Đồ án cơ sở truyền động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT KHOA CƠ ĐIỆN  -  ĐỒ ÁN CƠ SỞ TRUYỀN ĐỘNG Đ H G T Giao viên hương dân : Phan Minh Tạo Sinh viên thưc hiên : Ninh Quang Tùng 1121011074 Ph ạm Tu ấn Vũ 1221011162 Thái bá Tuấn Vũ 1221011116 Ninh Quang Tùng Phạm Tuấn Vũ Lơp K57 TĐH (vt) GVHD: Phan Minh T ạo Ninh Quang Tùng Phạm Tuấn Vũ Lơp K57 TĐH (vt) GVHD: Phan Minh T ạo CHƯƠNG I : XÁC ĐỊNH SỐ LIỆU Số liệu theo nhóm: Nhóm 14 Số liệu sau Khối lượng hàng : m= 800kg Khối lượng met cáp : mc= 1.30 kg Quãng đường vận chuyển: H= 100m Góc nghiên nâng :α= 90 độ Đường kính tang: D= 0.6 m Vận tốc nâng : v= 1.30m Tỉ số truyền trung gian : i= 11.25 Hiệu suất truyền =0.82 Mô men qn tính Jtg = 0.2jđc (kg.m2) I.1 Tính tốn thông số Momen tải tác dụng lên trục tang dây : McCT= (m + mc H) G = (800 + 1,3 100) 9,8 = 2734,2 (Nm) Momen quy đổi trục động : MC = MCT.(Nm) = 2734,2 ηt : hiệu suất tang dây Ninh Quang Tùng Phạm Tuấn Vũ Lơp K57 TĐH (vt) GVHD: Phan Minh T ạo ηh: hiệu suất hộp giảm tốc Ta có η = ηt ηh hiệu suất truyền =>MC = 2734,2 = 2734,2 = 296,4 (Nm) Trục động bị tác động momen cản MCkhi mà bị lực cản FC tác dụng : FC = (m + mc H).G (N) với vận tốc v = 1,3 m/s Có : MC ωđ = FC v =>MC = FC = FC =>== v = ωt 1,3 = ωt ωt = Do i = =>ωđ = i ωt= 11,25 = = 48,75 (rad/s) Công suất cản cần tìm : PC = MC ωđ=296,4 48,75 = 14449,5 (W) = 14,450 (kW) Tính lực cản + Fc =( mh + mc) 9.81 = (800 + 1,3.100) 9.81 = 9123.3N Ninh Quang Tùng Phạm Tuấn Vũ Lơp K57 TĐH (vt) GVHD: Phan Minh T ạo Mômen cản tác động vào trục động trình nầng xác định bởi: M2 = (mh + m)gD/i.ŋ=( (800 + 1,3 100)9,82 0,6)/ (11.25 0.2) = 2435 Nm Trong Khối lượng hàng : m= 800kg Khối lượng met cáp : mc= 1.30 kg Quãng đường vận chuyển: H= 100m Đường kính tang: D= 0.6 m Hiệu suất truyền =0.82 Mơ men qn tính Jtg = 0.2jđc (kg.m2) Mômen giữ hàng không M4 = mh gD/i.ŋ = 800 9,82 0.6 /(11.25 0,2) = 2094Nm Mômen hạ không tải M7= mc gD/I = 1,3 100 9,82 0,6 / 11.25 = 68 Nm Các trị số mô men khác : xác định theo M M bằng: M1 =1,5 M =1,5.2435=3652 [Nm] M3 =0,8 M =0,8 33411=1948 [Nm] M5 =0,85 M =0,85.2094=1779 [Nm] M6 = M =2435 [Nm] M8 =1,5 M =1,5.2432=3652 [Nm] Thời gian nâng hàng T2= h/V = 100/1.3 = 76.9s Trong đó: - h chiều dài cáp(đã cho trên) - V tốc độ nâng (m/s) Ninh Quang Tùng Phạm Tuấn Vũ Lơp K57 TĐH (vt) GVHD: Phan Minh T ạo CHƯƠNG II : LỰA CHỌN ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG Yêu cầu : Tính chọn động khơng đồng ba pha rotor dây quấn điện trở khởi động cho cấu nâng – hạ 2.1 Những vấn đề chung *Nguồn động lưc thống TÐÐ động điên Cac yêu