Thiết kế hệ truyền động cơ cấu nâng hạ cho cầu trục

Đồ án môn học: Thiết kế hệ truyền động cấu nâng hạ cho cầu trục Mục lục Lời nói đầu Chơng I:Các yêu cầu công nghệ truyền động I.1.Giới thiệu chung I.2.Cấu tạo cầu trục I.3.Yêu cầu truyền động Chơng II: Tính chọn phơng án truyền động .8 II.1.Đối với động điện chiều II.2.Đối với động không đồng .11 Chơng 3: Tính chọn công suất động .15 III.1.Tính chọn sơ công suất động 15 Chơng IV: Lựa chọn tính toán mạch lực .18 IV.1.Lựa chọn mạch lực 18 IV.2.Tính toán mạch lực 21 Chơng V: Tổng hợp hệ điều khiển .28 V.1.Mô hình động điện chiều kích từ độc lập 28 V.2.Tổng hợp điều chỉnh 30 Chơng VI: Thiết kế hệ điều khiển .40 VI.1.Nhiệm vụ mạch điều khiển 40 VI.2.Thiết kế điều chỉnh dòng điện tốc độ 42 VI.3.Thiết kế mạch phát xung mở van 43 Kết luận.48 Tài liệu tham khảo49 Lời nói đầu Cùng với phát triển ngành kĩ thuật điện tử, công nghệ thông tin, ngành kĩ thuật điều khiển tự động hoá đạt đợc nhiều tiến Tự động hoá trình sản suất đợc phổ biến rộng rãi hệ thống công nghiệp giới nói chung Việt Nam nói riêng Tự động hoá làm giảm nhẹ sức lao động cho ngời mà góp phần lớn việc nâng cao suất lao động, cải thiện chất lợng sản phẩm Đồ án môn học: Thiết kế hệ truyền động cấu nâng hạ cho cầu trục Trong nghành công nghiệp nói chung để giải số công việc khó khăn ngời nh việc vận chuyển nguyên vật liệu,hàng hoá nặng nhọc, môi trờng khắc nghiệt cần đến máy móc công nghiệp nh cần cẩu, cầu trục băng truyền.Với đồ án môn học điều chỉnh tự động truyền động điện em nhận đợc đề tài là: thiết kế hệ truyền động cấu nâng hạ cho cầu trục Trong đồ án em chủ yếu xét đến trình nâng hạ cho cầu trục Để làm đợc đề tài cần phải có hiểu biết số môn học lớp đặc biệt môn học tổng hợp hệ điện với giúp đỡ thầy Bùi Quốc Khánh thầy Nguyễn Quang Địch Trong đồ án em thiết kế gồm có mục nh sau: Chơng I: Các yêu cầu công nghệ truyền động Chơng II: Tính chọn phơng án truyền động Chơng III: Tính chọn công suất động Chơng IV: Lựa chọn tính toán mạch lực Chơng V: Tổng hợp hệ điều khiển Chơng VI: Thiết kế mạch điều khiển Để hoàn thiện đồ án cố gắng nhng tránh khỏi thiếu sót sai sót Rất mong thầy cô môn bảo thêm Em xin chân thành cảm ơn Chơng I: Các yêu cầu công nghệ truyền động I.1.Giới thiệu chung Cầu trục đợc sử dụng rộng rãi tất nghành, lĩnh vực Nó đảm nhận chức vận chuyển nguyên liệu thành phẩm bán thành phẩm Trong công nghiệp khâu nối nguyên công dây truyền công nghệ, phân xởng xí nghiệp, xí nghiệp tổng công ty Cầu trục dùng để lắp nhà xởng, cao, chạy hai đờng ray dọc xởng Dẫn động tay điện Nhờ có cấu nâng cấu di chuyển vật di chuyển đến vị trí xởng I.2 Cấu tạo cầu trục Đồ án môn học: Thiết kế hệ truyền động cấu nâng hạ cho cầu trục Cầu trục có ba cấu chính: +Cơ cấu di chuyển 