đồ án trang bị điện cơ cấu di chuyển cần trục tukan

1 Chương 1 : Tổng quan về cơ cấu di chuyển của cần cẩu 1.1. Phân loại cơ cấu di chuyển 1.1.1. Giới thiệu về cơ cấu di chuyển Cơ cấu di chuyển dùng để di chuyển các máy trục chạy trên đường ray hoặc không có đường ray, loại này có thể di chuyển trên mặt đất.Thông thường các cơ cấu di chuyển gồm các bộ phận chính sau : - Động cơ điện. - Hệ thống phanh. - Hộp giảm tốc. - Các bánh xe. - Các trục truyền động và khớp nối từ hộp giảm tốc ra các bánh xe di chuyển. Cơ cấu di chuyển không cần đường ray. Hình 1.1. Cần trục di chuyển bằng xích 2 Hình 1.2. Cần trục di chuyển bằng bánh lốp Cơ cấu di chuyển trên đường ray. Hình 1.3. Cần trục TUKAN di chuyển trên đường ray 3 1.1.2. Một số sơ đồ động của cơ cấu di chuyển thường dùng trong cần cẩu a. Cơ cấu di chuyển với trục truyền động quay chậm. Hình 1.4. Sơ đồ động của cơ cấu di chuyển trục truyền động quay chậm 1. Động cơ điện. 2. Hệ thống phanh và khớp nối. 3. Gối đỡ trung gian 4. Khớp nối. 5. Hộp giảm tốc 6. Trục truyền động 7. Bánh xe Ưu điểm : - Mômen xoắn lớn. - Yêu cầu chế tạo, lắp ráp trục truyền động không cần độ chính xác cao. Nhược điểm : - Trục truyền to, nặng. 4 b. Cơ cấu di chuyển với trục truyền động quay trung bình. Hình 1.5. Sơ đồ động của cơ cấu di chuyển với trục truyền động quay trung bình 1. Động cơ điện. 2. Hệ thống phanh và khớp nối. 3. Bánh xe . 4. Khớp nối. 5. Hộp giảm tốc. 6. Trục truyền động. 7. Gối đỡ trung gian. 8. Cặp bánh răng phụ. Ưu điểm : - Trọng lượng trục truyền, khớp nối và các gối đỡ trục giảm hơn sao với sơ đồ trên. Nhược điểm : - Có thêm cặp bánh răng phụ hoặc hộp gỉm tốc tại các bánh xe nên công. việc lắp đặt gặp khó khăn hơn. - Tăng giá thành sản xuất do có thêm nhiều chi tiết hơn. - Giảm hiệu suất truyền động tới các bánh xe. 1.1.3. Khái niệm và phân loại bánh xe a. Khái niệm Bánh xe là bộ phận giúp toàn bộ hệ thống máy di chuyển trên đường. Yêu cầu cơ bản của bánh xe chạy trên đường ray là khi làm việc không trật khỏi đường. Để đảm bảo điều đó, các bánh xe có thể có hai gờ ở hai bên hay có một gờ Tác dụng của gờ là dẫn cho bánh xe chạy trên đường ray mà không bị trật khỏi đường 5 ray. nếu bánh xe có một gờ thì để cho bánh xe không trượt trật khỏi đường ray, các gờ bánh xe trên hai đường ray nên đặt đối xứng nhau. Trong trường hợp bánh xe không có gờ thì để bánh xe không trật khỏi ray người ta đặt các con lăn dọc hai bên của đường ray. b. Phân loại Tùy theo điều kiện làm việc, chức năng của từng loại cần cẩu mà ta có thể chia bánh xe thành các loại như sau: - Bánh xích - Bánh lốp - Bánh sắt chạy trên đường ray 1.1.4. Tính và chọn động cơ điện a. Phân loại động cơ Chọn động cơ điện để dẫn động máy móc hoặc các thiết bị công nghệ là giai đoạn đầu tiên trong quá trình tính toán thiết kế máy. Nó có phạm vi ảnh hưởng rất lớn đến khả năng và chế độ làm việc của máy. Muốn chọn đúng động cơ cần hiểu rõ đặc tính và phạm vi sử dụng của từng loại, đồng