báo cáo thực tập tốt nghiệp đề tài tìm hiểu mô hình cầu trục

Định nghĩa cầu trụcCầu trục là một thiết bị được sử dụng để thực hiện các thao tác nâng hoặc là hạ hànghóa, sản phẩm có trọng lượng nặng ở bên trong nhà xưởng, nhà máy hoạt động trong cá

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN



Báo cáo Thực tập tốt nghiệp

Đề tài: Tìm hiểu mô hình cầu trục

GVHD:

Nhóm sinh viên:

Hà Nôi, 03-2022

Lời nói đầu

Mục lục

Danh mục hình ảnh

Tổng quan về hệ thống cầu trục cơ bản và khái quát nhất

Cầu trục là một trong những thiết bị được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệpsản xuất hàng hoá ở nước ta

Định nghĩa cầu trục

Cầu trục là một thiết bị được sử dụng để thực hiện các thao tác nâng hoặc là hạ hànghóa, sản phẩm có trọng lượng nặng ở bên trong nhà xưởng, nhà máy hoạt động trong cácngành luyện kim, cơ khí, bê tông,…Nhờ vào cầu trục mà năng suất làm việc trở nên hiệuquả hơn, tăng năng suất lao động một cách tốt nhất Hình 1 là cầu trục dùng trong nhàxưởng, dầm cầu chạy trên ray, xe con chạy trên dầm cầu, xe con mang tời điện nâng hạvật

Hình 1 Vài loại cầu trục lắp trong nhà xưởng

Cấu tạo của cầu trục

Thiết bị cầu trục được thiết kế theo dạng khung hộp rất cân đối, bền bỉ với những phầnđược lắp ráp cũng như chế tạo các mối hàn vô cùng chắc chắn đáp ứng được những yêucầu về kỹ thuật một cách hiệu quả cao nhất

Dầm chính của cầu trục thiết kế theo dạng chữ L hoặc là dạng hộp có khả năng chịuđược lực tác động mạnh và là bộ phận cho đường pa lăng điện chạy qua Dạng của dầmchính luôn được chế tạo theo sự tính toán từ trước đảm bảo được sự bền vững cho nên có

độ đàn hồi cũng như độ cứng tốt nhất

Dầm đầu có kết cấu từ chất liệu thép hình hộp chữ nhật có độ dày khoảng từ 6 -10mm.Tại hai phần đầu của dầm có thiết kế các mối liên kết để lắp các cục di động để di chuyểncầu trục trên dầm Trên dầm đầu còn có các bánh xe có kích thước hai bánh xe tuỳ thuộcvào khẩu độ cũng như sức nâng của cầu trục một cách hiệu quả cao và tốt nhất

Pa lăng điện, cabin điều khiển được sử dụng để điều khiển hệ thống cầu trục vận hành.Kết cấu của cabin khá là thoáng và luôn được lắp đặt tại những vị trí dễ nhìn, chỉ cần bấmnút cầm tay hoặc là bộ điều khiển cabin là có thể điều khiển được cầu trục dễ dàng cũngnhư đơn giản hơn rất nhiều

Cấu tạo của cầu trục

Cơ cấu di chuyển điều khiển là một bộ phận được chuyển động để tạo ra sự chuyểnđộng của dàn cầu trục trong phạm vi hoạt động của cầu trục Cơ cấu này được lắp với haiđầu của cầu trục nhằm phát huy tính năng ưu việt của mình

Một bộ phận không thể thiếu trong cấu tạo của cầu trục công nghiệp đó là hệ thống dẫnđiện để cầu trục hoạt động Hệ thống dây dẫn điện giúp cho pa lăng hoạt động tại dầmchính đến giúp cho việc nâng và hạ trọng tải trở nên tiện ích hơn rất nhiều

Phân loại các loại cầu trục

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều mẫu cầu trục cho các cá nhân, doanh nghiệp cóthể chọn lựa cũng như sử dụng trong quá trình sản xuất Một số loại cầu trục phổ biến hiệnnay như:

