Cách chọn máy kéo cho thang máy chở hàng trong nhà xưởng nhiều tầng

Tóm tắt:Để tiết kiệm đất, thúc đẩy hoạt động công nghiệp trong các tòa nhà cao tầng (gọi tắt là “Tầng công nghiệp trên lầu”) là định hướng chính sách quốc gia trong những năm gần đây. Dựa trên các yêu cầu về thang máy (thang máy chở hàng) theo sáng kiến ​​“Thang máy công nghiệp lên tầng” và xu hướng phát triển của thang máy chở hàng trong những năm gần đây, bài viết đưa ra quan điểm về cách máy kéo có thể thích ứng tốt hơn với sự phát triển của thang máy chở hàng có trọng tải lớn và tốc độ cao, nhằm cung cấp tài liệu tham khảo và hỗ trợ liên quan cho các nhà sản xuất thang máy tích hợp.

Từ khóa:Tầng trên công nghiệp; thang máy chở hàng; hiệu quả vận chuyển; khả năng kéo; công suất quá tải; khả năng phanh; sơ đồ điện từ; bảo tồn năng lượng và bảo vệ môi trường

1. Xu hướng chuyển đổi xây dựng nhà máy trong nước

Trong những năm gần đây, với quy mô phát triển đô thị không ngừng mở rộng, nguồn tài nguyên đất đai ngày càng khan hiếm, nguồn cung đất công nghiệp cũng khan hiếm. Mô hình phát triển nhà máy truyền thống đã gây áp lực lớn hơn lên các doanh nghiệp trong việc có được không gian để tồn tại trong ngành công nghiệp. Đồng thời, các ngành công nghiệp mới nổi có tính năng tích hợp xuyên biên giới các công nghệ cao và mới có yêu cầu cao hơn về môi trường không gian sản xuất và R&D cũng như các tiêu chuẩn xây dựng nhà máy.

Trong bối cảnh đó, một xu hướng mới “Công nghiệp tầng trên” đã xuất hiện ở khu vực Đồng bằng sông Châu Giang và Đồng bằng sông Dương Tử, nơi nền tảng công nghiệp tương đối phát triển. “Tầng công nghiệp” còn được gọi là nhà máy chọc trời, nhà máy thẳng đứng hay nhà máy trên không. Về bản chất, nó đề cập đến các tòa nhà công nghiệp cao tầng. Nói chung, "Tầng công nghiệp" có nghĩa là di chuyển thiết bị sản xuất có trọng lượng tương đối nhẹ và độ rung thấp lên các tầng cao để thực hiện sự phát triển ba chiều. Khái niệm này lần đầu tiên được đề xuất bởi Thâm Quyến, nơi đã chuyển các liên kết R&D và sản xuất của các ngành công nghiệp cao cấp như thế hệ công nghệ thông tin và trí tuệ nhân tạo mới vào các tòa nhà chọc trời. Xuất phát từ sự tích hợp giữa công nghiệp và thành phố cũng như đổi mới đô thị, mô hình này không chỉ tạo ra số lượng lớn không gian nhà xưởng cho các khu doanh nghiệp, cải thiện hiệu quả tỷ lệ lô đất và hiệu quả sử dụng mà còn buộc phải điều chỉnh cơ cấu công nghiệp và chuyển đổi doanh nghiệp, giảm bớt mâu thuẫn giữa phát triển kinh tế và thiếu đất.

Vì vậy, các nhà xưởng khu công nghiệp mới quy hoạch thường là những nhà xưởng cao tầng có chiều cao trên 24 mét hoặc số tầng từ 6 tầng trở lên. Những nhà máy cao tầng như vậy đòi hỏi phải hỗ trợ thang máy tốc độ cao, trọng tải lớn để đáp ứng nhu cầu vận chuyển theo chiều dọc của nhà máy. (Hình ảnh bên dưới thể hiện ví dụ về hình ảnh bên ngoài của một khu công nghiệp hiện đại ở một khu vực nhất định.)

