MỞ ĐẦU N gày với trình công nghiệp hóa đại hóa diễn nhanh vũ bão , tốc độ phát triển kinh tế gắn liền với trang thiết bị kó thuật đại Không làm tăng suất lao động , giải phóng sức lao động mà nâng cao chất lượng sản phẩm , tăng thu nhập cho người lao động … Trong lónh vực sản xuất kinh tế vận tải biển công nghiệp nặng khác mức độ tự động hóa thiết bị bốc xếp ,nâng chuyển hàng hóa cho phép đơn giản hóa kết cấu khí , tăng nhanh suất bốc xếp , hạ giá thành vận chuyển giảm nhẹ cường độ lao động Do việc sâu nghiên cứu , tìm hiểu hệ thống cần cẩu không nằm mục đích Truyền động điện cần cẩu thiết bị quan trọng nhà máy xí nghiệp Trong phần em giải số nhiệm vụ sau: Phần 1: Ngiên cứu tổng quan cấu nâng hạ cần cho cần trục – cầu trục Phần 2: Xây dựng mô hình toán cho cấu nâng hạ cần Phần : Thiết lập chương trình tính toán phụ tải tónh cho cấu nâng hạ cần Chương NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CƠ CẤU NÂNG HẠ CẦN CỦA CẦN TRỤC ĐẶC ĐIỂM KĨ THUẬT 1.1 Khái niệm chung Sự phát triển kinh tế nước phụ thuộc nhiều vào mức độ giới hóa tự động hóa trình sản xuất công nghiệp Trong trình sản xuất máy nâng vận chuyển nói chung , cần trục - cầu trục cảng nói riêng cầu nối hạng mục sản xuất riêng biệt phân xưởng , nhà máy , máy công tác trình sản xuất Tại cảng biển nói chung vị trí vai trò cần trục – cầu trục quan trọng Là nhóm thiết bị nâng vận chuyển chủ lực trình vận chuyển lưu động hàng hóa xuất nhập cảng biển Công nghiệp bốc xếp vận chuyển hàng hóa bao gồm nhiều công đoạn bốc xếp hàng hóa từ tàu thủy lên kho bãi , lên phương tiện vận chuyển đường bốc xếp hàng hóa theo chiều ngược lại cho tàu thủy vận chuyển đường thủy Trên cảng lượng hàng hóa trung chuyển qua cảng lưu kho bãi lớn , khối lượng bốc xếp cảng cần trục – cầu trục đảm nhiệm Các cầu trục sử dụng bốc xếp hàng hóa kho hàng , xí nghiệp khí cảng biển , phân xưởng sửa chữa , lắp ráp thiết bị đóng vai trò quan trọng vào công tác dịch vụ kó thuật góp phần đại hóa cảng biển Khi đánh giá mức độ đại hóa cảng biển , phải kể đến sở hạ tầng cảng luồng lạch vào cho tàu biển , cầu cảng máy quản lí cảng Sau phải kể đến nhóm thiết bị bốc xếp hàng hóa cầu trục – cần trục cảng Năng suất luân chuyển hàng hóa hàng năm cảng thường phụ thuộc nhiều vào số lượng trọng tải nâng chuyển cần trục – cẩu trục cảng Các cảng biển nước ta đòi hỏi ngày mở rộng phát tiển , suất bốc xếp ngày tăng để đáp ứng yêu cầu hàng hóa xuất nhập nghành kinh tế Trong điều kiện nhóm thiết bị bốc xếp chủ yếu nhập ngoại , chủng loại đa dạng , mức độ tự động hóa ngày cao Việc khai thác vận hành , bỏa dưỡng cho cần trục – cầu trục cảng biển đòi hỏi phải thực nghiêm ngặt quy định cho loại nhằm đảm bảo an toàn cho người hàng hóa trình hoạt động Đồng thời công tác bảo dưỡng kó thuật cho hệ thống Cầu trục – Cần trục phục vụ cho cảng biển làm kéo dài tuổi thọ cho nhóm thiết bị mang lại hiệu kinh tế to lớn kinh