Kỹ Thuật - Công Nghệ - Kỹ thuật - Điện - Điện tử - Viễn thông MÔN TRANG BỊ ĐIỆN ĐỖ CHÍ PHI Trang 4. 20 III. Trang bị điện - điện tử cầu trục. 1. Khái niệm chung Cầu trục và cần trục làm nhiệm vụ dịch chuyển hàng hóa, vật tư, thiết bị từ chỗ này sang chỗ khác. Ví dụ trong xây dựng công trình công nghiệp cầu trục nâng các thiết bị công nghệ từ mặt đất lên cao để lắp ráp thành một dây chuyền sản xuất. Trong nhà máy luyện kim cầu trục vận chuyển cuộn thép, phôi thép hoặc các thùng kim loại nóng chảy để vào khuôn đúc… Trong các nhà máy cơ khí cầu trục vận chuyển các phôi gia công để gá lắp lên máy hay vận chuyển các chi tiết được gia công xong đưa sang công đoạn khác. Trong các cảng biển, cầu trục bốc dỡ hàng từ trên tàu xuống kho bãi hay vận chuyển hàng hóa xuất khẩu từ kho bãi xuống tàu… Như vậy cầu trục và cần trục giúp cho con người cơ khí hóa, tự động hóa khâu bốc xếp làm giảm sức lao động, tăng năng suất và chất lượng. Điều này cho thấy trong bất kì lĩnh vực sản xuất nào cũng có sự tham gia của cầu trục và cần trục. Vì tính đa dạng của nó nên cấu tạo của cầu trục và cần trục cũng rất khác nhau. Tuy nhiên chúng có đặc điểm và cơ cấu chung; ví dụ cầu trục thường có ba cơ cấu: cơ cấu nâng hạ, cơ cấu dịch chuyển dọc, cơ cấu dịch chuyển ngang và một số cơ cấu để lấy và giữ hàng. Cầu trục thường có nhiều cơ cấu làm được nhiều nhiệm vụ khác nhau, cụ thể có cơ cấu nâng hạ, cơ cấu quay cần, cơ cấu thay đổi tầm với, cơ cấu dịch chuyển và các cơ cấu khác. 2. Cấu tạo và phân loại. 2.1. Cấu tạo. Cần trục gồm có gầm cầu di chuyển trên đương ray lắp đặc dọc theo chiều dài của nhà xưởng cơ cấu nâng hạ hàng lắp trên xe còn di chuyển dọc theo dầm cầu (theo chiều ngang của nhà xưởng) cơ cấu bốc hàng của cầu trục có thể dùng móc hoặc dùng gầu ngoạm. Trong mỗi cầu trục có 3 hệ thống truyền động chính di chuyển xe cầu, di chuyển xe con(xe trục) và nâng hạ hàng. Trên cầu trục được trang bị 4 động cơ truyền động, 2 động cơ di chuyển xe cầu 7 và 16, động cơ nâng hạ hàng 12 và động cơ di chuyển xe con 10. Hãm phanh điện từ 6,11,14,18 lắp hợp bộ với động cơ truyền động. Điều khiển các động cơ truyền động bằng các bộ khống chế 3 trong ca bin điều khiển. Hộp điện trở 8 dùng để khởi động và điều chỉnh tốc độ động cơ được lắp đặt trên dầm cầu. Bảo vệ 2 để bảo vệ quá tải, bảo vệ điện áp thấp, bảo vệ điện áp không được lắp đặt trong ca bin điều khiển để hạng chế quá trình di chuyển của các cơ cấu dùng các công tắc hành trình 4 và 5 cho cơ cấu xe cầu; 9 và 17 cho cơ cấu di chuyển xe con và 13 cho cơ cấu nâng-hạ hàng. MÔN TRANG BỊ ĐIỆN ĐỖ CHÍ PHI Trang 4. 21 Hình 4-21: Cấu tạo cầu trục 2.2. Phân loại 2.2.1. Phân loại theo trọng tải nâng chuyển hàng hoá Cầu trục, cần trục có trọng tải nhỏ: trọng tải nâng chuyển từ 1-5 tấn. Cầu trục cần trục có trọng tải trung bình: trọng tải nâng chuyển từ 10-30 tấn. Cầu trục, cần trục có trọng tải lớn: trọng tải nâng chuyển từ 30-60 tấn. Cầu trục cần trục có trọng tải rất lớn: trọng tải nâng chuyển từ 80-120 tấn. 2.2.2. Phân loại theo đặc điểm công tác Cầu trục chân đế hay còn gọi là cần cẩu chân đế. Cần trục chân đế có cơ cấu chính: cơ cấu nâng hạ hàng, cơ cấu nâng hạ cần, cơ cấu quay, cơ cấu dịch chuyển chân đế. Cần trục chân đế có khả năng bốc xếp hàng rời bằng gầu ngoạm. bốc xếp hàng hoá treo trên móc cần trục. Cần trục lắp đặt trên công tông nổi Cần trục cảng lấp đặt trên công tông nổi loại này thường có trọng tải lớn dùng để nân hạ các cấu kiện phụ tùng cho ngành lắp máy được vận chuyển bằng đường thuỷ mà các cần trục chân đế không có khả năng bốc xếp. Các cảng biển thường trang bị loại cần trục này MÔN TRANG BỊ ĐIỆN ĐỖ CHÍ PHI Trang 4. 