2. Những thay đổi về thang máy chở hàng để đáp ứng yêu cầu của nhà máy mới

Để thích ứng với “Tầng công nghiệp trên cao” và giải quyết nút thắt vận chuyển dọc của các nhà máy công nghiệp cao tầng, thị trường thang máy chở hàng trong nước đã chứng kiến ​​những thay đổi sau:

Những thay đổi về khả năng chịu tải của thang máy chở hàng

Nhu cầu về thang máy có tải trọng tăng từ 2T-3T ban đầu lên 3T-5T, hoặc thậm chí có trọng tải lớn hơn, đã tăng mạnh. Các doanh nghiệp thang máy trong nước cũng liên tiếp đạt được tiêu chuẩn về thang máy chở hàng 10T. Gần đây, một thương hiệu thang máy chở hàng nổi tiếng trong nước đã cho ra mắt thang máy chở hàng 42T và đã đạt được chứng nhận thử nghiệm loại cấp quốc gia liên quan.

Những thay đổi về tốc độ thang máy chở hàng

Tốc độ tiêu chuẩn của thang máy được xác định bởi các yếu tố như loại thang máy, chiều cao tầng và khả năng chịu tải. Nói chung, tầng càng cao và tải trọng càng lớn thì tốc độ thang máy càng cao. Trước đây, do chiều cao sàn nhà xưởng tương đối thấp nên tốc độ của hầu hết các thang máy chở hàng được lựa chọn trong khoảng 0,25m/s - 0,63m/s. Với việc chiều cao sàn nhà xưởng không ngừng tăng lên, chiều cao nâng của thang máy chở hàng ngày càng cao hơn, tốc độ thang máy cũng được tăng lên 0,5m/s - 1m/s hoặc thậm chí cao hơn để nâng cao hiệu quả vận chuyển.

Những thay đổi về tiêu chuẩn an toàn thang máy quốc gia

Một. Cách đây vài năm, tiêu chuẩn quốc gia đã bổ sung các yêu cầu đối với thang máy Bảo vệ xe di chuyển ngoài ý muốn (UCMP). Các sản phẩm thang máy chở hàng được trang bị máy kéo bánh răng trục vít cần được trang bị thêm bộ kẹp dây hoặc bộ kẹp puly để đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn này; trong khi máy kéo đồng bộ nam châm vĩnh cửu có thể sử dụng trực tiếp phanh của chính chúng làm bộ phận điều hành, điều này tạo điều kiện thuận lợi hơn nữa cho việc ứng dụng máy kéo đồng bộ nam châm vĩnh cửu trong thang máy chở hàng.

b. Việc miễn trừ diện tích thang máy ô tô đã bị hủy bỏ

• Trong phiên bản cũ của tiêu chuẩn quốc gia GB 7588-2003, Mục 8.2.2 quy định diện tích thang máy chở hàng có thể được nới lỏng một cách thích hợp với điều kiện “kiểm soát hiệu quả”.

• Phiên bản mới của tiêu chuẩn quốc gia GB 7588.1-2020 (sau đây gọi là “Tiêu chuẩn quốc gia mới”) đã xóa bỏ quy định miễn trừ trong GB 7588-2003 cho phép diện tích thang máy ô tô vượt tiêu chuẩn được “kiểm soát hiệu quả”. Nghĩa là, theo Tiêu chuẩn Quốc gia Mới, thang máy ô tô cũng phải có cấu hình phù hợp với diện tích và tải trọng tương ứng với tiêu chuẩn thang máy chở hàng.

• Do đó, các tòa nhà ban đầu cấu hình thang máy cho ô tô nhỏ ở mức 3T (có diện tích quá lớn) theo tiêu chuẩn cũ giờ đây chỉ có thể được cấu hình thang máy từ 10T trở lên theo Tiêu chuẩn Quốc gia Mới.

3. Yêu cầu bảo tồn năng lượng xanh và bảo vệ môi trường

Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu có hiệu suất cao, bảo tồn năng lượng, bảo vệ môi trường và hiệu quả chi phí cao. So với động cơ cảm ứng truyền thống, động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu có hiệu suất cao hơn, tiết kiệm năng lượng tiêu thụ khoảng 20-30%. Điều này là do động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu sử dụng kích thích nam châm vĩnh cửu, giúp giảm từ thông rò rỉ và tổn thất sắt, nâng cao hơn nữa hiệu suất. Tính năng hiệu suất cao này có ý nghĩa rất lớn đối với các ngành công nghiệp hiện đại, giao thông vận tải và các lĩnh vực khác vì nó có thể giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng và nâng cao hiệu quả sản xuất. Tác giả dự đoán trong tương lai, máy kéo đồng bộ nam châm vĩnh cửu sẽ tiếp tục chiếm lĩnh thị phần máy kéo bánh răng sâu và trở thành ứng dụng chủ đạo trong thang máy chở hàng.