cầu kỹ thuật, độ tin cậy qua trình làm viêc tính kinh tế HT TÐÐ ph ụ thu ộc vào sư lưa chọn động điên phương phap điều khiển động c *Chọn động điên cho HT TÐÐ bao gồm nhiều tiêu chuẩn phải đap ứng: - Ðộng phải có đủ cơng suất kéo Ninh Quang Tùng Phạm Tuấn Vũ Lơp K57 TĐH (vt) GVHD: Phan Minh T ạo - Tốc dộ phù hợp dap ứng duợc phạm vi điều chỉnh tốc độ v m ột phương phap điều chỉnh thích hợp - Thỏa mãn cac yêu cầu mở may hãm - Phù hợp vơi nguồn điên sử dụng (loại dòng diên, c ấp ên ap ) - Thích hợp vơi điều kiên làm viêc (điều kiên thông thoang, nhi êt độ, đ ộ ẩm, khí độc hại, bụi bặm, trời hay nhà ) Nguyên nhân phải chọn động Viêc chọn công suất động có ý nghĩa lơn đối v TÐÐ Nếu nâng cao công suất động chọn so vơi phụ tải động kéo dễ dàng nh ưng gia thành đầu tư tăng cao, hiêu suất làm tụt số công suất cosϕ luơi điên động chạy non tải Ngược lại chọn công suất động nhỏ công suất tải u cầu động khơng kéo tải hay kéo tải cach nặng nề, dân t cac cuộn dây bị phat nóng qua mức, làm giảm tuổi thọ động làm động c bị chay hỏng nhanh chóng Cách chọn Viêc tính cơng suất động cho TÐÐ phải dưa vào s phat nóng cac phần tử động cơ, đặc biêt cac cuộn dây Muốn vậy, tính cơng su ất đ ộng c phải dưa vào đặc tính phụ tải cac quy luật phân bố ph ụ tải theo th ời gian Ðộng đuợc chọn cơng suất làm viêc bình thu ờng nh qua tải mức cho phép, nhiêt dộ động không đuợc tăng qua tr ị s ố gi hạn cho phép Tính cơng suất chọn động điện Viêc chọn loại động tính dúng cơng suất động điên bảo đảm độ tin cậy tính kinh tế truyền động điên Ðộng có cơng suất khơng phù hợp gây lãng phí chóng hỏng Phân loại chế dộ làm việc Chế dộ làm viêc dộng điên gồm: Dài hạn, ngắn hạn, ngắn h ạn l ặp l ại Chế dộ làm việc dài hạn: Là chế độ động làm viêc liên tục thời gian dài, nhiêt dộ t ất c ả cac phần tử kể phần tử truyền động đạt dến nhiêt độ xac lập Ðồ thị vẽ hình Chế dộ làm việc ngắn hạn: Ninh Quang Tùng Phạm Tuấn Vũ Lơp K57 TĐH (vt) GVHD: Phan Minh T ạo Là chế độ động làm viêc thời gian ngắn, nhiêt dộ c cac ph ần tử k ể phần tử truyền động chưa đạt đến nhiêt độ xac lập, th ời gian ngh ỉ t ương đối dài nên nhiêt độ động giảm đến nhiêt dộ môi truờng xung quanh 2.2 :Tính tốn chọn động làm việc chế độ dài hạn : Hình : Đồ thị phụ tải cấu nâng – hạ Trong đó, chu kỳ làm việc cấu nâng-hạ bao gồm giai đoạn sau: t1- thời gian tăng tốc chuẩn bị cho tŕnh nâng hạ; t2 - thời gian nâng hạ hàng; t3 - thời gian dừng sau lúc nâng hạ xong; t4 - thời gian giữ cân hàng vị trí dỡ tải; t5 - thời gian đổ tải; t6 - thời gian tăng tốc hạ hàng; t7 -thời gian hạ hàng với tốc độ không đổi; t8 - thời gian hăm hàng trước hàng hạ xuống +Số liêu cho qua cao,ta chọn giảm thông số cho phù hợp M1 178 T1 M2 120 M3 M4 M5 M6 M7 95 45 38 120 13 Mô men động sau chọn theo tỉ lệ đề bài(Nm) T2 T3 T4 T5 T6 T7 Ninh Quang Tùng Phạm Tuấn Vũ Lơp K57 TĐH (vt) M8 178 T8 GVHD: Phan Minh T ạo 1,25 1,25 Chu kì làm việc động cơ(s) +Mơ men cản trung bình động : M ctb  �M t i i i 1 ti  M 1t1  M 2t  M 3t3  M 4t  M 5t5  M 6t6  M 7t7  M 8t8 t1  t2  t3  t4  t5  t6  t7  t8 178 � 1,25  120 �6  95 � 1,25  45 �5  38 �2  120 �  13 �2  178 � 1, 25   1, 25       86, 5( Nm)  + Momen định mức động : M dm  1, �M ctb  1, �4296,  103,8( Nm) +Chọn số vận tốc quay động : ndm  1500(v / p ) +Công suất định mức cần để chọn cho động c : Pdm  M dm w dm  103,8 �0.105 �n  103,8 �0,105 �1500 �16,5( kW ) +Theo thông số catalog ta chọn đông điên xoay chi ều kích t đ ộc lập vơi cac thông số : Mã hiêu : II-71,Pdm  19(kW ), U dm  220(V ), I dm  102( A), ndm  1500(v / p), R  0,107, L  0,0082( H ), GD  1( kg , m ) � � Ninh Quang Tùng Phạm Tuấn Vũ Lơp K57 TĐH (vt) GVHD: Phan Minh T ạo CHƯƠNG III : KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN TỔN THẤT ĐIỀU KIỆN QUÁ TẢI,ĐIỀU KIỆN KHỞI ĐỘNG CỦA TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 3.1 Kiểm tra điều kiện tổn thất Thời gian t4 giữ tay gầu cân quay gầu vị trí dỡ tải th ời gian t5 đổ tải cấu hạ gầu có tốc độ nên ta có mơ men đ ẳng tr ị cấu cần tính : M dt  �M t i i i 1 ti  2 2 2  1782 � 1,25  120 �6  952 � 1,25  �5  �2  120 �  132 �2  178 � 1, 25   1, 25       97( Nm) M đm � M dt � 103,8� 97(luôn đúng) Thỏa mãn điều kiên tổn thất 3.2 Kiểm tra điều kiện tải Khả qua tải động chiều kích từ độc lập thường lơn nên ta bỏ qua bươc 3.3 Kiểm tra điều kiện khởi động +Mô men khởi động động : M kd  M dm  2.103,8  207, 6( Nm) +Mô men cản mở may : M c  M  178( Nm) M kd � M c � 207, 6� 178 Ninh Quang Tùng Phạm Tuấn Vũ M t1  M t  M t3  M t  M t5  M t  M t  M t8 t1  t  t3  t4  t5  t6  t  t8 (luôn đúng) Lơp K57 TĐH (vt) GVHD: Phan Minh T ạo Thỏa mãn điều kiên khởi động CHƯƠNG IV : VẼ ĐỒ THỊ ĐẶC TÍNH TỰ NHIÊN CỦA ĐỢNG CƠ THEO THÔNG SỐ TRONG CATALOG Mã hiêu : II-71,Pdm  19(kW ), U dm  220(V ), I dm  102( A), ndm  1500(v / p), R  0,107, L  0,0082( H ), GD  1( kg , m ) � � +Tốc độ góc đinh định mức : Wdm  0,105.ndm  0,105.1500  157,5(rad / s) +Từ thơng kích từ : K  =1,33(Wb) +Tốc độ khơng tải lí tưởng : w0  +Đặt U 220   165, 4( rad / s ) K 0,86 a Ru  0, 06 ( k ) Phương trình đặc tính tư nhiên động w=w  a.M Mô phần mềm matlab >> M=0:103.5; >> w0=165.4; >> a=0.06; >> w=w0-a*M; Ninh Quang Tùng Phạm Tuấn Vũ Lơp