Thiết kế hệ truyền động cho cầu trục

Thiết kế hệ truyền động cho cầu trục Lời nói đầu Trong nghiệp công nghiệp hoá đại hoá đất nớc nay, nói tiêu chí để đánh giá phát triển quốc gia mức độ tự động hoá trình sản xuất, mà trớc hết suất chất lợng sản phẩm làm Sự phát triển nhanh chóng máy tính điện tử , công nghệ thông tin thành tựu lĩnh vực truyền động điện nói riêng tự động hoá nói chung làm sở hỗ trợ cho phát triển tự động hoá nớc ta nớc chậm phát triển, nhng năm gần đòi hỏi sản xuất nh hội nhập vào kinh tế giới việc áp dụng tiến khoa học kỹ thuật mà đặc biệt tự động hoá trình sản xuất có bớc phát triển , tạo sản phẩm có hàm lợng chất xám cao tiến tới hình thành kinh tế trí thức Ngày truyền động điện trình quan trọng Nó giúp cho ta tự động điều chỉnh tốc độ cho phù hợp với công nghệ đặt Để nâng cao suất chất lợng sản phẩm hệ truyền động điện đợc quan tâm nghiên cứu nâng cao chất lợng để đáp ứng đáp ứng yêu cầu công nghệ với mức độ tự động hoá cao Trong trình học môn Truyền động điện em đợc giao thiết kế đồ án : Thiết kế hệ truyền động cho cầu trục Đó hội tốt để em đợc thực hành kiến thức tổng hợp , tiếp xúc với công nghệ thực tế Trong trình làm đồ án em đợc giúp đỡ tận tình thầy cô môn Tự động hoá đặc biệt thầy giáo Nguyễn Văn Liễn Em xin chân thành cảm ơn Hà Nội ngày 20/6/2005 Sinh viên thực Thiết kế hệ truyền động cho cầu trục Chơng Tổng quan công nghệ yêu cầu công nghệ I Cấu tạo cầu trục Sự phát triển nớc phụ thuộc nhiều vào mức độ giới hoá tự động hoá trình sản xuất Trong trình sản xuất, máy nâng vận chuyển đóng vai trò quan trọng Máy nâng vận chuyển cầu nối ohân xởng nhà máy, máy công tác dây chuyền sản xuất Việc sử dụng máy nâng vận chuyển hạng mục công trình lớn làm giảm đáng kể thời gian xây dựng, giảm bớt số lợng công nhân Hiện hệ truyền động sử dụng máy nâng vận chuyển sử dụng phổ biến hệ truyền động với động xoay chiều chiều Cầu trục loại máy nâng vận chuyển đợc sử dụng rộng rãi phân xởng luyện kim cầu tàu, hải cảng Cấu tạo cầu trục gồm phận + Xe cầu: Gồm hai dầm khung dàn đợc chế tạo thép có độ cứng không gian đặt cách khoảng tơng ứng với khoảng cách bánh xe xe Hai đầu cầu đợc liên kết khí với hai dầm ngang tạo thành khung hình chữ nhật mặt phẳng ngang Các bánh xe cầu trục đợc thiết kế dầm ngang khung hình chữ nhật tạo điều kiện cho cầu trục chạy dọc suốt nhà xởng + Xe con: Trên xe đặt cầu nâng cấu di chuyển xe Tuỳ theo công dụng cầu trục mà xe có hai cấu nâng Xe di chuyển dọc xe cầu tạo điều kiện cho cầu trục di chuyển đợc suốt chiều ngang phân xởng Thiết kế hệ truyền động cho cầu trục + Cơ cấu nâng hạ: Thờng có tang cắt thành rãnh xoắn hai chiều để cuộn cáp nâng hạ Cuối hai đầu dây cáp mắc palăng kép để đảm bảo nâng hạ tải trọng theo phơng thẳng đứng Toàn cầu tang, hộp biến tốc, động đợc đặt xe + Cơ cấu phanh hãm Nc Gph Phanh hãm phận thiếu cấu cầu trục Phanh dùng cầu trục thờng có loại: Phanh guốc, phanh dĩa phanh đai Nguyên lý hoạt động giống mô tả cấu phanh đai gồm 1.Má phanh 2.Cuộn dây nam châm phanh ( dùng động bơm thuỷ lực tạo lực đóng mở ) Đối trọng phanh Khi động cấu đóng vào lới điện đồng thời động phanh có điện bơm thuỷ lực mở má phanh giải phóng trục động để động làm việc Khi động ngừng làm việc động phanh điện ép chặt má phanh vào trục