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 + Cơ cấu di chuyển xe con: Trên xe đặt cấu 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 + 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 cấu tang, hộp biến tốc, động đợc đặt xe Ngoài phanh hãm phận thiếu cấu cầu trục Nc Gph Phanh dùng cầu trục thờng có loại: Phanh guốc, phanh đĩa phanh đai Nguyên lý hoạt động giống mô tả cấu phanh đai gồm 1.Má phanh, Đồ án môn học: Thiết kế hệ truyền động cấu nâng hạ cho cầu trục 2.Cuộn dây nam châm phanh ( dùng động bơm thuỷ lực tạo lực đóng mở); 3.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 th ờng 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) I.3 yêu cầu truyền động Chế độ làm việc động hệ truyền động Đồ án môn học: Thiết kế hệ truyền động cấu nâng hạ cho cầu trục +)Góc phần t thứ nhất: động làm việc chế độ động cơ cấu nâng hạ làm việc chế độ nâng, : tốc độ nâng +)Góc phần t thứ hai: động làm việc chế độ máy phát Lúc chế độ hãm gồm có hãm tái sinh hãm động :tốc độ hãm tái sinh +)Góc phần t thứ ba: động làm việc chế độ động Cơ cấu nâng hạ làm việc chế độ hạ động lực (M C /2 cho dòng điện phần ứng không vợt giá trị cho phép, động đợc hãm tái sinh, tốc độ giảm phù hợp với quán tính hệ trì dòng điện hãm dòng điện khởi động ngợc không đổi, điều đợc thực mạch vòng điều chỉnh tự động dòng điện hệ thống Trong sơ đồ, ta sử dụng biến dòng điện S i1 Si2 để lấy tín hiệu logic dòng điện từ chỉnh lu Tín hiệu đầu biến dòng i01 i02 đợc đa vào mạch logic LOG, với tín hiệu logic i l tạo tín hiệu đầu b1 b2 cho phép mở hay khoá chỉnh lu tơng ứng Sơ đồ nguyên lý mạch LOG : Đồ án môn học: Thiết kế hệ truyền động cấu nâng hạ cho cầu trục H6.2.nguyên lý mạch LOG Trong đó: i01( i02 )=1 có dòng điện chạy qua 1(bộ 2) il = 1- phát xung điều khiển mở = 0- phát xung điều khiển mở b1,b2 tín hiệu khoá 1, kt: tín hiệu báo kích từ Để đảm bảo an toàn sau khoá ta chờ thêm thời gian T chu kì dòng điện cho phép mở lại V.2.Thiết kế điều chỉnh dòng điện tốc đô 1.Bộ điều chỉnh dòng có cấu trúc PI Cấu trúc điều khiển Hàm truyền có phơng trình nh sau: FRI = K RI = RI p + RI p =0,518 0,024 p + 0,024 Đồ án môn học: Thiết kế hệ truyền động cấu nâng hạ cho cầu trục Ta có C2.R2= R =0,024 I K RI = R2 = 0,518 R1 Vậy chọn C2=2,2 F R2=10,9 k , R1=21,06 k 2.Bộ điều chỉnh tốc độ có cấu trúc PI Cấu trúc điều khiển Hàm truyền có phơng trình nh sau: FRI = K RI = Ta có RI p + RI p =0,518 0,024 p + 0,024 C2.R2= R =0,024 I K RI = R2 = 0,518 R1 Vậy chọn C2=2,2 F R2=10,9 k , R1=21,06 k VI.3.Thiết kế mạch phát xung mở van 1.Phân tích thiết kế mạch điều khiển Bộ biến đổi ta gồm CL cầu pha, chỉnh lu gồm thyristor, nên mạch điều khiển phải phát xung mở van cách thích hợp Do tính chất giống pha nên mạch điều khiển cho van nh nhng lệch thời gian Mặt khác