Đứng trong sảnh thang máy kéo và quan sát chỉ báo sàn: cứ mỗi tầng mà cabin leo lên, một chồng tấm màu xám ở đâu đó phía sau thành trục sẽ giảm xuống một khoảng như nhau. Ngăn xếp đó là đối trọng và đó là lý do tại sao động cơ thang máy thông thường nhỏ hơn nhiều so với công việc mà nó thực hiện. Logic định cỡ có một dòng: một đối trọng của thang máy được lấp đầy bằng trọng tải của chính ô tô cộng với khoảng 40–50% tải trọng định mức của nó. Cân bằng theo cách này, máy kéo chủ yếu nâng chênh lệch giữa 2 bên chứ không nâng toàn bộ trọng lượng. Đối với người mua và người lập kế hoạch bảo trì, phía đối trọng của vận thăng cũng quan trọng vì một lý do thực tế: nó chạy trên ray dẫn hướng của chính nó thông qua guốc dẫn hướng đối trọng và những bộ phận bị mòn đó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng xe, tuổi thọ đường ray và chi phí dịch vụ.
Đối trọng của thang máy thực sự có tác dụng gì
Trong hệ thống kéo, các dây treo đi qua một puly có rãnh được dẫn động bởi máy. Xe bị treo một bên; đối trọng treo ở bên kia. Bởi vì hai bên kéo vào nhau trên cùng một ròng rọc nên động cơ chỉ phải khắc phục sự mất cân bằng giữa chúng. Khi ô tô nhẹ hơn đối trọng, trọng lực ở phía đối trọng giúp kéo ô tô lên trên; khi cabin đầy hơn, động cơ hoạt động mạnh hơn. Máy không bao giờ tự mình gánh toàn bộ trọng lượng của ô tô.
- Nó cắt giảm kích thước động cơ và mức sử dụng năng lượng vì nhu cầu cao nhất giảm xuống mức chênh lệch giữa hai bên.
- Nó giữ cho các sợi dây được ép vào các rãnh ròng rọc, đó là lực kéo—độ bám để di chuyển ô tô—phụ thuộc vào.
- Nó ổn định hệ thống vì đối trọng hoạt động như một tải trọng tham chiếu ổn định được dẫn dọc theo các đường ray cố định.
Bố trí đẳng cự của vận thăng kéo: khung đối trọng chạy trên đường ray riêng đối diện với toa xe.
Công thức trọng lượng đối trọng: W = P C·Q
Các tài liệu tham khảo về thiết kế thang máy sử dụng cùng một biểu thức cơ bản, thường được viết là W = P C·Q (hoặc G kQ trong sổ tay tiếng Trung). P là trọng tải của cụm ô tô hoàn chỉnh, Q là tải định mức và C là hệ số cân bằng—tỷ lệ tải định mức mà đối trọng được thiết kế để bù đắp. Thực tế trong ngành đặt C trong khoảng từ 0,40 đến 0,50, với nhiều thang máy chở khách được thiết kế gần 0,45.
Ví dụ hoạt động: một cụm ô tô nặng 1.300 kg với tải trọng định mức 1.000 kg cần một đối trọng 1.300 0,45 × 1.000 = 1.750 kg. Biểu đồ dưới đây cho thấy tổng số đó được xây dựng như thế nào.
Ví dụ làm việc có số liệu minh họa: Ô tô 1.300 kg, tải trọng định mức 1.000 kg, hệ số cân bằng 0,45.
Hai lưu ý thực tế sau đây từ công thức. Đầu tiên, con số cuối cùng luôn do nhà sản xuất thang máy đặt ra, vì trọng lượng dây, chiều cao di chuyển và hệ thống treo làm thay đổi số học trên các tầng cao hơn—việc lắp đặt hành trình sâu thêm dây hoặc xích bù để giữ cho cả hai bên bằng nhau dọc theo toàn bộ trục. Thứ hai, không bao giờ "nạp" đối trọng một cách tùy tiện: các tấm được thêm vào sẽ thay đổi điều kiện lực kéo và phải phù hợp với tính toán của OEM.
Gang, bê tông hoặc hỗn hợp: Chọn chất độn
Khung là thép hàn; bản thân trọng lượng đến từ các tấm hoặc khối phụ. Nhóm đối trọng của nhà sản xuất và ngành tham khảo thuộc ba nhóm:
| Kiểu điền | Mật độ & hình thức | Nó phù hợp ở đâu | sự đánh đổi |
|---|---|---|---|
| Gang | Mật độ cao (khoảng 7,2 g/cm3), tấm nhỏ gọn | Thang máy tốc độ cao và cao tầng với không gian khung chật hẹp | Chi phí mỗi kg cao hơn; cần bảo vệ chống gỉ |
| Bê tông | Mật độ thấp hơn (khoảng 2,4 g/cm3), khối cồng kềnh | Lắp đặt thấp tầng, tiết kiệm chi phí với khung rộng rãi hơn | Có thể hấp thụ độ ẩm và nứt; thêm số lượng lớn vào khung |
| hợp chất | Tấm sắt kết hợp với hỗn hợp bê tông hoặc chất độn | Dự án tầm trung cân bằng chi phí và tính gọn nhẹ | Chất lượng phụ thuộc vào tỷ lệ chất độn và tay nghề |
Mật độ là yếu tố quyết định: cùng một trọng lượng bù trừ chiếm chiều dài khung bằng sắt ít hơn nhiều so với bê tông, đó là lý do tại sao các thiết kế nhỏ gọn không có phòng máy dựa vào các tấm kim loại.
