MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Thang máy dạng máy nâng chuyển, phổ biến nhà cao tầng Thang máy có q trình phát triền lâu dài, từ cấu kéo đơn sơ từ thời xa xưa đến cấu chấp hành điều khiển đại ngày Việc vận chuyển người vật dụng thang máy khẳng định hiệu so với cầu thang bộ, ròng rọc kéo : Tốc độ cao, độ ổn định lớn, độ an tồn cao, khơng gian tiết kiệm, gia thành đỡ tốn với cầu thang Tuy có nhiều ưu điểm vậy, song bên cạnh việc chế tạo thang máy phải đảm bạo độ an toàn khắt khe, trình vận hành phải đảm bảo qua trình bảo trì, tu, bảo dưỡng thời hạn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật Thang máy có nhiều loại phục vụ nhiều nhu cầu khác nhau, thang máy gia đình, thang máy tải khách, tải hàng, thực phẩm, tải ô tô, thang máy quan sát, thang máy cuốn…Khảo sát khách hàng khu thị, cơng sở,nhu cầu khách hàng cần có hệ thống thang máy tải khách nhà cao tầng có độ cao từ tầng trờ lên, thang máy với yêu cầu tốc độ nhanh, vận hành thơng minh, đảm báo độ an tồn tối đa, khơng gian chiếm chổ vừa phải Để hồn thành đờ án em nhận giúp đỡ nhiệt tình thầy giáo Thạc si Phan Văn Dư, cùng tất bạn bè lớp giúp em hồn thành đờ án Tuy nhiên kiến thức hạn hẹp,khơng thể tránh nhiều thiếu sót làm,em mong giúp đỡ ,góp ý thầy để em hoàn thành tốt Kính chúc thầy cô khoa Vật Lý Công Nghệ mạnh khỏe thành công công việc giảng dạy! CHƯƠNG : PHÂN TÍCH YÊU CẦU CÔNG NGHÊ 1.1 Giới thiệu chung về thang máy 1.1.1 Khái niệm Thang máy thiết bị vận tải chạy theo chiều đứng để vận chuyển người, hàng hoá tầng tàu, cơng trình xây dựng cấu trúc khác Có nhiều loại thang máy như: thang máy nâng hàng, thang máy gia đình, thang máy tải khách, thang máy gia đình, thang máy tải giường bệnh, thang máy tải hàng, thang tải thực phẩm Thang máy thường trang bị động điện tạo lực kéo dây cáp hệ thống đối trọng cần trục, máy bơm chất lỏng thủy lực để nâng cao piston hình trụ Ngày nay, có hệ thống điều khiển tốc độ phức tạp ,sự phối hợp đóng ngắt để điều khiển an toàn tốc độ cabin bất kỳ tình Nút nhấn tích hợp vào bàn phím nhỏ gọn Phân loại thang máy: Có nhiều cách để phân loại thang máy cách phân loại tuỳ thuộc vào chức năng, thang máy phân loại theo nhóm sau: 1.1.2 - Phân loại theo chức : Như tải khách, tải hàng … - Phân loại theo trọng tải : Trọng tải lớn, trọng tải vừa hay nhỏ - Phân loại theo tốc độ di chuyển : Nhanh , chậm … - Phân loại theo tính chất ki thuật Loại thang thủy lực: Đây loại thang truyền động nhờ piston đẩy qua hệ thống bơm thủy lực - Ưu điểm: • • • • • Tiết kiệm diện tích bố trí Không cần đào sâu giếng phía cần pit=100mm Khơng cần xây nhô cao lên (Chiều cao tầng cùng tối thiểu 2450mm) Bền, an tồn, chi phí bảo trì bảo dưỡng thấp Tiết kiệm điện: Công suất tiêu thụ từ 1.1kw – 2.2kw - Nhược điểm: • Chi phí đầu tư ban đầu cao, danh sách hàng nhập nói riêng tùy vào khả mặt hàng có trước cho loại mặt hàng Loại thang máy chân không: Đây loại thang mà chuyển động cabin chênh lệch