Nghiên cứu khái quát về cần cẩu KONE. Xây dựng cấu trúc và chương trình điều khiển cơ cấu nâng hạ hàng

Mục lục Chương 1. Khái quát tổng quan về cần trục KONE 3 1.1. Giới thiệu chung về cần trục KONE 3 1.1.1. Khái quát chung về cần trục 3 1.1.2. Cơ cấu truyền động chính của cần trục 5 2.1.2. Ưu, nhược điểm của cơ cấu nâng hạ hàng của cần trục 24 2.2.Đề xuất phương án cải tiến 25 2.2.1. Đưa ra các phương án cải tiến 25 1 LỜI MỞ ĐẦU Khi xem xét đánh giá nền kinh tế của một nước, người ta nhìn vào sự phát triển khoa học của nước đó.Những năm đầu đất nước mới thống nhất công cuộc xây dựng đất nước gặp không những khó khăn vì hầu hết các thiết bị máy móc đều cũ kĩ lạc hậu song lại chiếm một số lượng đáng kể. Những năm tiếp theo khi đất nước mở cửa các thiết bị máy móc hầu hết được nhập ngoại dưới hình thức chuyển giao công nghệ và kỹ thuật. Do đó hiện nay đang phát huy năng lực tốt nhất trong nền kinh tế vì nó được trang bị đồng bộ tiên tiến, có nhiều ứng dụng thành quả của kỹ thuật tin học và kỹ thuật điện tử … Mặt khác nước ta có chiều dài ven biển rất lớn nên có nhiều cảng biển cảng sông và có các nhà máy đóng tàu, sửa chữa tàu.Vì vậy khi nói đến thiết bị máy móc không thể không nhắc đến thiết bị nâng chuyển mà tiêu biểu là cần trục chân đế.Gắn liền với sự phát triển đất nước, cần trục chân đế có sự phát triển ngày càng hoàn thiện hơn về thiết bị điều khiển và kỹ thuật điều khiển. Cần cẩu rất đa dạng về chủng loại nhiều loại được sản xuất tại Nga, Đức, Phần Lan, Nhật Bản … Việc tự động hoá cần trục-cầu trục được coi là vấn đề quan trọng nhằm nâng cao năng suất làm việc của chúng.Để có thể tiến hành tự động hoá được cần trục- cầu trục ta phải nắm bắt được kết cấu cũng như nguyên lý từng cơ cấu của nó. Sau một thời gian nghiên cứu và làm việc với đề tài:“Nghiên cứu khái quát về cần cẩu KONE. Xây dựng cấu trúc và chương trình điều khiển cơ cấu nâng hạ hàng”.do thầy giáo PGS.TS Hoàng Xuân Bình hướng dẫn em đã hoàn thành thiết kế môn học. Tuy nhiên trong quá trình thực hiện do vốn kiến thức còn hạn chế, thời gian thực hiện không nhiều nên đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp của thầy cô và các bạn. 2 Em xin chân thành cảm ơn! Chương 1. Khái quát tổng quan về cần trục KONE 1.1. Giới thiệu chung về cần trục KONE 1.1.1. Khái quát chung về cần trục Cần trục chân đế KONE được hãng CRANES của Phần Lan thiết kế.Cần trục này có đặc tính điều chỉnh tốc độ thích hợp cho việc bốc xếp hàng hóa tại cảng biển và nâng chuyển trong công nghiệp lắp máy cho ngành đóng và sửa chữa tàu biển. Hình 1.1. Cần cẩu KONE Cần trục KONE có các cơ cấu chính là: - Cơ cấu nâng hạ hàng - Cơ cấu nâng hạ cần - Cơ cấu quay mâm - Cơ cấu di chuyển chân đế 3 Về cấu trúc cơ khí cần cẩu KONE có than trục gồm: Tháp cần trục làm bằng thép cấu trúc trên tháp cẩu thằng đứng có gắn tay cần trục, buồng đặt điều khiển, cabin điều khiển. Tay cần của cần trục cấu tạo bằng những thanh thép được ghép thành dầm ứng lực một đầu gắn thành khớp với tháp cấu, một đầu được treo bằng cáp thông qua hệ thống ròng rọc và có thể quay xung quanh