THIẾT kế hệ TRUYỀN ĐỘNG cơ cấu NÂNG hạ cầu TRỤC

Sv: Trần Bình Dơng TĐH3 K43 Lời nói đầu Truyền động điện công đoạn cuối công nghệ sản xuất Trong dây truyền sản xuất tự động đại, truyền động đóng góp vai trò quan trọng việc nâng cao suất chất lợng sản phẩm Ngày nay, với tiến kỹ thuật điện tử công suất tin học, hệ truyền động ngày phát triển có nhiều thay đổi đáng kể nhờ việc áp dụng tiến Cụ thể hệ truyền động đại đáp ứng đợc độ tác động nhanh, độ xác điều chỉnh cao mà có giá thành hạ nhiều hệ cũ, đặc điểm quan trọng việc đa kết nghiên cứu kỹ thuật vào thực tế sản xuất Sau thời gian nghiên cứu học tập môn Tự ®éng ®iỊu chØnh trun ®éng ®iƯn em ®ỵc giao ®Ị tài thiết kế môn học với nội dung: I Thiết kế hệ truyền động cấu nâng hạ cầu trục Đợc hớng dẫn trực tiếp tận tình GS TS Bùi Quốc Khánh , em đà hoàn thành đồ án đợc giao Nội dung đồ án chia làm chơng, cụ thể nh sau: Chơng I: Tổng quan công nghệ Nội dung chơng đề cập tới nét công nghệ truyền động nâng hạ cầu trục có khảo sát kỹ đặc tính phụ tải Tất thiết kế sau đểu bám sát đặc điểm Chơng II: Chọn động truyền động Nội dung chơng trình bày cách chọn công suất động truyền động, loại động Chơng III: Chọn phơng án truyền động Nội dung chơng trình bày phơng án truyền động cho loại động đà chọn chơng II, đa phơng án khả thi cuối có so sánh phơng án khả thi đề chọn phơng án phù hợp Tất có phân tích cụ thể định chọn phơng án tốt Chơng IV: Thiết kế mạch lực Nội dung chơng khảo sát nét biến đổi công suất sử dụng phơng án truyền động tính chọn phần tử sử dụng sơ đồ Chơng V: Tổng hợp hệ thống Nội dung chơng tổng hợp cấu trúc nh tham số điều chỉnh theo luật điều chỉnh đà chọn Chơng VI: Thiết kế mạch điều khiển Nêu lên nguyên lý điều chỉnh thiết kế sơ mạch điều khiển biến đổi Thiết kế môn học Truyền Động Điện GVHD: Bùi Quốc Khánh Sv: Trần Bình Dơng TĐH3 K43 Mặc dù cố gắng viƯc thiÕt kÕ nhng kiÕn thøc cã h¹n nên chắn không tránh khỏi hạn chế định, mong thầy đóng góp ý kiến để đồ án đợc hoàn thiện Sinh viên thực Trần Bình Dơng chơng I Tổng quan công nghệ Cầu trục nói chung đợc sử dụng nhiều nghành kinh tế khác nh phân xởng lắp ráp khí, xí nghiệp luyện kim, công trờng xây dựng, cầu cảng Chúng đợc sử dụng nghành sản xuất để giải việc nâng bốc vận chuyển tải trọng, phối liệu, thành phẩm Có thể nói rằng, nhịp độ làm việc máy nâng chuyển góp phần quan trọng, nhiều có tính định đến suất dây chuyền sản xuất nghành nói Vì vậy, thiết kế hệ truyền động cần trục cấu nâng hạ cần phải tuân thủ chặt chẽ quy trình kỹ thuật đồng thời phải đảm bảo tính kinh tế Trớc vào thiết kế hệ truyền động cho cấu nâng-hạ cầu trục, chơng ta tìm hiểu số đặc điểm công nghệ với việc phân tích nét yêu cầu truyền động cầu trục I Đặc điểm chung cấu nâng-hạ cầu trục Cần trục thờng có ba chuyển động: Chuyển động nâng hạ (của phận nâng tải ) Chun ®éng ngang cđa xe trơc  Chun ®éng däc xe cầu Trong khuôn khổ đồ án tập chung thiết kế hệ truyền động cho riêng cấu nâng hạ Để đa phơng án hợp lý cho hệ truyền động cấu nâng hạ, trớc hết ta phân tích khát quát điểm yêu cầu truyền động cấu nâng hạ cần trục Thứ nhất, loại phụ tải: Đặc điểm động truyền động cấu cần trục nói chung làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại, có số lần (tần số) đóng điện lớn Thiết kế môn học Truyền Động Điện GVHD: Bùi Quốc Khánh Sv: Trần Bình Dơng TĐH3 K43 Thứ hai, yêu cầu đảo chiều quay: Động truyền động cần trục, cấu nâng hạ, phải có khả đảo chuyền quay, có mômen thay đổi theo tải trọng rõ rệt Theo khảo sát từ thực tế tải trọng (không tải) mômen động không vợt (15 ữ 20)%Mđm; cấu nâng cần trục ngoặm đạt tới 50% Mđm Thứ ba, yêu cầu khởi động hÃm: Trong hệ truyền động cấu máy nâng, yêu cầu trình tăng tốc giảm tốc phải êm, đặc biệt thang máy thang chuyên chở khách Bởi vậy, mômen động trình hạn chế độ phải đợc hạn chế theo yêu cầu kỹ thuật an toàn máy nâng tải trọng, gia tốc cho phép thờng đợc quy định theo khả chịu đựng phụ tải động cấu Đối với cấu nâng hạ cần trục, máy xúc gia tốc phải nhỏ khoảng 0,2 m/s để không giật đứt dây cáp Ngoài ra, động truyền động cấu phải có phạm vi điều chỉnh đủ rộng có đờng đặc tính thoả mÃn yêu cầu công nghệ Đó yêu cầu dừng máy xác, nên đòi hỏi đờng đặc tính thấp, có nhiều đờng đặc tính trung gian để mở hÃm máy êm Thứ t, phạm vi điều chỉnh không lớn, cần trục thông thờng D 3:1;ở cần trục lắp ráp (D= 10 ữ 1) lớn Độ xác điều chỉnh không yêu cầu cao, thờng khoảng 5% Thứ năm, yêu cầu bảo vệ an toàn có cố: Các phận chuyển động phải có phanh hÃm điện từ, để giữ chặt trục điện, bảo đảm an toàn cho ngời vận hành phận khác hệ thống sản xuất Để đảm bảo an toan cho ngời thiết bị vận hành, sơ đồ không chế có công tắc hành trình để hạn chế chuyển động cấu chúng đến vị trí giới hạn Đối với cấu nâng-hạ cần hạn chế hành trình lên mà không cần hạn chế hành trình hạ Thứ sáu, yêu cầu nguồn trang bị điện: Điện áp cung cấp cho cần trục không vợt 500V Mạng điện xoay chiều hay dùng 220V, 380V; mạng chiều 220V, 44V Điện áp chiếu sáng không vợt 220V Không đợc dùng biến áp tự ngẫu để cung cấp cho mạng chiếu sáng sửa chữa Do đa số làm việc môi trờng nặng nề, đặc biệt hải cảng, nhà máy hoá chất, xí nghiệp luyện kim , sửa chữa Nên khí cụ điện hệ thống truyền động trang bị điện cấu nâng hạ cần trục yêu cầu phải làm việc tin cậy, bảo đảm suất, an toàn điều kiện khắc nghiệt môi trờng, lại phải đơn giản thao tác Thiết kế môn học Truyền Động Điện GVHD: Bùi Quốc Khánh Sv: Trần Bình Dơng TĐH3 K43 Năng suất máy nâng định hai yếu tố: tải trọng thiết bị số chu kỳ bốc, xúc Số lợng hàng bốc xúc chu kỳ không nh nhỏ tải định