22 với số lượng không nhiều, nhưng nó có tính cơ động cao để đáp ứng yêu cầu của bốc xếp hàng hoá siêu trọng, mà vẫn đảm bảo tính kinh tế trong vận hành khai thác. Cần cẩu tời hàng trên tàu biển. Cần cẩu tời hàng trên tàu biển khi cập cảng tham gia vào quá trình bóc xếp hàng hoá. Cần cẩu trên tàu thuỷ có cấu tạo gồm 3 cơ cấu điều khiển chuyển động chính: cơ cấu nâng hạ hàng, cơ cấu nâng hạ cần và cơ cấu quay. Sự hoạt động của cần cẩu trên tàu thuỷ phụ thuộc nhiều vào góc nghiêng của tàu trong quá trình bốc xếp hàng hoá, góc nghiêng trong quá trình hoạt động lớn hơn so với cần cẩu chân đế lắp đặc ở cản. Tời hàng trên tàu thuỷ thường có hai loại: tời đơn và tời kép. Tời đơn là tời chỉ có một cần các chuyển động của nó tương tự cần cẩu. Tời kép là tời có hai cần thường có hai chuyển động khi bốc xếp hàng hoá và nâng hạ và kéo bằng tời để dịch chuyển hàng hoá trong khoảng cách giữa hai đỉnh cần. Xe nâng – cần cẩu trên ôtô Nhóm thiết bị bốc xếp hàng hoá này có số lượng lớn ở cảng biển, chúng có tính linh hoạt cao, hiệu quả kinh tế trong sử dụng. các xe nâng chuyên dụng thường có các cơ cấu điều khiển chuyển động tương tự cần cẩu. Cần cẩu ziczắc Đặc điểm công tác của loại này là tính linh hoạt cao, gọn nhẹ. Các hệ thống điều khiển chuyển động thường là điện và thuỷ lực. Cần trục trang bị cho kho bãi và nhà xưởng Cần trục chạy trên ray trang bị cho kho hàng, các phân xưởng cơ khí. Cần trục này có các cơ cấu điều khiển chuyển động chính. Cơ cấu nâng hạ hàng, cơ cấu dịch chuyển xe con, cơ cấu dịch chuyển giàn. Các cầu trục này thượng được thiết kế điều khiển tại chổ và từ xa. Cầu trục khung dầm hộp chạy trên đường ray Cầu trục khung dầm hộp chạy trên đường ray được trang bị cho cảng biển, nhà máy đóng tàu biển. Loại này thường được thiết kế có trọng tải nâng lớn, làm việc trong phạm vi quy định. Gồm ba cơ cấu điều khiển chuyển động: cơ cấu nâng hạ hàng, cơ cấu chuyển xe con, cơ cấu di chuyển giàn. Cần trục bốc xếp container Các cơ cấu điều khiển chuyển động chính của cầu trục giàn bánh lốp bao gồm: cơ cấu nâng hạ hàng, cơ cấu di chuyển xe con, cơ cấu chuyển giàn. Việc cấp nguồn cho động cơ hoạt động bằng diezen. Đặc điểm làm việc của cầu trục giàn bánh lốp là có tính cơ động, năng suất cao. MÔN TRANG BỊ ĐIỆN ĐỖ CHÍ PHI Trang 4. 23 Hình 4-22: Hình ảnh cần trục ( Cần cẩu) Hình 4-23: Hình ảnh cẩu tháp 1- khung di chuyển 2- thanh chống xuyên 3- tháp cơ sở 4- phần đầu quay 5- cơ cấu nâng 6,12- đối trọng 7- chóp cẩu 8- xe con 9- tời kéo xe con 10,11- cáp neo MÔN TRANG BỊ ĐIỆN ĐỖ CHÍ PHI Trang 4. 24 3. Những đặc điểm cơ bản của hệ truyền động và trang bị cầu trục. Phần lớn các cơ cấu cần trục được truyền động bởi các động cơ điện Cung cấp điện cho cầu trục có 3 dạng : Cung cấp điện từ lưới qua các thanh góp điện cố định, loại này thường là cầu trục phân xưởng. Cung cấp từ lưới điện qua các cuộn cáp điện, loại này thường dùng đối với cầu trục di chuyển theo đường ray trên mặt đất. Cung cấp điện từ máy phát diezen thường dùng cho cầu trục di động trên ô tô. 3.1. Môi trường làm việc Phần lớn môi trường làm việc của cầu trục là rất khắc nghiệt. Chế độ làm việc là ngắn hạn lặp lại, khởi động và hãm thường xuyên 3.2. Nhu cầu về điều khiển Các yêu cầu cho hệ thống điều khiển truyền động cầu trục: Đảm bảo tốc độ nâng vận chuyển với tải trọng định mức: tốc độ nâng chuyển hàng hóa là điều kiện trước tiên để nâng cao năng suất bốc xếp hàng hoá, đưa lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật tốt nhất cho cầu trục. Nếu tốc độ nâng hạ thiết kế quá lớn sẽ đòi hỏi kích thước, trọng lượng của các bộ truyền động cơ khí lớn, dẫn đến giá thành cao. Tốc độ quá thấp sẽ ảnh hưởng đến năng suất bốc xếp hàng hoá. Tốc độ tối ưu đảm bảo cho hệ thống điều khiển chuyển động của cơ cấu thỏa mãn các yêu cầu về thời gian đảo chiều, thời gian hãm, làm việc liên tục trong chế độ quá độ, gia tốc và độ giật thoả mãn yêu cầu. Thông thường tốc độ chuyển động của hàng hoá ở mức thường nằm trong phạm vi (0.2-1) ms hay (12-60)mph. Có khả năng thay đổi tốc độ trong phạm vi rộng: là điều kiện cần thiết để nâng cao năng suất bốc xếp với nhiều chủng loại hàng hoá. Khi nâng và hạ móc không hay tải trọng nhỏ với tốc độ cao, còn khi có yêu cầu khai thác phải có tốc độ thấp và ổn định. Một số cấp tốc độ của hệ thống truyền động: Tốc độ toàn tải: Vđm Tốc độ nâng ½ tải: (1.5-1.7) Vđm. Tốc độ nâng móc không:(3-3.5) Vđm. Tốc độ hạ toàn tải: (2-2.5) Vđm. MÔN TRANG BỊ ĐIỆN ĐỖ CHÍ PHI Trang 4. 25 Tốc độ hạ ít tải hoặc móc không: (2-2.5) Vđm. 3.3. Khả năng rút ngắn thời gian quá độ Các cơ cấu điều khiển trên cầu trục làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại, thường có hệ số đóng điện tương đối ε= 40 vì vậy thời gian quá độ chiếm hầu hết thời gian công tác. Do đó việc rút ngắn thời gian quá độ là biện pháp cơ bản để nâng cao ngăn suất. Thời gian quá độ trong các chế độ công tác là thời gian khởi động và hãm trong quá trình tăng tốc và giảm tốc. Để rút ngắn thời gian quá độ cần sử dụng các biện pháp sau: Chọn động cơ có momen khởi động lớn. Giảm momen quán tính của các bộ phận quay. Dùng động cơ điện có tốc độ 1000-1500vgphút. 