tế kó thuật Xu phát triển cần cẩu năm gần nhìn chung ứng dụng nhiều thành tựu nghành điện tử , tin học Hệ thống nâng hạ cần cần trục ngày dược hoàn thiện , trọng lượng hàng hóa ngày tăng xu hướng tự động hóa thiết bị nâng hạ cần ngày quan tâm 1.2 Phân loại cần trục 1.2.1 Phân loại theo cấu trúc điều khiển Điều khiển cấu contacter, role , động điện DC Điều khiển cấu contacter , role, động điện không đồng roto lồng sóc Điều khiển cấu contacter , role, động điện không đồng roto dây quấn Điều khiển cấu PLC–BBĐT – động không đồng Điều khiển cấu PLC- PWM – động không đồng Điều khiển cấu PLC – BBĐ – Động điện – Phụ tải động 1.2.2 Phân loại theo nước chế tạo Đặc điểm đặc trưng cho chế độ làm việc hệ thống điều khiển cần trục Hệ thống cần trục nói chung thường lắp đặt nhà xưởng , kho tàng bãi cảng ,cầu cảng Môi trường làm việc nặng nề , đặc biệt môi trường có độ ẩm cao muối mặn Chế độ làm việc nặng nề thường xuyên phải làm việc với tải trọng lớn thời gian dài Đặc biệt yêu cầu điều chỉnh tốc độ lớn Chính mà thiết bị điện hệ thống máy tính , PLC ,vi xử lí sản phẩm phần mềm phải đảm bảo làm việc tin cậy , ổn định , đơn giản Đối với truyền động điện cho cấu di chuyển cần trục phải đảm bảo khởi động chế độ toàn tải , đặc biệt mùa đông môi trường làm việc làm tăng mômen ma sát ổ đỡ làm tăng đáng kể mômen cản tónh Mc Trong hệ truyền động cấu cần trục yêu cầu trình tăng tốc giảm tốc xẩy phải êm , đặc biệt cần trục nâng vận chuyển conteiner Bởi momen động trình độ phải hạn chế theo yêu cầu kó thuật an toàn Năng suất cần trục định hai yếu tố tải trọng thiết bị số chu kì bốc xếp giơ Cấu trúc điều khiển hệ thống nâng hạ cần dùng công tắc tơ -rơ le Thông thờng hệ thống điều khiển truyền động điện dùng công tắc tơ rơle cho cần trục bao gồm số khâu chÝnh nh sau : Tay ®iỊu khiĨn : Tay ®iỊu khiĨn dïng ®Ĩ ph¸t lƯnh ®iỊu khiĨn tèc ®é cho hệ thống điều khiển TĐĐ Lệnh điều khiển bao gồm lệnh Dừng , lệnh nâng hạ , Quay chọn chiều Tay điều khiển tổ hợp số tiếp điểm để điều khiển cấp nguồn cho c¸c cn hót cđa role trung gian , thùc lệnh điều khiển phù hợp với vị trí tay ®iỊu khiĨn HƯ thèng biÕn ®ỉi tín hiệu : Hệ thống biến đổi tín hiệu tơng ứng với trạng thái tay điều khiển , sử dơng c¸c role trung gian , role thêi gian , để làm chức đóng cắt điều khiển TĐĐ Bộ biến đổi công suất : Bao gồm công tắc tơ để điều khiển đóng cắt mạch động lực cấp nguồn cho động thực Động điện : Thờng sử dụng động không đồng roto dây quấn Cơ cấu chấp hành : Sơ đồ mạch động lực cấu nâng cần Chửụng 2: Cễ Sễ TNH TOÁN VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN CHO CƠ CẤU NÂNG HẠ CẦN CƠ SỞ TÍNH TOÁN 1 Tính toán tónh động cho cấu Mỗi cấu cần trục , không phụ thuộc vào chức , cấu thành từ phận : Bộ phận chấp hành , phận truyền , hệ truyền động phanh làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại Vì mà có cấu trúc chức khác tất cấu có điểm chung theo sơ đồ nguyên lí động học theo phương pháp tính toán Trong cần trục quay thay đổi tầm với nghóa thay đổi khoảng cách từ trục thẳng đứng tháp cần trục tới đường thẳng đứng qua tim móc nâng hạ hàng Việc thay đổi tầm với thường thực hai phương pháp : a – Thay đổi cách dùng cáp kéo balăng đầu cần để di chuyển cấu mang balăng nâng hạ hàng chuyển động tịnh tiến cần b – Thay đổi tầm với cách nâng hạ cần dùng cáp balăng đặt cố định đầu cần Để đưa phương pháp tính chung cho cấu cần trục ta coi khâu cuối cấu nâng hạ tang trống có đường kính Dδ , cáp quấn với lực căng S δ Cơ cấu di chuyển có khâu cuối bánh xe có đường kính Dk lực cản W n Cơ cấu nâng hạ cần hay cấu thay đổi tầm với có khâu cuối trống tời thay đổi tầm với có đường kính D c δ c lực căng cấu nâng hạ cần tác động S δ tang trống tời kéo có T T đường kính Dδ lực căng cáp cáp kéo S δ Vậy momen cản tónh xác định cho cấu : C C Dδ + Khi thay đổi độ nghiêng cần : M C = S δ T T Dδ + Khi di chuyển xe tời theo cần : MC = Sδ Nếu gọi nc (Vg/ph) tốc độ quay khâu cuối , Hiệu suất truyền η MeX công suất truyền động động : MCn N= 975ηMeX Trong : Mc : Mômen ( KGm) n : Tốc độ quay động ( Vòng/m) Tỉ số truyền hệ thống động khâu cuối : n i = dc nc Tỉ số truyền tích tỉ số truyền thành phần : i = i1i2i3 iT-1iT Nếu hệ thống có nhiều trục truyển động xác định mômen cho trục chuyển động sau : Mc Mc M dc = M dc = ; i η1 i η1 i η Trong : η1 , η , η η T : Hiệu suất cấu truyền Tốc độ trục xác định sau : n1 = n c * i1 n = n c* i = n c i i Mômen hãm trục nhỏ mômen chuyển động có cản trở chuyển động cấu Khi momen hãm tính theo : M T = M c η MeX T M1 = MT M η1 ; i1 T M η M c η1 η = = i2 i1i Đồng thời có : MT = η2 MeX dc M Hiệu suất truyền : η MeX = η1 η η Hiệu suất thành phần cấu chọn từ 0,93 – 0,95 Tổn thất ma sát PTP cấu làm việc phân thành hai thành phần : Một thành phần không đổi P nmp thành phần thay đổi tỷ lệ với tải PHmp ta có : PTP = Pmp n + Pmp H n Neáu trường hợp phụ tải nhỏ coi : PTP → Pmp H Nếu trường hợp phụ tải lớn coi : PTP → Pmp Nếu trọng tải nâng PG trọng tải toàn phần PS = PG + Pmp hiệu suất nâng tải tính : PG η= PG + Pmp Chúng ta tính tổn hao ma sát qua hiệu suất naâng : 1−η = PG ( − 1) Hiệu xuất hạ hàng : PG Pmp Pmp P 1 η' = =1− = − G ( − 1) = − PG PG PG Nhìn chung hiệu suất nâng hiệu suất hạ khác nhiều hiệu suất thấp Đối với cấu nâng hạ hiệu suất truyền khí hạ nhỏ hiệu suất nâng ( ’ < η ) Khi hiƯu st n©ng η Pg G = 150 V = 15,3 FV kg víi g= 9,8 g - t¶i träng gió tác dụng lên cần : C Pg = q.n..n. = 56,51kg - lùc ly t©m : G C Π n C PLT = ( 2.X O + L C Sinθ) thay sè ta cã : g.1800 PLT C điểm đặt lực : C 3200.( 3,14.15) = ( 2.X O + L C Sinθ) 9,8.180 h LT = VËy ta cã : L C ( 3.X O + 2L C Sinθ) 30 2X + L C Sinθ PLT hLT = 134.