Đồ án môn học THHĐC hệ thống cân định lượng
án môn h c t ng h p h i n cĐồ ọ ổ ợ ệ đ ệ ơ Tên đ tàiề : Thi t k h th ng truy n đ ng cho cân ăng ế ế ệ ố ề ộ đ nh l ng ị ượ Đ ng c đi n m t chi u ộ ơ ệ ộ ề - S li u :ố ệ + L c kéo 600Nự + T c c c i 1,5 m/số độ ự đạ + T c c c ti u 0,075 m/số độ ự ể + ng kính tr c 300 mmĐườ ụ + H p s i = 10 ; ộ ố η = 80% - Yêu c u :ầ + Nêu yêu c u công ngh c a truy n ng ầ ệ ủ ề độ + Tính ch n công su t ng cọ ấ độ ơ + Ch n ph ng án truy n ng ọ ươ ề độ + Xây d ng s i u khi n ự ơ đồ đ ề ể + T ng h p h ổ ợ ệ Chương I 1 F Ph uễ V t li uậ ệ C c u cân nh l ngơ ấ đị ượ Puli ch ng ủ độ H p sộ ố ng c Độ ơ Mô tả quá trình công nghệ và yêu cầu đối với hệ truyền động cân băng định lượng 1 . Mô t quá trình công ngh c a cân băng đ nh ả ệ ủ ị l ng ượ Cân b ng nh l ng là c c u tác ng liên t c thu c nhóm máyă đị ượ ơ ấ độ ụ ộ nâng v n chuy n. Là thi t b v n t i liên t c dùng chuyên ch hàngậ ể ế ị ậ ả ụ để ở d ng h t, c c ( cát, á d m, than, thóc g o .) ho c các v t li u th r nạ ạ ụ đ ă ạ ặ ậ ệ ể ắ ( g , hòm , thép th i ) theo ph ng n m ngang ho c theo m t ph ngỗ ỏ ươ ằ ặ ặ ẳ nghiêng ( góc nghiêng không l n h n 30ớ ơ o ). Nó óng vai trò quan tr ng trongđ ọ quá trình s n xu t, là c u n i gi a các h ng m c, công trình s n xu t riêngả ấ ầ ố ữ ạ ụ ả ấ bi t gi a các phân x ng trong m t nhà máy, gi a các máy s n xu t trongệ ữ ưở ộ ữ ả ấ m t dây chuy n s n xu t.ộ ề ả ấ H truy n ng cân b ng nh l ng g m có: ệ ề độ ă đị ượ ồ + ng cĐộ ơ + H p sộ ố + Puli ch ngủ độ + B ng t iă ả + Ph uễ + C c u cân nh l ng ơ ấ đị ượ ng c quay tang ch ng thông qua h p s và Puli ch ng ,Độ ơ ủ độ ộ ố ủ độ nh ma sát mà b ng t i chuy n ng . Tang b ng t do quay do ma sátờ ă ả ể độ ị độ ự v i b ng . kh c ph c võng c a b ng ng i ta t các con l n vàớ ă Để ắ ụ độ ủ ă ườ đặ ă chúng c ng t do quay do ma sát v i b ng . V t li u t ph u nh b ng t iũ ự ớ ă ậ ệ ừ ễ ờ ă ả c chuy n n máng ph i li u. Kh i l ng c a v t li u c c c uđượ ể đế đổ ở ố ệ ố ượ ủ ậ ệ đượ ơ ấ cân nh l ng cân chính xác theo l ng t ban u.đị ượ ượ đặ đầ N ng su t c a b ng t i c tính theo bi u th c:ă ấ ủ ă ả đượ ể ứ vQ . ∂= [ kg/s ] hay: v v Q 6,3 1000 3600 ∂= ∂ = [ t n/h ]ấ trong ó: đ ∂ : kh i l ng t i theo cji u dài [kg/m ]ố ượ ả ề v : t c di chuy n c a b ng [m/s]ố độ ể ủ ă Kh i l ng c a b ng t i theo chi u dài c tính theo công th c:ố ượ ủ ă ả ề đượ ứ 3 10 γ S =∂ trong ó: đ γ : kh i l ng riêng c a v t li u [ t n/mố ượ ủ ậ ệ ấ 3 ] S : ti t di n c t ngang c a v t li u trên b ng [ mế ệ ắ ủ ậ ệ ă 2 ] 2 . Các thông s k thu t, đ c đi m công ngh và ố ỹ ậ ặ ể ệ yêu c u đ i v i h truy n đ ng băng t i ph i li uầ ố ớ ệ ề ộ ả ố ệ 2.1 . Các thông s k thu tố ỹ ậ 2 − H truy n ng s d ng ng c i n m t chi u.