3.4. Có trị số hiệu suất và cosφ cao Hệ thống truyền động điện của cac cầu trục thường không sử đụng hết khả năng công suất, hệ số tải thường trong khoảng 0.3-0.4. Do vậy cần chọn các động cơ có hệ số cosφ cao và ổn định trong phạm vi rộng. Một số khái niệm cần nắm: Sức cẩu: là trọng lượng vật cần nâng lớn nhất tính bằng tấn (T) sức cẩu = trọng lượng vật thể + phụ tùng treo + móc cần cẩu Độ vươn tay cần: (tầm với) là khoảng cách từ tầm móc tới tâm bộ phận quay tính bằng mét. (m) Momen cẩu: (là momen tác động lên cầu trục khi nâng hàng) momen cẩu = trọng lượng vật x độ vươn tay cần (T.m) Chiều dài tay cần: là cách từ tâm bản lề quay đến tâm puly đầu cần (m) Độ cao khi nâng hàng: là độ cao lớn nhất của móc cần cẩu, nó phụ thuộc vào độ vươn tay cần và chiều dài tay cần. Đạt cực đại khi độ vươn tay cần là cực tiểu và ngược lại. Vận tốc nâng hàng: là quãng đường mà vật nặng đi được trong một đơn vị thời gian. Vận tốc di chuyển của cầu trục: là quãng đường mà cầu đi được trong một đơn vị thời gian. 4. Các thiết bị điện chuyên dụng trong cầu trục. 4.1. Phanh hãm điện từ. Là một bộ phận không thể thiếu trong các cơ cấu chính của cầu trục, dùng để dừng nhanh các cơ cấu, giữ hàng nâng trên độ cao chắc chắn. MÔN TRANG BỊ ĐIỆN ĐỖ CHÍ PHI Trang 4. 26 Phanh hãm điện từ dùng trong cầu trục thường có 3 loại: phanh guốc, phanh đai và phanh đĩa. Nguyên lý hoạt động 3 loại cơ bản đều giống nhau. Khi động cơ truyền cơ cấu đống vào lưới điện, thì đồng thời cuộn dây nam châm phanh hãm cũng có điện. Lực hút nam châm thắng lực cản lò xo, má phanh giải phóng khỏi trục động cơ để động động cơ làm việc. Khi mất điện, cuộn dây nam châm hãm mất điện, lực căng của lò xo sẽ ép chặt vào trục động cơ để hãm. a) b) c) Hình 4-24: Cấu tạo các bộ phanh thường dùng trong cầu trục a. Phanh guốc một pha b. Phanh đĩa c. Sơ đồ động học của phanh đai. 1,7. Cánh tay đòn của cơ cấu phanh; 2. Lõi của lò xo; 3. Lò xo; 4. Giá định hướng; 5. Vòng đệm chặn; 6. Bánh đai phanh; 8.Cuộn dây của nam châm điện; 9. Guốc phanh và má phanh Cấu tạo của phanh đĩa gồm các phần chính sau: đĩa phanh quay 2 được nối với trục của cơ cấu, lò xo ép 4, nam châm điện 5. Phần ứng của nam châm được bắt chặt với đĩa 3. Số lượng nam châm điện và guiông cùng hướng 1 có 3 cái, phân bố điều theo đường tròn của cơ cấu phanh với góc lệch nhau 120o. Đĩa phanh 3 có thể di chuyển tự do dọc theo guiông MÔN TRANG BỊ ĐIỆN ĐỖ CHÍ PHI Trang 4. 27 1. Khi cấp điện cho cuộn nam châm, lực điện từ sẽ kéo phần ứng cùng đĩa phanh 3, giải phóng trục của cơ cấu. Nguyên lý làm viêc của phanh đai như sau: Khi cuộn dây nam châm NC có điện, lực hút của nam châm sẽ nâng cánh tay đòn L theo chiều đi lên làm cho đai phanh không ép chặt vào trục động cơ. Khi mất điện, do khối lượng phần ứng của nam châm Gnc và đối trọng phụ Gph, sẽ hạ cánh tay đòn L theo chiều đi xuống và đai phanh sẽ ghì chặt trục động cơ. 4.2. Bộ tiếp điện Để cấp điện cho các động cơ truyền động các cơ cấu cầu trục, các thiết bị điều khiển lắp đặt trên cầu trục di chuyển, người ta dùng một hệ thống tiếp điện đặc biệt gọi là đường trôn- lây (trolley). Có hai hệ thống tiếp điện: Hệ thống tiếp điện cứng thường dùng cho các loại cầu trục tải trọng lớn, cung đường di chuyên dài. Hệ thống tiếp điện bằng dây cáp mềm dùng cho cầu trục tải trọng nhỏ, cung đường di chuyển không dài và thường gặp trong trường hợp cung cấp điện cho pa-lăng điện. Ba đường thép góc 1 loại (50x50x5) đến (70x70x10)mm được gá trên giá đỡ đường tiếp điện và cách điện bằng sứ đỡ 2. Bộ lấy điện gồm thép góc 1 gá lên đầu nối cáp bằng gang 3, bằng ba đường cáp mềm 4 sẽ cấp điện đến động cơ và thiết bị điều khiển. Hình 4-25: Kết cấu của hệ thống tiếp điện cứng. a. Đường tiếp điện b. Bộ lấy điện MÔN TRANG BỊ ĐIỆN ĐỖ CHÍ PHI Trang 4. 28 4.3. Cơ cấu nâng hạ Hình 4-26: Sơ đồ động học của cơ cấu nâng – hạ bốc hàng bằng móc. 1.Trục vít; 2.Bành vít; 3. Truyền động bánh răng; 4.Tang máy; 5. Cơ cấu móc hàng; 6.Móc; 7. Động cơ truyền động. Trong đó: n – bội số của ròng rọc ( trong trường hợp này m = 2) Khi nâng tải G=0 lực đặt lên cáp nâng bằng. Mômen đặt lên tang nâng tương ứng cho hai trường hợp bằng: ; Trong đó: t – hiệu suất của tang nâng Moment đặt trên trục động cơ bằng Trong đó:i , - tỷ số truyền và hiệu suất của cơ cấu truyền lực Trong đó: bv – hiệu suất bánh vít- trục vít br – hiệu suất của cặp bánh răng Công suất của động cơ truyền động phụ thuộc vào tốc độ nâng MÔN TRANG BỊ ĐIỆN ĐỖ CHÍ PHI Trang 4. 29 Trong đó: v – tốc độ nâng hàng ,ms c hiệu suất cùa cơ cấu truyền lực 4.4. Bộ khống chế kiểu tay gạt. Nguyên lý hoạt động: khi đẩy tay gạt 1 sang trái hoặc sang phải sẽ quay trục gắn chặt với tay gạt, trên trục đó có gá lắp hàng chục đĩa cam 2. Trên đầu mút của tay đòn 4 có gắn tiếp điểm động 5. Khi con lăn 3 nằm ở phần lõm của đĩa cam thì tiếp điểm động 5 và tiếp điểm tĩnh 6 kín, còn khi con lăn nằm ở phần lồi của đĩa cam, lò xo 7 sẽ ép vào cánh tay đòn 4 làm cho hai tiếp điểm đó hở ra. Hình 4-27: Sơ đồ bộ khống chế kiểu tay gạt. MÔN TRANG BỊ ĐIỆN ĐỖ CHÍ PHI Trang 4. 30 4.5. Bộ khống chế kiểu vô lăng. Hình 4-28: Sơ đồ bộ khống chế kiểu vô lăng. Cấu tạo của nó gồm nhiều đơn nguyên (h. 4-28) lắp trên trục gắn với vô lăng quay có vỏ bảo vệ bằng xi măng 3. Cấu tạo của một đơn nguyên gồm tiếp điểm tĩnh 1 gắn trên giá đỡ 10 là chất cách điện. Tiếp điểm động 9 gắn trên tay đoàn 8, có thể quay xung quanh trục 5. Đầu cuối của tay đòn 8 có con lăn 6 và bánh cam 2 lắp trên trục 7. Khi quay vô lăng 4, bánh cam 2 sẽ ép vào con lăn 6 (phần lồi của bánh cam 2) làm cho tay đòn 8 quay đi và tiếp điểm 9 và 1 sẽ hở và ngược lại ở phần lõm của cam 2, tiếp điểm 9 và 1 đóng. 4.6. Hộp điện trở. Hộp điện trở dùng trong cầu trục để hạn chế dòng điện mở máy, hạn chế dòng khi hãm dừng và điều chỉnh tốc độ với các động cơ điện một chiều và động cơ không đồng bộ roto dây quấn. Khi tính chọn điện trở cần chú ý đến hai yếu tố sau: - Trị số điện trở được chọn phải đảm bảo cho hệ truyền động tạo ra họ đặc tính cơ để hạn chế được dòng khi khởi động trong giới hạn cho phép, đảm bảo dải điều chỉnh tốc độ yêu cầu. - Độ phát nhiệt của hộp điện trở trong giới hạn cho phép. Điện trở thường dùng trong cầu trục có 2 loại: - Điện trở làm từ gang đúc (h.4-29a) dùng cho động cơ có dòng điện từ 10 đến hàng trăm ampe. Các phần tử điện trở từ gang đúc sẽ lắp thành hộp điện trở (h.4-29b) cho phép MÔN TRANG BỊ ĐIỆN ĐỖ CHÍ PHI Trang 4. 31 làm việc ở chế độ dài hạn có trị số dòng làm việc từ (215 240)A với trị số của hộp điện trở tương ứng là (0,1 0,7)Ω Đối với động cơ công suất nhỏ dùng dây điện trở tiết diện tròn ( h. 4-29c) hoặc chữ nhật ( h. 4-29d). Điện trở dây được chế tạo từ kim loại hoặc hợp kim có điện trở suất cao như: hợp kim constantan, hợp kim reostan và hợp kim fecral. Dây điện trở được quấn trên tấm kim loại có sứ cách điện. Hình 4-29: Hộp điện trở. 4.7. Bàn từ bốc hàng. Hình 4-30: Các dạng bàn từ bốc hàng a.Bàn từ hình tròn b. Bàn từ hình tròn mặt cầu lõm c. Bàn từ hình chữ nhật c. Bàn từ dạng xà ( Xà nam châm) Cầu trục từ thường được dùng trong các xí nghiệp luyện kim dùng để vận chuyển các nguyên vật liệu nhiễm từ như sắt thép v.v…Nó khác với các loại cầu trục khác là có cơ cấu lấy tải (bốc tải ) thay cho móc, gầu ngoạm là một bàn từ (nam châm điện). Hình dạng và kích thước của bàn từ gồm có bốn loại điển hình như hình 4-30. MÔN TRANG BỊ ĐIỆN ĐỖ CHÍ PHI Trang 4. 32 Bàn từ dạng tròn dùng để vận chuyển các chi tiết bằng gang, sắt, thép có kích thước nhỏ, hình dạng khác nhau (sắt thép vụn, phôi, đinh v.v…). Bàn từ mặt cầu lõm dùng để vận chuyển các vật liệu nhiễm từ có dạng hình cầu lớn. Bàn từ hình chữ nhật dùng để vận chuyển các vật liệu nhiễm từ có kích thước dài như thép tấm, đường ray, ống thép dài. Bàn từ dạng xà dùng để vận chuyển các vật liệu nhiễm từ có khối lượng và kích thước lớn. Lực nâng của bàn từ phụ thuộc vào tính chất của vật liệu của hàng cần vận chuyển, vào nhiệt độ của cuộn dây của nam châm điện và nhiệt độ của sắt thép cần vận chuyển. Thực tế vận hành cho thấy khi nhiệt độ của sắt thép hoặc gang bằng hoặc lớn hơn 7200C, lực nâng giảm xuống bằng không vì khi đó các vật liệu nhiễm từ mất từ tính. Bàn từ có điện cảm và từ dư rất lớn cho nên khi thiết kế mạch điều khiển cầu trục từ cần chú ý đến bảo vệ quá áp cho cuộn dây nam châm điện khi cắt điện và khử từ dư khi dỡ hàng. 5. Sơ đồ điện điều khiển cầu trục. 5.1. Sơ đồ điện điều khiển Pa lăng Hình 4-31: Hình ảnh Pa lăng trong thực tế. Để điều khiển cho palăng cơ động, thuận tiện người ta dùng các hộp nút nhấn điều khiển di động, sơ đồ mạch động lực và mạch điều khiển được biểu diễn trên hình 4-28 và 4-29. MÔN TRANG BỊ ĐIỆN ĐỖ CHÍ PHI Trang 4. 