ĐỒ ÁN TÍNH CHỌN ĐÔNG CƠ CHO CƠ CẤU NÂNG HẠ

ĐỒ ÁN TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ CHI TIẾT, BAO GỒM TÍNH CHỌN KIỂM NGHIỆM VÀ MẠCH LIÊN QUAN ĐẾN KHỞI ĐỘNG VÀ ĐẢO CHIỀU QUAY. GIẢI THÍCH NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG. CÁC BẠN CÓ THỂ THAM KHẢO đề tài: “Tính chọn động cơ điện cho cơ cấu nâng hạ cầu trục” với các thông số yêu cầu như sau: Chiều cao nâng: 10 m Tốc độ nâng hạ: 0,35 ms Trọng lượng tải: 4000 kg Trọng lượng móc câu: 50 kg Tỉ số truyền: 50 Hiệu suất bộ truyền: 0,85 Momen quán tính cơ cấu: 0,1kgm2 Chu kỳ làm việc: 360s

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TPHCM

KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ

ĐỀ TÀI: “TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN CHO CƠ CẤU NÂNG HẠ CẦU TRỤC”

GVHD:

SVTH:

Trong ngành công nghiệp nói chung để giải quyết một số công việc khó khăn với con người như việc vận chuyển các nguyên vật liệu, hàng hóa nặng nhọc, trong môi trường khắc nghiệt thì rất cần đến sự trợ giúp của các loại máy móc công nghiệp như: băng tải, cần cẩu, cầu trục

Ở học kỳ này nhóm em đã chọn đề tài: “Tính chọn động cơ điện cho cơ cấu nâng hạ cầu trục” với các thông số yêu cầu như sau:

Chiều cao nâng: 10 m

Tốc độ nâng hạ: 0,35 m/s

Trọng lượng tải: 4000 kg

Trọng lượng móc câu: 50 kg

Tỉ số truyền: 50

Hiệu suất bộ truyền: 0,85

Momen quán tính cơ cấu: 0,1kg/m2

Chu kỳ làm việc: 360s

Chương 1 Giới thiệu đặc điểm về cầu trục

1.1 Giới thiệu chung

Cầu trục là một kết cấu dầm hộp hoặc dàn, trên đó đặt xe con có cơ cấu nâng Dầm cầu có thể chạy trên các đường ray đặt trên cao dọc theo nhà xưởng, còn xe con có thể chạy dọc theo dầm cầu trục, nhờ vậy mà có thể di chuyển vật đến mọi vị trí trong xưởng

Cầu trục được sử dụng phổ biến trong nhiều ngành, lĩnh vực khác nhau như trong các nhà máy, xí nghiệp, công trường xây dựng, hải cảng

 Phân loại cầu trục:

 Theo tải trọng:

 Loại nhẹ: từ 5 đến 10 tấn

 Loại trung bình: từ 10 tới 15 tấn

 Loại nặng: trên 15 tấn

 Theo chế độ làm việc:

 Loại nhẹ : hệ số tiếp điện TĐ% = 10 - 15%, số lần đóng máy trong một giờ là 60

 Loại trung bình : TĐ=15 - 25 %, số lần đóng máy trong một giờ là

120

 Loại nặng : TĐ% = 40 - 60 %, số lần đóng máy trong một giờ >240

 Theo chức năng:

 Cầu trục vận chuyển : dùng rộng rãi, yêu cầu chính xác không cao

 Cầu trục lắp ráp : phần lớn nằm trong các nhà máy, xí nghiệp , dùng

để lắp ráp các chi tiết máy móc có yêu cầu độ chính xác cao

1.2 Cấu tạo của cầu trục

Cầu trục được cấu tạo bởi 3 bộ phận chính: xe cầu, xe con và cơ cấu nâng hạ

 Xe cầu: có hai dầm chính hoặc khung dầm chính làm bằng thép, đặt cách nhau một khoảng tương ứng với khoảng cách bánh xe của xe con Hai đầu cầu được liên kết cơ khí với hai dầm quay ngang tạo thành khung hình chữ nhật trong mặt phẳng ngang Các bánh xe của cầu trục được thiết kế trên các dầm ngang của khung hình chữ nhật , tạo điều kiện cho cầu trục chạy dọc suốt phân xưởng