Cầu trục chữ A

Cầu trục chữ A được ứng dụng nhiều trong sản xuất và rất dễ dàng để điều khiển

Cầu trục chữ AĐây là loại cầu trục được ứng dụng nhiều nhất trong sản xuất Đúng như tên gọi cầutrục có hình dáng giống chữ A và rất đa dạng về kích thước và tải trọng có thể lên đến vàinghìn tấn Do đó, cầu trục chữ A được ứng dụng nhiều để vận chuyển và xếp dỡ hàng hóa.Hơn nữa, loại cầu trục này còn rất dễ dàng để điều khiển bằng tay hay bấm điều khiển.Cầu trục dầm đơn

Cầu trục dầm đơnCầu trục dầm đơn nhỏ gọn, dễ dàng lắp đáp ứng nhu cầu cơ bản của doanh nghiệp

Là loại cầu trục có cấu tạo kiểu 1 dầm độc lập với cụm pa lăng để nâng hạ hàng hóatreo bên dưới Cầu trục dầm đơn có khả năng nâng hạ tải trọng trung bình, từ 500kg – 20tấn

Loại cầu trục này có ưu điểm nổi bật là nhỏ gọn, dễ dàng lắp tại các nhà máy, nhàxưởng có diện tích nhỏ và vừa Đồng thời, thiết bị nâng hạ này có cấu tạo chắc chắn, tiệndụng đáp ứng được nhu cầu cơ bản của doanh nghiệp

Cầu trục dầm đôi

Cầu trục dầm đôiCầu trục dầm đôi thường được sử dụng tại các nhà xưởng có tải trọng nâng hạ từ 10 tấntrở lên

Là thiết bị được sử dụng khá phổ biến với những doanh nghiệp cần nâng hạ tải trọng từ

10 tấn trở nên Cầu trục dầm đôi gồm 2 dầm chính, 2 dầm biên, sàn công tác, xe con dichuyển và hệ thống dây dẫn điện, điều khiển trục

Thiết bị này có thiết kế gọn nhẹ, chắc chắn, hoạt động ổn định Tốc độ của cầu trục dễdàng điều chỉnh để phù hợp với công việc nâng hạ

Cầu trục bờ tường

Cầu trục bờ tườngVới thiết kế nhỏ gọn, cầu trục bờ tường được ưa chuộng sử dụng tại các nhà xưởng códiện tích nhỏ

Là loại cầu trục có thiết kế đặc biệt Hệ ray của cầu trục được chạy cố định trên tườngcủa nhà xưởng để làm công tác nâng hạ các kiện hàng, thiết bị có tải trọng nhỏ

Cầu trục bờ tường có ưu điểm nổi bật là thiết kế nhỏ gọn, không chiếm diện tích nhàxưởng Nên loại cầu trục này rất được ưa chuộng sử dụng tại các nhà xưởng có diện tíchnhỏ.

Cầu trục quay

Cầu trục quayVới tính năng hoạt động đa dạng, linh hoạt, cầu trục quay giúp di chuyển vật tới đượcnhiều vị trí mong muốn

Loại cầu trục này có thiết kế gồm thân cột, dầm chính, cơ cấu quay, thiết bị nâng hạchạy dưới dầm chính Cơ chế hoạt động là thanh dầm chính sẽ xoay quanh thân cột cốđịnh và nâng hạ thiết bị, hàng hóa tới vị trí mong muốn

Cầu trục quay là loại cầu trục có khả năng hoạt động đa dạng, có thể di chuyển và xoayvật trong một không gian nhất định Hơn nữa, việc thiết kế và lắp đặt cầu trục quay cũngđơn giản và nhanh chóng

Cầu trục Monorail

Cầu trục Monorail có tính thẩm mỹ cao, phạm vi làm việc rộng, linh hoạt

Có hệ dầm là đường ray đơn thẳng hoặc cong tùy theo nhu cầu Hệ dầm này vừa là dầm

đỡ vừa là đường dẫn Cầu trục dầm Monorail phù hợp với những nhà xưởng trần bê tông

và nâng tải những vật có trọng lượng nhỏ và trung bình

Đây là loại cầu trục có dầm chính nhỏ nên thẩm mỹ cao hơn các loại dầm khác Đặcbiệt cầu trục Monorail có thể chạy trên đường ray không giới hạn nên phạm vi làm việcrộng, linh hoạt theo yêu cầu công việc.