33 Hình 4-32: Sơ đồ mạch động lực palăng Hình 4-33: Sơ đồ mạch điều khiển palăng Sơ đồ dùng động cơ không đồng bộ roto lồng sóc: MÔN TRANG BỊ ĐIỆN ĐỖ CHÍ PHI Trang 4. 34 2 Động cơ điều khiển xe cầu 1 Động cơ điều khiển xe con 1 Động cơ điều khiển cơ cấu nâng hạ Để điều khiển động cơ xe cầu bằng tay: ta nhấn và giữ nút nhấn ONFOR →contactor KT1 có điện → động cơ chạy thuận hoặc nhấn và giữ nút nút nhấn ONREV → KN1 có điện → động cơ chạy nghịch. Do 2 tiếp điểm thường đóng KN1, KT1 nên khi đang cho chạy thuận thì không thể nhấn nút cho chạy nghịch phải dừng chạy thuận thì mới chuyển sang chạy nghịch và ngược lại. Khi muốn dừng ta thả nút nhấn ra. Khi đến 2 công tắc hành trình HT1T, HT1N động cơ cũng sẽ tự dừng lại. Mặt khác ,khi động cơ dang chạy thuận hay nghịch thì phanh hãm ở mạch động lực đều có điện →nhã trục động cơ → động cơ quay. Tương tự động cơ điều khiển xe cầu ta cũng điều khiển động cơ xe con bằng tay với các nút nhấn ONLEFT, ONRIGHT. Động cơ của cơ cấu nâng hạ cũng điều khiển tương tự bằng tay với các nút ấn ONUP, ONDOWN. 5.2. Sơ đồ điện điều khiển cầu trục giàn QC. Động cơ nâng hạ hàng: Công suất định mức: Pđm = 300kw Tốc độ định mức: n = 8001600vp Điện áp định mức: Uđm = 440 V Động cơ di chuyển xe con: Công suất định mức: Pđm = 75 kw Tốc độ định mức: n = 1500 vp Điện áp định mức: Uđm = 440 V. Động cơ di chuyển giàn: có 8 động cơ gồm các thông số sau: Công suất định mức: Pđm = 11 kw Tốc độ định mức: n = 1800 vp Điện áp định mức: Uđm = 440 V Động cơ nâng hạ công xon : Công suất định mức : Pđm = 55 kw MÔN TRANG BỊ ĐIỆN ĐỖ CHÍ PHI Trang 4. 35 Tốc độ định mức: n = 1500 vp Điện áp định mức: Uđm = 440 V MC: máy cắt tổng cấp nguồn cho hệ thống. MC1, MC2: Hai máy cắt cấp điện cho hai máy biến thế. 51G: Rơ le dòng lấy tín hiệu từ ZCT→Bảo vệ chống chạm đất. 51X: Rơ le dòng bảo vệ quá tải hệ thống. 3E1, 3E2: Rơ le dòng bảo vệ quá tải cho máy biến áp MBA1, MBA2. PF1, PF2: Cầu chì bảo vệ ngắn mạch máy biến MBA1, MBA2. Khi cầu chì đứt các tiếp điểm PF1, PF2 đóng lại. 5.2.1. Sơ đồ nguyên lý cấp nguồn cho cầu trục QC. Nguyên lý hoạt động: Đóng máy cắt MC, đóng 2MCCB cấp điện cho mạch điều khiển→ đèn báo PLT sáng báo hiệu mạch điều khiển sẵn sàng. Bật chế độ Local hoặc Remote, nhấn ON1 hoặc bật điều khiển PB1 →H1 có điện→H1(115) đóng lại →MC1 có điện → đóng máy cắt cấp điện cho MBA1, đèn L1 sáng báo hiệu MBA1 được cấp điện. Tương tự nhấn ON2→MC2 có điện → đóng máy cắt cấp điện cho MBA2, đèn L2 sáng báo hiệu MBA2 được cấp điện. Khi xảy ra sự cố ngắn mạch→PF1(139) hoặc PF2(141) đóng lại→F1 hoặc F2 có điện →Máy cắt MC1 hoặc MC2 sẽ mất điện → cắt nguồn cấp cho MBA1 hoặc MBA2. Tương tự khi xảy ra chạp đất 51G (147) đóng lại →1G có điện →MC1 và MC2 mất điện→ Cắt điện MBA1 và MBA2. Nếu quá tải toàn bộ hệ thống →51X(149) đóng lại →1X có điện →MC1 và MC2 mất điện→ Cắt điện MBA1 và MBA2. Trường hợp quá tải từng biến áp thì 3E1(143) hoặc 3E2(145) đóng lại→E1 hoặc E2 có điện →MC1 hoặc MC2 mất điện→ Cắt điện MBA1 hoặc MBA2. RST: Dùng reset sau khi đã khắc phục sự cố. PL2, PL3, PL4, PL5, PL6, PL7: các đèn báo sự cố. Muốn dừng ta nhấn OFF1, OFF2, hoặc PB2. MÔN TRANG BỊ ĐIỆN Đ...
MÔN TRANG BỊ ĐIỆN ĐỖ CHÍ PHI III Trang bị điện - điện tử cầu trục 1 Khái niệm chung Cầu trục và cần trục làm nhiệm vụ dịch chuyển hàng hóa, vật tư, thiết bị từ chỗ này sang chỗ khác Ví dụ trong xây dựng công trình công nghiệp cầu trục nâng các thiết bị công nghệ từ mặt đất lên cao để lắp ráp thành một dây chuyền sản xuất Trong nhà máy luyện kim cầu trục vận chuyển cuộn thép, phôi thép hoặc các thùng kim loại nóng chảy để vào khuôn đúc… Trong các nhà máy cơ khí cầu trục vận chuyển các phôi gia công để gá lắp lên máy hay vận chuyển các chi tiết được gia công xong đưa sang công đoạn khác Trong các cảng biển, cầu trục bốc dỡ hàng từ trên tàu xuống kho bãi hay vận chuyển hàng hóa xuất khẩu từ kho bãi xuống tàu… Như vậy cầu trục và cần trục giúp cho con người