Đồ án tốt nghiệp mô phỏng hệ thống thủy lực xe cẩu container kalmar

LỜI NÓI ĐẦU Cùng với phát triển kinh tế giới việc vận chuyển hàng hố xuất nước giới container ngày trở nên phổ biến, việc vận chuyển container phần đáp ứng yêu cầu kinh tế giảm thời gian xếp dỡ hàng hoá cảng, tăng suất vận chuyển hàng hố cảng, từ giảm thời gian tàu chờ xếp dỡ hàng cảng, nâng cao hiệu kinh tế khai thác tàu Ngoài ra, vận chuyển container cịn làm tăng khả bảo vệ hàng hố, giảm tổn thất hư hỏng mát trình vận chuyển… yếu tố có vai trị quan trọng ngành giao thơng vận tải Do phương tiện, thiết bị xếp dỡ container ngày phổ biến, đa dạng Và với phát triển khoa học kỹ thuật thiết bị ngày đại Sau thời gian học tập nghiên cứu trường Đại học Dân lập Hải Phòng, em giao làm đồ án tốt nghiệp với đề tài “Mô hệ thống Đ thuỷ lực xe cẩu container Kalmar” án tố Trong đồ án em xin giới thiệu xe container Kalmar, phân tích iệ lực Automation Studio gh tn số sơ đồ điện sơ đồ thuỷ lực xe, giới thiệu phần mềm mô thuỷ p Nội dung cụ thể bao gồm: Chƣơng 1: Giới thiệu tổng quan xe cẩu container Kalmar Chƣơng 2: Hệ thống thuỷ lực xe nâng hàng container Kalmar DRF 450 Chƣơng 3: Mô hệ thống thuỷ lực xe cẩu container Kalmar DRF 450 Trong trình thực đề tài, với nỗ lực thân em cố gắng vận dụng kiến thức học để thực nội dung đề tài Bên cạnh em ln nhận hướng dẫn nhiệt tình thày giáo Ths Đặng Hồng Hải - Giảng viên trường Đại học Hàng Hải thày giáo, cô giáo khoa Điện - Điện tử truờng Đại học Dân Lập Hải Phòng với giúp đỡ gia đình, bạn bè em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Trong trình làm đồ án cố gắng nhiều trình độ, kinh nghiệm thời gian có hạn nên khơng tránh khỏi khiếm khuyết Em mong bảo, đóng góp tận tình từ thầy, giáo bạn đồng nghiệp để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hải phòng 8/2009 Sinh viên: Nguyễn Hoàng Long Đ án p iệ gh tn tố CHƢƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ XE CẨU CONTAINER KALMAR 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE NÂNG HÀNG CONTAINER 1.1.1 Giới thiệu chung xe nâng hàng container KALMAR DRF 450 Xe nâng hàng container KALMAR DRF 450 loại xe nâng hành chuyên dụng “Reachstacker” kiểu cần với tới hàng phục vụ xếp dỡ hàng container Đây thiết bị xếp dỡ chuyên dụng hạng nặng có sức nâng từ 40 đến 45 tấn, công ty công nghiệp KALMAR Thụy Điển sản xuất Thiết bị khai thác sử dụng rộng rãi nhiều cảng biển, kho bãi Việt Nam giới Đ án p iệ gh tn tố Cầu lái Cầu chủ động Cabin điều khiển Cần ống lồng Động diezen Khung nâng hàng Hộp số truyền động Xe nâng hàng container KALMAR DRF 450 sử dụng nguồn động lực động diezen VOLVO kỳ xy lanh thẳng hàng, phun nhiên liệu trực tiếp hệ thống vịi phun điện tử, có Turbo tăng áp khí nạp để nâng cao hiệu suất động Xe có kết cấu vững để phù hợp với cơng việc nặng nề q trình làm việc, khung xe thiết kế có độ cứng chống xoắn cao, trọng tâm xe thấp, điều làm tăng tính ổn định xe Cabin điều khiển xe di chuyển phía trước để tăng khả quan sát người điều khiển nhờ hệ thống xy lanh thuỷ lực Hệ thống điều khiển xe hệ thống điều khiển mềm Đ với nút bấm, đèn báo hình hiển thị án tố Hệ thống hộp số truyền động (di chuyển xe) hệ thống