Tại sao hệ số cân bằng lại gần 0,45
Thang máy chở khách thực sự dành phần lớn thời gian trong ngày không trống cũng không đầy. Các nghiên cứu về giao thông và tài liệu tham khảo về thiết kế thường cho thấy tải trọng trung bình của ô tô trong dải 40–50%, do đó, đặt đối trọng ở C = 0,40–0,50 sẽ giữ cho hệ thống gần đạt trạng thái cân bằng trong phần lớn thời gian hoạt động của nó. Tác động lên máy là trực tiếp: trọng lượng của hai bên càng gần thì mô-men xoắn—và dòng điện—động cơ kéo càng nhỏ.
Sơ đồ minh họa rút ra từ công thức cân bằng: tải động cơ ≈ |tải trọng − C·Q|, chuẩn hóa thành tải định mức Q.
Đọc hai dòng cùng nhau và giá trị của đối trọng là rõ ràng. Không có bộ phận này, cỗ máy sẽ phải gánh khối lượng ô tô cộng với từng kg trọng tải suốt cả ngày. Với hệ số cân bằng 0,45, đường cong tải trọng vượt qua 0 ở gần tải giữa và duy trì ở mức khiêm tốn trên toàn bộ phạm vi—đó là lý do tại sao tài liệu đào tạo về thang máy lưu ý rằng đối trọng giúp giảm gần một nửa lực cần thiết để di chuyển một ô tô tải thông thường.
Khung, Đường ray và Giày dẫn hướng đối trọng
Đối trọng không phải là một chồng đĩa lỏng lẻo. Các tấm hoặc khối thép được xếp chồng lên nhau bên trong khung hàn, khóa bằng thanh giữ và treo vào móc dây. Sau đó, toàn bộ khung trượt hoặc cuộn dọc theo các ray dẫn hướng đối trọng thông qua các guốc dẫn hướng được gắn ở hai bên của nó—nguyên tắc dẫn hướng tương tự mà cabin sử dụng, chỉ khác là khung nhẹ hơn.
Khi những đôi giày đó bị mòn, các triệu chứng sẽ truyền thẳng vào quá trình di chuyển: lắc lư và rung theo phương ngang trong cabin, va đập khi tiếp đất và độ mòn tăng dần trên thanh ray đối trọng. Ủng bị mòn cũng làm xước bề mặt ray, sau đó làm mòn đế của ô tô nhanh hơn—một phản ứng dây chuyền được giải thích chi tiết hơn trong hướng dẫn này về Giày dẫn hướng ngăn ngừa hư hỏng đường ray thang máy như thế nào .
Giày dẫn hướng đối trọng thang máy FKD-6757 Bốt đối trọng trượt cho tốc độ lên tới 1,75 m/s, lắp ray dẫn hướng 10 mm và 16 mm. Vì giày bị mòn có thể gây lắc lư cabin và trầy xước đường ray nên sự thay thế bền bỉ này sẽ giúp ngăn chặn tình trạng mòn xích đó. Xem sản phẩm → Giày trượt sử dụng lớp lót có độ ma sát thấp — thường là nylon hoặc hỗn hợp polymer — được ép vào đường ray và chúng vẫn được mặc định trên khung đối trọng vì chúng tiết kiệm, êm ái và chịu được bụi. Giày lăn cắt giảm ma sát hơn nữa và phù hợp với thiết bị tốc độ cao. Hai thiết kế khác nhau ở điểm nào và thời điểm chọn từng thiết kế sẽ được đề cập trong phần so sánh của chúng tôi về Giày dẫn hướng thang máy trượt và con lăn .
Kết hợp khởi động với thương hiệu và đường ray
Ủng đối trọng là các bộ phận có kích thước: thước ray, khoảng cách lỗ cố định và chiều rộng lớp lót phải phù hợp với khung và bản vẽ OEM. Vì giao diện khác nhau giữa các nền tảng nên bốt thường được đặt hàng theo nhãn hiệu và kiểu dáng thay vì theo kích cỡ chung. Fukangda, một nhà sản xuất phụ tùng thang máy cung cấp giày dẫn hướng và ủng đối trọng cho các khách hàng OEM lớn kể từ năm 2006, cả máy trượt và loại con lăn theo bản vẽ dành riêng cho từng thương hiệu, bao gồm các ví dụ bên dưới.