thời cần chú ý đến các yêu cầu làm việc của thiết bị cần được dẫn động. Các loại động cơ điện : - Động cơ điện một chiều (kích từ mắc song song, nối tiếp hoặc hỗn hợp) và hệ thống động cơ - máy phát (dùng dòng điện kích từ điều chỉnh) cho phép thay đổi trị số của mômen và vận tốc góc trong một phạm vi rộng (3 : 1 đến 4 :1 đối với động cơ điện một chiều và 100 :1 đối với động cơ - máy phát), đảm bảo khởi động êm, hãm và đảo chiều đễ dàng, do đó được dùng rộng rãi trong các thiết bị vận chuyển bằng điện, thang máy, máy trục và các thiết bị thí nghiệm v.v …. Nhược điểm của chúng là giá thành cao, riêng loại động cơ điện một chiều lại khó kiếm và phải tăng thêm vốn đầu tư để đặt các thiết bị chỉnh lưu. - Động cơ điện xoay chiều bao gồm hai loại : một pha và ba pha. Động cơ điện một pha có công suất tương đối nhỏ, có thể mắc vào mạng điện chiếu sáng, do vậy dùng thuận tiện cho các dụng cụ gia đình, nhưng hiệu suất thấp. Trong công nghiệp sử dụng rộng rãi động cơ ba pha. Chúng gồm hai loại: đồng bộ và không đồng bộ. 6 Động cơ ba pha đồng bộ có vận tốc góc không đổi, không phụ thuộc vào trị số của tải trọng và thực tế không điều chỉnh được. - Động cơ dị bộ ba pha gồm hai loại: rôto dây quấn và rôto lồng sóc. Động cơ ba pha không đồng bộ rôto dây quấn cho phép điều chỉnh vận tốc trong một phạm vi nhỏ (khoảng 5%), có dòng điện mở máy nhỏ nhưng hệ số công suất thấp, giá thành cao, kích thước lớn và vận hành phức tạp, dùng thích hợp khi cần điều chỉnh trong một phạm vi hẹp để tìm ra vận tốc thích hợp của dây chuyền công nghệ đã được lắp đặt. Động cơ ba pha không đồng bộ rôto lồng sóc có ưu điểm: kết cấu đơn giản, giá thành tương đối hạ, dễ bảo quản, làm việc tin cậy, có thể mắc trực tiếp vào lưới điện ba pha không cần biến đổi dòng điện. Nhược điểm của nó là hiệu suất thấp (so với động cơ ba pha đồng bộ), không điều chỉnh được vận tốc (so với động cơ một chiều và động cơ ba pha không đồng bộ rôto dây quấn). Nhờ những ưu điểm cơ bản, động cơ xoay chiều ba pha không đồng bộ rôto lồng sóc được sử dụng rất phổ biến trong các ngành công nghiệp. Để dẫn động các thiết bị vận chuyển, băng tải, xích tải, thùng trộn v.v … nên sử dụng loại động cơ này. Khi chọn động cơ điện sử dụng trong máy trục cần phải thoả mãn hai yêu cầu sau : - Khi làm việc thời gian dài với chế độ ngắn hạn lặp lại, với cường độ cho trước, động cơ không được nóng quá giới hạn cho phép, để không làm hỏng vật liệu cách điện trong động cơ. - Công suất động cơ điện phải đủ để đảm bảo mở máy với gia tốc cho trước. b) Tính và chọn động cơ điện Phụ tải tĩnh của cơ cấu là do lực cản chuyển động gây ra. Lực đó bao gồm hai thành phần chính là: Lực ma sát lăn trên đường đi F1 và lực ma sát trong các cổ trục bánh xe ct F . Thành phần F1 được xác định theo biểu thức: b R fGG F ).( 0 1   , [N] Trong đó: 0 G - Trọng lượng bản than cơ cấu,[N] G- Trọng lượng tải trọng,[N] 7 b R - Bán kính bánh xe,[cm] f- Hệ số ma sát lăn Nếu bánh xe bằng thép lăn trên đường ray thì f=(0,05- 0,1) cm Thành phần lực ct F được xác định theo biểu thức: ct F =  ).