thời điểm phát xung mở van có liên hệ mặt thời gian với pha điện áp thứ cấp biến áp nên ta cần xét cho pha Đồ án môn học: Thiết kế hệ truyền động cấu nâng hạ cho cầu trục Da trờn nguyờn lý ca mch to xung, ta thit k mch cho tng ca s a.Khõu ng pha S : -12V D6 R02 R1 D3 C1 R7 -12V D1 A phaA R2 B + D4 +12V R8 - + OP1 D2 +12V C - BA OP2 -12V mch to xung tam giỏc ng pha vi in ỏp li Hot ng: Ta dựng mch chnh lu pha cú im gia to in ỏp chiu Nh mỏy bin ỏp h ỏp ca mch chnh lu, in ỏp chiu c to cú tr s thớch hp in ỏp chnh lu cú biờn nh qua mch so sỏnh to xung vuụng Cui cựng, in ỏp xung vuụng np cho t C qua mch tớch phõn to in ỏp ta Khi ti B cú xung in ỏp õm, diot D phõn cc thun cho dũng in chy qua np cho t C Ta chn in tr np R cú tr s nh thớch hp in ỏp trờn t C nhanh chúng tng ti in ỏp thụng ca iot n ỏp D Khi xung in ỏp ti B dng, n lt iot D phõn cc thun, t C1 c nap theo chiu ngc li, in ỏp trờn t gim tuyn tớnh v in tr R c chn cn c vo thi gian in ỏp trờn t v Nh cú iot D in ỏp trờn t c gi giỏ tr khụng õm b.Khõu so sỏnh Mch so sỏnh dựng IC thut toỏn : Đồ án môn học: Thiết kế hệ truyền động cấu nâng hạ cho cầu trục -12V Udk R9 C R10 + OP3 - +12V Mch so sỏnh dựng khuch i thut toỏn Thi im phỏt xung m tiritor c xỏc nh bng cỏch so sỏnh in ỏp iu khin vi in ỏp tam giỏc ó to trờn Xung ca mch so sỏnh l xung vuụng lt trng thỏi nhng thi im in ỏp vo bng Vì pha biến đổi có van thay dẫn nửa chu kì dơngvà âm điện áp nguồn nên xung điều khiển tạo phải đợc phân phối đến van cách thích hợp dựa vào cực tính điện áp nguồn Tín hiệu để phân phối xung đợc lấy từ đầu điot chỉnh lu D1, D2 Tín hiệu sau đợc đa qua phần tử AND với xung vuông đợc tạo cho xung điều khiển mở van thích hợp c.Khõu khuch i to xung iu khin van in ỏp iu khin van c to nh bin ỏp xung ghộp phi hp vi tranzitor npn Khi cc baz ca tranzitor cú in ỏp dng, tranzitor chuyn trng thỏi t khoỏ sang m bóo ho nờn cú dũng in chy qua cun s cp ca bin ỏp xung lm cm ng xung in ỏp dng phớa th cp Do tải có tính cảm, dòng điện tăng dần lúc phát xung điều khiển mở van Để đảm bảo khả mở cách chắn ta tạo xung điều khiển dạng chùm cách sử dụng mạch dao động dùng KĐTT Xung vuông đợc tạo với dao động xung qua phần tử AND cho chùm xung Sơ đồ mạch: Đồ án môn học: Thiết kế hệ truyền động cấu nâng hạ cho cầu trục C R R1 Xung chum D OP R2 Xung vuong Mạch tạo xung chùm Theo phân tích trên, để đảm bảo an toàn cho biến đổi, tín hiệu phát xung mở van đợc cho phép tín hiệu b1, b2 từ mạch LOG: C R b1 R1 D OP Xung chum R2 Xung vuong Do chựm xung cú cụng sut nh khụng iu khin m van nờn ta phi khuch i nú lờn n tr s thớch hp nh bin ỏp xung qua transitor Ta cú s mch khuch i to xung: S nguyờn lý mch khuch i xung iu khin Đồ án môn học: Thiết kế hệ truyền động cấu nâng hạ cho cầu trục Kết luận Qua thời gian