Đồ án thiết kế hệ thống trang bị điện cho máy xúc

Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn Tự động hố  LỜI NĨI ĐẦU Trong điều kiện cơng kiến thiết nước nhà bước vào thời kỳ cơng nghiệp hố - đại hoá với hội thuận lợi khó khăn thách thức lớn Điều đặt cho hệ trẻ, người chủ tương lai đất nước nhiệm vụ nề Đất nước cần sức lực trí tuệ lịng nhiệt huyết trí thức trẻ, có kỹ sư tương lai Sự phát triển nhanh chóng cách mạng khoa học kỹ thuật nói chung lĩnh vực Điện - điện tử - tin học nói riêng làm cho mặt xã hội thay đổi ngày Trong hồn cảnh đó, để đáp ứng điều kiện thực tiễn sản xuất đòi hỏi người kĩ sư điện tương lai phải trang bị kiến thức chuyên ngành cách sâu rộng Trong khn khổ chương trình đào tạo kỹ sư ngành tự động hoá - cung cấp điện; nhằm giúp cho sinh viên trước trường có điều kiện hệ thống hoá lại kiến thức trang bị trường có điều kiện tiếp cận với mơ hình kỹ thuật chun nghành thực tiÔn sản xuất, đồng thời giúp cho sinh viên có hội tư độc lập nghiên cứu thiết kế Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên tổ chức cho sinh viên trước trường làm đồ án tốt nghiệp - đồ án tốt nghiệp đời hồn cảnh Thực tiễn xí nghiệp cơng nghiệp đặt vấn đề phải cải tạo, nâng cấp lại thiết bị dây truyền sản xuất cũ theo quan điểm giữ lại phần thiết bị hồn thiện cịn phù hợp, cải tạo thay phần lạc hậu có nhiều nhược điểm thiết bị có độ hoàn thiện cao Khi đưa vào sản xuất cho suất chất lượng sản phẩm cao Dựa tảng đồ án thiết kế hệ thống trang bị điện cho máy xúc tập trung vào giải quyết, cải tạo hệ thống trang bị điện cho máy Bản đồ án gồm phần: SVTK: Đỗ Quang Đại Trường ĐHKT CN TháiNguyên Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn Tự động hố   Phần I: Tìm hiểu công nghệ máy  Phần II: Thiết kế sơ đồ nguyên lý  Phần III: Tính chọn thiết bị  Phần IV: Xây dựng đặc tính tĩnh  PhầnV: Xây dựng đặc tính độ - xét ổn định hiệu chỉnh hệ thống Trên tinh thần làm việc nghiêm túc, với lỗ lực cao thân nội dung đồ án xây dựng sở tính tốn logic khoa học có tính thuyết phục cao Bản đồ án trình bày cách logic, gọn nhằm gióp cho người đọc dễ hiểu, số liệu lấy từ tài liệu có uy tín Tuy nhiên, kiến thức cịn hạn chế, phạm vi thời gian có hạn, lượng kiến thức lớn nên đồ án khơng khỏi cịn khiếm khuyết Em mong nhận góp ý xây dựng thầy bè bạn để đồ án hồn thiện Trong qúa trình làm đồ án em nhận giúp đỡ, hướng dẫn, bảo nhiệt tình thầy giáo góp ý xây dựng bạn bè đồng nghiệp Đặc biệt giúp đỡ thầy giáo TS Lâm Tự Tiến Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ Tác giả thiết kế Sinh Viên Đỗ Quang Đại SVTK: Đỗ Quang Đại Trường ĐHKT CN TháiNguyên Đồ án tốt nghiệp Bộ môn Tự động hố  PHẦN I GIỚI THIỆU CƠNG NGHỆ MÁY XÚC VÀ YÊU CẦU TRANG BỊ ĐIỆN I : GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ VỀ MÁY XÚC Máy xúc sử dụng rộng rãi nghành công nghiệp khai thác mỏ lộ thiên công trường xây dựng cầu đường để san bạt mặt phẳng, bốc xúc đá, quặng Mýa xúc có nhiều loại khác : - Máy xúc gầu thuận: Gầu xúc di chuyển từ vào đất đá theo hướng từ máy xúc phía trước tác dụng lực kéo kết hợp cấu nâng cấu đẩy tay gầu SVTK: Đỗ Quang Đại Trường ĐHKT CN TháiNguyên Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn Tự động hố  - Máy xúc có cấu kiểu gầu cào : Di chuyển từ hướng bên vào, kết hợp cấu kéo cấu nâng - Máy xúc có cấu kiểu gầu ngoạm : Q trình bốc xúc đá thực cách khép kín dần nửa thành gầu ngoạm tác dụng lực kéo cấu kéo - Máy xúc có cấu kiểu gầu quay : Gầu quay kiểu xe gầu xúc gá lên bánh xe theo chu vi - Máy xúc bốc kiểu máy cào nhiều gầu xúc - Máy xúc có cơng suất nhỏ tích gầu từ 0,25  m3 Máy xúc trung