Tài liệu công nghệ: Nghiên cứu mô phỏng hệ thống điều khiển tự động của máy xúc pps

BÀI TẬP LỚN NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CỦA MÁY XÚC ****************************** NHÓM 2: 1. VŨ THỊ THANH HUYỀN 2. PHẠM THỊ MAI LI ÊN 3. ĐÀO ĐỨC LINH 4. NGUYỄN NHƯ LONG 5. VŨ THẾ LUÂN 6. ĐỖ XUÂN MẠNH 7. NGUYỄN HOÀI NAM 8. TẠ THỊ NGẦN 9. LỤC THỊ TUYẾT NHUNG 10.THIỀU QUANG PHỐ 11.VŨ VĂN PHÚC SVTH:VŨ THỊ THANH HUYỀN CNKT ĐIỆN 1B ****** Mục Lục ****** 1 NéI DUNG LêI NãI §ÇU A.Tìm hiểu chung về máy xúc I.Giới thiệu chung về máy xúc II.Yêu cầu công nghệ của máy xúc III.Máy xúc có thể phân loại theo các quan điểm sau III1.Phân loại theo tính năng sử dụng III.2.Phân loại theo cơ cấu bốc xúc III.3.Phân loại theo cơ cấu truyền động III.4.Phân loịa theo nước chế tạo B.Qóa trình hoạt động của máy xúc I.Qúa trình hoạt động II.Các yêu cầu cơ bản đối với hệ truyền động của máy xúc C.Hệ thống máy xúc EKG-5A Chương 1 1.1 Máy xúc EKG 5A 1.2 Các thông số kĩ thuật của hệ thống TĐĐ trên máy xúc EKG5A 1.2.1 Động cơ và máy phát điện 1.2.2 Hệ thống cung cấp điện xoay chiều 1.2.3 Nhận xét 1.3 Nguyên lý làm việc của cơ cấu nâng hạ 1.3.1 Đặc tính cơ kiểu máy xúc 1.3.2 Chức năng bộ khuyếch đại từ của máy xúc EKG5A 1.3.3 Nguyên lý làm việc của mạch hồi tiếp cắt nhanh theo dòng phần ứng БTO 1.3.4 Nguyên lý làm việc của hệ truyền động điện cơ cấu nâng hạ của máy xúc EKG5A 1.3.5 Nguyên lý tác động bộ tự động xúc Chương 2 2.1 - Phương trình trạng thái khuếch đại từ kép ПДД -1,5B 2.2 Phương trình trạng thái mô tả khâu máy phát. SVTH:VŨ THỊ THANH HUYỀN CNKT ĐIỆN 1B 2.3 - Phương trình mô tả trạng thái động cơ. 2.4 – Hệ phương tình mô tả hệ thống truyền động điện của cả hệ thống. 2-5 Nhật xét 2 Chương 3 3.1 Xác định các thông số 3.1.1 - Xác định hệ số K Ii 3.1.2 - Xác định hằng số thời gian của các cuộn dây trong khuếch đại từ kép ПДД -1,5B. 3.1.3 - Xác định điện áp ra của khuếch đại từ ở trạng thái ổn định 3.1.4 - Xác định sức từ động của cuộn dây điều khiển YCM-2 (F 2 ). 3.1.5 - Xác định sức từ động của cuộn YCM-1 (F 1 ). 3.1.6 - Xác định sức từ động của cuộn YCM-6 (F 6 ). 3.1.7 - Xác định sức từ động của cuộn YCM-4 (F 6 ). 3.1.8 - Xác định tham số E ođ của máy phát nâng hạ gầu 3.1.9 - Xác định sức từ động kích thích độc lập (F ĐL ). 3.1.10 - Xác định sức từ động trong mạch kích thích song song (F KTSS ). 