vơi tháp cẩu. Cabin điều khiển là buồng điều khiển tập trung của cần trục, trong đó trang bị những tay điềukhiển để điều khiển các cơ cấu. Thông số kỹ thuật cơ bản - Sức nâng từ 8÷25 tấn. - Tầm với từ 24÷38m. - Chiều cao nâng hàng với tải là: + 25 tấn chiều cao là 45 +9m. + 15 tấn chiều cao là 37 +9m. - Tốc độ nâng hàng móc 25 tấn là 10 m/ph. - Tốc độ nâng hàng móc 8 tấn là 60m/ph. - Tốc độ quay mâm là 1m/ph. - Tốc độ nâng cần là 25m/ph. - Tốc độ di chuyển xe 46m/ph. - Góc quay 360 0 . - Chiều rộng của đường ray 10,5m. - Chiều dài tâm bánh xe trước đến tâm bánh xe sau là 5,4m. - Chiều cao đỉnh tháp 37,3m. -Chiều cao đỉnh cần 45m. -Nguồn điện 3 pha điện áp Uđm = 380V, f = 50Hz. 4 1.1.2. Cơ cấu truyền động chính của cần trục Trên cần trục Kone có bốn cơ cấu truyền động chính là: 1. Truyền động cho cơ cấu nâng hạ hàng. 2. Truyền động cho cơ cấu nâng hạ cần. 3. Truyền động cho cơ cấu quay mâm. 4. Truyền động cho cơ cấu di chuyển chân đế. Thường các hệ thống truyền động cho các cơ cấu 1, 2, 3 của cần trục được xây dựng hoàn toàn giống nhau và chỉ khác nhau về phạm vi công suất truyền động. Công suất cơ cấu 1 lớn hơn 2, 3 còn cơ cấu 4 thường xây dựng đơn giản hơn cơ cấu 1, 2, 3. Các hệ thống này được thực hiện bằng các hệ truyền động điện và hoặc thủy lực. Cấu trúc động lực của hệ truyền động điện cần trục KONE được biểu diễn như sau: Hình 1.2. Cấu trúc truyền động điện cần trục KONE Trong hệ thống bao gồm: 1. Động cơ truyền động 2. Phanh điện – thủy lực hãm dừng 3. Bộ truyền cơ khí 4. Phụ tải động điều chỉnh tốc độ của hệ thống 5. Cơ cấu thực hiện có thể là trống tời cho cơ cấu nâng hạ hàng hoặc nâng hạ cần 5 6. Phanh an toàn Đặc điểm cơ bản của hệ thống dạng hình 1.2 ở chỗ cơ cấu hãm điều chỉnh tốc độ 4 có thể điều chỉnh được mômen hãm theo yêu cầu và kết hợp với đặc tính của động cơ điện để cho ra đặc tính của hệ thống thoả mãn được công nghệ, sử dụng động cơ truyền động cơ không đồng bộ rôto dây quấn. Ưu điểm của hệ thống hình 1.2 là đặc tính điều chỉnh tốt, láng, có thể điều chỉnh sâu cả hai phía nâng – hạ, quay trái – phải. Nhược điểm là hệ thống điều khiển thường phức tạp và là hệ kín, giá thành tổng thể cao, hiệu suất vùng điều chỉnh sâu thấp Cần chú ý rằng: Các phanh hãm dừng điện từ 2 và cơ cấu phanh an toàn 6 của hệ thống trên hình 1.2 phảicó độ an toàn tuyệt đối đối với cần cẩu khi hoạt động. Khi có sửa chữa thay thế các phần tử trên toàn bộ trục truyền động chính nhất thiết phải khoá phanh an toàn 6 một cách chắc chắn để tránh gây mất an toàn nghiêm trọng. 1.2. Truyền động cơ cấu nâng hạ hàng cần trục KONE 1.2.1. Động cơ truyền động cho cơ cấu nâng hạ hàng Động cơ dùng trong cơ cấu nâng hạ hàng là động cơ không đồng bộ rotor dây quấn loại M25MATS3 có thông số kĩ thuật như sau: - Công suất định mức: P đm = 65 kW. - Hệ số công tác ngắn hạn: ΠB = 40% - Điện áp định mức: U đm = 380 V. - Dòng điện định mức: I sđm = 125 A. - Tốc độ định mức: n đm = 1000 vg/ph. - Điện áp roto:U 2 = 295V - Dòng điện roto:I 2 = 125A. - Điện trở roto:R 2 = 0,029 Ω/20 o C. - Phanh điện thủy lực Ks1. 