Ứng dụng của cầu trục

Hiện nay, cầu trục được ứng dụng trong nhiều không gian khác nhau điển hình nhất làtrong các môi trường đó là:

Cầu trục được ứng dụng trong nhiều không gian

Khu vực kho bãi lắp đặt cầu trục để tiến hành vận chuyển hàng xuất kho hoặc là nhậpkho tiết kiệm thời gian tối đa

Trong các nhà máy, nhà xưởng công nghiệp lắp cầu trục để di chuyển các bộ phậntrong hệ thống dây chuyền sản xuất một cách hiện đại nhất

Cầu trục cũng được ứng dụng để nâng giữ các chi tiết trong quá trình sản xuất cũngnhư hỗ trợ nâng hạ hàng hóa từ dây chuyển lên các phương tiện vận tải

Ưu điểm của cầu trục

Không phải ngẫu nhiên cầu trục ngày càng được ứng dụng cao trong ngành côngnghiệp hiện nay Chắc chắn thiết bị có những ưu điểm nổi bật mà gây được ấn tượng tốtnhất đến với người sử dụng:

Hệ thống cầu trục sở hữu thiết kế vô cùng gọn nhẹ và hiện đại chỉ chiếm một phần diệntích rất nhỏ trong không gian nhà xưởng công nghiệp Hơn nữa, cầu trục còn được lắp đặt

ở trên cao rất tiện ích trong quá trình hoạt động

Quá trình gia công và chế tạo cầu trục diễn ra một cách nhanh chóng cũng như đảm bảocung cấp sản phẩm đến với các khách hàng một cách tốt nhất

Hơn nữa, thời gian lắp đặt cầu trục diễn ra chỉ trong một khoảng thời gian ngắn, khôngphải yêu cầu nhiều thiết bị hỗ trợ dòng sản phẩm này Cầu trục còn có thể dễ dàng lắp đặttrong những không gian có diện tích hạn chế

Một ưu điểm tiếp theo đối với cầu trục đó là giá thành sản phẩm tương đối rẻ và ưu đãi,phù hợp với nhiều đối tượng khách hàng có nhu cầu lựa chọn cũng như sử dụng

Thiết kế mô hình cầu trục

Đặt vấn đề

Trong thời gian học ở nhà trường, sinh viên rất hiếm có cơ hội được tiếp xúc với cầntrục Nói tới các máy này thì người học chỉ biết qua bài giảng trên lớp của giảng viên, giáotrình hoặc intennet Vì các máy này giá thành cao, dễ mất an toàn, người không chuyênmôn, không có nhiệm vụ thì không được phép đến gần khu vực chúng đang làm việc Do

đó, nguyên lý làm việc của các máy này đang là vấn đề tò mò cho sinh viên ngành xâydựng và tất cả những người muốn tìm hiểu Các giáo trình có viết về chúng, nhưng chỉ nói

về lý thuyết, người không chuyên về máy móc (ví dụ như sinh viên ngành xây dựng) nếuđọc thì cũng rất khó hiểu Vì lẽ đó, cần có mô hình các máy này cho sinh viên học tập, chogiảng viên và những người quan tâm khác có sản phẩm thực để tìm hiểu, nghiên cứu Mặckhác, hiện tại phòng thí nghiệm của ta còn thiếu rất nhiều mô hình, thiết bị dạy học nên tacần tìm cách chế tạo các mô hình, thiết bị cho sinh viên học tập

Cơ sở thiết kế

Làm đồ dùng dạy học: Dạy học bằng mô hình thực tế luôn luôn hay hơn dạy học bằngđọc giáo trình, học lý thuyết Có mô hình, sinh viên được tận tay va chạm, tháo lắp sẽ ghilại kiến thức và nhớ lâu bài học, thậm chí họ có thể nhớ suốt đời Còn việc xem chữ nghĩa,hình vẽ trong sách hoặc xem tài liệu trên mạng internet hiếm ai co thể nhớ lâu được Mặtkhác, mô hình dạy học phải an toàn cho người học, không quá nhỏ hay quá lớn Mô hìnhnhỏ thì cảm giác như đổ chơi dành cho trẻ em, không phù hợp lứa tuổi sinh viên; mô hìnhcao to thì nặng nề, dễ mất an toàn, chi phí lại lớn Do đó, ta chọn kích thước mô hình dài xrộng x cao khoảng 2 x 1,5 x 1,5 (mét) là phù hợp