thay đổi số gh tn thuỷ lực (bằng ly hợp thuỷ lực) với hệ số bánh ăn khớp không đổi, p iệ truyền công suất từ động Diezen thông qua chuyển đổi mơmen Gồm có số tiến số lùi Hệ thống truyền lực (hệ thống gầm) bao gồm trục đăng truyền mômen từ hộp số truyền động đến giảm tốc vi sai, giảm tốc vi sai phân mômen chuyển động cho hai cụm may bánh xe chủ động trước thông qua trục láp Hệ thống phanh xe sử dụng loại phanh đĩa ngâm dầu, đặt bên may bánh xe chủ động Phanh đỗ (phanh tay) xe loại phanh đĩa, lắp trục đầu vào giảm tốc vi sai Hệ thống lái xe đặt bánh xe phía sau, truyền động nhờ xy lanh thuỷ lực tác động kép Các bánh xe lặp chặt vào may kẹp hãm (cóc lốp), cầu chủ động có cặp bánh xe, cầu lái có bánh xe đơn Hệ thống nâng hạ thiết bị có chức nâng hạ hàng hoá, hàng hoá nâng hạ khung nâng lắp đầu cần ống lồng Hệ thống nâng hạ phân chia thành cấu chức năng: nâng - hạ cần, co - giãn cần, quay khung, dịch khung, co - giãn khung, đóng mở khoá chốt, lắc khung, nghiêng khung, mang hàng - Cơ cấu nâng hạ cần có chức nâng cần lên và hạ cần xuống để thay đổi vị trí góc cần - Cơ cấu co - giãn cần có chức đẩy cần phụ bên giãn dài thu ngắn vào để tăng khả với hành xe - Cơ cấu quay khung có chức quay khung nâng hạ theo góc phù hợp so với thân xe để xếp dỡ - Cơ cấu dịch khung có chức dịch khung nâng hai phía Đ cho phù hợp với vị trí hàng đưa trọng tâm hàng vị trí án tố so với cần nâng gh tn - Co cấu co - giãn khung có chức trải rộng khung nâng để xếp dỡ p iệ hàng container dai 40’ co ngắn khung nâng lại để xếp dỡ container 20’ - Cơ cấu đóng mở khố chốt có chức xoay khố chốt để khoá container vào khung nâng nâng hạ container mở khoá chốt để tách khung nâng khỏi container - Cơ cấu lắc khung có chức dập tắt dao động khung nâng hàng hoá theo phương dọc thân xe - Cơ cấu nghiêng khung có chức nghiêng khung nâng góc so với mặt đất theo phương dọc khung nâng để xếp dỡ hàng container vị trí mặt đất khơng phẳng dẫn đến container bị nghiêng, đầu thấp đầu cao Hệ thống điều khiển hình có chức cảnh báo cho người vận hành tình nguy hiểm cố xảy vận hành Các hệ thống cho phép chuẩn đoán hư hỏng cách dễ dàng thuận tiện Động diezen hộp số truyền động lắp bên hai dầm xe Hai bên cạnh ngồi xe có đặt thùng dầu nhiên liệu, thùng dầu thuỷ lực, thùng dầu phanh Cabin điều khiển nằm trung tâm xe di chuyển phía trước “lựa chọn” cabin nâng lên, hạ xuống dịch chuyển phía trước thơng qua hệ thống piston thuỷ lực điều khiển Đ án Nâng - hạ cần p iệ gh tn tố Co - giãn cần Dịch khung nâng Co - giãn khung nâng Quay khung nâng Đ án p iệ gh tn tố Lắc khung nâng Nghiêng khung nâng 1.1.2 Các thông số kỹ thuật xe nâng hàng container KALMAR DRF 450 1.1.2.1 Các thơng số Ký hiệu: DRF 450 60S5 Sức nâng lớn nhất: 45 Khoảng cách hai cầu (chiều dài sở): 6.000 mm Khung nâng container: 20’ – 40’ (nâng đỉnh) Số container xếp dỡ cao nhất: (container 9’6”) Động diezen: Volvo TWD 1240VE - Công suất theo tiêu chuẩn ISO 3046: 246 kW tốc độ 1200vg/ph - Mômen xoắn theo tiêu chuẩn ISO: 1751 Nm tốc độ 1200vg/ph - Số xy lanh: xy lanh Hộp số truyền động: Dana - Spicer Off Highway T32000 - Số lượng số lựa chọn tiến - lùi: - Cầu xe chủ động: Merritor, PRC 753W4H Hệ thống phanh: - Hệ thống phanh làm việc - bánh phanh: phanh đĩa - dẫn động bánh phanh - Hệ thống phanh đỗ - bánh phanh: phanh lò xo - dẫn động bánh phanh 10 Hệ thống lái: Trợ động thuỷ lực 11 Bánh xe - Kích thước lốp xe, trước sau: 18.00 × 25 / 40 Đ - Áp suất lốp: 1.0 Mpa án tố - Loại lốp, trước sau: bơm khí (khơng săm) gh tn 12 Cabin điều khiển: Spirit Delta p iệ - Cân mức âm cabin, giá trị mức âm với động diezen tiêu chuẩn: max 70 dB (A) 13 Hệ thống thuỷ lực: - Bơm thuỷ lực chính: 04 bơm + Loại bơm: bơm piston hướng trục với đĩa nghiêng thay đổi + Áp suất lớn bơm: Bơm số 1: 2.1 Mpa Bơm số 2: 1.8 Mpa Bơm số 3: 2.9 Mpa Bơm số 4: 3.1 Mpa - Bơm thuỷ lực hệ thống phanh làm mát, lọc dầu thuỷ lực: 02 bơm + Loại bơm: bơm bánh + Áp suất lớn bơm: 1.8 Mpa 14 Hệ thống điện - Công suất máy phát: 2240W (28V – 80A) - Ắc quy khởi động, điện áp - dung lượng: × 12V - 140 Ah - Điện áp nguồn chính: 24V 1.1.2.2 Các thơng số kỹ thuật vận hành Sức nâng (tấn) Đ án p iệ gh tn tố A - Container 8’6” B - Container 9’6” Chiều cao nâng Hàng Hàng Hàng Hàng Hàng Hàng H4(mm) H5(mm) 43*/45 13* 42*/45 27* 13* 15100 27* 2.Kích thƣớc (mm) 18100 Chiều rộng Bán kính góc Các kích thƣớc làm việc lái A1- A2- R1- R2- 20’ 40’ 20’ 40’ 11200 13600 8100 B V L H3 Chiều cao gầm 9400 4150 6055- 11200 4500 250 12185 Tải trọng xe: 66400 (Kg) Tốc độ di chuyển xe: - Khi không tải: max 25 km/h - Khi có tải định mức 45 tấn: max 21 km/h Đ án tố 1.2 HỆ THỐNG CẤP NGUỒN VÀ ĐIỀU KHIỂN 450 p iệ gh tn 1.2.1 Vị trí điều khiển xe nâng hàng container KALMAR DRF 10 B – Cửa sổ hiển thị Cửa sổ hiển thị ký hiệu phần tử Nó hiển thị dạng mà phần tử chỉnh sửa C – Cây cấu trúc nhóm Cửa sổ xuất có nhóm phần tử D – Cửa sổ hiển thị họ giá trị đặc tính Ta việc di chuyển chuột chọn cách nhấn chuột trái vào dòng cửa sổ E – Phần đặc tính Phần hiển thị điều chỉnh trường đặc tính nhánh đặc tính án tn tố F – Hơn/Kém Đ chọn p iệ Data) phần tử gh Nút cho phép sử dụng để hiển thị tắt vùng đặc tính (Advanced G – Áp dụng Nút cho phép sử dụng để bắt buộc có chỉnh sửa đặc tính H – Đặt lại Nút cho phép sử dụng để loại bỏ chỉnh sửa trước hợp lệ với nút áp dụng (Apply) I – Giúp đỡ J – Đóng Component Builcler: Xây dựng phần tử Các phần tử có sẵn liên kết với: 58 - Xy lanh thủy, khí - Van có hướng thủy, khí - Van thủy lực có hướng theo tỷ lệ - Dãy khí 3.1.2 Hƣớng dẫn mơ Thiết kế xy lanh: Nhấn chuột đúp vào biểu tượng xy lanh Khi xuất Component properties (Đặc tính phần tử) Đ án p iệ gh tn tố A – Dạng xy lanh Cái cho phép sử dụng để chọn cách tạo dạng xy lanh như: - Tác dụng đơn (kiểu co rút) 59 - Tác dụng đơn (kiểu kéo dãn) - Tác dụng kép (cần tác dụng kép) - Tác dụng kép (2 cần) Để thay đổi dạng xy lanh từ xy lanh khác từ thư viện cần phải chọn lựa đặc tính B – Dạng píttơng Phần cho phép sử dụng để chọn kiểu dáng píttơng: kiểu từ trường phi từ trường C – Dạng đệm Cái cho phép để sử tạo nên dạng đệm: không, trái, phải, trái phải, Đ biến trái, biến phải, trái phải biến, trái biến phải, biến trái phải, án tn tố D – Dẫn hướng iệ gh Cho phép sử dụng để tạo có khơng dẫn hướng p E – Cổng vào/ra Cho phép sử dụng để lựa chọn làm cổng vào hay cổng hay xả F – Cổng xả Cho phép