3.1.11 - Xác định hằng số thời gian của máy phát T F. 3.1.12 - Xác định tham số của động cơ nâng hạ gầu 3.3 Nghiên cứu thành lập các mô hình trong hệ thống truyền động điện cơ cấu Nâng hạ gầu trong máy xúc ЭΚΓ-5A. 1 Sơ đồ cấu trúc MATLAB mô phỏng thời gian khuếch đại từ 2. Sơ đồ cấu trúc MATLAB mô phỏng khâu khuếch đại từ 3. Sơ đồ cấu trúc MATLAB mô phỏng khâu máy phát 4. Sơ đồ cấu trúc MATLAB mô phỏng khâu động cơ Tài liệu tham khảo: Giáo trình tự động hoá trường ĐHCN QUẢNG NINH Bài giảng máy khai thác trường ĐH MỎ ĐỊA CHẤT SVTH:VŨ THỊ THANH HUYỀN CNKT ĐIỆN 1B 3 LỜI NÓI ĐẦU Trong quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước, các thành tựu khoa học kỹ thuật không ngừng phát triển và được ứng dụng rộng rãi trong thực tế sản xuất. Ở nước ta, công nghiệp mỏ giữ một vai trò quan trọng trong nền kinh tế, do đó việc ứng dụng các thành tựu khoa học để nâng cao hiệu quả sản xuất là tất yếu.Một trong những thanh tựu khoa học đó phải kể đến chiếc máy xúc. Máy xúc được sử dụng rộng rãi trong ngành khai thác mỏ lộ thiên, trên công trường xây dựng công nhiệp và dân dụng, trên các công trình thuỷ lợi, xây dựng cầu đường và nhiều hạng mục công trình khác nhau, ở những nơi mà yêu cầu bốc xúc đất đá với khối lượng lớn . A.TÌM HIỂU CHUNG VỀ MÁY XÚC I. Tình hình sử dụng ở Việt Nam Trong các mỏ lộ thiên ở Việt Nam thì máy xúc một gầu là thiết bị được sử dụng làm phương tiện khai thác chính.Máy xúc là một phụ tải điện lớn tiêu thụ rất nhiều điện năng. Ví dụ như máy xúc EKG-4,6 và EKG-5A đều có công suất định mức là Pdm=250KW.Còn máy xúc EKT-8N có công suất lên đến 520KW. Công dụng của máy xúc là dùng để bốc đất, đá,than nên nó thường phải làm việc trong điều kiện phụ tải thay đổi thường xuyên và một cách đột ngột. Máy xúc có nhiều cơ cấu truyền động như:truyền động ra vào tay gầu,nâng hạ tay gầu,truyền động quay và di chuyển. II. Yêu cầu công nghệ của máy xúc Hệ thống truyền động điện phải có nhiều cấp tốc độ Có hệ thống điều chỉnh tốc độ và mômem để có đặc tính cơ như mong muốn phù hợp với yêu cầu của phụ tải. Có hệ thống điều khiển tự động và liên động giữa các cơ cấu truyền động Có hệ thống bảo vệ sự cố một cách chắc chắn. SVTH:VŨ THỊ THANH HUYỀN CNKT ĐIỆN 1B III. Máy xúc có thể phân loại theo các quan điểm sau 4 1. Phân loại theo tính năng sử dụng: Máy xúc xây dựng chay bánh xích,bánh lốp có thể có gầu xúc từ 0.25-2m. Máy xúc dùng trong công nghiệp khai thác mỏ có dung tích gầu 4.6-8m. Máy bốc xúc đất đá có thể tích gầu từ 4-35m. Máy xúc gầu ngoạm có thể tích gầu tư 4-80m. 2.Phân loại theo cơ cấu bốc xúc: Máy xúc kiểu gầu cào. Máy xúc kiểu gầu treo dây. Máy xúc kiểu gầu thuận. Máy xúc kiểu gầu ngược. Máy xúc kiểu gầu ngoạm. Máy xúc kiểu gầu quay. SVTH:VŨ THỊ THANH HUYỀN CNKT ĐIỆN 1B 5 Hình 1.0. Các loại máy xúc a) máy xúc gàu thuận; b) máy xúc gàu ngược; c) máy xúc gàu cào; d) máy xúc gàu treo; e) máy xúc roto; h) máy xúc nhiều gàu xúc SVTH:VŨ THỊ THANH HUYỀN CNKT ĐIỆN 1B 6 * Nghiên cứu 2 loại máy xúc thường dùng : 2.1 Máy xúc kiểu gầu thuận Hình 1.1 . MÁY XÚC