 0,7 _n = 945v/p _n = 205v/p 1.2.Tính chọn tiết diện cáp động lực Để chọn tiết diện cáp động lực cho động cơ truyền động ta cần chú ý : + Nếu chọn dây dẫn có tiết diện lớn thì vốn đầu tư cao, nhưng điện dẫn xuất lớn điện trở nhỏ, nếu tổn hao công suất ( A có ảnh hưởng trực tiếp đến dòng điện cho phép) + Nếu chọn tiết diện dây nhỏ vốn đầu tư sẽ nhỏ nhưng nếu nhỏ quá dẫn đến cáp bị quá tải gây chập cháy giữa các pha trong cáp. Vì vậy ta phải dựa vào các thông số kỹ thuật đã tính toán để chọn cáp sao cho phải đảm bảo chỉ tiêu kỹ thuật ,nhưng vẫn hợp lí về yêu cầu kinh tế. Chọn loại cáp 3 pha 3 sợi có lõi bằng đồng.Vỏ nhựa bọc từng sợi và vỏ cao su bọc bên ngoài cáp. *Tính tiết diện dây 1 sợi theo công thức S = I/J Trong đó : I- Dòng điện làm việc định mức J- tra bảng chỉ tiêu kinh tế (J= 22,5) A/mm2 I= P/U.cos = 6,5.103/380.0,7 = 24,4 (A) S= 24,4/2,25 = 10,8 (mm2) Đường kính dây tính toán : d= 1,13=1,13 = 3,7 (mm) Để đảm bảo ta chọn : d > d Tra bảng thông số cáp tròn, chọn đường kính dây cho cáp động lực là : D= 6 mm (cho một sợi) 1.3.Tính chọn phanh hãm điện từ Trong thang máy, chuyển động buồng thang lên xuống theo phương thẳng đứng với tải trọng lớn, nên lực quán tính khá lớn. Khi đột ngột mất điện buồng thang và hàng sẽ rơi tự do với một gia tốc rất lớn-người vận hành không thể kìm chế được ngoài phanh hãm điện từ tác động nhanh. Chính vì thế phanh hãm là bộ phận không thể thiếu được trong hệ truyền động khống chế thang máy.Trong thiết kế thang máy thường sử dụng phanh hãm điện từ nguồn cung cấp trực tiếp với lưới điện xoay chiều. Phanh hãm thường có 3 loại: Phanh guốc, phanh đĩa và phanh đại. Nguyên lý hoạt động của phanh nói trên cơ bản giống nhau. Khi động cơ của cơ cấu nâng hạ được đóng vào lưới điện, thì đồng thời cuộn dây của nam châm cũng mất điện, ngay lúc này lực căng của lò xo sẽ ép chặt má phanh vào trục động cơ kịp thời hãm dừng động cơ. Phanh hãm điện từ thường được chế tạo theo 2 kiểu: Hành trình phần ứng dài (hàng chục mm) và hành trình phần ứng ngắn (vài mm). Loại phanh hành trình dài yêu cầu lực hút nhỏ nhưng kết cấu cồng kềnh và phức tạp. Thực tế thường dùng phanh hãm hành trình ngắn. Khi chọn thông số phanh cần chú ý đến 3 thông số cơ bản : + Điện áp làm việc + Hệ số tiếp điện tương đối + Độ dài hành trình phần cứng a.Tính toán và lựa chọn phanh hãm cho thang máy: _ Lực tác dụng lên trục động cơ khi phanh phụ thuộc vào vị trí số mômen của cơ cấu phanh và chế độ làm việc của của cơ cấu nâng hạ buồng thang: M=K.M -M:mômen của cơ cấu phanh -K: Hệ số dự trữ tuỳ thuộc vào chế độ làm việc.Với thang máy chở hàng chọn K=2 - Mch :Mô men cản tĩnh khi hạ tải với tải định mức đã được tính ở phần chọn chế độ động cơ. b. Tính chọn nam châm điện của cơ cấu phanh: Lực cần thiết đặt lên má phanh (lực hướng tâm) được tính F = (1/).Fh = (1/ 0,35). 3459,4 = 9884 (N) : Hệ số ma sát ( má phanh làm từ chất liệu amiăngvà puli làm bằng gang = 0,35). - Fh: lực tác dụng đặt lên puli cáp kéo buồng thang. Lực hút nam châm Fnc hành trình của phần ứng yêu cầu hư được xác định bởi biểu thức sau: (Fnc.hư)yc = F.h(1/.k) Trong đó: Fnc: Lực hút nam châm Hư : hành trình phần ứng chọn bằng 4 mm H : hành trình khi hãm chọn bằng 6 mm : hiệu suất bằng 0,85 k : Hệ số dự trữ ( 0,75 0,85) chọn bằng 0,85 Fnc = = = 7182,14 (N) Nam châm hãm phải có tích số (Fnc.hư) > (Fnc.hư)yc Với hư const chọn Fnc > (Fnc.hư)yc * Qua quá trình tính toán và những yêu cầu của thang máy, và tham khảo một số thang máy trong thực tế. Thường sử dụng phanh hãm điện từ dùng để hãm động cơ nâng hạ, là loại nam châm điện hút kiểu píttông có hành trình ngắn, cơ cấu tác động kiểu phanh guốc. Cấu tạo được mô tả như hìnhII.2 Gồm: 1.Puli hãm bằng gang 7.Phần ứng của nam châm điện Má phanh 8. Càng phanh Nam châm điện 9. Nắp hạn chế hành trình phần ứng Guốc phanh 10. Giá đỡ cơ cấu phanh Cuộn dây nam châm điện 11. Trục càng phanh Lò xo ép càng phanh Hình II.2 Phanh guốc kiểu phông hành trình ngắn. * Nguyên lý hoạt động: khi có điện vào cuộn nam châm điện (5), trong nam châm điện (3), sinh ra sức từ động đẩy thang ứng (7) lao lên tác động đẩy vào 2 đầu càng phanh lực hút này phải thắng được lực ép của lò xo (6) 2 má phanh (4) mở ra puli thanh hãm được tự do. Puli thanh hãm được nối đồng trục với trục động cơ, nên khi trục động cơ quay thì puli quay. Khi mất điện quá trình ngược lại 2 má phanh ôm chặt lấy puli hãm nhờ lực kéo của lò xo (6) trục động cơ được hãm. * Cơ cấu phanh thứ 2 được dùng trong thang máy đó là phanh chêm. Phanh này được đặt ở trên nóc cabin. Nó chỉ tác động khi buồng thang dừng lại khi đó nam châm của cơ cấu phanh nhả ra do tác dụng của lò xo kéo các bánh phanh tỳ vào thanh tay làm thang máy dừng hẳn và êm trơn. Cấu tạo nam châm của phanh chêm: + Thân nam châm (stato) + Đế