BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM ĐỒ ÁN MÔN HỌC Tính toán hệ thống truyền động cho băng tải Ngành KĨ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA Giảng viên hướng dẫn LÊ QUANG ĐỨC Sinh viên th.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM ĐỒ ÁN MƠN HỌC Tính tốn hệ thống truyền động cho băng tải Ngành: KĨ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA Giảng viên hướng dẫn : LÊ QUANG ĐỨC Sinh viên thực : NGUYỄN XUÂN ĐỨC PHAN THANH TÀI NGUYỄN VĂN HOÀNG Lớp: 20DTDA1 TP Hồ Chí Minh, 2020 Viện Kỹ Thuật PHIẾU ĐĂNG KÝ Họ tên sinh viên/ nhóm sinh viên đăng ký đề tài Trần Hiếu Thịnh MSSV: 1911780219 Lớp: 19DDCA1 Lê Quốc Tuấn MSSV: 1911780439 Lớp: 19DDCA1 Nguyễn Phương Tiến MSSV: 1911780281 Lớp: 19DDCA1 Tên đề tài đăng ký: Tính tốn hệ thống truyền động cho băng tải Sinh viên hiểu rõ yêu cầu đề tài cam kết thực đề tài theo tiến độ hoàn thành thời hạn Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) TP HCM, ngày 22 tháng 04 năm 2022 Sinh viên đăng ký (Ký ghi rõ họ tên) MỤC LỤC Đề Bài Câu a Câu b Câu c Câu d Câu e Câu f Bài 2: Điều khiển băng tải dùng khí cụ điện Câu a Câu b Câu c Bài 3: Điều khiển băng tải dùng biến tần Câu c CATALOGUE ĐỀ 09 CÂU (3 điểm ) Quy đổi trục động cơ, tải phản kháng, chọn động Động – Hộp giảm tốc – Băng tải chiều dài l F JD , m R M nM, JM, iG, JG, hG v Sơ đồ khối hệ thống n1 T t1 t2 t3 t4 t(s) Giản đồ tốc độ Băng tải vận chuyển thùng nặng khối lượng m từ đầu băng tải đến cuối băng tải - Khi người vận hành băng tải phát có thùng vật liệu ấn nút khởi động cho băng tải chạy - Thời gian tăng tốc t1 = s - Thời gian chạy tính gần chiều dài băng tải chia co vận tốc t2-t1 =(l)/v - Thùng đến hết băng tải, cảm biến tiệm cận phát thùng cuối băng tải dừng lại (ngắt động cơ, băng tải tự dừng ma sát), động ngắt thời điểm t2 - Băng tải dừng vị trí tối thiểu thời gian t4-t3 = 150 s Thông số động Tốc độ nM= 1500 rpm; moment qn tính JM: tra catalogue Cơng suất P= cần chọn; Moment TM = cần tính Thơng số hộp giảm tốc: Tỷ số truyền iG = 10/1; Moment quán tính JG = 0.2 kg.m2 ; hiệu suất hG = 89% P = Cần tính chọn Thơng số băng tải Chiều dài băng tải l = 30 m Rulo: JD=0.29 kg.m2 R= 40 cm Thông số băng tải: Lực cản có tải F = 3200 N.m Khối lượng riêng băng tải: 400 kg Khối lượng tải trọng m = 2500 kg, Tốc độ v = cần tính m/s a) Tính