GẦU THUẬN * Cấu tạo Cơ cấu quay(bàn quay) 1 được lắp trên cơ cấu di chuyển bằn bánh xích 2. Cần gàu 6 và tay gàu 5 cùng được lắp trên bàn quay 1. Tay gàu 5 cùng với gàu xúc 7 di chuyển theo gương lò do cơ cấu đẩy tay gàu 4 và cáp kéo 9 của cơ cấu nâng - hạ gàu. Quá trình bốc xúc được thực hiện kết hợp giữa hai cơ cấu: cơ cấu đẩy tay gàu tạo ra bề dày lớp cắt, cơ cấu nâng - hạ gàu tạo ra lớp cắt là đường di chuyển của gàu theo gương lò. Để đổ tải từ gàu xúc sang các phương tiện khác được thực hiện nhờ cơ cấu mở đáy gàu 3 lắp trên thành thùng xe của máy xúc. Máy xúc có ba chuyển động cơ bản: nâng - hạ gàu, ra - vào tay gàu và quay, ngoài ra còn có một số chuyển động phụ khác như: nâng cần gàu, di chuyển máy xúc, đóng - mở đáy gàu v.v… Chu trình làm việc của máy xúc bao gồm các công đoạn sau: đào, nâng gàu đồng thời quay gàu về vị trí đổ tải, quay gàu về vị trí đào và hạ gàu xuống gương lò. Thời gian của một chu trình làm việc khoảng từ 20 ÷ 60s. Cơ cấu nâng hạ gàu và cơ cấu tay gàu của máy xúc thường xuyên làm việc quá tải (gọi là quá tải làm việc) do gàu bốc xúc phải đất đá cứng hoặc lớp cắt quá sâu. SVTH:VŨ THỊ THANH HUYỀN CNKT ĐIỆN 1B 7 Các cơ cấu chính của máy xúc làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại với hệ số tiếp điểm tương đối TĐ% = (25 ÷ 75)% 2.2 Máy xúc kiểu gầu treo dây Hình1.2.máy xúc kiểu treo dây * Cấu tạo : Tất cả thiết bị điện và thiết bị cơ khí của máy xúc được lắp đặt trên bàn quay 1. Có thể quay với góc quay tới hạn trên bệ 2. Di chuyển máy xúc thực hiện bằng cơ cấu tạo bước tiến 3 và hai kích thuỷ lực 4. Máy xúc di chuyển được nhờ tấm trượt 5 lắp ở hai bên thành của bàn quay 1. Cần gàu 6 lắp cố định trên bàn quay bằng hệ thống thanh giằng 9. Gàu xúc 8 được treo trên dây cáp nâng 10. Quá trình bốc xúc đất đá được thực hiện nhờ cáp kéo 7, kéo gàu theo hướng từ ngoài vào trong máy xúc. Các cơ cấu của máy xúc làm việc trong điều kiện môi trường khắc nghiệt với chế độ làm việc nặng nề, chao lắc mạnh, nhiều bụi, nhiệt độ môi trường thay đổi trong phạm vi rộng. Một số yếu tố khác cũng gây ảnh hưởng đến chế độ làm việc của các cơ cấu của máy xúc như: độ nghiêng, độ chênh dọc trục của máy xúc, gia tốc lớn khi mở máy và hãm v.v… Do chế độ làm việc của máy xúc nặng nề như vậy, nên các thiết bị của máy xúc phải được chế tạo chắc chắn, độ bền cơ học cao và độ tin cậy làm việc cao. 3. Phân loại theo cơ cấu truyền động a.Máy xúc truyền động bằng động cơ điện. b.Máy xúc truyền động bằng động cơ điện-thuỷ lực. c.Máy xúc truyền động bằng động cơ đốt trong-thuỷ lực. SVTH:VŨ THỊ THANH HUYỀN CNKT ĐIỆN 1B 8 4. Phân loại theo nước chế tạo B. Qu¸ tr×nh ho¹t ®éng cña m¸y xóc I. Qúa trình hoạt động Nghiên cứu