223931

Cho mô hình thang máy nh sau: Động cơ Hộp số puli chủ động Thanh dẫn Đối trọng puli bị động Các số liệu cho nh sau: Tốc độ : V = 2 m/s Gia tốc : a = 1,5 m/s 2 Chiều cao mỗi tầng : h 0 = 4 m Số tầng : n = 8 tầng Trọng lợng Cabin : G 0 = 900 kg Trọng lợng tải : G đm = 700 kg Đờng kính puli : D = 0,4 m nội dung thiết kế 1 Hình 1 chơng I: Mô tả công nghệ và yêu cầu truyền động I. Mô tả chung về thang máy: Thang máy là thiết bị vận tải dùng để chở ngời và hàng hoá theo phơng thẳng đứng. Nó là một loại hình máy nâng chuyển đợc sử dụng rộng rãi trong các ngành sản xuất của nền kinh tế quốc dân nh trong ngành khai thác hầm mỏ, trong ngành xây dựng, luyện kim, công nghiệp nhẹ . ở những nơi đó thang máy đợc sử dụng để vận chuyển hàng hoá, sản phẩm, đa công nhân tới nơi làm việc có độ cao khác nhau . Nó đã thay thế cho sức lực của con ngời và đã mang lại năng suất cao. Trong sinh hoạt dân dụng, thang máy đợc sử dụng rộng rãi trong các toà nhà cao tầng, cơ quan, khách sạn . Thang máy đã giúp cho con ngời tiết kiệm đợc thời gian và sức lực . ở Việt Nam từ trớc tới nay thang máy chỉ chủ yếu đợc sử dụng trong công nghiệp để trở hàng và ít đợc phổ biến. Nhng trong giai đoạn hiện nay nền kinh tế nớc ta đang có những bớc phát triển mạnh thì nhu cầu sử dụng thang máy trong mọi lĩnh vực ngày càng tăng lên. Có thể phân loại thang máy nh sau: 1.Phân loại theo chức năng: a.Thang máy chở ng ời: Gia tốc cho phép đợc quy định theo cảm giác của hành khách: a 1,5 m/g 2 +Dùng trong các toà nhà cao tầng: loại này có tốc độ trung bình hoặc lớn, đòi hỏi vận hành êm, an toàn và có tính mỹ thuật . +Dùng trong bệnh viện : Phải đảm bảo rất an toàn, sự tối u về độ êm khi dịch chuyển, thời gian dịch chuyển, tính u tiên đúng theo các yêu cầu của bệnh viện . +Trong các hầm mỏ, xí nghiệp: đáp ứng đợc các điều kiện làm việc nặng nề trong công nghiệp nh tác động của môi trờng làm việc: độ ẩm, nhiệt độ; thời gian làm việc, sự ăn mòn . b.Thang máy chở hàng: Đợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, trong kinh doanh .Nó đòi hỏi cao về việc dừng chính xác buồng thang máy đảm bảo cho việc vận chuyển hàng hoá lên xuống thang máy đợc dễ dàng thuận lợi . 2.Phân loại theo tốc độ dịch chuyển: Thang máy tốc độ chậm: V = 0,5 m/s Thang máy tốc độ trung bình: V = 0,75 ữ 1,5 m/s Thang máy tốc độ cao: V = 2,5 ữ 5 m/s 3.Phân loại theo tải trọng: Thang máy loại nhỏ: Q Tm < 160 KG Thang máy loại trung bình: Q Tm = 500 ữ 2000 KG Thang máy loại lớn: Q Tm > 2000 KG 2 II.