vận tốc máy sản xuất v tốc độ khơng tải động nM b) Tính moment tải Quy đổi moment tải tổn hao trục động c) Tính moment quán tính tải trọng m băng tải Quy đổi moment quán tính tồn hệ thống trục động cơ, bỏ qua khâu có moment qn tính nhỏ nhơng, xích, d) Cho biết giản đồ tốc độ máy sản xuất phần đầu bài, tính gia tốc góc, moment động cho giai đoạn e) Tính chọn động điện cho tải S3 với hệ số giảm tải ks3 nhà sản xuất động cho theo bảng sau CDF Ks3 f) 15% 1.4 25% 1.3 40% 1.2 60% 1.1 Kiểm tra moment khởi động động chọn phải lớn với moment tăng tốc giai đoạn t1 máy tính câu d Nếu khơng đạt u cầu chọn động lớn CÂU Điều khiển băng tải dùng khí cụ điện (3đ) a) Tính chọn thiết bị khí cụ điện cảm biến để điều khiển băng tải theo yêu cầu đề b) Thiết kế mạch điều khiển, bảo vệ, khoá chéo, hiển thị trạng thái c) Thuyết minh mạch điều khiển, bảo vệ, khoá chéo, hiển thị trạng thái CÂU Điều khiển băng tải dùng biến tần (4 đ) a) Xác định loại tải (Nhje, thông thường, nặng), Tính chọn biến tần phụ kiện kèm theo (MCCB, Contactor, AC reactor, Noise Filter, Break Unit, b) Tính chọn thiết bị khí cụ điện cảm biến để điều khiển băng tải: Chạy tốc độ Thấp (15 Hz), Trung bình (30 Hz), Cao (50 Hz) Dừng băng tải cảm biến, thời gian dừng tối thiểu 120 s c) Thiết kế mạch điều khiển, bảo vệ, khoá chéo, hiển thị trạng thái d) Lập danh sách thông số giá trị tương ứng cần cài đặt để biến tần hoạt động theo yêu cầu BÀI LÀM CÂU a) Tốc độ rulo băng tải = tốc độ trục thứ cấp hộp giảm tốc: 𝑛𝐷 = 𝑛𝐺 = 𝑛𝑀 ÷ 𝑖𝐺 = 1500 ÷ 10 = 150 (𝑟𝑝𝑚) Tốc độ máy sản xuất tốc độ dài điểm viền rulo: 𝑣= 𝑛𝐷 150 𝑐𝑚 𝑚 ∗𝑅 = ∗ 40 = 628 ( ) = 6.28 ( ) 9.55 9.55 𝑠 𝑠 b) Momen tải quy trục động cơ: 𝑇𝐿𝑜𝑎𝑑 = 𝐹 3200 = = 359.6 (𝑁𝑚) 𝑖𝐺 ∗ 𝜂𝐺 10 ∗ 0.89 c) Tải trọng m băng tải xem mơ hình vành trịn đống chất, momen qn tính tải trọng m quy trục rulo: 𝐽𝑙𝑜𝑎𝑑 = (𝑚 + 𝑚𝐷 )𝑅2 = (2500 + 400) ∗ 0.42 = 464 (𝑘𝑔 𝑚2 ) Momen quán tính trục thứ cấp hộp số: 𝐽𝐺2 = 𝐽𝑙𝑜𝑎𝑑 + 𝐽𝐷 = 464 + 0.29 = 464.29 (𝑘𝑔 𝑚2 ) Momen quán tính quy trục động cơ, tức trục sơ cấp hộp số: 𝐽𝐺1 = 𝐽𝐺2 𝑖𝐺 + 𝐽𝐺 = 464.29 + 0.2 = 4.8429(𝑘𝑔 𝑚2 ) 10 d) Gia tốc góc giai đoạn: 𝜀01 = 𝑛1 − 𝑛0 1500 − 𝑟𝑎𝑑 = = 26.2 ( ) 9.55 ∗ (𝑡1 − 𝑡0 ) 9.55 ∗ (6 − 0) 𝑠 Thời gian chạy đều: 𝑡2 − 𝑡1 = 𝜀12 = 𝑙 30 = = 4.777 (𝑠) → 𝑡2 = 10.777 (𝑠) 𝑣 6.28 𝑛2 − 𝑛1 1500 − 1500 𝑟𝑎𝑑 = =0( ) 9.55 ∗ (𝑡2 − 𝑡1 ) 9.55 ∗ (10.777 − 6) 𝑠 Gia tốc chậm