K57 TĐH (vt) GVHD: Phan Minh T ạo >> plot(M,w); >> grid duong dac tinh co 166 165 w(rad/s) 164 163 162 161 160 159 20 40 60 M(Nm) 80 100 120 HÌNH 5.1 : ĐỒ THỊ ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ THEO THƠNG SỐ TRONG CATALOG b Ru 0.107   0, 08 K 1, 33 >> I=0:102 >> w0=165.4; >> b=0.08; >> w=w0-b*I; >> plot(I,w); >> grid Ninh Quang Tùng Phạm Tuấn Vũ Lơp K57 TĐH (vt) GVHD: Phan Minh T ạo do thi dac tinh co dien 166 165 164 w(rad/s) 163 w=w0­0.08*I 162 161 160 159 158 157 20 40 60 I(A) 80 100 120 HÌNH 5.2 : ĐỒ THỊ ĐẶC TÍNH CƠ ĐIỆN CỦA ĐỘNG CƠ THEO THƠNG SỐ TRONG CATALOG CHƯƠNG V : TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ VỪA CHỌN CỦA ĐỘNG CƠ VỪA ĐƯỢC CHỌN ĐỂ PHỤC VỤ CHO TÍNH TOÁN MƠ PHỎNG Mã hiêu : II-71,Pdm  19( kW ), U dm  220(V ), I dm  102( A), ndm  1500(v / p), R  0,107, L  0, 0082( H ), GD  1( kg , m ) � � J qd GD    0, 25 4 w0  165, 4( rad / s) Ninh Quang Tùng Phạm Tuấn Vũ Lơp K57 TĐH (vt) GVHD: Phan Minh T ạo CHƯƠNG VI :LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP VÀ TÍNH TOÁN THƠNG SỐ CHO VIỆC KHỞI ĐỘNG CHO ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG 1.Lựa chọn phương pháp Từ phương trình cân ap U= E+ làm viêc chế độ động Iu  I u Ru Ta xac định dòng động U E U  K w  Ru Ru Tại thời điểm khởi động w=0 dòng khởi động có gia tr ị I u  I nm  U Ru Ở động có cơng suất trung bình lơn Ru có gia trị nhỏ ,nên dòng khởi động ban đầu lơn ,thường vào khoảng 20 �25 lần dòng định mức Vơi gia trị dòng khởi động lơn pha hỏng động c gây sụt ap lươi điên Để giảm dòng khởi động ta có hai biên phap : +Tăng điên trở mạch phần ứng +Giảm điên ap đấu vào động Vơi tiến khoa học kĩ thuật kinh nghiêm th ưc tế ngày thường dùng em chọn phương phap thứ giảm điên ap đấu vào động c vơi biến đổi xung ap chiều ,hê điều chỉnh xung ap động c (XA-Đ) w= Phương trình đặc tính Ninh Quang Tùng Phạm Tuấn Vũ Ru  R f Uu  M K ( K ) Lơp K57 TĐH (vt) GVHD: Phan Minh T ạo Giả thiết   dm  const;R u  const,(R f  0), M  const.Lúc w=f(U u ) Khi thay đổi điên ap phần ứng ta có : -Tốc độ khơng tải lý tưởng w0  Uu  var K ( K )   const R u -Độ cứng đặc tính Như thay đổi điện áp phần ứng cho ta họ đường đặc tính sau : Vơi U dm � U1 � U2� � Ui Hình 5.1 :Đồ thị đặc tính động điên chiều kích t đ ộc l ập KL:Khi thay đổi điên ap phần ứng động ta m ột hon đ ặc tính c song song vơi đặc tính tư nhiên -Ưu điểm : +khơng gây ồn +không gây tổn hao phụ động +dải điều chỉnh rộng D=10:1 Ninh Quang Tùng Phạm Tuấn Vũ Lơp K57 TĐH (vt) GVHD: Phan Minh T ạo +độ cứng đặc tính khơng đổi tồn dải điều ch ỉnh -Nhược điểm : +Phương phap điều chỉnh cần nguồn thay đổi tr ơn điên ap +Điều khiển kha phức tạp 2.Nguyên lý điều chỉnh Để điều chỉnh điên ap phần ứng ,ta phải sử dụng biến đổi ,điều chỉnh điên ap đầu cấp cho mạch phần ứng c động c Hình 5.2 : Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh động Bộ biến đổi dung để biến đổi điên ap xoay chiều l ươi điên điều chỉnh gia trị điên ap ban đầu theo yêu cầu.