( 0 GG  , [N] Nếu dời điểm đặt này về vành bánh xe thì tính theo biểu thức ct F ' = b ct R R GG .).( 0   , [N] Trong đó:  - Là hệ số ma sát trượt: khi dung ổ trượt  =0.05- 0.08;khi dùng ổ bi  =0,01- 0,05 ct R = Bánh kính cổ trục,[cm] Toàn bộ lực đặt lên bánh xe là c F = ct FF ' 1  = )( 0 fR R GG ct b    , [N] Đối với các cơ cấu có bánh sắt lăn trên dường ray, phải tính đến lực ma sát giữa mép bánh xe và đường ray lực đó được tính thêm bằng hệ số dự trữ k, và toàn bộ lực cản trong trường hợp này là c F ' =K. c F = )( 0 fR R GG k ct b    , [N] Hệ số k được lấy từ thực tế và kinh nghiệm vận hành. 1.1.5. Tính toán và chọn cơ cấu phanh hãm Phanh hãm là bộ phận không thể thiếu trong các cơ cấu chính của cần trục.Phanh dùng trong cần trục thường có những loại sau:phanh guốc, phanh đĩa, phanh đai. Nguyên lí hoạt động của các loại phanh nói trên về cơ bản là giống nhau. Khi động cơ của cơ cấu đóng vào lưới điện thì đồng thời cuộn dây của nam châm phanh hãm cũng có điện. Lực hút của nam châm thắng lực cản của lò xo, giải phóng trục động cơ để động cơ làm việc. Khi cắt điện, cuộn dây nam châm cũng mất điện, lực căng của lò xo sẽ ép chặt má phanh vào trục động cơ để hãm. Phanh hãm điện từ thường thường chế tạo theo 2 kiểu: hành trình phần ứng dài(hàng chục mm) và hành trình phần ứng ngắn (vài mm). Loại hành trình dài yêu cầu lực hút nhỏ, nhưng kết cấu cơ khí cồng kềnh và phức tạp. Thực tế thường dùng phanh hãm hành trình ngắn. 8 Hình 1.6. Sơ đồ động học của phanh đai Khi cuộn dây nam châm có điện, lực hút của nam châm sẽ nâng cánh tay đòn lên làm cho phanh không ép chặt vào trục động cơ. Khi mất điện, do tự trọng của nam châm và đối trọng của phanh nên cánh tay đòn hạ xuống và đai phanh ghì chặt vào trục động cơ. Đối với loại phanh hành trình ngắn, khi mất điện, dưới tác dụng của lực lò xo, đai phanh sẽ ép chặt lấy trục động cơ. Khi chọn cơ cấu phanh cần chú ý đến 3 thông số cơ bản: điện áp làm việc, hệ số tiếp điện tương đối và độ dài hành trình của phần ứng. 9 Hình 1.7. Cấu tạo của phanh guốc 1 pha 1,7. Cánh tay đòn của cơ cấu phanh;2. Lõi của lò xo;3. Lò xo 4. Gia định hướng;5. Vòng đệm chặn;6. Bánh đai phanh; 8. Cuộn dây của nam châm điện;9. Guốc phanh và má phanh 1.1.6. Xác định bộ truyền động a. Khái niệm Trong các hệ dẫn động cơ khí thường sử dụng các bộ truyền bánh răng hoặc trục vít dưới dạng một tổ hợp biệt lập, được gọi là hộp giảm tốc. Hộp giảm tốc là cơ cấu truyền động bằng ăn khớp trực tiếp, có tỉ số truyền không đổi và được dùng để giảm vận tốc góc và tăng mômen xoắn. Một loại cơ cấu tương tự nhưng được dùng để tăng vận tốc góc và giảm mômen xoắn được gọi là hộp tăng tốc. b. Phân loại Tuỳ theo tỉ số truyền chung của hộp giảm tốc, người ta phân ra : hộp giảm tốc một cấp và hộp giảm tốc nhiều cấp. Khi cần tỉ số truyền nhỏ (i < 8÷10) thường dùng hộp giảm tốc một cấp