6 1.2.2. Chức năng các phần tử trong sơ đồ Hình 1.3a.Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển cơ cấu nâng hạ hàng cần trục KONE Am1là động cơ truyền động cho cơ cấu nâng hạ hàng. As1 là phanh điện thủy lực. Ac1,Ac2 là tiếp điểm các công tắc tơ đảo chiều. Ac41 ÷ Ac45 là các tiếp điểm của công tắc tơ điều khiển điện trở phụ mạch rotor của động cơ truyền động chính. 7 Am5: Phanh điều chỉnh tốc độ cho cơ cấu nâng hạ hàng, mô men hãm của phanh Am5 được điều khiển bởi khối KA481 bằng cách thay đổi dòng điện cấp cho cuộn dây stator của phanh Am5. Ac7 tiếp điểm cấp nguồn cho phanh As1 là phanh hãm dừng cho cơ cấu. 8 Hình 1.3b.Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển cơ cấu nâng hạ hàng cần trục KONE 9 Hình 1.3c.Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển cơ cấu nâng hạ hàng cần trục KONE Ac1, Ac2: Cuộn hút công tắc tơ cấp nguồn cho động cơ. Ac41 ÷ Ac45: Cuộn hút công tắc tơ điều khiển điều trở phụ cấp cho mạch roto động cơ. Ad1, Ad2, Ad3, Ad63: Cuộn hút của các role trung gian. Ad43 ÷ Ad45: Role thời gian khống chế đóng ngắt điện trở trong mạch roto động cơ. Ac7: Cuộn hút công tắc tơ cấp nguồn cho phanh hãm dừng. Bộ điều khiển dòng KA 481 bao gồm: Các cuộn hút làm việc của khuếch đại từ A1E1, A2E2, cuộn điều khiển A5E5, cuộn phản hồi tốc độ gián tiếp bằng điện áp rôt động cơ A3E3. Pb12: công tắc hành trình bảo vệ quá tầm với 1.2.3. Các bảo vệ trong cơ cấu nâng hạ hàng cần trục KONE -Bảo vệ quá tầm với 10 [...]... sơ đồ Hình 1.4a.Sơ đồ nguyên lý điều khiển cơ cấu nâng hạ cần cần trục KONE 12 Hình 1.4b.Sơ đồ nguyên lý điều khiển cơ cấu nâng hạ cần cần trục KONE 13 Hình 1.4c.Sơ đồ nguyên lý điều khiển cơ cấu nâng hạ cần cần trục KONE 14 Hình 1.4d.Sơ đồ nguyên lý điều khiển cơ cấu nâng hạ cần cần trục KONE Pm1 là động cơ không đồng bộ rotor dây quấn truyền động cho cơ cấu nâng hạ cần Y1, Y2 là phanh điện thủy lực... 18 cần trục” vì thế ở chương này chỉ trình bày đến cơ cấu nâng hạ hàng cần trục KONE 2.1 Phân tích ưu nhược điểm cơ cấu nâng hạ hàng cần trục KONE 2.1.1 Nguyên lý hoạt động cơ cấu nâng hạ hàng cần trục KONE a Chuẩn bị đưa hệ thống vào làm việc Tiến hành cung cấp nguồn điện động lực cho các cơ cấu của cần trục được tiến hành như sau: - Đưa tất cả các tay điều khiển của các cơ cấu về vị trí “0” lúc này... khi điều khiển 17 1.4.3 Các bảo vệ cho cơ cấu Bảo vệ quá tải cho động cơ thực hiện bằng các rơ le nhiệt Bảo vệ ngắn mạch bằng các cầu chì Bảo vệ không thực hiện trong sơ đồ cấp nguồn Chương 2.Sơ đồ điều khiển cơ cấu nâng hạ hàng cần trục KONE Trong giới hạn nghiên cứu của thiết kế môn học với đề tài “Nguyên cứu tổng qua về cần trục KONE, và phân tích ưu nhược điểm của cơ cấu nâng hạ hàng của 18 cần trục”... đây 30 Chương 3 Chương trình điều khiển cơ cấu nâng hạ hàng cần trục KONE 3.1 Chương trình điều khiển trên PLC 3.1.1 Mạch động lực theo phương án lựa chọn Mạch điện cải tiến được trình bày như bản vẽ N01.Trong đó các cảm biến được đặt tại các vị trí kiểm tra trên đối tượng điều khiển Tay điều khiển được trình bày trên bản vẽ N03 Trong đó 2 IC CIP-8E và CIP-8D là 2 IC giải