ệ ề độ ử ụ độ ơ đ ệ ộ ề − L c kéo 600 Nự − T c c c i 1,5 m/số độ ự đạ − T c c c ti u 0,075 m/số độ ự ể − ng kính tr c 300 mmĐườ ụ − H p s i =ộ ố 10 ; η = 80% 2.2 . c i m công ngh và yêu c u i v i h Đặ đ ể ệ ầ đố ớ ệ truy n ngề độ a . Lo i ph t iạ ụ ả c tính c c a máy s n xu t th ng có d ngĐặ ơ ủ ả ấ ườ ạ ( ) α −+= dm codmcoc w w MMMM trong ó: Mđ co - Mômen ng v i t c ứ ớ ố độ ϖ = 0 M m - Mômen ng v i t c wđ đứ ớ ố ộ mđ Mc - Mômen ng v i t c ứ ớ ố độ ϖ V i b ng t i ớ ă ả α = 0. Do ó ta có đ M c = M đm = const . Ta th y r ng t iấ ằ ả c a h truy n ng b ng t i ph i li u h u nh ít thay i trong quá trìnhủ ệ ề độ ă ả ố ệ ầ ư đổ làm vi c. H truy n ng này là h làm vi c ch dài h n. ệ ệ ề độ ệ ệ ở ế độ ạ Ta có th công su t và momen c n tĩnh c a truy n ng i uđ đ đồ ị ấ ả ủ ề ộ ề ch nh t c v i Mỉ ố độ ớ c = const nh sau: ư w w max P c M c w min P max M c ,P c b . Chi u quay c a băngề ủ Băng tải nhận vật liệu từ phễu và vận chuyển đến nơi phối liệu nên chuyển động của nó là theo một chiều bắt buộc và không có đảo chiều quay. Nếu đảo chiều quay của băng tải thì do quán tính nguyên vật liệu sẽ rơi vãi, không bảo đảm được yêu cầu phối liệu. Ngoài ra khi đảo chiều thì có một số phần của vật liệu không chuyển qua được thiết bị cảm biến để cân chính xác. 3 c . Gi n đ ph t iả ồ ụ ả Các thông s chính c a h truy n ngố ủ ệ ề độ V n t c l n nh t, nh nh tậ ố ớ ấ ỏ ấ v min = 0,075 ( m/s ) v max = 1,5 ( m/s ) V n t c c a tr c quayậ ố ủ ụ )/(10 15,0 5,1 ' )/(5,0 15,0 075,0 ' max max min min srad R v w srad R v w === === V n t c c a tr c quay qui đ i v i i = 10 ậ ố ủ ụ ổ ớ )/(510.5,0.' )/(10010.10.' minmin maxmax sradiww sradiww === === T ph ng trình ng h c c a truy n ng i n ừ ươ độ ọ ủ ề độ đ ệ dt dw JMM c += ta có gi n đ ph t i ả ồ ụ ả + o n 01 là o n b ng t i c kh i ng. Vì b ng t i làm vi cĐ ạ đ ạ ă ả đượ ở độ ă ả ệ ch dài h n, s l n óng c t ít. Các yêu c u v kh i ngở ế độ ạ ố ầ đ ắ ầ ề ở độ ng c là không n ng n . Ta có th cho b ng t i kh i ng n t cđộ ơ ặ ề ể ă ả ở độ đế ố làm vi c và n nh t c ó r i m i cho nguyên v t li u r iđộ ệ ổ đị ở ố độ đ ồ ớ ậ ệ ơ xu ng b ng t ph u.