áp suất phần cabin tạo nên - Ưu điểm: • Khơng cần hố pit, giếng thang hay phòng máy • Lắp đặt vòng ngày • Phù hợp cho nhà nhà cần cải tạo lại thang máy cần khơng gian nhỏ • An tồn tuyệt đối trường hợp điện áp khơng ổn đình cabin tự động di chuyển xuống tầng gần cửa mở để khách ngồi • Tiết kiệm chi phí lắp đặt • Cấu trúc tự hỗ (Thang dừng nghỉ bất kỳ tầng nào) • Thân thiện với mơi trường: Khơng tiêu tốn lượng q trình thang xuống, thay vào nhờ trọng lực • Thang hoàn toàn suốt giúp người thang bao qt tồn cảnh bên ngồi, thang khơng sử dụng cáp hay piston vốn hạn chế tầm quan sát ngồi • Mạch điện cabin 24V, giúp giảm nguy bị va đập • Bảo trì ít: Thang không yêu cầu dầu bôi trơn (Thông thường, có đợt kiểm tra định kỳ năm/lần 15000 thang cần thay lớp đệm kính không khí chính • Khởi động dừng tuyệt đối êm - Nhược điểm: • Chi phí đầu tư ban đầu cao, tải trọng hạn chế, số tầng hạn chế Loại thang máy chuyển động trục: Đây loại thang chuyển động trục vít - Ưu điểm: • Nhỏ, gọn, khơng cần xây dựng giếng thang • Chuyển động êm - Nhược điểm: • Số tầng thấp Loại thang chuyển động cáp kéo truyền thống: Đây loại thang chuyển động hệ thống cáp kéo - Ưu điểm: • Rẻ loại trên, số tầng cao, tải trọng cao - Nhược điểm: • Giếng thang cần phải rộng, phải đào hố pit=500mm Thang máy thiết bị vận tải dùng để chở hàng chở người theo phương thẳng đứng Nó loại hình máy nâng chuyển sử dụng ngành sản xuất kinh tế quốc dân ngành khai thác hầm mỏ, ngành xây dựng, luyện kim, công nghiệp nhẹ Thang máy thay cho sức lực người kiểm định lại suất lao động cao Trong sinh hoạt dân dụng, thang máy sử dụng rộng rãi cắc nhà làm việc cao tầng, quan, khách sạn Thang máy trở thành vấn đề quan trọng cạnh tranh xây dựng chiếm chi phí tương đối lớn CHƯƠNG : THIẾT KẾ THANG MÁY 2.1 Thiết kế thang máy: 2.1.1 Nội dung Khi thiết kế ta tiến hành sau: Hình 2.1.1- Các nội dung chính thiết kế sản phẩm Thông số ban đầu - Trọng lượng chịu tải: 2000kg - Số tầng 12 - Vận tốc thang máy: 1,3m/s 2.1.2 Thiết kế hình dáng tổng quan của thang máy Đề thiết kế hình dáng thang máy, ta sơ đờ sau: Hình 2.1.2 - Q trình lựa chọn hình dáng sản phẩm Kết hợp với nhóm yếu tố lược đờ: Hình 2.1.3 - Nhóm yếu tố hệ thống thang máy Ta có hình dáng thang máy sau: Hình 2.1.4 Sơ đờ bố trí thang máy Hình 2.1.5 Sơ đờ ngun lý Vị trí cabin Hình 2.1.6 Thang máy có đối trọng nằm sau cabin Tính toán công suất và chọn đợng 2.2.1 Đặc tính của máy Đặc tính máy sản xuất đa dạng biểu diễn biểu thức tổng quát: 2.2 M c = M C + ( M dm + M C ).( ω a ) ωdm Trong đó: Mc : moment ứng với tốc độ ω MC0 : moment ứng với tốc độ ω=0 Mđm : moment ứng với tốc độ định mức ωđm Thang máy cấu nâng hạ theo phương thẳng đứng a=0 biểu thức đặc tính thang máy : MC=Mđm=const 10 U sα (t ) = U as (t ) U s β (t ) = [ U bs (t ) − U cs (t )] Biểu thức momen điện từ: M= 3z p (1 − σ )(ϕ ' rα isβ − ϕ ' r β isα ) Hình 4.2 Sơ đồ thay ĐCKĐB hệ toạ độ tổng quát (0xy) Mô tả toán học các khâu tính toán hàm