mức, phụ tải động đạt (60 ữ 70%) công suất định mức động Trên số đặc điểm yêu cầu cấu nâng hạ cần trục Quá trình thiết kế sau sát vào đặc điểm II Khảo sát đặc tính phụ tải Khảo sát đặc tính phụ tải hay cấu mà động truyền động có ý nghĩa quan trọng việc đa lựa chọn hợp lý phơng án truyền động nh cân nhắc lựa chọn động Vì trạng thái làm việc truyền động phụ thuộc vào momen quay (Mđ) động sinh momen cản tĩnh (Mc) phụ tải máy định Khảo sát cấu nâng hạ ngời ta thấy rằng: Momen cản cấu sản xuất không đổi độ lớn chiều chiều quay động có thay đổi Nói cách khác momen cản cấu nâng hạ thuộc loại momen cản có đặc tính Mc=const không phụ thuộc vào chiều quay Điều giải thích dễ dàng momen cấu trọng lực tải trọng gây Khi tăng dự trữ (nâng tải) momen có tác dụng cản trở chuyển động; tức hớng ngợc chiều quay động Khi giảm (hạ tải), momen lại momen gây chuyển động, nghĩa hớng theo chiều quay động Dạng đặc tính cấu nâng hạ nh sau: MC M H2: Dạng đặc tính cấu nânghạ Thiết kế môn học Truyền Động Điện GVHD: Bùi Quốc Khánh Sv: Trần Bình Dơng TĐH3 K43 Từ đặc tính cấu phụ tải ta có số nhận xét sau: + Khi hạ tải ứng với trạng thái máy phát động M đ mômen hÃm, Mc mô men gây chuyển động + Khi cần trục hạ tải dụng lực: hai mômen gây chuyển động Nh vậy, giai đoạn nâng, hạ tải động cần phải đợc điều khiển để làm việc với trạng thái làm việc chế độ máy phát hay động cho phù hợp với đặc tính tải Phụ tải cần trục biến đổi từ (khi hạ nâng móc câu không tải) đến giá trị lớn Phức tạp lớn điều kiện hạ tải Khi hạ không tải, trọng lợng móc câu không đủ để bù lại lực ma sát truyền động, nên động phải sinh mét momen nhá theo chiỊu h¹ Khi h¹ tải trọng lớn, lực ma sát đợc khắc phục hết mà động bị tải träng kÐo quay theo chiỊu t¸c dơng cđa nã Khi đó, muốn hạn chế điều chỉnh tốc độ, ta phải sử dụng phơng tiện định III Xây dựng công thức cần thiết cho tính toán cấu nâng Nh đà tìm hiểu trên, động truyền động cấu nâng làm việc với phụ tải ngắn hạn lặp lại, mở máy hÃm máy nhiều Do đó, chọn công suất động cần xét đến phụ tải tĩnh động Sau ta khảo sát đặc tính phụ tải nâng hạ tải trọng Xác định phụ tải tĩnh Phụ tải tĩnh cấu nâng chủ yếu tải trọng thân cấu vật nâng gây Thờng chia làm hai loại cấu: loại có dây cáp đầu loại có dây cáp hai đầu Trong khuôn khổ đồ án đề cập tới loại dùng cáp đầu đợc sử dụng rộng rÃi cần trục, palăng phân xởng lắp ráp a Phụ tải tĩnh nâng tải Giả sử có cấu nâng hạ nh sau: Thiết kế môn học Truyền Động Điện GVHD: Bùi Quốc Khánh H2 Sơ đồ cấu nâng-hạ cần trục Sv: Trần Bình Dơng TĐH3 K43 Xét cấu nâng có palăng với bội số u; hiƯu st ηP ; bé trun trung gian cã tû sè trun chung lµ i vµ hiƯu st η0 Khi động quay theo chiều tơng ứng, vật đợc nâng lên với vận tốc Lực căng nhánh dây không tính mát: T0 = T1 = T2’ = … = (G + G ) u Thực tế, có lực cản phụ, lực căng nhánh dây lên tang nên: T0 = T0 ' G = η p u.