ố ă ừ ễ + o n 12 là o n b ng t i làm vi c v i t i MĐ ạ đ ạ ă ả ệ ớ ả c không i. Bi nđổ ế thiên dw/dt ch có trong giai o n t c bi n thiên t c o n 01 vàỉ đ ạ ố độ ế ứ đ ạ 23. + o n 23 là o n gi m t c và d ng b ng t i. Ta c ng có th choĐ ạ đ ạ ả ố ừ ă ả ũ ể b ng t i d ng t do, ho c d ng t do có dùng thêm phanh hãm.ă ả ừ ự ặ ừ ự d . Các yêu c u v kh i đ ng và hãmầ ề ở ộ 4 0 1 2 3 M C t Hệ truyền động băng tải phối liệu khi khởi động với gia tốc lớn sẽ làm tăng lực đàn hồi gây biến dạng băng và làm đứt băng. Để hạn chế điều này ta phải sử dụng khâu giảm tốc khi khởi động. ng c có th kh i ng c sau khi m t i n trong quá trìnhĐể độ ơ ể ở độ đượ ấ đ ệ làm vi c thì ch n ng c có mômen kh i ng l n.ệ ọ độ ơ ở độ đủ ớ Khi d ng thì không yêu c u d ng chính xác, nh ng c ng tránh choừ ầ ừ ư ũ h d ng v i gia t c l n gây h h ng, t b ng. H truy n ng b ng t iệ ừ ớ ố ớ ư ỏ đứ ă ệ ề độ ă ả th ng làm vi c liên t c ít khi ph i d ng nên không cân fthi t k b gi mườ ệ ụ ả ừ ế ế ộ ả t c. C ng không c n thi t k phanh hãm vì khi k t thúc công vi c ta s ố ũ ầ ế ế ế ệ ẽ để cho b ng d ng t do.ă ừ ự e . S đ đ ng h cơ ồ ộ ọ Sơ đồ động học của hệ truyền động cân băng định lượng có dạng đơn giản như sau : Trong ó: đ 1- ng c i nĐộ ơ đ ệ 2- H p t c ộ ố độ 3- Tr c chính l p vào máy quay b ng t iụ để ắ ă ả g . H truy n đ ng nhi u đ ng cệ ề ộ ề ộ ơ Khi có nhiều băng tải làm việc nối tiếp trong một dây truyền đòi hỏi phải đồng bộ hoá tốc độ của các động cơ truyền động và đặt các khoá liên động cần thiết bảo đảm thứ tự tác động. Khi đó tốc độ động cơ phải bằng nhau trong mọi trường hợp để tránh các lực đàn hồi trên băng. h . Đ chính xácộ Độ chính xác về tốc độ là yêu cầu quan trọng , được đánh giá bởi sai lệch tĩnh: %100%100 % d td dm w ww w w − = ∆ =∂ i . D i đi u ch nhả ề ỉ 5 Wc Pc Mc Wd i n puli chñ ®éng kÐo m¸y s¶n xuÊt 1:20075,0:5,1: minmax === wwD Ch ng IIươ tính chọn công suất động cơ 1 . Xác nh các thông s c n thi tđị ố ầ ế T c l n nh t và nh nh tố độ ớ ấ ỏ ấ Mô men c n qui i v tr c ng c :ả đổ ề ụ độ ơ 6 )/(5/)*( )/(10010*)015,0/5,1(. maxminmaxmin max max sradvv sradi R v == === ωω ω 2 .Tính công su t ng cấ độ ơ Để tính chọn công suất động cơ trong trường hợp truyền động có điều chỉnh tốc độ, ta cần xác định các yêu cầu cơ bản sau: • Đ c tính ph t i truy n đ ngặ ụ ả ề ộ P c (ω), M c (ω): Ph t i truy n ng ụ ả ề độ yêu c u i u ch nh t c v i M = const. Khi ó, công su t yêu c u c c i ầ đ ề ỉ ố độ ớ đ ấ ầ ự đạ P max = M mđ .