truyền - Khối nghịch lưu Khâu nghịch lưu coi khâu có quán tính.Có thể coi gần khâu nghịch lưu khâu quán tính bậc - Gnl = K nl + pTnl Khối đo dòng Bộ đo dòng chọn khâu quán tính bậc nhất: - - Khâu đo dòng isq Gqi = : K qi + pTqi 55 - isd Khâu đo dòng - Gdψ = K dψ + pTdψ Gdi = : K di + pTdi Bộ tính từ thông Tδω = TSω Tω = 2Tδ q + T f ω + 4T δω Floc = Bộ lọc tín hiệu đặt có hàm truyền : 1 + 4Tω p - Tính toán các tham số đợng - Tính tốn trị số isd , isq ,ψ rd ; isdN = I N − cosϕdm = 2.14 − 0,87 = 7,13[A] isqN = I N2 − isd2 = 2.142 − 7.132 = 18, 47[ A] Từ hệ phương trình tọa độ dq ta có : ψ rd = Lr ird + Lµ isd dψ rd Lµ  + ψ rd − isd =  dψ rd ⇒ dt Tr Tr 0 = Rr ird + dt  ψ rd = Lµ isd + C0 e Giải ta : − t Tr với C0 số ψ rdN = Lµ isd = 0,1376.7,13 = 0,981[Wb] Khi xác lập ta có : Tính toán các tham số cần thiết a Tính hàm truyền cho đo - 56 - Hệ số khuếch đại khâu đo dòng K dl = I sd : I ch 10 = = 0, 215 k I sdN 7.7,13 I qs - Hệ số khuếch đại khâu đo dòng K ql = : I ch 10 = = 0, 083 k I sqN 7.18, 47 Trong k hệ số dòng chọn hệ số dòng cực đại động khỏi động (k=7) Bộ đo từ thông :Củng túy khâu quán tính bậc Vì có thời gian q độ bé nên xấp xỉ khâu khuếch đại Hệ số khuếch đại đo từ thông : K mψ = ψ ch 10 = = 6,1 ' λψ sdN 1.0,981 λ =1 a Hệ số cho phép từ thông điều chỉnh giử từ thơng khơng đổi tồn dải Các tham số mơ hình tuyến tính hóa động A= isdN 7,13 = = 27, 635 ψ rdN Tr 1, 639.0,389 1−σ − 0, 06 ψ rdN + indN = 1, 639 + 7,13 = 22, 499 σ 0, 06 3ψ rdN Lµ Pp 3.1, 639.230.2 C= = = 57, 78 Lr J 2.233, 67.0, 048 B= D= b 1 + A= + 27, 635 = 150, 64 Tσ 0.00813 Các tham số nghịch lưu 57 Tần số nghịch lưu chọn : f NL = 2,5kHz Tpwm = Chu kỳ băm xung PWM: 1 = = 0, 4(ms) f NL 2, 5.103 K nl = 4.5 Hệ số khuếch đại khâu nghịch lưu : Kết mô phỏng suy : TNL = 0, 2( ms) U 220 = = 22 U ch 10 Các thông số mô phỏng: - Động cơ:Pđc = 10 kW, p = 3, S = P/cosφ = 7746,5 VA; Uđm =400 V J = 0,0487 - Ts=2e-6, Rs=0.435, L1s=2.0e-3, Rr=0.816, L1r=2.0e-3, M=69.031e-3, Ls=M+L1s, Lr=M+L1r, p=3, Ed=1000, Emax=Ed/sqrt(3), tr=Lr/Rr, sigma=1-M^2/(Ls*Lr), Lm=0.1626 58 B MÔ PHỎNG BẰNG PHẦN MỀM SIMULINK Hệ FOC-ĐCKĐB Cấu trúc phương pháp FOC 59 Mơ hình FOC simulink a) Khối ước lượng từ thông (Flux Calculation) 60 b) Khối tính tốn góc teta c) Khối chuyển tọa độ abc sang dq d) Khối chuyển tọa độ dq sang abc e) Khối tính toán iqs* f) Khối điều khiển từ thông(Flux PI) 61 g) Khối điều chỉnh dòng h) Vòng điều chỉnh tốc độ Cài đặt tham số AC3: 62 63 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG Dòng stator động 64 Đáp ứng tốc độ động 1/Dòng stator 2/Điện áp chiều 3/Đáp ứng momen động Nhận xét Từ kết mơ ta thấy: - Trong q trình hãm động cơ, Udc không bị tăng cao nên không - gây nguy hiểm cho mạch chỉnh lưu Dòng khởi động momen khởi động động nằm giới hạn cho phép - Động đạt tốc độ đặt với thời gian độ nhỏ - Tốc độ động bám sát tốc độ đặt - Dòng khởi động Ikđ momen khởi động Mkđ nằm giới hạn cho phép 65 động - Trong trình