Đặc điểm phụ tải của thang máy và các yêu cầu truyền động cho thang máy: Phụ tải thang máy là phụ tải thế năng Vị trí các điểm dừng của thang máy để đón, trả khách trên hố thang là các vị trí cố định, đó chính là vị trí sàn các tầng nhà. Động cơ truyền động thang máy làm việc với phụ tải ngắn hạn lặp lại, mở máy và hãm máy nhiều. Vì đây là thang máy chở ngời, nên đòi hỏi cao về độ chính xác khi dừng máy: Khi G tải trọng = 2,5 G đm thì yêu cầu khi dừng, khoảng cách từ sàn Cabin đến mặt sàn tầng nhà 2 cm. Đảm bảo gia tốc Cabin khi khởi động và khi dừng nằm trong giới hạn cho phép (vì không đợc để cho ngời trên thang có cảm giác bị giật). Biểu đồ phụ tải thang máy 3 s,v O v,m/s a a t v s a mo may c.d on dinh ham xuong toc do thap a, a,m/s ,m/s Vmin s : vi tri Ch ơng II : Phân tích - lựa chọn ph ơng án Động cơ dùng để kéo pu li cáp trong thang máy là loại động cơ có điều chỉnh tốc độ và có đảo chiều quay ( quá trình nâng, hạ của thang máy). Nh vậy, để thực hiện đợc truyền động trong thang máy chúng ta phải có 2 ph- ơng án chính sau : + Dùng hệ truyền động chỉnh lu - triristo, động cơ 1 chiều có đảo chiều quay. + Dùng hệ truyền động xoay chiều có điều chỉnh tốc độ Sau đây chúng ta sẽ đi vào phân tích u nhợc điểm hai loại hệ truyền động này để từ đó chọn ra 1 phơng án truyền động phù hợp nhất dùng trong thang máy. II.1. Hệ Truyền Động Chỉnh L u - Triristo có đảo chiều quay . Hệ Truyền Động T-Đ có đảo chiều quay đợc xây dựng trên hai nguyên tắc cơ bản : - Giữ nguyên chiều dòng điện phần ứng và đảo chiều dòng kích từ của động cơ . - Giữ nguyên chiều dòng kích từ và đảo chiều dòng điện phần ứng Từ hai nguyên tắc cơ bản này ta có năm loại sơ đồ chính Sơ đồ 1 : Truyền động dùng 1 bộ biến đổi cấp cho phần ứng và đảo chiều quay bằng đảo chiều dòng kích từ. Loại sơ đồ này dùng cho công suất lớn và rất ít đảo chiều . Sơ đồ 2 : Truyền động dùng 1 bộ biến đổi cấp cho phần ứng và đảo chiều quay bằng công tắc tơ chuyển mạch ở phần ứng ( từ thông giữ không đổi) 4 Hình 1 Loại này dùng cho công suất nhỏ, tần số đảo chiều thấp . Sơ đồ 3 : Truyền động dùng hai bộ biến đổi cấp cho phần ứng điều khiển riêng. Hệ này có u điểm là dùng cho mọi dải công suất, có tần số đảo chiều lớn Sơ đồ 4 : Truyền động dùng hai bộ biến đổi nối song song ngợc điều khiển chung .Loại này dùng cho mọi dải công suất vừa và lớn, thực hiện đợc công việc đảo chiều êm hơn. 5 Hình 2 Hình 3 Hình -4 Sơ đồ 5 : Truyền động dùng hai bộ biến đổi nối theo sơ đồ chéo điều khiển chung. Sơ đồ dùng cho mọi dải công suất vừa và lớn thực hiện việc đảo chiều êm Tuy nhiên kích thớc cồng kềnh, vốn đầu t và tổn thất lớn.