ω max M c 0 ω min ω max ω M c = const Đ c tính ph t iặ ụ ả • Ph m vi đi u ch nh t c đạ ề ỉ ố ộ ω max và ω min D i i u ch nh t c : D =ả đ ề ỉ ố độ ω max /ω min = 20 : 1 • Ph ng pháp đi u ch nh và b bi n đ i trong h th ng truy n ươ ề ỉ ộ ế ổ ệ ố ề đ ngộ Dự dịnh dùng phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng sử dụng chỉnh lưu cầu ba pha có điều khiển (thyristor). • Lo i đ ng c truy n đ ngạ ộ ơ ề ộ Yêu c u dùng ng c m t chi u kích t c l p.ầ độ ơ ộ ề ừ độ ậ Đặc điểm của truyền động băng tải là giữ M = const trong phạm vi điều chỉnh tốc độ. Do đó, ta có yêu cầu công suất cực đạI: Ta ch n lo i ng c ọ ạ độ ơ ΠH-68 c a Nga v i các thông s sauủ ớ ố 7 )(25,11 8,0.10 15,0.600 . . Nm i RF M cqd === η )(4,1)(140025,1*1125*25,1 )(1125100*25,11* max maxmax kwwPP wMP dm cqd ====⇒ === ω ◊ P mđ = 1,45 (kW) ◊ U mđ = 220 (V) ◊ I mđ = 8,5 (A) ◊ n mđ = 2100 (vòng/phút) ◊ R = R ư + R cp =2,49(Ω) ◊ Φ mđ = 4,8 (mWb) ◊ I kt = 0,57 (A) ◊ J đ = 0,125 (kg.m 2 ) 2p = 4 Xác đ nh các thông s đ ng cị ố ộ ơ • i n c m ph n ngĐ ệ ả ầ ứ • L ư = )(5,34)(0345,0 2100.2.5,8 220 .6,5 . mHH npI U k dmdm dm L === • Trong ó kđ L là h s l y giá tr 5,5 ệ ố ấ ị ÷ 5,7 i v i máy không bù và đố ớ • k L = 1,4 ÷ 1,9 i v i máy có bù; p là s ôi c c.đ đố ớ ố ự • kΦ mđ = 9,0 219,9 49,2.5,8-220 d == − m dmdm RIU ω • Mômen quán tính ph n ngầ ứ : J = 0,125(kg.m 2 ) • H ng s th i gian c h cằ ố ờ ơ ọ T c = )s(412,0 )9,0( 125,0).182,049,2( )Φk( J.R 22 dm Σ = + = • H ng s th i gian m ch ph n ngằ ố ờ ạ ầ ứ T ư = )(014,0 49,2 0345,0 - s R L == • Ph ng trình c tính c c a ng c i n m t chi u kích t c ươ đặ ơ ủ độ ơ đ ệ ộ ề ừ độ l p:ậ MM k R k U 07,34,244 )( 2 - −= Φ − Φ = ω Chương III Ch n ph ng án truy n ngọ ươ ề độ Chọn phương án truyền động là dựa trên các yêu cầu công nghệ và kết quả tính chọn công suất động cơ, từ đó tìm ra một loạt các hệ truyền động có thể thoả mãn yêu cầu đặt ra. Bằng việc phân tích, đánh giá các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật các hệ truyền động này, kết hợp tính khả thi cụ thể mà ta có thể lựa chọn được một vài phương án hoặc một phương án duy nhất để thiết kế. Lựa chọn phương án truyền động tức là phải xác định được loại động cơ truyền động một chiều hay xoay chiều, phương pháp điều chỉnh tốc độ phù hợp với đặc tính tải, sơ đồ nối bộ biến đổi đảm bảo yêu cầu truyền động. Từ những