Điên trở biến đổi Rbd phụ thuộc vào thiết bị ,vì thơng thường cơng suất động biến đổi thường nên Rbd có gia trị kể so vơi Ru động Từ sơ đồ nguyên lý ta có sơ đồ thay : Ninh Quang Tùng Phạm Tuấn Vũ Lơp K57 TĐH (vt) GVHD: Phan Minh T ạo Hình 5.3: Sơ đồ thay nguyên lý điều chỉnh động 3.Hệ truyền động điều chỉnh xung áp - động Bộ biến đổi xung ap động nguồn điên ap dùng để điều ch ỉnh tốc độ động điên chiều ,phần chủ yếu nguồn ap điều khiển Sơ đồ nguyên lý điên ap : Hình 5.4 : Sơ đồ nguyên lý điên ap xung ap đ ộng c Để cải thiên dòng điên phần ứng ,người ta mắc them van đêm D0 Giả thiết van đêm D0 van lý tưởng ,nghĩa van có sư sụt ap thuận ( Kdm )   const Ru  Rbd U  dòng I ng =0,khóa k van Tiristor Transistor.Đối vơi động cơng suất lơn phải dùng Tiristor Ninh Quang Tùng Phạm Tuấn Vũ Lơp K57 TĐH (vt) GVHD: Phan Minh T ạo Khi đóng,cắt khóa k phần ứng động có điên ap biến đ ổi theo dạng xung vuông Khi trạng thai dòng liên tục ,gia trị trung bình điên ap đ ặt lên phần ứng động : Ud  T t1 t1 Udt  U � T  U Trong thời gian t1 thời gian khóa k đóng   t1 T độ rộng xung áp Như vậy,có thể coi biến đổi xung đẳng trị vơi nguồn liên tục,có điên ap U d =var cach thay đổi đội rộng xung ap  Vì thời gian chu kỳ đóng cắt khóa k nhỏ so vơi số thời gian học truyền động nên ta coi tốc độ sức điên động phần ứng không đ ổi khoảng thời gian T Đặc tính điều chỉnh xung ap - động cơ: +Đặc tính điên : +Đặc tính :   U R  Rbd  u I Kdm Kdm U R  Rbd  u M Kdm ( Kdm ) Khi thay đổi độ rộng xung  ta họ đường thẳng song song vơi tốc U ( Kdm ) 0i   var   const Kdm Ru  Rbd độ độ không tải lý tưởng độ cứng ,đồ thị đặc tính gồm đoạn thẳng ứng vơi hai chế độ dòng liên t ục dòng gian đoạn Ninh Quang Tùng Phạm Tuấn Vũ Lơp K57 TĐH (vt) GVHD: Phan Minh T ạo Hình 5.5 :Đồ thị đặc tính xung ap - động Đặc tính khơng dòng điên đủ nhỏ ,hê chuy ển t trạng thai dòng liên tục sang trạng thai dòng gian đoạn Nhận xét: -Ưu điểm : +Bộ nguồn điều ap thường cần van điều khiển nên vốn đầu tư nhỏ,hê đơn giản,chắc chắn dễ điều khiển +Độ cứng đặc tính lơn +Khi thay khóa k van có điều khiển có th ể thiết lập t động vòng kín -Nhược điểm :Vì điên ap xung gây tổn thất phụ kha lơn động c thành phần xoay chiều dòng