cơ khí hóa, tự động hóa khâu bốc xếp làm giảm sức lao động, tăng năng suất và chất lượng Điều này cho thấy trong bất kì lĩnh vực sản xuất nào cũng có sự tham gia của cầu trục và cần trục Vì tính đa dạng của nó nên cấu tạo của cầu trục và cần trục cũng rất khác nhau Tuy nhiên chúng có đặc điểm và cơ cấu chung; ví dụ cầu trục thường có ba cơ cấu: cơ cấu nâng hạ, cơ cấu dịch chuyển dọc, cơ cấu dịch chuyển ngang và một số cơ cấu để lấy và giữ hàng Cầu trục thường có nhiều cơ cấu làm được nhiều nhiệm vụ khác nhau, cụ thể có cơ cấu nâng hạ, cơ cấu quay cần, cơ cấu thay đổi tầm với, cơ cấu dịch chuyển và các cơ cấu khác 2 Cấu tạo và phân loại 2.1 Cấu tạo Cần trục gồm có gầm cầu di chuyển trên đương ray lắp đặc dọc theo chiều dài của nhà xưởng cơ cấu nâng hạ hàng lắp trên xe còn di chuyển dọc theo dầm cầu (theo chiều ngang của nhà xưởng) cơ cấu bốc hàng của cầu trục có thể dùng móc hoặc dùng gầu ngoạm Trong mỗi cầu trục có 3 hệ thống truyền động chính di chuyển xe cầu, di chuyển xe con(xe trục) và nâng hạ hàng Trên cầu trục được trang bị 4 động cơ truyền động, 2 động cơ di chuyển xe cầu 7 và 16, động cơ nâng hạ hàng 12 và động cơ di chuyển xe con 10 Hãm phanh điện từ 6,11,14,18 lắp hợp bộ với động cơ truyền động Điều khiển các động cơ truyền động bằng các bộ khống chế 3 trong ca bin điều khiển Hộp điện trở 8 dùng để khởi động và điều chỉnh tốc độ động cơ được lắp đặt trên dầm cầu Bảo vệ 2 để bảo vệ quá tải, bảo vệ điện áp thấp, bảo vệ điện áp không được lắp đặt trong ca bin điều khiển để hạng chế quá trình di chuyển của các cơ cấu dùng các công tắc hành trình 4 và 5 cho cơ cấu xe cầu; 9 và 17 cho cơ cấu di chuyển xe con và 13 cho cơ cấu nâng-hạ hàng Trang |4 20 MÔN TRANG BỊ ĐIỆN ĐỖ CHÍ PHI Hình 4-21: Cấu tạo cầu trục 2.2 Phân loại 2.2.1 Phân loại theo trọng tải nâng chuyển hàng hoá Cầu trục, cần trục có trọng tải nhỏ: trọng tải nâng chuyển từ 1-5 tấn Cầu trục cần trục có trọng tải trung bình: trọng tải nâng chuyển từ 10-30 tấn Cầu trục, cần trục có trọng tải lớn: trọng tải nâng chuyển từ 30-60 tấn Cầu trục cần trục có trọng tải rất lớn: trọng tải nâng chuyển từ 80-120 tấn 2.2.2 Phân loại theo đặc điểm công tác Cầu trục chân đế hay còn gọi là cần cẩu chân đế Cần trục chân đế có cơ cấu chính: cơ cấu nâng hạ hàng, cơ cấu nâng hạ cần, cơ cấu quay, cơ cấu dịch chuyển chân đế Cần trục chân đế có khả năng bốc xếp hàng rời bằng gầu ngoạm bốc xếp hàng hoá treo trên móc cần trục Cần trục lắp đặt trên công tông nổi Cần trục cảng lấp đặt trên công tông nổi loại này thường có trọng tải lớn dùng để nân hạ các cấu kiện phụ tùng cho ngành lắp máy được vận chuyển bằng đường thuỷ mà các cần trục chân đế không có khả năng bốc xếp Các cảng biển thường trang bị loại cần trục này Trang |4 21 MÔN TRANG BỊ ĐIỆN ĐỖ CHÍ PHI với số lượng không nhiều, nhưng nó có tính cơ động cao để đáp ứng yêu cầu của bốc xếp hàng hoá siêu trọng, mà vẫn đảm bảo tính kinh tế trong vận hành khai thác Cần cẩu tời hàng trên tàu biển Cần cẩu tời hàng trên tàu biển khi cập cảng tham gia vào quá trình bóc xếp hàng hoá Cần cẩu trên tàu thuỷ có cấu tạo gồm 3 cơ cấu điều khiển chuyển động chính: cơ cấu nâng hạ hàng, cơ cấu nâng hạ cần và cơ cấu quay Sự hoạt động của cần cẩu trên tàu thuỷ phụ thuộc nhiều vào góc nghiêng của tàu trong quá trình bốc xếp hàng hoá, góc nghiêng trong quá trình hoạt động lớn hơn so với cần cẩu chân đế lắp đặc ở cản Tời hàng trên tàu thuỷ thường có hai loại: tời đơn và tời kép Tời đơn là tời chỉ có một cần các chuyển động của nó tương tự cần cẩu Tời kép là tời có hai cần thường có hai chuyển động khi bốc xếp hàng hoá và nâng hạ và kéo bằng tời để dịch chuyển hàng hoá trong khoảng cách giữa hai đỉnh cần Xe nâng – cần cẩu trên ôtô Nhóm thiết bị bốc xếp hàng hoá này có số lượng lớn ở cảng biển, chúng có tính linh hoạt cao, hiệu quả kinh tế trong sử dụng các xe nâng chuyên dụng thường có các cơ cấu điều khiển chuyển động tương tự cần cẩu Cần cẩu ziczắc Đặc điểm công tác của loại này là tính linh hoạt cao, gọn nhẹ Các hệ thống điều khiển chuyển động thường là điện và thuỷ lực Cần trục trang bị cho kho bãi và nhà xưởng Cần trục chạy trên ray trang bị cho kho hàng, các phân xưởng cơ khí Cần trục này có các cơ cấu điều khiển chuyển động chính Cơ cấu nâng hạ hàng, cơ cấu dịch chuyển xe con, cơ cấu dịch chuyển giàn Các cầu trục này thượng được thiết kế điều khiển tại chổ và từ xa Cầu trục khung dầm hộp chạy trên đường ray Cầu trục khung dầm hộp chạy trên đường ray được trang bị cho cảng biển, nhà máy đóng tàu biển Loại này thường được thiết kế có trọng tải nâng lớn, làm việc trong phạm vi quy định Gồm ba cơ cấu điều khiển chuyển động: cơ cấu nâng hạ hàng, cơ cấu chuyển xe con, cơ cấu di chuyển giàn Cần trục bốc xếp container Các cơ cấu điều khiển chuyển động chính của cầu trục giàn bánh lốp bao gồm: cơ cấu nâng hạ hàng, cơ cấu di chuyển xe con, cơ cấu chuyển giàn Việc cấp nguồn cho động cơ hoạt động bằng diezen Đặc điểm làm việc của cầu trục giàn bánh lốp là có tính cơ động, năng suất cao Trang |4 22 MÔN TRANG BỊ ĐIỆN ĐỖ CHÍ PHI Hình 4-22: Hình ảnh cần trục ( Cần cẩu) 1- khung di chuyển Trang |4 23 2- thanh chống xuyên 3- tháp cơ sở 4- phần đầu quay 5- cơ cấu nâng 6,12- đối trọng 7- chóp cẩu 8- xe con Hình 4-23: Hình ảnh cẩu tháp 9- tời kéo xe con 10,11- cáp neo MÔN TRANG BỊ ĐIỆN ĐỖ CHÍ PHI 3 Những đặc điểm cơ bản của hệ truyền động và trang bị cầu trục Phần lớn các cơ cấu cần trục được truyền động bởi các động cơ điện Cung cấp điện cho cầu trục có 3 dạng : Cung cấp điện từ lưới qua các thanh góp điện cố định, loại này thường là cầu trục phân xưởng Cung cấp từ lưới điện qua các cuộn cáp điện, loại này thường dùng đối với cầu trục di chuyển theo đường ray trên mặt đất Cung cấp điện từ máy phát diezen thường dùng cho cầu trục di động trên ô tô 3.1 Môi trường làm việc Phần lớn môi trường làm việc của cầu trục là rất khắc nghiệt Chế độ làm việc là ngắn hạn lặp lại, khởi động và hãm thường xuyên 3.2 Nhu cầu về điều khiển Các yêu cầu cho hệ thống điều khiển truyền động cầu trục: Đảm bảo tốc độ nâng vận chuyển với tải trọng định mức: tốc độ nâng chuyển hàng hóa là điều kiện trước tiên để nâng cao năng suất bốc xếp hàng hoá, đưa lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật tốt nhất cho cầu trục Nếu tốc độ nâng hạ thiết kế quá lớn sẽ đòi hỏi kích thước, trọng lượng của các bộ truyền động cơ khí lớn, dẫn đến giá thành cao Tốc độ quá thấp sẽ ảnh hưởng đến năng suất bốc xếp hàng hoá Tốc độ tối ưu đảm bảo cho hệ thống điều khiển chuyển động của cơ cấu thỏa mãn các yêu cầu về thời gian đảo chiều, thời gian hãm, làm việc liên tục trong chế độ quá độ, gia tốc và độ giật thoả mãn yêu cầu Thông thường tốc độ chuyển động của hàng hoá ở mức thường nằm trong phạm vi (0.2-1) m/s hay (12-60)m/ph Có khả năng thay đổi tốc độ trong phạm vi rộng: là điều kiện cần thiết để nâng cao năng suất bốc xếp với nhiều chủng loại hàng hoá Khi nâng và hạ móc không hay tải trọng nhỏ với tốc độ cao, còn khi có yêu cầu khai thác phải có tốc độ thấp và ổn định Một số cấp tốc độ của hệ thống truyền động: Tốc độ toàn tải: Vđm Tốc độ nâng ½ tải: (1.5-1.7) Vđm Tốc độ nâng móc không:(3-3.5) Vđm Tốc độ hạ toàn tải: (2-2.5) Vđm Trang |4 24 MÔN TRANG BỊ ĐIỆN ĐỖ CHÍ PHI Tốc độ hạ ít tải hoặc móc không: (2-2.5) Vđm 3.3 Khả năng rút ngắn thời gian quá độ Các cơ cấu điều khiển trên cầu trục làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại, thường có hệ số đóng điện tương đối ε%= 40% vì vậy thời gian quá độ chiếm hầu hết thời gian công tác Do đó việc rút ngắn thời gian quá độ là biện pháp cơ bản để nâng cao ngăn suất Thời gian quá độ trong các chế độ công tác là thời gian khởi động và hãm trong quá trình tăng tốc và giảm tốc Để rút ngắn thời gian quá độ cần sử dụng các biện pháp sau: Chọn động cơ có momen khởi động lớn Giảm momen quán tính của các bộ phận quay Dùng động cơ điện có tốc độ 1000-1500vg/phút 3.4 Có trị số hiệu suất và cosφ cao Hệ thống truyền động điện của cac cầu trục thường không sử đụng hết khả năng công suất, hệ số tải thường trong khoảng 0.3-0.4 Do vậy cần chọn các động cơ có hệ số cosφ cao và ổn định trong phạm vi rộng Một số khái niệm cần nắm: Sức cẩu: là trọng lượng vật cần nâng lớn nhất tính bằng tấn (T) sức cẩu = trọng lượng vật thể + phụ tùng treo + móc cần cẩu Độ vươn tay cần: (tầm với) là khoảng cách từ tầm móc tới tâm bộ phận quay tính bằng mét (m) Momen cẩu: (là momen tác động lên cầu trục khi nâng hàng) momen cẩu = trọng lượng vật x độ vươn tay cần (T.m) Chiều dài tay cần: là cách từ tâm bản lề quay đến tâm puly đầu cần (m) Độ cao khi nâng