 Xe con: là thiết bị được đặt trên xe cầu và dịch chuyển trên chiều dài của

xe cầu

 Cơ cấu nâng hạ: được đặt trên xe con và đóng vai trò nâng hạ hang hóa Nhờ cấu tạo như trên mà cầu trục có thể di chuyển phụ tải theo 3 phương phủ kín mặt bằng nhà xưởng:

 Chuyển động dọc theo phân xưởng , nhờ chuyển động của xe cầu

 Chuyển động ngang theo phân xưởng , nhờ chuyển động của xe con

 Chuyển động theo phương thẳng đứng, nhờ chuyển động của cơ cấu nâng hạ

1.3 Yêu cầu truyền động

 Chế độ làm việc:

Động cơ truyền động của cơ cấu nâng hạ nói chung có chế độ làm việc là ngắn hạn lặp lại

 Vấn đề đảo chiều:,

Động cơ cầu trục phải có khả năng đảo chiều quay.

 Yêu cầu về khởi động và hãm:

Trong các hệ thống của cơ cấu nâng hạ nói chung và cầu trục nói riêng, yêu cầu về quá trình tăng tốc và giảm tốc phải êm Ở các máy nâng tải trọng, gia tốc cho phép thường được quy định theo khả năng chịu đựng phụ tải của từng động

cơ Đối với cơ cấu nâng hạ cầu trục thì gia tốc phải nhỏ hơn 0,5m/s² để không đứt cáp Thời gian khởi động nhỏ nhất 2s Sử dụng phanh hãm khi chuẩn bị dừng và khi mất điện phanh hãm phải dừng hệ thống ở trạng thái hiện tại, tránh rơi tự do Phải dừng chính xác tại nơi lấy tải và hạ tải

 Yêu cầu về nguồn điện và trang bị điện:

Điện áp cung cấp cho cơ cấu cầu trục không vượt quá 500V Mạng điện xoay chiều hay dùng là 380/220V, mạng điện 1 chiều 220V, 44V Đa số làm việc trong môi trường nặng nề, đặc biệt ở các nhà máy, xí nghiệp… nên các khí cụ trong hệ thống truyền động và trang bị điện phải làm việc tin cậy, đảm bảo an toàn, năng suất trong mọi điều kiện khắc nghiệt, đơn giản thao tác

1.4 Đặc điểm của cơ cấu nâng hạ cầu trục

Momen cản của cơ cấu luôn không đổi cả về độ lớn và chiều bất kể chiều quay của động cơ thay đổi thế nào Nói cách khác, momen cản của cơ cấu nâng

hạ thuộc loại momen cản thế năng, có đặc tính Mc = constant và không phụ

thuộc vào chiều quay Điều này có thể giải thích dễ dàng là momen của cơ cấu

do trọng lực của tải gây ra Khi nâng tải, momen có tác dụng cản trở chuyển

động, tức là hướng ngược chiều quay Khi hạ tải, momen thế năng lại là momen gây ra chuyển động, tức là nó hướng theo chiều quay của động cơ

Dạng đặc tính cơ của cơ cấu nâng hạ như sau:

Khi nâng tải động cơ làm việc ở chế độ động cơ

Khi hạ tải có thể có hai chế độ: hạ động lực và hạ hãm

 Hạ động lực thực hiện khi tải trọng nhỏ, khi đó mômen do tải trọng gây ra không đủ để thắng mômen ma sát trong cơ cấu Máy điện làm việc ở chế độ động cơ

 Hạ hãm thực hiện khi tải trọng lớn, khi đó mômen do tải trọng gây ra rất lớn Máy điện phải làm việc ở chế độ hãm để giữ cho tải trọng được hạ với tốc

độ ổn định

Chương 2 Tính chọn động cơ

2.1 Lựa chọn loại động cơ

a) Động cơ điện xoay chiều không đồng bộ

 Ưu điểm: cấu tạo đơn giản, đặc biệt là động cơ rôto lồng sóc; so với động cơ một chiều thì động cơ không đồng bộ có giá thành hạ, vận hành tin cậy, chắc chắn Ngoài ra động cơ không đồng bộ có thể dùng trực tiếp lưới điện xoay chiều ba pha nên không cần trang bị thêm các thiết bị biến đổi kèm theo

 Nhược điểm: điều chỉnh tốc độ và khống chế các quá trình quá độ khó khăn; riêng với động cơ rôto lồng sóc có các chỉ tiêu khởi động xấu hơn so với động

cơ điện một chiều

b) Động cơ điện một chiều

 Ưu điểm: khả năng chịu quá tải lớn, có khả năng điều chỉnh tốc độ dễ dàng, cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản hơn đồng thời lại đạt chất lượng điều chỉnh cao trong dải điều chỉnh tốc độ rộng