điên nằm giải cơng suất nh ỏ 4.Tính tốn số liệu +Tốc độ động khởi động : w kd  w  Ninh Quang Tùng Phạm Tuấn Vũ M 1.Ru 178.0,107  165,   154, 6( rad / s) ( K ) 1,332 Lơp K57 TĐH (vt) GVHD: Phan Minh T ạo +Vận tốc khởi động động : (thời gian kh ởi động khởi động) nkd  t1 chu kì w kd 154,   1472, 38(v / p ) 0,105 0,105 +Vận tốc góc khơng tải lí tưởng động : (th ời gian chu kì T) n0  w0 165,   1575, 238(v / p) 0,105 0,105 + Thời gian khởi động t2 chu kì khởi động) t2  T  t1  1575, 238  1472,38  102.858 (v/p) +Độ rộng xung ap biến đổi khởi động :   t1 1472, 38   0, 9347 T 1575, 238 +Khi trạng thai dòng liên tục ,gia trị trung bình điên ap đặt lên ph ần ứng động : t 1 t Ud  � Udt  1U   U  0, 9347.220  205, 6(V ) T T Ninh Quang Tùng Phạm Tuấn Vũ Lơp K57 TĐH (vt) GVHD: Phan Minh T ạo CHƯƠNG VIII :THỰC HIỆN KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG CỦA QUÁ TRÌNH KHỞI ĐỢNG CỦA HỆ TRUYỀN ĐỢNG VỚI MOMEN TẢI TRUNG BÌNH THEO ĐỒ THỊ PHỤ TẢI NÊU TRÊN BẰNG MƠ PHỎNG NÊU TRÊN MATLAB SIMULINK Hình 8.1 : Sơ đồ động điên chiều kích từ độc lập Ninh Quang Tùng Phạm Tuấn Vũ Lơp K57 TĐH (vt) GVHD: Phan Minh T ạo Hình 8.2 : Đap ứng tốc độ động w0  165, 4( rad / s) Hình 8.3 : Đap ứng dòng điên động I=102 (A) Ninh Quang Tùng Phạm Tuấn Vũ Lơp K57 TĐH (vt) GVHD: Phan Minh T ạo LỜI CẢM ƠN Sau thời gian tìm hiểu,nghiên c ứu,h ọc h ỏi,trau d ồi ki ến th ức v ề c sở truyền động điên em hoàn thành đồ an thày giao cho V s h ương dân tận tình từ bươc giảng viên Phan Minh Tạo em nắm kiến thức tốt để thưc hiên đồ an Cuối em xin cảm ơn thày cô giao khoa C Đi ên b ộ mơn Tư Động Hóa trường tạo điều kiên truyền thụ kiến thức cho em ,giúp em nắm vững cac kiến thức lý thuyết thưc hành ,đó hành trang vững cho sau trường Tuy nhiên thời gian nghiên cứu hạn chế,nên đồ an chúng em khơng tranh kh ỏi nh ững thiếu sót Em mong nhận sư đóng góp ý kiến giúp đỡ cac thầy cô cac b ạn đ ể đồ an em hoàn thiên Ninh Quang Tùng Phạm Tuấn Vũ Lơp K57 TĐH (vt) GVHD: Phan Minh T ạo ... lý điều chỉnh động 3.Hệ truyền động điều chỉnh xung áp - động Bộ biến đổi xung ap động nguồn điên ap dùng để điều ch ỉnh tốc độ động điên chiều ,phần chủ yếu nguồn ap điều khiển Sơ đồ nguyên lý... bặm, ngồi trời hay nhà ) Nguyên nhân phải chọn động Viêc chọn cơng suất động có ý nghĩa lơn đối v TÐÐ Nếu nâng cao cơng suất động chọn so vơi phụ tải động kéo dễ dàng nh ưng gia thành đầu tư tăng... điên động chạy non tải Ngược lại chọn công suất động nhỏ cơng suất tải u cầu động không kéo tải hay kéo tải cach nặng nề, dân t cac cuộn dây bị phat nóng qua mức, làm giảm tuổi thọ động làm động