làm đồ án môn học, đợc giúp đỡ, bảo thầy giáo Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Quang Địch cố gắng nỗ lực thân, em hoàn thành xong đồ án mà môn giao cho thời gian quy định Trong trình làm đồ án môn học em nhận thấy trình thiết kế hệ truyền động cho máy sử dụng công nghiệp đợc thầy cô giảng giải kiến thức cho lớp nh trình làm đồ án môn học Qua em hiểu sâu sắc kiến thức mà thầy cô trang bị cho chúng em trình học tập trờng môn học nh: Tổng hợp hệ điện cơ, Điện tử công suất, hiểu rõ cầu trục Đố án môn học Thiết kế hệ truyền động cho cấu nâng hạ cuả cầu trục giúp em học hỏi đợc nhiều kiến thức Nh em hoàn thành xong đồ án môn học, thời gian giới hạn đồ án, phạm vi nghiên cứu tài liệu với kinh nghiệm kiến thức hạn chế nên đồ án không tránh khỏi sai sót Em mong nhận đợc đóng góp ý kiến thầy cô bạn Em xin trân thành cảm ơn thầy cô môn Tự Động Hóa XNCN, đặc biệt thầy Bùi Quốc Khánh giúp đỡ em hoàn thành đồ án thời gian quy định Sinh viên Nguyễn Thị Thanh Huyền Đồ án môn học: Thiết kế hệ truyền động cấu nâng hạ cho cầu trục Tài liệu tham khảo 1.Điều chỉnh tự động truyền động điện Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Phạm Quốc Hải, Dơng Văn Nghi 2.Truyền động điện- Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Thị Hiền 3.Điện tử công suất- Nguyễn Bính 4.Trang bị điện-điện tử- Vũ Quang Hồi, Nguyễn Văn Chất, Nguyễn Thị Liên Anh [...]... chọn công suất động cơ Sơ đồ động học của cơ cấu nâng hạ Fcáp 5 6 G0 G Đồ án môn học: Thiết kế hệ truyền động cơ cấu nâng hạ cho cầu trục Trong đó: 1 -trục vít; 2-bánh vít; 3 -truyền động bánh răng; 4-tang nâng; 5-bộ phận móc hàng; 6-móc; 7 -động cơ; A-điểm cố định cáp Động cơ truyền động cơ cấu nâng hạ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại, nên khi chọn công suất động cơ phải tính đến cả phụ tải động 1 Các... chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng cách biến đổi tần số và các loại biến tần dùng trong hệ truyền động biến tần động cơ KĐB Đồ án môn học: Thiết kế hệ truyền động cơ cấu nâng hạ cho cầu trục *Kết luận : Qua phân tích các hệ truyền động trên em chọn phơng án dùng loại hệ truyền động chỉnh lu- động cơ điện một chiều kích từ độc lập Nh chúng ta đã biết những năm gần đây, truyền động cho cầu trục đã dùng bộ... dòng điện Đồ án môn học: Thiết kế hệ truyền động cơ cấu nâng hạ cho cầu trục Đáp ứng tốc độ Trờng hợp khi có tác động của tải Đáp ứng dòng điện Đồ án môn học: Thiết kế hệ truyền động cơ cấu nâng hạ cho cầu trục Đáp ứng tốc độ Chơng VI: thiết kế mạch điều khiển VI.1.Nhiệm vụ của mạch điều khiển Trong đồ án này, ta phải xây dựng mạch điều khiển để điều khiển 2 bộ biến đổi chỉnh lu cầu 3 pha làm việc độc... 1 III.1.tính chọn sơ bộ công suất động cơ *Tính mômen của động cơ Mômen động cơ khi