lựa chọn cổng xả G – Đầu nối Cho phép chọn 10 ống nối H – Hãm Chọn cách hãm: (4 lựa chọn không, tác dụng kép, không NC) I – Cầu chuyển động 60 Quay không quay J – Lị xo Có khơng có lị xo K – Đường kính cầu Giá trị 0, 1, L – Độ dài thân xy lanh Số nguyên từ → 15 M – Các cảm biến Để mở mục cảm biến xy lanh: Đ loại cảm biến : vị trí , tốc độ lực án Các cảm biến xy lanh: p iệ gh tn tố 61 Hình – 16 : Hộp thoại hệ cảm biến xy lanh Khi cảm biến phần chọn (được kiểm tra) giá trị tạo phần quản lý giá trị Giá trị khác sử dụng điều khiển (thủy lực theo tỷ lệ), bên biến (SFC, lơgíc hình thang), với dạng phận khác (Van điều khiển trực tiếp) Với cảm biến, khỏang tín hiệu đầu phải xác lập (giá trị nhỏ nhất) Xây dựng van hữu hƣớng: Đ án p iệ gh tn tố Hình – 17: Hộp thoại tạo van hữu hướng A- Số cổng Cho phép sử dụng để xác định số cổng van B – Số vị trí Cho phép sử dụng để xác định vị trí ban đầu van 62 D – Tỷ lệ (proportional) Cho phép sử dụng để xác định phân phối ảo không tạo nên van hữu hướng Mô van tỷ lệ Để tiếp cận với phần tử thủy lực tỷ lệ, bạn phải có thư viện thủy lực tỷ lệ E – Hướng mũi tên Sử dụng để di chuyển đại lượng điều khiển thuộc tính theo hướng mũi tên F – Bỏ đại lượng điều khiển chọn G – Chấp nhận H – Loại bỏ Đ (*) Để xây dựng van hữu hướng cần làm bước cần làm bước sau : iệ gh tn tố Chọn số vị trí án Chọn số cổng p Chọn vị trí bắt đầu Chọn hợp kiểm tra tỷ lệ ( cần) Lựa chọn phân phối vị trí cách nhấn chuột đúp liên kết câu hỏi đánh dấu Khi hộp thoại để lựa chọn mở Nếu cuộn cần thiết khơng có nhấn lên nút More, lúc danh sách cuộn nhiều Chọn van trượt kiểu pittông mong muốn cách nhấp đúp lên nó, lựa chọn nhấp nhấp lên nút OK Chọn điều khiển phân phối Nếu cần thiết phụ thuộc vào hệ điều mong muốn cộng bổ xung 63 4) Piston: Techinical Data: Dữ liệu công nghệ (*) Dữ liệu bản: ( Basic data ) - Đường kính pittơng (D) - Đường kính cần nối với pittơng (d) - Độ dài dường píttơng (L) - Độ dốc pittông (a) - Khối tải bên ngồi ( nối với cần pittơng (M) - Lực bên tác động vào (ấn) Đ - Lực bên ngồi kéo án (*) Tính tốn liệu: ( nhập thông số xuất phần liệu p iệ gh tn - Diện tích bề mặt píttơng tố tính tốn sau ) - Thể tích pittơng - Diện tích bề mặt cần nối với pittơng - Thể tích cần nối (*) Ấn tiếp vào nút (More – thêm) xuất Advanced Data ( liệu nâng cấp) - Lực tối đa - Tốc độ tối đa - Lực ma sát pittơng thủy lực - Rị rỉ bên 64 - Vùng cảm nhận ( cảm biến ) (%) Biểu đồ lực dẫn động ( Driving Force Curve) - có Abscissa ( hồnh độ ); Maximum Force ( lực tác động tối đa ) -phần tham số biểu đồ ( Curve parameter ) - Dạng tăng trưởng: VD: No constraint ( không liên kết ) Biểu đồ trở lực: ( giống biểu đồ ) Thông tin danh mục ( catalog ) Đ Thông tin dƣợc hiển thị ( Displayed catalog ) án Có: component Name: tên xylanh X location ( trục X ): ( phía ) p iệ VD: gõ Cylinder A gh tn tố Comment: thích Y location (trục Y ): B Giảm giá trị ( variable assignment ) Buider: Xây dựng a) Cylinder type ( dạng xylanh ) b) Dạng pitton: - Đơn mỏng - kép ( có khơng gian xylanh ) - Đơn dày ( gấp đôi loại mỏng ) 65 - ( chưa rõ ) - Kép ( đặc ) c) cổng vào : Chọn cổng dạng vào hay d) Cổng xả ( có khơng ) Exhaust port