chế độ làm việc của máy xúc là một vấn đề rất phức tạp.Nhưng trên những điểm chung nhất ta có thể khái quát chế độ làm việc của máy xúc như sau: Cơ cấu quay(bàn quay) được lắp trên cơ cấu di chuyển bánh xích.Cần gầu và tay gầu được lắp trên bàn quay.Tay gầu và gầu xúc di chuyển vào đất đá do cơ cấu đẩy tay gầu và cáp kéo của cơ cấu nâng-hạ.quá trình bốc xúc được thực hiện kết hợp giữa hai cơ cấu:cơ cấu đẩy tay gầu tạo ra bề dày lớp cắt và cơ cấu nâng hạ tạo ra lớp cắt là đường di chuyển của gầu xúc trong đất đá. Đổ tải từ gầu xúc sang các phương tiện vân chuyển khác băng cơ cấu mở đáy gầu. Máy xúc có 3 chuyển động cơ bản: đào,nâng-hạ,quay ngoài ra còn có một số chuyển động phụ khác như:nâng cần,di chuyển, đóng mở đáy gầu… Chu kỳ làm việc của máy xúc bao gôm những giai đoạn sau:hạ gầu xuống mặt bằng làm việc-đào đồng thời nâng gầu-quay gầu về vị trí dổ tải-mở đáy gầu đổ tải-quay gầu về vị trí ban đầu.Thời gian một chu kỳ làm việc khoảng từ 20s đến 60s. Cơ cấu nâng-hạ và cơ cấu đẩy tay gầu thường xuyên làm việc quá tải(quá tải làm việc)do gầu xúc bốc xúc phải đát đá quá cứng hoặc lớp cắt quá sâu. Các cơ cấu chính của máy xúc làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại với hệ số tiếp điện tương đối TĐ%=(25->100)%.Các cơ cấu của máy xúc làm việc trong điều kiện nặng nề,chao lắc mạnh,nhiều bụi,nhiệt độ môi trường thay đổi trong phạm vi rộng.Các yếu tố khác cũng gây ảnh hưởng manh đến các cơ cấu của máy xúc như : độ nghiêng, độ chênh dọc trục của máy xúc,gia tốc lớn khi mở máy và hãm.Do chế độ làm việc nặng nề của máy xúc như vậy nên các thiết bị của máy xúc phải được chế tạo chắc chắn, độ bền cơ học cao và độ tin cậy cao. II. Các yêu cầu cơ bản đối với hệ truyền động điện của máy xúc Từ những đặc điểm của máy xúc như đã nêu ở trên,các yêu cầu cơ bản đối với hệ truyền động điện truyền động các cơ cấu chính của máy xúc bao gồm: 1. Đặc tính cơ của hệ truyền động điện của các cơ cấu chính của máy xúc(cơ cấu nâng -hạ, đẩy tay gầu và cơ cấu quay)phải được bảo vệ một cách tin cậy khi quá tải.Có nghĩa là hệ thống truyền động phải tạo ra đặc tính “máy xúc”. 2. Động cơ truyền động các cơ cấu máy xúc phải chắc chắn.Khả năng chịu quá tải lớn. SVTH:VŨ THỊ THANH HUYỀN CNKT ĐIỆN 1B 9 3. Độ cách điện của động cơ phải đảm bảo chịu quá nhiệt, độ ẩm cao. Động cơ phải chịu được tần số đóng cắt lớn(từ 400->600)lần/h. 4. Động cơ truyền động các cơ cấu chính của máy xúc phải có mômem quán tính đủ nhỏ để giảm thời gian quá độ khi mở máy và hãm.Nên chọn loại động cơ có phần ứng dài, đường kính nhỏ. 5. Các thiết bị điều khiển dùng trong máy xúc phải đảm bảo làm việc tin cậy trong điều kiện nặng nề nhất(độ rung động,chao lắc lớn,phụ tải đột biến và tần số đóng cắt lớn). 