bình tích gầu từ  m3 Máy xúc có cơng suất lớn gầu xúc từ  m3 theo cấu lực xúc - Máy xúc có cấu gầu thuận : Gầu xúc di chuyển vào đất đá theo hướng từ máy xúc phía trước tác dụng lực kết hợp lực kết hợp cấu nâng hạ cấu đẩy tay gầu - Máy xúc có cấu bốc xúc kiểu gầu treo dây : Gầu di chuyển từ hướng phía ngồi vào máy xúc tác dụng lực kết hợp cấu : cấu kéo cấu nâng - Máy xúc có cấu bốc xúc kiểu gầu ngoạm : trình bốc xúc đất đá thực cách khép kín dần nửa thành gầu ngoạm tác dụng lực kéo cấu kéo - Máy xúc có cấu kiểu gầu quay : gầu quay bánh xe , gầu xúc gá lên bánh xe theo chu vi - Máy xúc có cấu kiểu gầu xúc * Theo kiểu thể tích gầu xúc : - Máy xúc có cơng suất nhỏ, tích gầu xúc từ 0,25  m3 - Máy xúc có cơng suất trung bình, tích gầu xúc từ  m3 SVTK: Đỗ Quang Đại Trường ĐHKT CN TháiNguyên Đồ án tốt nghiệp Bộ môn Tự động hố  - Máy xúc có cơng suất lớn, tích gầu xúc từ  m3 * Theo cấu truyền lực: - Máy xúc có cấu truyền lực động đốt - Máy xúc có cấu truyền lực động điện * Theo cấu tạo cấu di chuyển - Máy xúc chạy bánh xích - Máy xúc chạy bánh lốp - Máy xúc chạổptên đường ray Cơ cấu quay ( bàn quay) lắp cấu di chuyển bánh xích cần gầu tay gầu lắp bàn quay tay gầu với gầu xúc di chuyển vào đất đá có cấu đẩy tay gầu cáp kéo cấu nâng hạ Quá trình bốc xúc kết hợp cấu: - Cơ cấu đẩy tay gầu tạo bề dày lứop cắt - Cơ cấu nâng hạ tạo lớp cắt đường di chuyển gầu xúc đất đá Để tải di chuyển gầu xúc sang phương tiện vận tải khác cấu mỏ đáy gầu Máy xúc có kiểu chuyển động bản: - Đào - Nâng – hạ - Quay Chu kỳ làm việc máy xúc bao gồm giai đoạn sau : Hạ gầu xuống mặt gầu làm việc đào đồng thời nâng gầu - quay gầu vị trí đổi tải – mở đáy gầu đổi tải - quay gầu vị trí ban đầu SVTK: Đỗ Quang Đại Trường ĐHKT CN TháiNguyên Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn Tự động hố  Thời gian chu kỳ làm việc khoảng từ 20 s  60 s cấu nâng hạ cấu đẩy tay gầu thường xuyên làm việc tải Do cấu bốc xúc phải đất đá cứng , lớp cắt q sâu Có cấu máy xúc làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại với hệ số tiếp điện tương đối % = ( 25 100)% cấu máy xúc làm việc điều kiện môi trường nặng nề , chao lắc mạnh nhiều lực, nhiệt độ môi trường xung quanh thay đổi phạm vi rộng Các yếu tố khác ảnh hưởng đến cấu máy xúc : Độ nghiêng, độ chênh dọc dọc trục máy xúc, gia tốc lớn mở máy hãm Do chế độ làm việc máy xúc nặng nề thiết bị máy xúc phải chế tạo chắn, độ bền học độ tin cậy cao Để trang bị điện cho máy xúc trước tiên ta nghiên cứu chế độ làm việc máy xúc vấn đề phức tạp Nhưng đặc điểm chung ta sâu nghiên cứu câú tạo chế độ làm việc máy xúc gầu cơ cấu bốc xúc gầu xúc thuận Hình dáng tổng thể máy xúc gầu – gầu thuận biểu diễn hình vẽ sau : Để trang bị điện cho hệ thống truyền động cấu máy xúc ta phải hiểu nguyên lý hoạt động cấu từ đặc điểm cảu máy xúc nêu ta có yêu cầu với hệ truyền động điện truyền động câu máy xúc sau : * Yêu cầu bản: - Đặc tính : Đường đặc tính hệ truyền động điện cấu máy xúc phải bảo vệ cách tin cậy tải có nghĩa hệ truyền động phải tạo đặc tính máy xúc SVTK: Đỗ Quang Đại Trường ĐHKT CN TháiNguyên Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn Tự động hố  - Động truyền động : Động truyền động cấuchính máy xúc phải chắn , khả chịu tải lớn , độ cách điện lớn, đảm bảo nhiệt , chống Èm cao Động phải chịu tần số cắt lớn - Động truyền động cấu : Máy xúc phải có mơmen qn tính đủ để giảm thời gian độ mở máy hãm nên chọn động có phần ứng dài, đường kính nhỏ - Các thiết bị điều khiển : Các thiết bị điều khiển dùng máy xúc phải đảm bảo làm việc tin cậy điều kiện nặng nề độ rung động, chắn lớn, phụ tải