e) Body longth: Chiều dài thân xylanh ( từ ->15 ) g) Phần Left: ( bên trái pitơng) - Spring: có lị xo hay khơng - Adapter: đầu truyền kiểu - Brake: Chọn kiểu hãm Đ Rod motion: chuyển động cần nối với pittơng có kiểu xoay trịn, khơng án - tố tn xoay , xoay nửa vòng theo kim đồng hồ thẳng , ngược kim đồng hồ thẳng Rod diameter (d): thay đổi lại đường kính cần trục pittơng p iệ gh - ( có giá trị 0, 1, 2, ) 66 5) Van tùy biến ( Customized valve ) Đ án p iệ gh tn tố (*) Flobal setting:Thiết lập toàn - Number of ports: số cổng vào (2 ->6 ) - Số vị trí ( số khoang để diều khiển ) : ->4 - initial position : Đặt số cổng chọn lên khoang Khi chọn khoang tương ứng phần có giá trị để chọn 1, 2, chọn số cổng chọn tính từ bên trái sang (*) Symbol and Display information: ( Ký hiệu hiển thị thông tin ) Nhấp chuột đúp vào dấu chấm hỏi (?) nhỏ để lựa chọn phần tử tương ứng Khi xuất bảng sau: 67 Đ án Ngồi thay đổi vị trí cổng vào iệ gh [+] – 1V1 tn tố (*)Thay đổi phần từ trường (dạng cuộn dây phần ứng) không từ trường: p Khi nhấp vào [+] xuất : ….SOL1 /…SOL2 Đây cuộn dây điều khiển van Nhấp vào SOL1 SOL2 thấy bên xuất hộp thoại có: Technial data: Trong có Basic data “Basic data” có lực (F) tác động - Displayed information : Trong có : Tag name : VD : đặt tên : EXT_A1 - Build: nhấn vào build -> xuất biểu tượng ( ký hiệu ) van 68 Tiếp tục nhấn chuột đúp vào khoang có dấu chấm hỏi (?) to Khi xuất hộp thoại: Đ án tn tố iệ gh Ở cho phép bạn chọn loại khoang chứa mà bạn muốn sử dụng p Để hoàn tất, nhấn vào nút Apply ấn tiếp OK 3.2 MÔ PHỎNG HỆ THỐNG THUỶ LỰC 69 Mô thuỷ lực Đ án p iệ gh tn tố 70 KẾT LUẬN Qua thời gian thực tập tốt nghiệp làm đồ án tốt nghiệp Nhờ hướng dẫn tận tình thầy giáo Thạc sĩ Đặng Hồng Hải với giúp đỡ đồng nghiệp cố gắng thân, đến đồ án em hồn thành Nội dung phân tích trình bày số vấn đền sau: - Trình bày tổng quan xe cẩu container Kalmar - Trình bày sơ lược điều khiển hệ thống cấp nguồn xe cẩu container Kalmar - Phân tích, trình bày số sơ đồ điện, sơ đồ thủy lực xe - Giới thiệu phần mềm mô thuỷ lực Automation Đ - Mô hệ thống thuỷ lực án gh tn số tồn sau: tố Với cố gắng thân song thời gian khả có hạn, đồ án cịn p iệ - Chưa phân tích hết tất sơ đồ thuỷ lực - Chưa mơ hồn chỉnh hệ thống thuỷ lực Được giúp đỡ thầy cô Khoa điện - điện tử trường Đại học Dân Lập Hải Phòng, đặc biệt hướng dẫn trực tiếp thầy giáo Ths Đặng Hồng Hải - giảng viên trường Đại học Hàng Hải với nỗ lực thân, đồ án hoàn thành Nhưng khả kinh nghiệm thân cịn hạn chế nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót Tác giả kính mong thầy Khoa bạn đồng nghiệp đóng góp ý kiến để đồ án hoàn thiện Sinh viên thực Nguyễn Hoàng Long 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO Maintenance Manual KALMAR DRF 450 Operator’s Manual KALMAR DRF 450 PGS.TS Bùi Quốc Khánh; TS Hoàng Xuân Bình “Trang bị điện - điện tử Tự động hố cầu trục cần trục”, NXB Khoa học & Kỹ thuật Mai Lê Anh (ĐTĐ45-ĐHT1) “Báo cáo thực tập tốt nghiệp” Hồ Anh Thắng (DKTD2A), Học viện kỹ thuật quân “Giới thiệu phần mềm Automation Studio” Đ Một số trang Web: án http://www.kalmarind.com tố p iệ gh tn http://www.kalmarind.com/show.php?id=1019727 72