(Hình-5) 6 Hình 5 Mạch điều khiển của 5 loại sơ đồ này có thể chia làm hai loại chính : a. Điều khiển riêng : Nguyên tắc : Khoá các bộ biến đổi mạch phần ứng để cắt dòng, sau đó tiến hành chuyển mạch, nh vậy khi điều khiển sẽ tồn tại một thời gian gián đoạn, sơ đồ 1,2,3 đợc điều khiển theo nguyên tắc này . Khi điều khiển riêng có hai bộ diều khiển làm việc riêng rẽ với nhau . Tại một thời điểm thì chỉ có một bộ biến đổi có xung điều khiển còn bộ biến đổi kia bị khoá do không có xung điều khiển. Trong một khoảng thời gian thì BĐ1 bị khóa hoàn toàn và dòng phần ứng bị triệt tiêu, tuy nhiên suất điện động phần ứng E vẫn còn dơng. Sau khoảng thời gian này thì phát xung 2 mở bộ biến đổi 2 đổi chiều dòng phần ứng động cơ đợc hãm tái sinh. Hệ truyền động có van đảo chiều điều khiển riêng có u điểm là làm việc an toàn không có dòng cân bằng chảy giữa các bộ biến đổi song cần có 1 khoảng thời gian trễ trong đó dòng điện động cơ bằng không . b.Điều khiển chung : Nguyên tắc : Tại một thời điểm thì cả hai bộ biến đổi BĐ1 và BĐ2 đều nhận đợc xung mở nhng chỉ có một bộ biến đổi cấp dòng cho nghịch lu còn bộ biến đổi kia làm việc ở chế độ đợi. Sơ đồ 4, 5 thực hiện theo nguyên tắc này.Trong phơng pháp điều khiển chung mặc dù đảm bảo E d2 =E d1 tức là không xuất hiện giá trị dòng cân bằng song giá trị tức thời của suất điện động của các bộ chỉnh lu là e d1 (t) và e d2 (t) luôn khác nhau do đó vẫn xuất hiện thành phần xoay chiều của dòng điện cân bằng và để hạn chế dòn. II.2 Ph ơng pháp biến đổi tần số Phơng pháp này điều chỉnh tốc độ động cơ dựa trên nguyên tắc điều chỉnh tần số f 1 sang tần số f 2 Khi điều chỉnh tần số động cơ KĐB thờng kéo theo cả việc điều chỉnh điện áp, dòng điện hoặc cả từ thông mạch stato. Do vậy đây là một phơng pháp phức tạp phải dùng nhiều thiết bị . Có hai loại biến tần : Biến tần trực tiếp : Loại này có sơ đồ cấu trúc rất đơn giản f 1 f 2 Điện áp vào xoay chiều U 1 (tần số f 1 ) qua một mạch van là ra ngay tải với tần số f 2 . Bộ biến tần này có hiệu suất biến đổi năng lợng cao tuy nhiên thực tế sơ đồ mạch van khá phức tạp, có số lợng van lớn nhất với mạch 3 pha. Việc thay đổi tần số ra f 2 khó khăn và phụ thuộc nhiều vào tần số f 1 7 Mạch van Hình 6 * Biến tần gián tiếp : Có cấu trúc nh sau : (xoay chiều) (một chiều) (xoay chiều) U 1 U U U 2 f 1 f 2 Điện áp xoay chiều đợc biến thành một chiều nhờ bộ chỉnh lu, qua bộ lọc rồi đợc biến đổi thành U 2 với tần số f 2 sau khi qua bộ nghịch lu độc lập. Hiệu suất biến tần loại này thấp song cho phép thay đổi dễ dàng f 2 mà không phụ thuộc f 1 Kết Luận : Qua phân tích hai loại hệ truyền động trên em chọn phơng án dùng loại Hệ Truyền Động Chỉnh Lu Tiristo - Động Cơ Có Đảo Chiều Quay vì: + Độ tác động của hệ này nhanh và cao, không gây ồn và dễ tự động hoá do các van bán dẫn công suất có hệ số khuyếch đại công suất rất cao. Điều này thuận tiện cho việc thiết lập hệ thống điều chỉnh tự động nhiều vòng để nâng cao chất