4. Ưu điểm của Máy kéo thang máy chở hàng Nidec KDS

Một. Phân khúc và phạm vi thị trường chính xác và rộng hơn

Nidec KDS tọa lạc tại quận Thuận Đức, Thành phố Phật Sơn, khu vực cốt lõi của Khu vực Vịnh Lớn, nơi đi đầu trong thị trường "Tầng công nghiệp trên lầu". Để đáp ứng nhu cầu thị trường về thang máy chở hàng trong các tòa nhà cao tầng, Nidec KDS đã lên kế hoạch đầy đủ cho kế hoạch phát triển sản phẩm nhằm thay thế máy kéo bánh răng trục vít ban đầu bằng máy kéo đồng bộ nam châm vĩnh cửu không hộp số ngay từ đầu năm 2017, nhằm đáp ứng nhu cầu ứng dụng của thị trường thang máy chở hàng. Các mẫu sản phẩm máy kéo thang máy chở hàng Nidec KDS có phạm vi đầy đủ từ 2T đến 50T, dựa trên các tỷ lệ lực kéo và tốc độ khác nhau. Tỷ lệ lực kéo linh hoạt có thể đáp ứng nhu cầu thiết kế đa dạng của khách hàng, giúp họ dễ dàng lựa chọn máy kéo tiết kiệm chi phí phù hợp với ứng dụng của mình hơn.

Dòng sản phẩm Máy kéo thang máy chở hàng Nidec KDS

b. Quy trình thiết kế nghiêm ngặt để đảm bảo độ tin cậy và an toàn của các sơ đồ và ứng dụng thiết kế

1. Thiết kế khả năng kéo và hệ số an toàn của dây cáp

Máy kéo thang máy chở hàng thường áp dụng tỷ lệ lực kéo 4: 1 hoặc thậm chí cao hơn. Ngoài ra, xe còn tương đối nhẹ nên có thể dẫn đến khả năng bám đường không đủ. Vì vậy cần phải tính toán, kiểm chứng dựa trên cấu hình thang máy.

Nhìn chung có hai giải pháp:

• (1) Sử dụng rãnh hình chữ U: góc khía β lớn hơn có thể cải thiện khả năng bám đường.

• (2) Sử dụng rãnh khía hình chữ V: cần xem xét sự phù hợp giữa góc khía β và góc rãnh γ, đồng thời rãnh cáp không cần xử lý cứng (để giảm chi phí), đồng thời tính toán hệ số an toàn của dây cáp. Do số lượng puly hồi trong thang máy chở hàng lớn nên dây cáp buộc phải có hệ số an toàn cao hơn. Việc áp dụng các loại rãnh đặc biệt để đáp ứng khả năng kéo, cùng với sự thay đổi số lượng puly kéo rãnh hình chữ V tương đương được quy định trong GB/T 7588.2-2020, dẫn đến hệ số an toàn cần thiết cao hơn cho dây cáp.

2. Yêu cầu về khả năng phanh, khả năng quá tải và hiệu suất năng lượng

Thang máy chở hàng thường có chiều cao nâng tương đối nhỏ và chu kỳ làm việc thấp nên chúng tạo ra tương đối ít nhiệt. Một số người có xu hướng thiết kế máy kéo thang máy chở hàng dựa trên máy kéo thang máy chở khách, nhưng những thay đổi thiết kế như vậy sẽ dẫn đến một loạt vấn đề. Ví dụ, nếu giảm bớt vật liệu điện từ dựa trên chu kỳ làm việc cao ban đầu, rất dễ gây ra tình trạng quá tải và hiệu suất năng lượng không đủ; Ngoài ra, nếu thay thế một mô hình tải nhỏ có chu kỳ làm việc cao thì tải trọng trục, số lượng dây cáp, khả năng phanh, khả năng quá tải và hiệu suất năng lượng có thể không đáp ứng được yêu cầu.

Do đó, khi thiết kế máy kéo thang máy chở hàng, cần đánh giá các yếu tố trên và nếu cần, việc phát triển và thiết kế sản phẩm phải được thực hiện lại theo các yêu cầu đặc biệt của máy kéo thang máy chở hàng.