Mô hình sơ bộ ban đầuĐưa ra nguyên lý hoạt động tương tự như các máy lớn thực tế: Ta không thể có tiền đểmua cầu trục về cho sinh viên học, mà cũng không cần thiết để mua Ta chỉ cần chế tạo

mô hình tương tự, thu nhỏ của các máy đó, nguyên lý làm việc gần giống các máy đó là đủcho sinh viêc học Mô hình ta chế tạo ra không quan tâm đến phải làm việc có tải trọng,năng suất hay hiệu suất, mà là quan tâm đến tính sáng tạo, an toàn và thể hiện đượcnguyên lý làm việc như các máy thực tế Do đó, phần tính toán sức bền ta tiết giảm bớt,nhưng lại tăng cường tính thẫm mỹ và tính chọn lựa các chi tiết, vật liệu tiêu chuẩn để khichi tiết nào đó của mô hình bị hỏng thì ta có thể mua ngay chi tiết đó thay thế

Kết quả thiết kế mô hình

Mô hình cầu trục

Mô hình cầu trụcThông số kĩ thuật:

Kích thước: Dài x rộng x cao 2 x 1,5 x 1,5 (mét)

có gắn các công tắc hành trình để đảm bảo an toàn

1

Tủ điều khiển

Tủ điều khiểnThông số kĩ thuật:

Lựa chọn một số thiết bị

Servo Panasonic MINAS A4 Series

Servo Panasonic MINAS A4 SeriesPhát triển tiếp theo từ dòng Minas A với nhiều tính năng nổi trội, họ Minas A4 đáp ứng khá đầy đủ các yêu cầu khắt khe từ nhà chế tạo máy và tích hợp hệ thống

Họ Servo Minas A4 được chia thành các dòng cho các ứng dụng chuyên biệt:Giới thiệu sơ nét về Động cơ Servo dòng Minas A4:

độ điều khiển vận tốc và chế độ điều khiển moment Phù hợp cho nhiều ứng dụng khác nhau

Amazingly slim size: Giảm kích thước thiết kế ( giảm 25% ) so với dòng Servo Minas Atrước đó Dải công suất lựa chọn từ 50 W đến 7.5 kW , đáp ứng khá đầy đủ các yêu cầu

về công suất từ nhà chế tạo máy

Bảng hướng dẫn lựa chọn mã sản phẩm động cơ Servo Panasonic dòng Minas A4 :

AC Servo Driver Panasonic

AC Servo Motor Panasonic

Bộ nguồn 75W 24V DC

Thương hiệu: HANYOUNG NUX

HANYOUNG NUX được thành lập từ năm 1972 tại Hàn Quốc chuyên sản xuất bộ điều khiển nhiệt độ, dụng cụ đo lường, cảm biến, nút nhấn, đèn báo Với phương châm tạo

ra những sản phẩm tốt nhất, sản phẩm HANYOUNG luôn đáp ứng những thay đổi của công nghệ, tạo ra những sản phẩm tốt nhất, giá cả cạnh tranh nhất trên thị trường thế giới HANYOUNG hiện đã mở văn phòng và nhà máy tại Trung Quốc, Indonesia, Việt Nam cùng với hệ thống phân phối toàn cầu mang đến sự hài lòng cho khách hàng

Triết áp đơn thực chất là một điện trở có núm xoay kết nối vào thanh quét để tạo ra hai phần có giá trị điện trở thay đổi theo vị trí thanh quét, núm xoay được bố trí phía trước mặt điện trở cho người sử dụng điều chỉnh Với công suất 2W triết áp phù hợp với nhiều sản phẩm điện tử.