lợng các đặc tính tĩnh và đặc tính động của hệ thống. + Trong hệ truyền động một chiều này, em sẽ sử dụng mạch lực là sơ đồ ba bởi vì loại này có u điểm là dùng cho mọi dải công suất, có tần số đảo chiều lớn. Đồng thời hai bộ biến đổi cấp cho phần ứng điều khiển riêng hoạt động đóng mở độc lập với nhau, làm việc an toàn và không có dòng chảy giữa các bộ biến đổi. + Sử dụng hệ truyền động chỉnh lu Tiristo - Động cơ có đảo chiều quay sẽ đạt đợc đồ thị tốc độ tối u (đối với loại truyền động xoay chiều thì chỉ đạt đ- ợc dạng đồ thị gần giống mà thôi ). Nh vậy, loại động cơ sử dụng trong hệ truyền động là loại động cơ một chiều điện cân bằng này thờng dùng các cuộn kháng cân bằng L cb 8 Hình 7 Chỉnh lưu Lọcc c Nghịch lưu độc lập Chơng iiI: Tính chọn các thiết bị điện trong sơ đồ truyền động III.1. Xây dựng biểu đồ phụ tải chính xác của thang máy Chọn số tầng m t = 8 (8 tầng ) nên theo hình 3-3 Sách Trang Bị Điện Tử dùng Cho Máy Công Nghiệp thì số lần dừng theo xác xuất là m d = 6 lần với 12 ngời trong buồng thang (E = 12) Nh vậy số trọng lợng cho mỗi lần dừng là : 700 : 6 = 116,67 kg/1 lần dừng. Do có 6 lần dừng thì quá trình dừng sẽ diễn ra nh sau : + Từ tầng 1 đến tầng 3 . + Từ tầng 3 đến tầng 4 . + Từ tầng 4 đến tầng 5 . + Từ tầng 5 đến tầng 6 . + Từ tầng 6 đến tầng 7 . + Từ tầng 7 đến tầng 8 . Trọng lợng buồng thang : G bt = 900 kg G đm = 700 kg - Công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải không dùng đối trọng : ( ) 3 10 . + = gvGG kP bt c g m s = 9 81 2 , / kwP c 1,47 8,0 10.8,9.2.1600 2,1 3 == - Khối lợng của đối trọng G đt = G bt + . G ; = 0,3 ữ 0,5 chọn = 0,4. G đt = 900 + 0,4 . 700 = 1180 (kg) - Công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải có dùng đối trọng : 9 ( ) P G G G k v g cn bt dt = + . . . . . . 1 10 3 k : hệ số tính đến ma sát giữa thanh dẫn hớng và đối trọng . k = 1,15 ữ 1,3 . Ta chọn k = 1,2 . ( ) kwP cn 86,2410.8,9 2,1.2.8,0.1180 8,0 1 .700900 3 = += - Công suất tĩnh của động cơ khi hạ tải có dùng đối trọng : ( ) P G G G k v g ch bt dt = + + . . . . . . 1 10 3 P ch = 64,86 kw ; Xây dựng biểu đồ phụ tải chính xác cho thang máy : Số tầng m t = 8 (8 tầng ) , số lần dừng theo xác xuất là m d = 6 lần với 12 ngời trong buồng thang (E = 12) III.2. Tính hệ số đóng điện t ơng đối Xét khoảng thời gian 0 -> t 1 = t vd d 2 1 2 -> a v ct dt d 1 1 . =+= Giả sử tại gốc toạ độ v 0 = 0, a 0 = 0, t 0 = 0 a 1 = t 1 -> t 1 = 1,0 15 5,1 = (s) Chọn = 15 (m/s 3 ) v 1 = 2 2 1 t -> v 1 = 0,075(m/s) s 1 = 3 15 3 1,0 3 3 1 = t = 0,005 (m) Xét đoạn thời gian t 2 -> t 3 Tại t 3 thì a 3 =0, do đó ta có ct dt dv d v t d +== . 2 2 vậy a 3 = -(t 3 t 2 ) +a 2 a 2 = .( t 3 t 2 ) -> t 3 t 2 = 0,1 (s) 10