hàng: là độ cao lớn nhất của móc cần cẩu, nó phụ thuộc vào độ vươn tay cần và chiều dài tay cần Đạt cực đại khi độ vươn tay cần là cực tiểu và ngược lại Vận tốc nâng hàng: là quãng đường mà vật nặng đi được trong một đơn vị thời gian Vận tốc di chuyển của cầu trục: là quãng đường mà cầu đi được trong một đơn vị thời gian 4 Các thiết bị điện chuyên dụng trong cầu trục 4.1 Phanh hãm điện từ Là một bộ phận không thể thiếu trong các cơ cấu chính của cầu trục, dùng để dừng nhanh các cơ cấu, giữ hàng nâng trên độ cao chắc chắn Trang |4 25 MÔN TRANG BỊ ĐIỆN ĐỖ CHÍ PHI Phanh hãm điện từ dùng trong cầu trục thường có 3 loại: phanh guốc, phanh đai và phanh đĩa Nguyên lý hoạt động 3 loại cơ bản đều giống nhau Khi động cơ truyền cơ cấu đống vào lưới điện, thì đồng thời cuộn dây nam châm phanh hãm cũng có điện Lực hút nam châm thắng lực cản lò xo, má phanh giải phóng khỏi trục động cơ để động động cơ làm việc Khi mất điện, cuộn dây nam châm hãm mất điện, lực căng của lò xo sẽ ép chặt vào trục động cơ để hãm a) b) c) Hình 4-24: Cấu tạo các bộ phanh thường dùng trong cầu trục a Phanh guốc một pha b Phanh đĩa c Sơ đồ động học của phanh đai 1,7 Cánh tay đòn của cơ cấu phanh; 2 Lõi của lò xo; 3 Lò xo; 4 Giá định hướng; 5 Vòng đệm chặn; 6 Bánh đai phanh; 8.Cuộn dây của nam châm điện; 9 Guốc phanh và má phanh Cấu tạo của phanh đĩa gồm các phần chính sau: đĩa phanh quay 2 được nối với trục của cơ cấu, lò xo ép 4, nam châm điện 5 Phần ứng của nam châm được bắt chặt với đĩa 3 Số lượng nam châm điện và guiông cùng hướng 1 có 3 cái, phân bố điều theo đường tròn của cơ cấu phanh với góc lệch nhau 120o Đĩa phanh 3 có thể di chuyển tự do dọc theo guiông Trang |4 26 MÔN TRANG BỊ ĐIỆN ĐỖ CHÍ PHI 1 Khi cấp điện cho cuộn nam châm, lực điện từ sẽ kéo phần ứng cùng đĩa phanh 3, giải phóng trục của cơ cấu Nguyên lý làm viêc của phanh đai như sau: Khi cuộn dây nam châm NC có điện, lực hút của nam châm sẽ nâng cánh tay đòn L theo chiều đi lên làm cho đai phanh không ép chặt vào trục động cơ Khi mất điện, do khối lượng phần ứng của nam châm Gnc và đối trọng phụ Gph, sẽ hạ cánh tay đòn L theo chiều đi xuống và đai phanh sẽ ghì chặt trục động cơ 4.2 Bộ tiếp điện Để cấp điện cho các động cơ truyền động các cơ cấu cầu trục, các thiết bị điều khiển lắp đặt trên cầu trục di chuyển, người ta dùng một hệ thống tiếp điện đặc biệt gọi là đường trôn- lây (trolley) Có hai hệ thống tiếp điện: Hệ thống tiếp điện cứng thường dùng cho các loại cầu trục tải trọng lớn, cung đường di chuyên dài Hệ thống tiếp điện bằng dây cáp mềm dùng cho cầu trục tải trọng nhỏ, cung đường di chuyển không dài và thường gặp trong trường hợp cung cấp điện cho pa-lăng điện Ba đường thép góc 1 [loại (50x50x5) đến (70x70x10)mm] được gá trên giá đỡ đường tiếp điện và cách điện bằng sứ đỡ 2 Bộ lấy điện gồm thép góc 1 gá lên đầu nối cáp bằng gang 3, bằng ba đường cáp mềm 4 sẽ cấp điện đến động cơ và thiết bị điều khiển Hình 4-25: Kết cấu của hệ thống tiếp điện cứng a Đường tiếp điện b Bộ lấy điện Trang |4 27 MÔN TRANG BỊ ĐIỆN ĐỖ CHÍ PHI 4.3 Cơ cấu nâng hạ Hình 4-26: Sơ đồ động học của cơ cấu nâng – hạ bốc hàng bằng móc 1.Trục vít; 2.Bành vít; 3 Truyền động bánh răng; 4.Tang máy; 5 Cơ cấu móc hàng; 6.Móc; 7 Động cơ truyền động Trong đó: n – bội số của ròng rọc ( trong trường hợp này m = 2) Khi nâng tải G=0 lực đặt lên cáp nâng bằng Mômen đặt lên tang nâng tương ứng cho hai trường hợp bằng: ; Trong đó: t – hiệu suất của tang nâng Moment đặt trên trục động cơ bằng Trong đó:i , - tỷ số truyền và hiệu suất của cơ cấu truyền lực Trong đó: bv – hiệu suất bánh vít- trục vít br – hiệu suất của cặp bánh răng Công suất của động cơ truyền động phụ thuộc vào tốc độ nâng Trang |4 28 MÔN TRANG BỊ ĐIỆN ĐỖ CHÍ PHI Trong đó: v – tốc độ nâng hàng ,m/s c hiệu suất cùa cơ cấu truyền lực 4.4 Bộ khống chế kiểu tay gạt Nguyên lý hoạt động: khi đẩy tay gạt 1 sang trái hoặc sang phải sẽ quay trục gắn chặt với tay gạt, trên trục đó có gá lắp hàng chục đĩa cam 2 Trên đầu mút của tay đòn 4 có gắn tiếp điểm động 5 Khi con lăn 3 nằm ở phần lõm của đĩa cam thì tiếp điểm động 5 và tiếp điểm tĩnh 6 kín, còn khi con lăn nằm ở phần lồi của đĩa cam, lò xo 7 sẽ ép vào cánh tay đòn 4 làm cho hai tiếp điểm đó hở ra Hình 4-27: Sơ đồ bộ khống chế kiểu tay gạt Trang |4 29