mã tín hiệu của tay điều khiển. .. nhất 23 2.1.2 Ưu, nhược điểm của cơ cấu nâng hạ hàng của cần trục a Ưu điểm - Do cấu tạo được chế tạo sẵn không thay đổi được nên các cấp tốc độ nâng hàng và hạ hàng được định sẵn vì thế người vận hành chỉ cần thay đổi vị trí tay điều khiển là có thể định được các cấp tốc độ mong muốn mà không cần điều khiển nhiều - Mạch điều khiển được xây dựng dựa trên các phần tử cơ bản như: contacto,role thời gian,... vệ tầm với tối thiểu Để tránh hàng hóa va chạm vào thân cần trục thì khi tay cần ở vị trí giới hạn nâng cần với góc lớn nhất công tắc hành trình sẽ ngắt điện cấp nguồn cho động cơ truyền động cho cơ cấu theo chiều nâng -Bảo vệ tầm với tối đa Khi tầm với lớn hơn 36m thì công tắc hành trình sẽ tác động ngắt điện động cơ không cho phép hạ cần -Bảo vệ quá tải cho động cơ Động cơ M1 được đặt các nhiệt điện... cơ lớn hơn nhiệt độ cho phép các điện trở nhiệt này sẽ tác động ngắt mạch cấp nguồn điều khiển - Bảo vệ ngắn mạch Cơ cấu nâng hạ hàng được bảo vệ ngắn mạch bằng cầu chì có dòng định mức là 125A trong sơ đồ cấp nguồn 1.4 Truyền động cơ cấu quay mâmcần trục KONE 1.4.1 Động cơ truyền động cho cơ cấu quay mâm Hai động cơ truyền động cho cơ cấu quay mâm là động cơ không đồng bộ roto dây quấn Loại động cơ. .. điều khiển về vị trí không sau đó mới khởi động điều khiển hệ thống làm việc trở lại 1.3 Truyền động cơ cấu nâng hạ cần cần trục KONE 1.3.1 Động cơ truyền động cho cơ cấu Động cơ truyền động cho cơ cấu nâng hạ cần là động cơ không đồng bộ rotor dây quấn loại M20LBTS2K có thông số kĩ thuật như sau - Công suất định mức: Pđm = 65 kW - Hệ số công tác ngắn hạn: ε = 40% - Điện áp định mức: Uđm = 380 V 11... cấp cho các contactor động lực, từ đó các động cơ, phanh thực hiện đúng công nghệ đặt ra - Đánh giá và phạm vi ứng dụng Cấu trúc loại này về thiết bị cũng tương đối rẻ, về cách điều khiển cũng tương đối đơn giản và tương đối linh hoạt: khi muốn thay đổi cách điều khiển chỉ cần viết lại chương trình cho PLC chứ không cần thay đổi thiết bị Khi hoạt động về phía PLC sẽ hoạt động tin cậy hơn việc sử dụng... phía hạ hàng: Khi đưa tay điều khiển về vị trí số 3 phía hạ hàng Mạch điện cung cấp cho stator, mạch rotor của động cơ cũng giống vị trí số 2 Bộ điều khiển dòng Au5 hoạt động như sau: Ab3 = 0 vì vậy toàn bộ điện trở r53 được đấu nối tiếp với cuộn điêu khiển A5E5, dẫn đến dòng qua cuộn điều khiển giảm làm cho momen hãm của phanh giảm dẫn đến tốc độ hạ của động cơ lại tăng lên Tốc độ 4 phía hạ hàng: . suất vùng điều chỉnh sâu thấp Cần chú ý rằng: Các phanh hãm dừng điện từ 2 và cơ cấu phanh an toàn 6 của hệ thống trên hình 1.2 phảicó độ an toàn tuyệt đối đối với cần cẩu khi hoạt động. Khi. hàng, mô men hãm của phanh Am5 được điều khiển bởi khối KA481 bằng cách thay đổi dòng điện cấp cho cuộn dây stator của phanh Am5. Ac7 tiếp điểm cấp nguồn cho phanh As1 là phanh hãm dừng cho cơ. Phanh điện – thủy lực hãm dừng 3. Bộ truyền cơ khí 4. Phụ tải động điều chỉnh tốc độ của hệ thống 5. Cơ cấu thực hiện có thể là trống tời cho cơ cấu nâng hạ hàng hoặc nâng hạ cần 5 6. Phanh an