η p Momen vật nâng gây tang: M v = T0 D0 (G + G0 ).D0 (G + G0 ).Rt = = 2u.η p u.η p Momen trªn trơc ci cïng cđa bé trun trung gian (trơc III) lµ: M3 = M v (G + G0 ) = ηt u.η p η t (ηt: lµ hiƯu st cđa tang, hệ số tính đến việc: muốn nâng vật lên ta phải đặt vào trục III (trục tang) momen lớn momen M n tang , phải thắng lực cản tang độ cứng dây ma sát ổ trục) Tơng tự, momen trục II là; Thiết kế môn học Truyền Động Điện GVHD: Bùi Quốc Khánh Sv: Trần Bình Dơng TĐH3 K43 M2 = M3 (G + G0 ).Rt = i η u.i2 p t momem trục I: M1 = (G + G0 ).Rt M2 = i1 η1 u.i1 i2 η p η t η1 η Tỉng qu¸t: M1 = (G + G0 ).Rt u.(i1i2 i n ).(η1η η n ).η p η t Ta đặt: i=i1i2in : tỷ số truyền chung trun η=η1η2…ηn: lµ hiƯu st chung cđa bé trun ηc=ηPηtη hiêu suất chung cấu M1 = (G + G0 ) Rt (N.m) u.i.η c VËy muèn nâng đợc vật lên, động phải phát momen nâng khắc phục đợc momem trục động M n = M1 = (G + G0 ) Rt (N.m) u.i. c (1) Công suất động cần thiết ®Ĩ n©ng vËt: Pn = M n ω n (G + G0 ).v n = (kW) 1000 60.102.η c (2) Trong công thức (1), (2) thì: G - trọng lợng tải trọng (kg) G0 trọng lợng thân cấu nâng (kg) Rt bán kính tang nâng (m) c hiệu suất cấu nâng u bội số ròng rọc (palăng) i TØ sè trun chung cđa c¬ cÊu trun trung gian i= 2π Rt n u.v n ThiÕt kÕ m«n häc Truyền Động Điện GVHD: Bùi Quốc Khánh Sv: Trần Bình Dơng TĐH3 K43 n Tốc độ động (v/phút) tốc độ nâng tải (m/phút) Tõ (1) & (2) dƠ dµng suy momen vµ công suất động phát lúc nâng không t¶i: G0 Rt u.i.η c M n0 = Pn = G0 v n 60.102.η c (3) (4) b Phô tải tĩnh hạ tải Có thể có hai trạng thái hạ tải + Hạ động lực + Hạ hÃm Hạ động lực đợc dùng hạ tải trọng nhỏ Khi momen tải trọng sinh không đủ để thắng lực ma sát cấu Máy điện làm việc chế độ động Hạ hÃm đợc dùng hạ tải trọng lớn Khi momen tải trọng sinh lớn mô men ma sát nên gây chuyển động hệ thống Máy điện phải làm việc chế độ hÃm để giữ cho tải trọng rơi với vận tốc ổn định (tức chuyển động gia tốc) Gọi momen trục động tải trọng sinh mát momen tải trọng: Mt = (G + G0 ).Rt u.i Khi hạ tải, lợng đợc truyền từ phía tải trọng phía cấu truyền động cơ, nên: M h = M t − ∆M = M t η h ®ã: Mh momen trục động hạ tải M mát cấu truyền h hiệu suất cấu hạ tải Nếu Mt > M ta có trạng thái hạ hÃm; M t < M ta có trạng thái hạ động lực Thiết kế môn học Truyền Động Điện GVHD: Bùi Quốc Khánh Sv: Trần Bình Dơng TĐH3 K43 Nếu coi mát cấu nâng hạ tải nh thì: Mt M t = M t ( − 1) ηc ηc ∆M = 1 c c ⇒ M h = M t − M t (η − 1) = M t (2 − η ) = (G + G0 ).Rt (2 − ) u.i ηc (6) So s¸nh (5) vµ (6) ⇒ η h = − η c Đối với tải trọng tơng đối lớn (tơng øng víi ηc > 0,5), ta cã ηh >0, Mh >0 Điều có nghĩa momen động ngợc chiều với momen phụ tải, động làm việc trạng thái hÃm (hạ hÃm) Khi tải trọng tơng đối nhỏ c