6. Hệ thống điều khiển hệ truyền động các cơ cấu của máy xúc phải đơn giản,chắc chắn mức độ tự động hoá cao. Các cơ cấu truyền động máy xúc trong quá trìng làm việc thường bị quá tải luôn,cho nên việc hạn chế mômem nhỏ hơn trị số cho phép ở chế độ tĩnh và động là yêu cầu quan trong bậc nhất. Để máy xúc có năng suất cao nhất đồng thời bảo vệ các thiết bị không bị hỏng hóc khi quá tải cần thực hiện hai yêu cầu:hạn chế mômem dưới trị số cho phép và đảm bảo độ cứng của đường đặc tính cơ trong phạm vi mômem phụ tải bằng mômem định mức của động cơ. (hình.a)Đặc tính cơ của máy xúc (hình.b) Đặc tính cơ các hệ truyền động Trong thực tế không sử dụng đường đặc tính cơ lý tưởng như đường 1 mà thường sư dụng đặc tính cơ mềm hơn (đường 2). Độ cứng của đường đặc tính cơ ở vùng phụ tải giảm xuống từ 85->90%.Nếu đặc tính cơ quá lớn,người ta vận hành máy xúc khó cảm nhận được khi cơ cấu bị quá tải,không kịp giảm lớp cắt dẫn đến cơ cấu bị ngưng làm giảm năng suất của máy xúc. Năng suất của máy xúc đặc trưng bởi diện tích giữa các trục toạ độ và đường đặc tính cơ cấu của hệ truyền động(hình a)SADCO. Để đánh giá năng suất của máy xúc người ta đưa ra hệ số lấp đầy k: SADCO S.m K=──── =──── (b) SABCO W0.Md SVTH:VŨ THỊ THANH HUYỀN CNKT ĐIỆN 1B 10 [...]... hin t thụng 5 chng li t thụng 2 dn n hóm ng c ra vo gu, khụng cho y tay gu ra c na khi ó xỳc y gu hoc vp phi ỏ cng 0khiI u I cat 1khiI u I cat ) M: 1( I ) = Chng 2 Thành lập hệ phơng trình Mô tả trạng thái hệ thống truyền động điện 2.1 - Phng trỡnh trng thỏi khuch i t kộp -1,5B Vi khuch i t c mụ t bi phng trỡnh: TKd du t + u t = U od dt (2-1) Trong ú: - Uod: in ỏp n nh ca ra ca khuch i t - Ut... dn KBD) s to ra ng c tớnh c 4, ỏp ng hon ton cỏc yờu cu i vi cụng ngh ca mỏy xỳc.H nay c s dng rng rói trong cỏc mỏy xỳc cụng sut ln cú th tớch gu xỳc t 1080m3 SVTH:V TH THANH HUYN CNKT IN 1B c .Hệ thống máy xúc ekg-5a 11 chơng 1 TèM HIU CHUNG V MY XC EKG-5A 1.1.Mỏy xỳc EKG-5A Cỏc c cu truyn ng chớnh mỏy xỳc EKG-5A l:ra vo tay gu,quay v di chuyn.Ngi ta u dựng ng c in mt chiu iu khin ng c in mt chiu . động của máy xúc C .Hệ thống máy xúc EKG-5A Chương 1 1.1 Máy xúc EKG 5A 1.2 Các thông số kĩ thuật của hệ thống TĐĐ trên máy xúc EKG5A 1.2.1 Động cơ và máy phát điện 1.2.2 Hệ thống cung cấp điện. nghệ của máy xúc Hệ thống truyền động điện phải có nhiều cấp tốc độ Có hệ thống điều chỉnh tốc độ và mômem để có đặc tính cơ như mong muốn phù hợp với yêu cầu của phụ tải. Có hệ thống điều. việc của các cơ cấu của máy xúc như: độ nghiêng, độ chênh dọc trục của máy xúc, gia tốc lớn khi mở máy và hãm v.v… Do chế độ làm việc của máy xúc nặng nề như vậy, nên các thiết bị của máy xúc