(7,02 +50 sin θ ) - lùc qu¸n tÝnh ; Q Gn n Q+q + n = Q + q + Pqt .0,0107 C (X O + L C Sinθ) t ⇒ Pqt = 1,06.10 −3 (1,05Q + 160)(2,34 + 25 sin ) Từ giá trị ta tính sức căng cáp thành phần lực tác dụng lên cần trình làm việc : : lực căng trọng lợng hàng , móc , nửa trọng lợng palăng trọng lợng cần : 15 GC Gn + 2 Sinθ = (1,05.Q + 1760).Sinθ S1 = Cos(θ ) Cos( ) : Lực căng thành phần lực cấu nâng cần dới tác dơng cđa t¶i träng Q Q+q 0,096.Q S2 = = n.η n Cos( θ − δ ) Cos(θ ) : Lực căng thành phần lực gió tác dụng lên hàng : F Cos Cos G Pg = 150 V = 15,3.FV 9,8 Cos( ) Cos( ) : Lực căng thành phần lực gió tác dụng lên cần : Cosθ C Pg = 56,510 Cos(θ − δ) : Lực căng thành phần lực li tâm tác dụng lên cần : Cos S5 = = 134.(7,02 +50 sin θ ) Cos(θ − δ) : thµnh phần lực căng lực quán tính : Cos S = 1,06.10 −3 (1,05Q + 160)(2,34 + 25 sin θ) Cos(θ − δ) Q+q+ Trong ®ã : L C Cosθ − h δ = arctg L Sinθ + X + a C X + a = 3m Khi n©ng cÇn ta cã: h = 8,8m L C = 25m θ = θ Max − ωt t θ Max = 75 = 1,3Rad θ Max − θ Min t t : thời gian thay đổi tầm với từ max ®Õn Min, chän t = 15s ω = 0,058 vËy => t θ = 1,3 − 0,058.t Khi h¹ cÇn : θ = θ Min − ω t t = 0,436 + 0,058t ωt = 16 x©y dựng chơng trình tính toán phụ tải tĩnh cho cấu nâng hạ cần : 3.1 Xây dựng mô hình mô động không đồng roto dây quấn , động nâng hạ cấu : Hình 3.2 Mô hình mô đặc tính hệ thống cấu nâng hạ cần : Hình Hinh 3.3 Đặc tính Momen phụ tải tĩnh cấu nâng: Hình4 3.4 Đặc tính Momen phụ tải tĩnh cấu hạ: Hình 3.5 Đặc tính momen phụ tải tĩnh theo chiều dài cần: Hình 17 Mục lục Lời nói đầu Chơng : Nghiên cứu tổng quan cấu nâng hạ cần cần câu đặc điểm kĩ thuật 1.1 Khái niệm chung 1.2 Phân loại cầu trục cần trục 1.3 Đặc điểm đặc trng cho chế độ làm việc hệ thống điều khiển cần trục Cấu trúc điều khiển cấu nâng hạ cần dùng Rơle công tắc tơ Sơ đồ nguyên lí mạch động lực hệ thống nâng cần Chơng : Cơ sở tính toán xây dựng mô hình toán cho cấu nâng hạ cần Cơ sở tính toán 1.1 Tính toán tĩnh động cho cấu 1.2 Các phơng trình chuyển động tổng quát cÊu 1.3 Sù phơ thc cđa momen ®éng víi thêi gian trình khởi động Xây dựng mô hình toán cho cấu nâng hạ cần 2.1 Xây dựng mô hình toán cho động 2.2 Xây dựng mô hình toán cho hệ thống phanh hÃm 2.3 Xây dựng mô hình toán cho cấu nâng hạ cần Chơng : Chơng trình mô đặc tính phụ tải tĩnh cho hệ thống Mô đặc tính động Mô đặc tính phụ tải tĩnh cho cấu nâng Mô đặc tính phụ tải tĩnh cho cấu hạ 2 5 6 11 12 14 19 19 19 18 ... đặc tính hệ thống cấu nâng hạ cần : Hình Hinh 3.3 Đặc tính Momen phụ tải tĩnh cấu nâng: Hình4 3.4 Đặc tính Momen phụ tải tĩnh cấu hạ: Hình 3.5 Đặc tính momen phụ tải tĩnh theo chiều dài cần: ... pháp nâng hạ cần dạng khác cấu nâng hạ , nên trình tính toán cho cấu nâng hạ áp dụng cho cấu nâng hạ cần , nhng cần ý đến momen gây sức căng cáp , hàm số phụ thuộc vào góc nghiêng cần Với tải. .. quấn Cơ cấu chấp hành : Sơ đồ mạch động lực cấu nâng cần Chửụng 2: CƠ SỞ TÍNH TOÁN VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN CHO CƠ CẤU NÂNG HẠ CẦN CƠ SỞ TÍNH TOÁN 1 Tính toán tónh động cho cấu Mỗi cấu cần