 Nhược điểm: so với động cơ không đồng bộ để chế tạo động cơ điện một chiều cùng cỡ thì giá thành đắt hơn, do cấu tạo có hệ thống chổi than cổ góp nên việc bảo dưỡng phải thường xuyên hơn

 Kết luận: qua những phân tích so sánh ở trên em chọn phương án sử dụng động cơ điện một chiều vì những ưu điểm nổi bật trong việc điều chỉnh tốc

độ, khả năng chịu quá tải.

2.2 Tính chọn công suất động cơ

a) Xác định phụ tải tĩnh

- Khi nâng có tải:

= 233,7 (N.m)

Trong đó G: trọng lượng của tải trọng.

: trọng lượng của bộ lấy tải.

R: bán kính tang nâng

u: bội số của hệ thống ròng rọc.

: hiệu suất cơ cấu.

i: tỉ số truyền.

- Khi nâng không tải:

.R=

- Khi hạ có tải:

- Khi hạ không tải:

- Tổng thời gian làm việc là:

t = 4

- Nên ta chọn = 200 (s)

- Momen đẳng trị:

- Tốc độ góc yêu cầu của cơ cấu: = (rad/s)

- Tốc độ yêu cầu của cơ cấu:

n = (vòng/phút)

- Công suất đẳng trị:

- Ta chọn động cơ có công suất :

Từ các số liệu tính toán, tra bảng số liệu ta chọn sơ bộ động cơ loại II-61 với các thông số như sau:

n = 1500 vòng/phút

H

2.3 Kiểm nghiệm động cơ

 Kiểm nghiệm điều kiện phát nóng:

- Tốc độ góc của động cơ:

(rad/s)

- Moment định mức của động cơ:

Do nên động cơ Π - 61đã chọn thỏa mãn điều kiện phát nóng

 Kiểm nghiệm quá tải về momen:

- Momen cản lớn nhất: (Nm )

- Momen định mức của động cơ = 1727,66 (Nm) >

Vậy, động cơ đã chọn thỏa mãn điều kiện quá tải về momen

 Kiểm nghiệm về momen khởi động của động cơ:

( N.m )

Ta có: = 2.1727,66 =3455,32(N.m) > mở máy

Vậy động cơ Π – 61 đã chọn thỏa mãn yêu cầu

Chương 3: Mạch liên quan khởi động và đảo chiều

3.1 Lựa chọn phương án truyền động:

Trong bài báo cáo này nhóm em sử dụng hệ truyền động chỉnh lưu cầu 3 pha tiristor- động cơ một chiều vì những ưu điểm nổi bật của nó: cho phép đấu thẳng vào lưới điện 3 pha, sử dụng mạch 3 pha nên công suất lớn, độ dập mạch rất nhỏ

3.2 Lựa chọn phương án đảo chiều:

Có 2 phương pháp đảo chiều quay:

 Đảo chiều quay động cơ nhờ đảo chiều dòng kích từ

 Đảo chiều quay động cơ nhờ đảo chiều dòng phần ứng

Tuy nhiên đảo chiều động cơ bằng phương pháp đảo chiều dòng kích từ có nhiều hạn chế, do cuộn cảm có hệ số tự cảm lớn nên làm tăng thời gian đảo chiều Vì vậy, chọn phương pháp đảo chiều quay động cơ nhờ đảo chiều dòng phần ứng

3.3 Mạch động lực và điều khiển:

 Hoạt động của sơ đồ:

- Mở máy: Ấn nút mở máy M, công tắc tơ K có điện, đóng tiếp điểm thường mở K và tự duy trì Lúc này, mạch phần ứng của động cơ chưa được cấp nguồn Khi ta đóng công tắc T-1, công tắc tơ T có điện, đóng

nối với nguồn, động cơ quay theo chiều thuận Để đảo chiều quay ta mở công tắc T-1 đóng công tắc N-1, công tăc tơ N có điện đóng tiếp điểm thường hở N cho động cơ quay theo chiều nghịch

- Dừng máy: ấn nút dừng D, công tắc tơ K mất điện, động cơ được cách ly với nguồn, động cơ ngừng hoạt động