đột biến tần số đóng cắt lớn - Hệ thống điều khiển hệ truyền động : Hệ thống điều khiển hệ truyền động cấu máy xúc phải đảm bảo đơn giản , chắn , mức tự động hoá cao Các cấu truyền động máy xúc trình làm việc thường bị tải , việc hạn chế mômen nhỏ trị số cho phép chế độ tĩnh động yêu cầu quan trọng bậc Để máy xúc có suất cao đồng thời bảo vệ thiết bị khơng hỏng hóc q tải cần thực yêu cầu : - Hạn chế mô men trị số cho phép - Đảm bảo độ cứng đường đặc tính phạm vi mơmen phụ tải mơmen định mức động đường đặc tính có dạng hình vẽ sau :  o SVTK: Đỗ Quang Đại Md ĐHKTMCN TháiNguyên Trng Đặc tính máy xúc ỏn tt nghip B mơn Tự động hố  Trong thực tế thường dùng đường đặc tính mềm (đường ) Độ cứng đường đặc tính vùng phụ tải định mức đạt từ 85 90% độ cứng đường đặc tính lý tưởng Dưới hình sau biểu diễn đường đặc tính hệ truyền động khác dùng máy xúc Họ đặc tính hệ cho phép đánh giá tính chọn hệ thống truyền động cách hợp lý loại máy xúc cụ thể Hệ truyền động dùng động xoay chiều không đồng pha đường sử dụng rộng rãi cho loại máy xúc tích gầu từ 1m3 Nếu sử dụng động truyền động động xoay chiều có hệ số trượt lớn cho phép , hạn chế dịng điện phạm vi cần thíêt để độ cứng đường đặc tính vùng mơmen phụ tải = mơmen định mức động thực cách đấu thêm điện trở phụ vào dây quấn rôto động Nếu mạch rơto động có đáu cuộn kháng bão hồ khuyếc đại từ ta nhận đường đặc tính tối ưu hệ truyền động xoay chiều hệ truyền động máy fát - động máy phát cuộn dây với đường đặc tính áp dụng rộng rãi cho loại máy xúc từ  m3 Hệ có đường đặc tính gần với đường đặc tính tối ưu, cho phép điều chỉnh tốc độ động truyền động phạm vi rộng hệ thống truyền động máy fát động khuếch đại trung gian , khuếch đại máy điện, khuếch đại từ khuếch đại bán dẫn tạo đường đặc tính Đắp ứng hồn tồn u cầu đối cới cơng nghệ máy xúc từ 2,5  m3 để lựa chọn động truyền động cho cấu máy xúc lựa chọn phương án truyền động điện thích hợp với loại máy xúc với yêu cầu công gnhệ ta phân tích biểu đồ phụ tải cấu máy xúc * Biểu đồ phụ tải SVTK: Đỗ Quang Đại Trường ĐHKT CN TháiNguyên Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn Tự động hố  Muốn xây dựng biểu đồ phụ tải xác hệ truyền động máy xúc ta cần có điều kiện sau : - Tham số kỹ thuật động truyền động - Mơmen qn tính cấu qui đổi trục động chế độ làm việc khác - Mômen cản tĩnh cấu qui đổi trục động chế độ làm việc khác Các thơng số có sau tiến hành tính chọn sơ cơng suất động truyền động dạng thực biểu đồ phụ thuộc vào yếu tố : - Chủng loại máy xúc , kết cấu khí máy xúc - Chế độ công nghệ máy xúc Để tiến hành chọn sơ công suất động truyền động, cần phải xây dựng biểu đồ phụ tải đơn giản, nghĩa xét đến phụ tải tĩnh cấu truyền động máy xúc.Việc tính tốn yếu tố đặc trưng cho chế độ làm việc máy xúc vấn đề phức tạp Bởi để tiến hành tính chọn cơng suất động truyền động cấu máy xúc , sử dụng biểu đồ phụ tải tĩnh chúng biểu diễn sau : SVTK: Đỗ Quang Đại Trường ĐHKT CN TháiNgun Đồ án tốt nghiệp Bộ mơn Tự động hố  Chu kỳ làm việc cấu nâng hạ hình a, b, c gồm giai đoạn sau : t1 thời gian tăng tốc trình đào bốc t2 thời gian nâng tay gầu thời gian bốc xúc t3 thời gian dừng gầu sau xóc xong t4 thời gian giữ tay gầu cân sau vị trí đổ tải t5 thời gian đổ tải t6 thời gian tăng tốc hạ gầu t7 thời gian hạ gầu với tốc độ không đổi t8 thời gian hãm gầu trước hạ gầu xuống đất Biểu đồ phụ tải cấu đẩy tay gầu biểu diễn hình b chu kỳ làm việc cảu cấu bao gồm giai đoạn : t1 thời gian tăng tốc đưa tay gầu xuống đất đá kết hợp với cấu nâng hạ t2 thời gian hành trình gầu lên để xúc đất đá SVTK: Đỗ Quang Đại 10 Trường ĐHKT CN TháiNguyên