phân tích về đặc điểm công nghệ, yêu cầu truyền động của băng tảI và nhiệm vụ thiết kế (dùng động cơ đIện một chiều), để điều chỉnh 8 tốc độ động cơ quay puli chủ động, ta phải điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ, giữ từ thông không đổi. Với phương án điều chỉnh tốc độ bằng điều chỉnh điện áp phần ứng và giữ từ thông động cơ không đổi thì ta có các phương án truyền động sau: − H th ng truy n ng máy phát - ng c m t chi u (H F- ).ệ ố ề độ độ ơ ộ ề ệ Đ − H th ng truy n ng ch nh l u i u khi n thyristor- ng c m t ệ ố ề độ ỉ ư đ ề ể độ ơ ộ chi u ( H T- ).ề ệ Đ − H th ng i u ch nh xung áp - ng c m t chi u ( H XA- ).ệ ố đ ề ỉ độ ơ ộ ề ệ Đ 1 . H th ng truy n ng máy phát - ng c m t ệ ố ề độ độ ơ ộ chi u (F- )ề Đ a . C u trúc h F-Đấ ệ Hệ thống máy phát - động cơ (hệ F-Đ hay Ward-Léonard) là hệ truyền động điện mà bộ biến đổi điện là máy phát điện một chiều kích từ độc lập. Máy phát điện này thường do động cơ sơ cấp không đồng bộ ba pha ĐK quay và coi tốc độ quay của máy phát là không đổi. U kF U ®ku ~ i KF F §K F ω M § U k§ U ®k ~ i K§ ω M I S đ nguyên lý h F-Đơ ồ ệ S nguyên lý m t h F- c th hi n trên hình v . ng c ơ đồ ộ ệ Đ đượ ể ệ ẽ Độ ơ Đ truy n ng quay chi ti t c a máy mài M c c p i n t máy phát F.ề độ ế ủ đượ ấ đ ệ ừ ng c s c p kéo máy phát F v i t c không i là ng c i nĐộ ơ ơ ấ ớ ố độ đổ độ ơ đ ệ không ng b K. Khi i u ch nh dòng i n kích t máy phát iđồ ộ Đ đ ề ỉ đ ệ ừ KF thì i uđ ề ch nh c t c không t i c a h th ng còn c ng c tính c cỉ đượ ố độ ả ủ ệ ố độ ứ đặ ơ đượ gi nguyên.ữ b . Đ c đi m c a h F-Đặ ể ủ ệ Các chỉ tiêu chất lượng của hệ truyền động F-Đ về cơ bản tương tự như các chỉ tiêu hệ điều chỉnh điện áp dùng bộ biến đổi nói chung. Ưu điểm nổi bật nhất của hệ F-Đ là sự chuyển đổi trạng thái làm việc rất linh hoạt, khả năng quá tải lớn. Do vậy thường sử dụng hệ F-Đ ở các máy khai thác trong công nghiệp mỏ. Nhược điểm quan trọng nhất của hệ F-Đ là dùng nhiều máy điện quay, trong đó ít nhất là hai máy điện một chiều, gây ồn lớn, hiệu suất thấp (không quá 75%), công suất lắp đặt máy ít nhất gấp ba lần công suất động cơ chấp 9 hành. Ngoài ra, do các máy phát một chiều có từ dư, đặc tính từ hoá có trễ nên khó điều chỉnh sâu tốc độ. Với những hệ truyền động điện đòi hỏi dải điều chỉnh rộng hơn và cần điều chỉnh sâu hơn, ổn định tốc độ tốt hơn thì phải thay máy phát F bằng các nguồn áp máy điện khác như các máy điện khuếch đại (MKĐ) và có các phản hồi nâng cao chất lượng. Các đ c đi m khácặ ể − Phạm vi điều chỉnh tốc độ được nâng lên (cỡ 30:1). Điều chỉnh tốc độ bằng phẳng trong phạm vi điều chỉnh. Việc điều chỉnh tiến hành trên mạch kích từ máy phát nên tổn hao nhỏ. Hệ điều chỉnh đơn giản, có thể thực hiện hãm điện dễ dàng. − V n u t ban u và di n tích l p t l n.