3. Mômen phanh động

Theo yêu cầu của thông số kỹ thuật loại và quy định kiểm tra, khi phanh máy kéo đóng vai trò là bộ phận giảm tốc của thiết bị bảo vệ quá tốc độ hướng lên của ô tô hoặc bộ phận dừng của thiết bị bảo vệ chuyển động ngoài ý muốn của ô tô thì thang máy phải được trang bị thêm các thiết bị phanh. Trong trường hợp bình thường, máy kéo đồng bộ nam châm vĩnh cửu sử dụng phanh động (bằng cách làm chập mạch cuộn dây động cơ) như một giải pháp, nhưng cần lưu ý rằng thiết kế cấu trúc và điện từ của máy kéo phải có khả năng chịu được tác động của phanh động.

Do lượng nhiệt sinh ra nhỏ, máy kéo thang máy chở hàng sử dụng ít vật liệu điện từ hơn, điều này có thể dẫn đến mô-men phanh động không đủ. Trong trường hợp này, vấn đề cần được giải quyết bằng cách tăng mật độ thông lượng khe hở không khí. Trong điều kiện của cùng một vật liệu điện từ, mômen hãm động của cuộn dây tập trung nhỏ hơn mômen phanh động của cuộn dây phân tán và khó cải thiện hơn. Vì vậy, cần sử dụng các công cụ phân tích phần tử hữu hạn trường điện từ để tối ưu hóa sơ đồ điện từ. Mô-men phanh động của nguyên mẫu được kiểm tra thông qua các thử nghiệm điển hình và mô-men phanh động của các máy kéo sản xuất hàng loạt được đảm bảo thông qua điều khiển EMF (lực điện động) ngược.

4. Chất lượng thiết bị xếp dỡ

Máy kéo thang máy chở hàng có khả năng chịu tải lớn và yêu cầu tải trọng trục cao hơn máy kéo thông thường, điều đó có nghĩa là chúng cần lực kéo lớn hơn và nhiều puly kéo chịu mài mòn hơn khi vận hành tốc độ cao. GB/T 7588.1-2020 mới nhất quy định rằng khi áp dụng 5.4.2.2.1(b) (tức là xem xét riêng khối lượng của thiết bị xếp dỡ và tải định mức), các yêu cầu cao hơn được đặt ra đối với tải trọng trục của máy kéo, khả năng phanh (đặc biệt khi phanh đóng vai trò là bộ phận điều hành để bảo vệ ô tô chuyển động ngoài ý muốn) và khả năng bám đường, cần được tính toán và xác minh một cách độc lập.

c. Tối ưu hóa sơ đồ chi phí và điện từ

Nidec KDS sử dụng phần mềm tiên tiến để tiến hành phân tích phần tử hữu hạn cho thiết kế trường điện từ và độ bền cơ học. Điều này tối ưu hóa và nâng cao sức mạnh của máy kéo, cân bằng tối ưu hóa hiệu suất với khả năng cạnh tranh về chi phí và rút ngắn đáng kể chu trình R&D của máy kéo.

• Phân tích phần tử hữu hạn của trường điện từ

• Phân tích phần tử hữu hạn độ bền cơ học

◦ Đế máy

◦ Trung tâm

Để phù hợp với chiến lược quốc gia về "Tầng công nghiệp trên cao" và định hướng chung về bảo tồn năng lượng và bảo vệ môi trường, các nhà sản xuất tích hợp thang máy đã áp dụng máy kéo đồng bộ nam châm vĩnh cửu hiệu quả cao và tiết kiệm năng lượng trong thiết kế của họ. Điều này đảm bảo thang máy tích hợp hoạt động ổn định và đáng tin cậy, vận hành trơn tru, hiệu quả vận chuyển cao, tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường. Máy kéo thuộc dòng thang máy chở hàng Nidec KDS có thể đáp ứng yêu cầu tải trọng của thang máy chở hàng từ 2T đến 50T thông qua các sơ đồ tỷ lệ lực kéo khác nhau, với tốc độ tối đa lên tới 3m/s. Họ hoàn toàn có khả năng đáp ứng các yêu cầu vận chuyển bằng thang máy chở hàng của nhiều khu công nghiệp khác nhau và cũng có thể cung cấp cho khách hàng trải nghiệm lựa chọn một cửa và không rắc rối. Nidec KDS luôn tuân thủ triết lý kinh doanh “Chất lượng là trên hết, Thành công của khách hàng”. Trong sự phát triển của thị trường trong tương lai, chúng tôi sẽ cùng hợp tác với khách hàng để cung cấp ngày càng nhiều giải pháp tốt hơn cho “Tầng công nghiệp trên lầu”.