hãm, điện áp DC bus tăng khơng q cao,đảm bảo an tồn cho mạch chỉnh lưu - Đáp ứng momen nhanh ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM: Khả làm việc: Thang máy có khả hoạt động tốt, độ ổn định cao Tốc độ di chuyển cao • Đảm bảo yếu tố qui định an tồn nghiêm ngặt • Khơng gian thang máy rỗng rãi, cabin có tính thẩm mi cao, tạo cảm giác thoải mái cho hành khách Khả chế tạo: • Thiết bị chế tạo không phức tạp, chi tiết lắp ráp chuẩn xác theo mẫu quy định sẵn, tìm thấy thị trường Nên việc chế tạo khả thi Khả lắp ráp và bảo trì: Do đặc tính hệ thống thang máy, nên trình lăp ráp, bảo trì gặp số hạn chế Tuy nhiên, với thiết kế nhóm giảm số phân dùng truyền động vơ cấp điều chỉnh điện áp thay dùng hộp số Kết cấu đơn giản Quá trình hoạt động tính an toàn cao, nên thang máy cần phải kiểm định, kiêm tra định kì Nhằm đảm bảo an tồn tối đa Đợ tin cậy: Do vận chuyển người nên yếu tố an toàn đặt lên hàng đầu nên thiết bị tính toán chuẩn hóa có hệ số an tồn cao khoảng 5-7 lần Do mà thiết bị có độ bền độ tin cậy cao Khả bảo vệ môi trường: 66 Động điện nên hoạt động không gây ô nhiểm Truyền động tang cáp, điều khiển vô cấp, phanh hãm điện từ nên thang máy hoạt động êm, không gây tiếng ôn xung quanh KẾT LUẬN Thang máy tải khách có thiết kế cấu tạo khơng q phức tạp, thiết bị tìm thấy thị trường nên khả chế tạo Việt Nam hồn tồn khả thi Việc bảo trì sửa chữa thay thực Thiết bị hữu ích việc vận hành khách nhà cao tầng cao ốc, bệnh viện, trường học… Thiết bị thang máy có giao tiếp dễ dãng, thơng minh, dễ sử dụng Trong q trình làm đờ án,em cố gắng nghiên cứu,tìm hiểu thông tin,tài liệu liên quan đến nội dung đồ án,cùng với hướng dẫn,giúp đỡ tận tình thầy môn,đặc biệt thầy Thạc sĩ Hồ Sỹ Phương,đã giúp em 67 hoàn thành nội dung yêu cầu giao cho em với đề tài : ”Thiết kế thang máy chở hàng” Do nhiều hạn chế kiến thức,phương pháp nghiên cứu,vì khơng thể tránh khỏi thiếu sót trình bày đờ án,em mong nhận ý kiến đóng góp thầy để em hồn thiện thêm đờ án Em xin chân thành cảm ơn! TÀI LIÊU THAM KHẢO [1] Lê Văn Doanh (chủ biên), Điện tử công suất, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, năm 2004; [2] Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Thị Hiền, Truyền động điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, năm 2005; [3] Bùi Quốc Khánh , Nguyễn Văn Liễn , Phạm Quốc Hải , Dương Văn Nghi, Tự động điều chỉnh truyền động điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, năm 2007; 68 [4] Vũ Quang Hồi, Nguyễn Văn Chất, Nguyễn Thị Liên Anh , Trang bị điện điện tử máy công nghiệp dùng chung, Nhà xuất giáo dục, năm 2007; [5] Nguyễn Phùng Quang, Truyền động điện thông minh, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, năm 2006; [6] Vũ Gia Hanh , Trần Khánh Hà ,Phan Tử Thụ, Nguyễn Văn Sáu, Máy điện, Nhà xuất đại học bách khoa Hà Nội, năm 1998 [7] Nguyễn Phùng Quang, MATLAB&SIMULINK danh cho kỹ sư điều khiển tự động, , Nhà xuất khoa học kỹ thuật, năm 2005 69