ố đầ ư đầ ệ ắ đặ ớ 2 . H th ng truy n ng ch nh l u i u khi n - ệ ố ề độ ỉ ư đ ề ể ng c m t chi uđộ ơ ộ ề T c ng c i n m t chi u có th c i u ch nh trong ph m viố độ độ ơ đ ệ ộ ề ể đượ đ ề ỉ ạ r ng và b ng ph ng nh h ch nh l u - ng c (hay h truy n ng vanộ ằ ẳ ờ ệ ỉ ư độ ơ ệ ề độ m t chi u) trong ó các b ch nh l u là i u khi n c. Các van i uộ ề đ ộ ỉ ư đ ề ể đượ đ ề khi n có th là èn thyraton, èn thu ngân, thyristor. Hi n nay, do côngể ể đ đ ỷ ệ ngh ch t o bán d n công su t phát tri n nên các thyristor c s d ngệ ế ạ ẫ ấ ể đượ ử ụ r ng rãi t o ra các b ch nh l u có i u khi n b i nh ng tính ch t uộ để ạ ộ ỉ ư đ ề ể ở ữ ấ ư vi t: g n nh , t n hao ít, quán tính nh , tác ng nhanh, công su t kh ngệ ọ ẹ ổ ỏ độ ấ ố ch nh . Trong h th ng truy n ng ch nh l u i u khi n - ng c m tế ỏ ệ ố ề độ ỉ ư đ ề ể độ ơ ộ chi u (CL- ), b bi n i có s c i n ng Eề Đ ộ ế đổ ứ đ ệ độ đ ph thu c giá tr c a phaụ ộ ị ủ xung i u khi n (góc i u khi n đ ề ể đ ề ể α). Ch nh l u có th dùng làm ngu n i uỉ ư ể ồ đ ề ch nh i n áp ph n ng ho c dòng kích t ng c . Tùy theo yêu c u cỉ đ ệ ầ ứ ặ ừ độ ơ ầ ụ th c a truy n ng mà có th dùng các s ch nh l u thích h p (ch nhể ủ ề độ ể ơ đồ ỉ ư ợ ỉ l u c u, ch nh l u tia .). Các b ch nh l u thyristor dùng trong truy n ngư ầ ỉ ư ộ ỉ ư ề độ i n m t chi u t o thành h th ng truy n ng Thyristor - ng c (h T-đ ệ ộ ề ạ ệ ố ề độ Độ ơ ệ ).Đ a . H truy n đ ng thyristor-đ ng c (T-Đ)ệ ề ộ ộ ơ Hệ truyền động T-Đ là hệ truyền động động cơ điện một chiều kích từ độc lập, điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng hoặc thay đổi điện áp đặt vào phần kích từ của động cơ thông qua các bộ biến đổi chỉnh lưu dùng thyristor. M § U ®k ~ i K§ ω M ~ U ®k S đ nguyên lý c a h truy n đ ng T-Đơ ồ ủ ệ ề ộ 10 . quá trình công nghệ và yêu cầu đối với hệ truyền động cân băng định lượng 1 . Mô t quá trình công ngh c a cân băng đ nh ả ệ ủ ị l ng ượ Cân b ng nh l ng. ệ ẽ để cho b ng d ng t do.ă ừ ự e . S đ đ ng h cơ ồ ộ ọ Sơ đồ động học của hệ truyền động cân băng định lượng có dạng đơn giản như sau : Trong ó: đ 1-