dần băng tải ma sát tắt động cơ: 𝜀23 = − 𝐹 𝐽𝑙𝑜𝑎𝑑 =− 3200 𝑟𝑎𝑑 = −6.896 ( ) 464 𝑠 Thời gian giảm tốc: 𝑡3 − 𝑡2 = 𝑛3 − 𝑛2 − 1500 = = 29.151 (𝑠) → 𝑡3 = 33.552 (𝑠) 9.55 ∗ 𝜀23 9.55 ∗ (−6.896) 𝜀34 = 𝑛4 − 𝑛3 0−0 𝑟𝑎𝑑 = =0( ) 9.55 ∗ (𝑡4 − 𝑡3 ) 9.55 ∗ (189.928 − 33.552) 𝑠 Momen động giai đoạn: 𝑇01 = 𝜀01 ∗ 𝐽𝐺1 + 𝑇𝐿𝑜𝑎𝑑 = 26.2 ∗ 4.8429 + 359.6 = 486.5 (𝑁𝑚) 𝑇12 = 𝜀23 ∗ 𝐽𝐺1 + 𝑇𝐿𝑜𝑎𝑑 = ∗ 4.8429 + 359.6 = 359.6 (𝑁𝑚) Giai đoạn động tắt: 𝑇23 = 𝑇34 = (𝑁𝑚) Trung bình bình phương momen xoắn động 𝑇01 ∗ (𝑡1 − 𝑡0 ) + 𝑇12 ∗ (𝑡2 − 𝑡1 ) + ⋯ + 𝑇34 ∗ (𝑡4 − 𝑡3 ) 𝑇= √ = 130.51 (𝑁𝑚) (𝑡4 − 𝑡0 ) e) Chu kỳ nhiệm vụ CDF: 𝐶𝐷𝐹 = 𝑡2 − 𝑡0 10.777 − = = 5.87% 𝑡4 − 𝑡0 183.552 − Dựa vào bảng CDF-Ks3 nhà sản xuất động cho, chọn hệ số ks3 = 1.4 Cơng suất trung bình động cơ: 𝑃𝑡𝑏 = 𝑇 ∗ 𝑛𝑀 130.51 ∗ 1500 = = 20499 (𝑊) = 20.499 (𝑘𝑊) 9.55 9.55 Công suất định mức động cơ: 𝑃đ𝑚 = 𝑃𝑡𝑏 20.499 = = 14.642 (𝑘𝑊) 𝑘𝑠3 1.4 Chọn động CAST IRON frame 160L, động cực từ tốc độ định mức ~1500rpm đề bài, có cơng suất định mức 15kW f) Momen khởi động động chọn: 𝑀𝐴 = 𝑀𝑀 ∗ 𝑀𝐴 = 95.9 ∗ = 191.8 (𝑁𝑚) 𝑀𝑀 Momen tăng tốc giai đoạn 𝑡01 là: 𝑇01 = 𝜀01 ∗ (𝐽𝐺1 + 𝐽𝑀 ) + 𝑇𝐿𝑜𝑎𝑑 = 26.2 ∗ (4.8429 + 0.13048) + 464.29 = 594.59 (𝑁𝑚) Momen khởi động 𝑀𝐴 nhỏ momen tăng tốc giai đoạn 𝑡01 nên động chọn không đạt yêu cầu Chọn lại động CAST IRON frame 225S/M, động cực từ tốc độ định mức ~1500rpm đề bài, có cơng suất định mức 45kW Momen khởi động động chọn: 𝑀𝐴 = 𝑀𝑀 ∗ 𝑀𝐴 = 285 ∗ 2.3 = 655.5 (𝑁𝑚) 𝑀𝑀 Momen tăng tốc giai đoạn 𝑡01 là: 𝑇01 = 𝜀01 ∗ (𝐽𝐺1 + 𝐽𝑀 ) + 𝑇𝐿𝑜𝑎𝑑 = 26.2 ∗ (4.8429 + 0.83984) + 464.29 = 613.18(𝑁𝑚) Momen khởi động 𝑀𝐴 lớn momen tăng tốc giai đoạn 𝑡01 nên động chọn đạt yêu cầu CÂU ĐIỀU KHIỂN BĂNG TẢI DÙNG KHÍ CỤ ĐIỆN a Tính chọn thiết bị khí cụ điện cảm biến để điều khiển băng tải theo yêu cầu đề 𝑃𝑑𝑚 𝑑 𝑐𝑜𝑠𝜑 Dòng điện dây: 𝐼𝑑 = 3.𝑈 45000 = 3.380.0,8 = 50 (𝐴) Ikd = (1,2 –> 1,5) Id => Ikd = 1,5 50 = 75 (A) • MCCB ABB 80A Tên thiết bị: MCCB ABB A1A 10KA 80A 3P Dòng cắt 25kA Dòng điện 80A Điện áp ngõ vào Pha • CONTACTOR ABB 80A Loại: AX80-30-10-80 Số pha: 3P Dòng điện định mức: 80 A • RELAY NHIỆT ABB TA80DU-80M (60-80A) Dịng Điện Điều Chỉnh (A) : 60A – 80A Dùng Cho Contactor ABB: A 95…A 110 AX 95…AX 150 Relay nhiệt ABB loại Cực Điện Áp Định Mức(V) : (Ue)380VAC Frequency (Hz) : 50Hz / 60Hz (tần số định mức) • CẢM BIẾN TIỆM CẬN Nguồn điện cung cấp: AC90-250V Khoảng cách