để giảm kích thước bao. Tuy nhiên hộp giảm tốc hai 10 cấp và hộp giảm tốc trục vít bánh vít được sử dụng rộng rãi hơn khi i >10. Khi cần tỉ số truyền lớn cần hộp giảm tốc ba cấp, hộp giảm tốc trục vít bánh vít. Theo loại truyền động trong hộp giảm tốc phân ra: hộp giảm tốc bánh răng trụ, hộp giảm tốc bánh răng côn hoặc côn - trụ, hộp giảm tốc trục vít, trục vít - bánh răng hoặc trục vít bánh - vít, hộp giảm tốc bánh răng hành tinh, hộp giảm tốc bánh răng sóng và động cơ - hộp giảm tốc. Chọn loại và sơ đồ nào của hộp giảm tốc để sử dụng trước hết phải xuất phát từ điều kiện làm việc và yêu cầu cụ thể của từng cơ cấu máy, sự thuận tiện trong việc bố trí thiết bị của hệ thống dẫn động, đồng thời cần căn cứ vào đặc điểm kết cấu cũng như ưu nhược điểm từng loại, đặc biệt là các thông số cơ bản của hộp giảm tốc như tỉ số truyền i, mômen xoắn Mx và công suất N. 1.1.7. Tính toán và xác định bộ truyền động Để đảm bảo cho máy di chuyển đúng với tốc độ đặt ra ban đầu, ngoài hộp giảm tốc gắn liền động cơ đã chọn ở trên, ta phải thiết kế thêm bộ truyền bánh răng ngoài. Tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng ngoài : i  = n  n  = 52,8 15,17 = 3,5 Tính toán bộ truyền bánh răng ngoài : Yêu cầu của bộ truyền bánh răng - T  = 958568Nmm - n  = 52,8   - u  = 3,5 - P  = 5,5KW - Tuổi thọ L = 5 năm, quay 2 chiều, làm việc 1 ca, mỗi ca 8 giờ, năm làm việc 300 ngày, ngày làm 8 giờ. -Tải trọng va đập nhẹ. 1.2. Nguyên lý hoạt động của một số cơ cấu di chuyển [...]... lực học cho cơ cấu di chuyển 2.1.Tính toán cơ sở lí thuyết động lực học cơ cấu di chuyển của cần trục Cơ cấu di chuyển có những thông số đặc trưng cho chuyển động là lực cản trở chuyển động F0 ,tốc độ di chuyển Vn (m/s), đường kính của bánh D(m), và công suất định mức cần thiết của động cơ truyền động là: P  F0Vn 102 co (2.1) Trong đó: co -hiệu suất truyền của bộ truyền nối với trục động cơ, cho phép... Đối với các cần trục nhất thiết phải được tính toán cho mọi loại đường chuyển động cũng như tính toán các chế độ hãm Khi tính toán cần trục chuyển động theo đường ray thường tính trong điều kiện b) là đủ cho quá trình khai thác vận hành cần trục Đối với cần trục di chuyển trên bằng bánh lốp bơm hơi, cần trục bánh xích phải tính tất cả các chế độ trên Khi tính toán chuyển động cho cần trục cần chí ý tới.. .Cơ cấu di chuyển gồm 4 nhóm động cơ đặt ở 4 chân của cần trục. Các động cơ truyền động (động cơ dị bộ rôto lồng sóc) được cấp nguồn từ SIM Khi cần dịch chuyển cần trục đến vị trí nâng hạ hàng người điều khiển tác động vào tay trang để điều khiển cơ cấu tùy theo yêu cầu (sang trái hoặc sang phải) Một số thông số cơ bản của cơ cấu di chuyển: - Động cơ truyền động có công suất... di chuyển V=32m/ph Tỷ số truyền i=44,44 Mô men hãm=150N.m Điện áp cấp cho động cơ truyền động và động cơ phanh: 380V,50 Hz 1.2.1 Sơ đồ điện nguyên lý của cơ cấu di chuyển Cơ cấu di chuyển của họ cần trục TUKAN được giới thiệu trong các bản vẽ của nhóm =5 trong tập bản vẽ lắp ráp, ta có thể thiết lập sơ đồ điện nguyên lý trên hình 1.8 đến 1.12, sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển và tín hiệu được biểu di n... Fn H – sự cản trở chuyển động và hệ số bám  Từ những biểu thức nêu trên cho phép xác định tất cả các thông số của cơ cấu di chuyển của cần trục tương tự như đã phân tích trong tính toán cho cơ cấu nâng 2.2 Lực cản di chuyển của cần trục Lực cản mà cần trục phải khắc phục trong chuyển động Fn là một hàm của trọng lực của cần trục G, trọng tải nâng Q, lực cản của gió Pgio , cần trục chuyển động với góc... phần tử chuyển động của động cơ và bộ truyền cơ khí m0 Khối lượng quán tính thường không được tính toán cho các cần trục dùng động cơ đốt trong Đối với các cần trục dùng động cơ điện để truyền động cho các cơ 31 cấu dịch chuyển quán tính của rôto và các cơ cấu được khắc phục bởi mômen dư của động cơ Vì vậy phụ tải quán tính khi chuyển động có thể được tính như sau: FUH  GQ a g Phụ tải quán tính riêng:... tiếp với mạch điều khiển của cơ cấu tầm với 12 Hình 1.8 Sơ đồ nguyên lý cơ cấu di chuyển chân đế Hình 1.9 Sơ đồ nguyên lý cơ cấu di chuyển chân đế 13 Hình 1.10 Sơ đồ nguyên lý cơ cấu di chuyển chân đế 14 Hình 1.11 Sơ đồ nguyên lý cơ cấu di chuyển chân đế 15 Hình 1.12 Sơ đồ nguyên lý cơ cấu di chuyển chân đế Khối EB 200 nhận các tín hiệu vào như sau: - Tín hiệu công tắc tơ chính động lực K1(5,2) - Tín... động cơ cụ thể với tốc độ định mức động cơ là nd c Vì sự cản trở chuyển động phụ thuộc vào chất lượng đường đi, nên cơ cấu di chuyển cần phải tính toán với các giá trị tốc độ khác nhau Với tốc độ di chuyển là Vn thì số vòng quay cần cho bánh, hoặc bánh xích với đường kính bánh Dk là: nK  60V (vg / ph)  D K (2.2) n Tỷ số truyền của bộ truyền cơ khí được xác định: Mômen cần thiết tạo ra trên các bánh:... với cần trục chuyển động theo đìa hình (bánh xe bơm khí, hay bánh xích) thì lực cản được xác định theo loại đường mà cần trục chuyển động Các cần trục cần phải có tốc độ để vượt qua các hố trũng của mặt đường với góc   15, tg  0,268 Phụ tải quán tính có thể được xác định như sau: (2.35) FUH  m.a ở đây m – khối lượng; a – gia tốc Khối lượng quán tính của cần trục là tổng khối lượng của cần trục. .. Q) g Khi cần tính toán các thông số quán tính không chỉ riêng cho cần trục mà cả hệ truyền động có thể làm như sau: Nếu mômen quán tính phần quay của động cơ và các cơ cấu là k j J , kg m.s 2 (với hệ số k j  1,1  1,2 tính cả mômen quán tính cơ cấu nối tới phần quay của động cơ) , động năng của hệ: Wđ  k j J w2  2 n2  kjJ 2 2.30 2 Khối lượng quán tính m quy đổi theo khối lượng cần trục, chuyển động . về cơ cấu di chuyển của cần cẩu 1.1. Phân loại cơ cấu di chuyển 1.1.1. Giới thiệu về cơ cấu di chuyển Cơ cấu di chuyển dùng để di chuyển các máy trục. sơ đồ động của cơ cấu di chuyển thường dùng trong cần cẩu a. Cơ cấu di chuyển với trục truyền động quay chậm. Hình 1.4. Sơ đồ động của cơ cấu di chuyển