Giày hướng dẫn đối trọng Mitsubishi FKD-X24 Đế trượt dành riêng cho thương hiệu dành cho thang máy Mitsubishi lên tới 1,75 m/s, phù hợp với đường ray 10 mm và 16,4 mm. Nó cho thấy mẫu giày OEM được đặt hàng đối trọng như thế nào để phù hợp với kích thước khung. Xem sản phẩm → 
Giày hướng dẫn đối trọng Thyssen Được thiết kế cho thang máy Thyssen chạy ở tốc độ 1,75 m/s trở xuống với ray dẫn hướng 16 mm, bốt này dẫn hướng đối trọng một cách êm ái và yên tĩnh. Nó minh họa tại sao các bộ phận có kích thước phù hợp với OEM lại quan trọng. Xem sản phẩm → Danh sách kiểm tra bảo trì bên đối trọng
Đối trọng được đặt một lần khi lắp đặt, nhưng bánh răng chạy của nó bị mòn liên tục. Kỹ thuật viên dịch vụ thường đề cập đến những điểm này trong các chuyến thăm theo lịch trình:
- Kiểm tra tình trạng bu lông khung, thanh giữ và tấm đệm - các tấm đệm lỏng lẻo tạo ra tiếng ồn và tải không đều.
- Kiểm tra guốc dẫn hướng đối trọng: độ dày lớp lót trên ủng trượt, vòng quay con lăn và các điểm phẳng trên các loại con lăn.
- Xác nhận việc bôi trơn đường ray ở những nơi sử dụng guốc trượt và xác minh rằng cốc dầu được nạp chính xác — đường ray được bôi dầu làm giảm độ mài mòn của lớp lót, trong khi dầu trên các rãnh lăn thì ngược lại.
- Kiểm tra sự cân bằng độ căng của dây tại điểm móc và tình trạng bù của dây hoặc xích trên các bệ cao hơn.
- Xác minh tình trạng hố và độ hở của đệm, đặc biệt là sau khi nước xâm nhập hoặc sửa chữa lại trục.
Thay thế lót giày hướng dẫn đúng thời hạn là cách bảo hiểm rẻ nhất trong danh sách này. Phía đối trọng của vận thăng cũng là nơi ít được ghé thăm nhất, do đó, tình trạng hao mòn ở đó có xu hướng được phát hiện muộn—hãy tiến hành kiểm tra mọi tuyến đường bảo trì thay vì chờ đợi khiếu nại của người đi xe.
Câu hỏi thường gặp về đối trọng thang máy
Câu trả lời nhanh cho những câu hỏi mà người mua, kỹ thuật viên và người quản lý tòa nhà hỏi nhiều nhất về đối trọng thang máy và các bộ phận liên quan.
Q1. Đối trọng của thang máy nặng bao nhiêu?
Trọng lượng toàn bộ của ô tô cộng với 40–50% tải trọng định mức, do đó, đối trọng của thang máy chở khách tầm trung thường nặng khoảng một đến ba tấn.
Q2. Tại sao thang máy lại có đối trọng?
Đối trọng sẽ bù đắp trọng lượng của ô tô nên máy kéo chủ yếu nâng sự khác biệt, cắt giảm mức sử dụng năng lượng và cho phép sử dụng động cơ nhỏ hơn nhiều.
Q3. Hệ số cân bằng của thang máy là gì?
Tỷ lệ tải định mức mà đối trọng bù đắp, thường được đặt trong khoảng từ 0,40 đến 0,50 trong thực tế thiết kế thang máy tiêu chuẩn.
Q4. Đối trọng thang máy được làm bằng gì?
Hầu hết đều sử dụng các tấm gang, khối bê tông hoặc khung hỗn hợp kết hợp các tấm sắt với hỗn hợp bê tông hoặc chất độn.
Q5. Điều gì hướng dẫn đối trọng trong vận thăng?
Đối trọng guide shoes—sliding boots or roller shoes—run along dedicated counterweight rails to keep the frame stable and aligned.
Q6. Điều gì xảy ra nếu đối trọng được đặt sai?
Khung có trọng lượng thấp sẽ gây quá tải cho động cơ khi đầy tải; một chiếc quá trọng lượng có nguy cơ mất lực kéo và khởi động giật, vì vậy phải tuân theo số liệu OEM.
Q7. Đối trọng nằm ở đâu?
Trong vận thăng, trên đường ray đối diện với toa xe, được nối với toa bằng dây treo vắt qua ròng rọc kéo.
Q8. Giày hướng dẫn đối trọng nên được bảo dưỡng thường xuyên như thế nào?
Tại mỗi lần bảo trì thang máy theo lịch—kiểm tra độ mòn của lớp lót, tình trạng con lăn và bu lông lắp đặt, đồng thời thay thế kịp thời các bộ phận bị mòn.