nâng tải Mn = G0 + Gdm 1,1 + 90 Rt = 0,34.9,81 = 4997,62 N m i. c 76.0,8 Mômen động cơ khi hạ tải Mh = (G0 + Gdm ) Rt i 1 2 c (1,1 + 90).0,34 1 = 1 .9,81 76 0,8 =2998,75N.m Mômen động cơ khi hạ không tải là Đồ án môn học: Thiết kế hệ truyền động cơ cấu nâng hạ cho cầu trục M h0 = G0 1 Rt 2 i. 0 0 ... mà K R = TC , R = 2.K S 4 Đồ án môn học: Thiết kế hệ truyền động cơ cấu nâng hạ cho cầu trục Ta tính đợc các thông số nh sau Tw = 0.0166 Ko =2.5300 Ki =0.0057 Tcl = 0.0033 J = 97.5000 Kw = 0.0980 Tfw = 0.0100 Đáp ứng tốc độ thu đợc sẽ là 3.Tổng hợp mạch vòng tốc độ và mạch vòng dòng điện Đồ án môn học: Thiết kế hệ truyền động cơ cấu nâng hạ cho cầu trục Và nh vậy ta thu đợc đáp ứng của dòng điện... thành thiết bị cao Cơ cấu mạch điều khiển mạch phức tạp Đồ án môn học: Thiết kế hệ truyền động cơ cấu nâng hạ cho cầu trục ~380V,50Hz AT BA C 1cc R C T1 T4 2cc C 2cc C R T3 2cc C R T5 2cc C R T1 2cc C R T3 R T6 2cc C R T4 2cc C R T2 2cc C R T6 2cc C R 2cc C R T5 R T2 2cc 2cc Lk M CKT Rdc Sơ đồ mạch lực của cơ cấu nâng hạ cầu trục IV.2.Tính toán mạch lực Khi đã xác định đợc loại truyền động ta đã có phơng... 280 85 6600 500 5 .Thiết kế nguồn cấp cho mạch kích từ động cơ Làm sau 6.Tính toán các thiết bị bảo vệ cho van Đồ án môn học: Thiết kế hệ truyền động cơ cấu nâng hạ cho cầu trục a)Bảo vệ quá nhiệt Van bán dẫn bị hỏng khi nhiệt độ mặt ghép vợt quá nhiệt độ giới hạn cho phép Giá trị nhiệt độ này thờng từ 800 1000( bán dẫn GE) và 1250-2000C(bán dẫn SI) Loại van mà ta chọn có nhiệt độ cho phép là 1250C... môn học: Thiết kế hệ truyền động cơ cấu nâng hạ cho cầu trục Bộ biến đổi chỉnh lu Tiristor cần có giá trị điện áphải không tải đảm bảo cấp cho phần ứng động cơ một chiều có các tham số: sức điện động định mức động cơ EUđm, sụt áphải tổng ở mạch khi dòng phản ứng cực đại IUmax Cụ thể: 1Ud0.cosmin=2.EƯđm+ U V +IƯmax.RƯ+Umax Trong đó: +)1: hệ số tính đến sự suy giảm điện áp lới 1=0,95 +)2: hệ số dự trữ... cũng thoả mãn điều kiện lúc khởi động Đồ án môn học: Thiết kế hệ truyền động cơ cấu nâng hạ cho cầu trục *Điều kiện quá tải về momen: Theo tính toán ở phần I, momen cản lớn nhất khi nâng tải M cmax=4997,62Nm Mặt khác Mđm = 2089,0625 Nm, nh vậy ở điều kiện quá tải cực đại, động cơ phải làm việc với hệ số quá tải là : k= M c max 4997,62 = = 2,39 M dm 2089,0925 Nh vậy động cơ đã chọn thoả mãn các điều kiện... ở chế độ máy phát và thực hiện chức năng biến đổi chuyển động quay của trục động cơ thành tín hiệu điện áp Ta có mạch nguyên lý đo tốc độ bằng máy phát tốc một chiều R C Rt U Biến trở có tác dụng nh cầu phân áphải mà điện áp ra thay đổi đợc để phù hợp với điện áp đặt tốc độ động cơ Đồ án môn học: Thiết kế hệ truyền động cơ cấu nâng hạ cho cầu trục Khi từ thông máy phát tốc không đổi, điện áp đầu ra