Khối lượng của triết áp: 25g

Mặt Sau Của Triết Áp WXD3-12-2W

Biến trở vô cấp WDD35D4 5K Ohm

Biến trở vô cấp WDD35D4 5K OhmThông số kỹ thuâ †t : Model : WDD35D4 5K

Loại: Biến trở vô cấp

Độ phân giải: vô hạn

Tuổi thọ: Vòng quay trục 50 * 10E6

Độ mịn đầu ra: ≤ ± 0,10% cài đặt định vị: ≥1000MΩat 500V.D.C Trục: thép không gỉ

Vỏ: Hợp kim nhôm

Thiết kế mạch điều khiển

Mạch ghép nối mô hình cầu trục

Bo mạch trung gian

Để ghép nối giữa tầng điều khiển và tầng động lực, chúng em sử dụng một bo mạch đóng vai trò trung gian trong việc ghép nối Bo mạch này có các tác dụng như

- Tạo ra các mức nguồn phù hợp cho mạch điều khiển

- Cách ly quang các tín hiệu vào/ra từ driver tới mạch điều khiển

- Cách ly quang và khuếch đại các tín hiệu đo từ cảm biến về mạch điều khiển

- Chuyển đổi tín hiệu từ dạng vi sai về Open Collector phù hợp cho mạch điều khiển

- Khuếch đại các tín hiệu analog từ mạch điều khiển tới driver

- Cung cấp các giá trị đặt thông qua biến trở phục vụ việc chạy test

1 Khối nguồn

Bo mạch cung cấp các nguồn ±12V cho các IC khuếch đại và nguồn 5V cho mạch điều khiển Các mức nguồn này đều được hạ từ nguồn 24V thông qua mạchBuck sử dụng IC LM2576 Mỗi nguồn có led báo hiệu riêng biệt

2 Giao tiếp với driver

Bo mạch nhận các tín hiệu điều khiển thông qua các terminal và giao tiếp với driver tương ứng thông qua đầu DB25 Mỗi đầu DB25 này sẽ được nối với cổng

CN X5 của driver Panasonic

3 Tín hiệu phản hồi

Khi điều khiển ở chế độ Analog Command, với mỗi chế độ điều khiển tốc độ/mô men, driver sẽ trả về các tín hiệu mô men giới hạn, tốc độ, tốc độ giới hạn và mô mentương ứng ở dạng analog Khối mạch này sử dụng IC opamp TL074 để khuếch đại các tín hiệu này để đưa sang mạch điều khiển

4 Khối test

Khối này cung cấp các tín hiệu đặt analog phục vụ quá trình chạy test khi không

có mạch điều khiển Để lựa chọn giữa 2 chế độ test và sử dụng tín hiệu từ mạch điều khiển, ta đổi vị trí của các jumper tương ứng

5 Đo góc của dây tời

Để đo góc của dây tời ta sử dụng 2 biến trở Các tín hiệu điện áp từ biến trở được khuếch đại và đưa thẳng tới mạch điều khiển Các biến trở được sử dụng cho quá trình căn chỉnh

6 Đo góc dây tời sử dụng encoder

Bo mạch cũng cung cấp các đầu chờ nếu như sử dụng encoder để đo góc lệch của dây tời.

7 Chuyển đổi tín hiệu vi sai sang Open Collector

Khi kết nối với động cơ, driver sẽ lặp lại các tín hiệu encoder và xuất ra ở dạng visai Để mạch điều khiển có thể đọc được, khối này chuyển đổi các tín hiệu vi sai sang Open Collector thông qua IC chuyên dụng AM26LS32 Sau đó các tín hiệu Open Collector này được cách ly quang thông qua IC HCPL0600

8 Giới hạn hành trình trục Z

Để giới hạn hành trình của dây tời, mô hình sử dụng một biến trở 11 vòng Các tín hiệu điện áp từ biến trở được đưa về so sánh với các giá trị đặt thông qua IC LM393N Các biến trở sử dụng để tạo các giá trị đặt tương ứng với giới hạn hành trình thuận và nghịch Đầu ra của IC so sánh được sử dụng để kích mở 1 relay 8 chân, đầu ra của relay được nối đến các chân tín hiệu của driver.

Ngoài ra giá trị điện áp của biến trở cũng được khuếch đại để đưa về mạch điều khiển

9 Tín hiệu nhả phanh trục Z

Trục Z được điều khiển ở chế độ mô men, động cơ có phanh tích hợp Khối mạchnày dùng tín hiệu điều khiển từ mạch điều khiển để kích mở 1 relay 8 chân nối với phanh

Sơ đồ đấu nối mạch nguồn

Kết quả đi vào hoạt động của cầu trục