phát hiện: 10~30cm Có thể điều chỉnh khoảng cách qua biến trở Dịng kích ngõ ra: 200mA Ngõ dạng NPN Chất liệu sản phẩm: nhựa Có Led hiển thị ngõ màu đỏ Kích thước: 70 x 24mm • Dây dẫn 𝐼 𝑡𝑡 𝑆 = 𝐽𝑘𝑡 = 75 = 12,5 (𝑚𝑚2 ) Mật độ cho phép J dây đồng xấp xỉ 6A/mm2 => Chọn dây Cadivi 16.0 Loại dây: dây đơn cứng ruột đồng Tiết diện định danh: 16.0 /mm2 Điện áp danh định: 450/750V Ruột dẫn hoạt động với mức nhiệt độ dài hạn 70oC Tiêu chuẩn áp dụng: TCVN 6610-3/IEC 60227-3 b Mạch điều khiển • Mạch điều khiển c Thuyết minh • Trình tự khởi động máy: Bắt đầu đóng CB cấp điện cho mạch, đồng thời điện áp cấp nguồn 24V cho cảm biến hoạt động, sau ấn nút START đèn nút ST sáng có dịng điện chạy qua cuộn dây contactor KM1 động băng tải bắt đầu chạy; sau cảm biến S có vật qua ngắt relay trung gian K1 dừng hệ thống • Trình tự dừng máy: Để dừng hệ thống ta nhấn STOP để dừng động băng tải Mạch bảo vệ • Khi có dịng điện tăng nhanh đột ngột làm phát sinh nhiệt độ lớn làm cho relay nhiệt hoạt động cắt tiếp điểm ngắt nguồn điện để bảo vệ động mạch điện • Trong trường hợp dây pha chập chập dây trung tính dẫn đến tượng ngắn mạch làm cho tổng trở mạch giảm gần 0, lúc dịng điện tăng nhanh, phát nóng Trường hợp cầu chì nóng lên làm đứt mạch điện bảo vệ động mạch điện • Khi dòng điện tải ngắn mạch lớn khiến cho relay nhiệt hay cầu chì khơng thể cắt mạch điện MCCB MCB làm nhiệm vụ cắt nguồn điện khỏi mạch để bảo vệ Mạch khóa chéo Các tiếp điểm thường hở contactor có nhiệm vụ khóa để giữ cho contactor khơng thể hoạt động lúc hay động buộc phải khởi động theo thứ tự sơ đồ khởi động động Trong trường hợp dừng động tiếp điểm thường hở có vai trò giữ cho động tiếp tục chạy động dừng theo trình tự CÂU ĐIỀU KHIỂN BĂNG TẢI DÙNG BIẾN TẦN c ... cần tính m/s a) Tính vận tốc máy sản xuất v tốc độ không tải động nM b) Tính moment tải Quy đổi moment tải tổn hao trục động c) Tính moment quán tính tải trọng m băng tải Quy đổi moment qn tính. .. đầu băng tải đến cuối băng tải - Khi người vận hành băng tải phát có thùng vật liệu ấn nút khởi động cho băng tải chạy - Thời gian tăng tốc t1 = s - Thời gian chạy tính gần chiều dài băng tải. .. P = Cần tính chọn Thông số băng tải Chiều dài băng tải l = 30 m Rulo: JD=0.29 kg.m2 R= 40 cm Thơng số băng tải: Lực cản có tải F = 3200 N.m Khối lượng riêng băng tải: 400 kg Khối lượng tải trọng