động để hãm Đối với cấu nâng hạ cầu trục loại nặng thờng ngời ta dùng phanh để đảm bảo an toàn * Nhờ đặc điểm cấu tạo nh cầu trục di chuyển phụ tải theo phơng phủ kín mặt nhà xởng - Chuyển động theo phơng thẳng đứng chuyển động nhờ có cấu nâng hạ đặt xe - Chuyển động dọc theo phân xởng nhờ hệ thống chuyển động đặt xe cầu - Chuyển động ngang theo phân xởng nhờ hệ thống truyền động xe (xe trục) Thiết kế hệ truyền động cho cầu trục II Đặc điểm công nghệ I Đặc điểm chung cấu nâng-hạ cầu trục Cần trục thờng có ba chuyển động: Chuyển động nâng hạ (của phận nâng tải ) Chuyển động ngang xe trục Chuyển động dọc 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 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 Thiết kế hệ truyền động cho cầu trục 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 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 (M đ) 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 Thiết kế hệ truyền động cho cầu trục 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 momen nhỏ theo chiều hạ Khi hạ tải trọng lớn, lực ma sát đợc khắc phục hết mà động bị tải trọng kéo quay theo chiều tác dụng Khi đó, muốn hạn chế điều chỉnh tốc độ, ta phải sử dụng phơng tiện định III.Các yêu cầu thiết kế Sơ đồ cấu trúc Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển tự động đơn giản, phần tử cấu thành có độ tin cậy cao, đơn giản cấu tạo, thay dễ dàng Chiều quay Các động truyền động phải có khả đảo chiều quay chu trình chuyển động thuận ngợc, phạm vi điều chỉnh tốc độ đủ rộng có đặc tính thoã mãn điều kiện công nghệ, thiết bị điện cầu trục phải đảm bảo yêu cầu suất đơn giản thao tác, phải thoã mãn điều kiện dừng máy xác, hãm êm, việc điều chỉnh tốc độ quay đợc thực phơng pháp điện, phạm vi rộng: D 3:1 cầu trục thông thờng D 10:1 Đối với cầu trục lớn Khởi động , hãm Các phận chuyển động phải có phanh hãm điện từ loại cầu trục di chuyển loại nặng, để an toàn, ngời ta dùng phanh hãm trục động Quá trình mở máy điều chỉnh tốc độ nhờ điện trở phụ, trình mở máy hãm phải xảy xác, thời gian độ ngắn, gia tốc không lớn qúa Yêu cầu hệ truyền động Để truyền động cho cấu cầu trục, ngời ta thờng dùng đông không đồng rô to dây quấn động chiều Đối với động không đồng mở máy điều chỉnh tốc độ nhờ điện trở phụ mạch rôto, nhiên dạng truyền động có nhợc điểm lớn tiêu lợng ( tổn hao lớn mở máy, hãm máy điều chỉnh tốc độ) nhng có u điểm sử dụng nguồn điện thông Thiết kế hệ truyền động cho cầu trục dụng, hệ điều chỉnh đơn giản Đối với hệ chiều: Có u điểm điều chỉnh tốc độ trơn, dễ dàng nhiên điều chỉnh cồng kềnh, sử dụng nguồn điện không thông dụng Dùng phanh hảm để giữ phận di chuyển vị trí định, hãm cấu có cố điện góp phần làm giảm thời gian hãm máy Yêu cầu độ xác - Độ xác không cao [...]... gần giống mà thôi ) Nh vậy, loại động cơ sử dụng trong hệ truyền động là loại động cơ một chiều 14 Thiết kế hệ truyền động cho cầu trục Chơng 3 Thiết kế mạch lực I.Chọn loại động cơ Phân tích vấn đề chọn loại động cơ trong truyền động cần trục liên quan đến giá thành lắp đặt, khả năng đáp ứng yêu cầu công nghệ Nh trên đã phân tích,trong lĩnh vực truyền động cần trục, động cơ điện một chiều kích thích... hệ truyền động chỉnh lu triristo Không giống nh động cơ một chiều, động cơ KĐB có cấu tạo phần cảm và phần ứng không tách biệt Từ thông động cơ cũng nh mô men động cơ sinh ra phụ thuộc nhiều vào tham số Do vậy hệ điều chỉnh tự động truyền động diện động cơ không đồng bộ là hệ điều chỉnh nhiều tham số có tính phi tuyến mạnh Trong công nghiệp thờng sử dụng bốn hệ điều chỉnh tốc độ : 11 Thiết kế hệ truyền. .. Hình 7 13 Thiết kế hệ truyền động cho cầu trục Điện áp xoay chiều đợc biến thành một chiều nhờ bộ chỉnh lu, qua bộ lọc rồi đợc biến đổi thành U2 với tần số f2 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 f1 Kết Luận : Qua phân tích hai loại hệ truyền động trên chọn phơng án dùng loại Hệ Truyền Động Chỉnh Lu Tiristo - Động Cơ... T-D đảo chiều, nên ta chọn mạch biến đổi điện áp tới động cơ gồm 2 bộ chỉnh lu cầu 3 pha Thyristor điều khiển riêng Còn mạch kích từ động cơ cũng có một bộ chỉnh lu cầu 3 pha Điốt 17 Thiết kế hệ truyền động cho cầu trục 1 Mạch biến đổi nguồn cấp cho động cơ: Sơ đồ chỉnh lu điều khiển cầu 3 pha Trong đó: BAN : Biến áp nguồn lấy điện từ lới cấp cho động cơ Uv0 : Điện áp dây hiệu dụng thứ cấp biến áp nguồn... D6 DK D3 R1 C2 D4 D2 C1 R2 D1 DC 23 Thiết kế hệ truyền động cho cầu trục Chơng 4 tổng hợp hệ điều khiển I Tổng hợp các bộ điều chỉnh 1 Sơ đồ cấu trúc toàn hệ thống T-Đ đảo chiều : Trong hệ truyền động T-Đ đảo chiều điều khiển riêng tâ cần quan tâm đến 2 thông số : + Tốc độ góc + Mô men M Ta phải quan tâm đến sự thay đổi của và mô men M Nh vậy ta phải thiết lập hệ điều chỉnh 2 yếu tố này Tốc độ... sơ khối mạch điều chỉnh động cơ điện một chiều T-D : = ~ +12 V UI dN dt R _ RI + MFT DC MC 24 Thiết kế hệ truyền động cho cầu trục Ta có sơ cấu trúc mạch điều chỉnh động cơ điện một chiều T-Đ: R U ? i iđ đ Bộ BĐ R U ? - - U U i Kđ m Ud E K bd 1 + pTvo Ki 1+ pTi I ư Kđ M 1 -M Jp c m Si S Hình 14 2 Mạch vòng điều chỉnh dòng điện Khi động cơ khởi động ,đặc tính làm việc của hệ cho bộ Ri ,còn bộ R hoàn... bằng Lcb II Hệ truyền động xoay chiều có điều chỉnh tốc độ Hệ truyền động này dùng động cơ không đồng bộ 3 pha Loại động cơ này đợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, chiếm tỉ lệ rất lớn so với động cơ khác Ngày nay do sự phát triển công nghiệp chế tạo bán dẫn công suất và kỹ thuật điện tử - tin học động cơ không đồng bộ mới khai thác đợc hết các u điểm của mình Nó trở thành hệ truyền động cạnh tranh... 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, ta sẽ sử dụng mạch lực là sơ đồ chỉnh... các hệ truyền động công suất lớn, tổn hao Ps là lớn Vì vậy để diều chỉnh đợc tốc độ vừa tận dụng đợc công suất trợt ngời ta dùng các sơ đồ điều chỉnh công suất trợt Ps = M c ( 1 ) = M c 1s = Pdt s s= Ps Pdt 12 Thiết kế hệ truyền động cho cầu trục 4 Phơng pháp biến đổi tần số Phơng pháp này điều chỉnh tốc độ động cơ dựa trên nguyên tắc điều chỉnh tần số f1 sang tần số f2 Khi điều chỉnh tần số động. .. trong cần trục Sở dĩ nh vậy là bản thân loại động cơ này có những u điểm mà các loại động cơ không đồng bộ và đồng bộ không có đợc, đặc biệt là những yêu cầu rất đặc trng của một số lĩnh vực truyền động Trớc hết vì nó dùng nguồn một chiều nên nó yêu cầu số lợng thanh trợt ít so với các loại động cơ khác Đối với truyền động nâng, động cơ này đảm bảo đợc những tốc độ hạ ổn định (hoặc lớn hoặc nhỏ) cho mọi