Trang bị điện điện tử cầu trục 200 tấn nhà máy đóng tàu phà rừng đi sâu nghiên cứu mô phỏng cơ cấu nâng hạ hàng

kỹ thuật

LỜI NÓI ĐẦU Ở nƣớc ta với địa hình có bờ biển dài và nhiều sông lớn, từ lâu ngành vận tải thuỷ đã hình thành, phát triển và đóng vai trò ngày càng quan trọng trong nền kinh tế. Trong nền công nghiệp phát triển nhƣ hiện nay, nhu cầu về vận chuyển và bốc xếp hàng hóa là thiết yếu và đòi hỏi cải thiện cả về năng lực cũng nhƣ chất lƣợng bốc xếp. Cầu trục là thiết bị bốc xếp quan trọng không thể thiếu trong các nhà máy và cảng biển. Với nhiều cải tiến về kỹ thuật cũng nhƣ áp dụng các công nghệ điều khiển hiện đại đã nâng cao đƣợc năng suất lao động và an toàn trong lao động bốc xếp. Với tầm quan trọng nhƣ vậy, việc nghiên cứu cầu trục 200 tấn của công ty đóng tàu Phà Rừng là một nhiệm vụ quan trọng, giúp ta hiểu sâu và khai thác tối ƣu năng suất thiết bị, đƣa ra đƣợc những giải pháp kỹ thuật hợp lý nhằm hoàn thiện nhóm thiết bị, phục vụ tốt hơn cho sản xuất. Sau 4 năm học tập tại trƣờng Đại học Dân lập Hải Phòng, em đã đƣợc giao đề tài tốt nghiệp “Trang bị điện - điện tử cầu trục 200 tấn nhà máy đóng tàu Phà Rừng. Đi sâu nghiên cứu mô phỏng cơ cấu nâng hạ hàng”. Bản đồ án gồm các nội dung sau: Chương 1: Khái quát chung về cầu trục và cần trục. Chương 2: Trang bị điện - điện tử cầu trục 200 tấn. Chương 3: Nghiên cứu cơ cấu nâng hạ hàng và mô phỏng cơ cấu nâng hạ hàng cầu trục 200 tấn bằng phần mềm MATLAB & SIMULINK. . Trong quá trình thực hiện, do vốn kiến thức còn hạn chế, thời gian thực hiện không nhiều nên bản đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong đƣợc sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo và các bạn. Em xin chân thành cảm ơn! Hải Phòng, ngày 12 tháng 7 năm 2010 Sinh viên thực hiện Dƣơng Hồng Khánh CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CẦN TRỤC - CẦU TRỤC 1.1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CẦN TRỤC - CẦU TRỤC [1; Tr 5] Cầu trục - cần trục làm nhiệm vụ chuyển dịch hàng hóa, vật tƣ, thiết bị từ chỗ này sang chỗ khác. Thí dụ trong xây dựng công trình công nghiệp, cầu trục nâng các thiết bị công nghệ từ mặt đất lên cao để lắp ráp thành một dây chuyền sản xuất. Trong nhà máy luyện kim, cầu trục vận chuyển cuộn thép, phôi thép hoặc các thùng kim loại nóng chảy để đổ vào khuôn đúc vv…. Trong các nhà máy cơ khí cầu trục vận chuyển các phôi gia công để gá lắp lên các máy hay vận chuyển các chi tiết đƣợc gia công xong đƣa sang công đoạn khác. Trong các cảng biển: Cần trục bốc dỡ hàng từ trên tầu xuống kho bãi hay vận chuyển xuống tàu, vận chuyển container, các máy móc xuất nhập khẩu qua đƣờng biển vv… Nhƣ vậy cầu trục và cần trục giúp cho con ngƣời cơ khí hóa, tự động hóa khâu bốc xếp làm giảm sức lao động và tăng năng suất chất lƣợng sản xuất. Điều này cho thấy trong bất kỳ lĩnh vực sản xuất nào cũng có thể tham gia cần trục và cầu trục. Vì tính đa dạng của nó nên cấu tạo của cần trục và cầu trục rất đa dạng và khác nhau. Tuy nhiên nó có đặc điểm và các cơ cấu chung thí dụ cầu trục thƣờng có ba cơ cấu chính: Cơ cấu nâng hạ, cơ cấu di chuyển dọc, cơ cấu di chuyển ngang và một số cơ cấu phụ để lấy và giữ hàng. Cần trục thƣờng có nhiều cơ cấu làm đƣợc nhiều nhiệm vụ khác nhau cụ thể có cơ cấu nâng hạ, cơ cấu quay cần, cơ cấu thay đổi tầm với, cơ cấu dịch chuyển và các cơ cấu phụ. Các thế hệ cần trục và cầu trục từ trƣớc năm 1986 với hệ truyền động điện cơ thông thƣờng là động cơ không đồng bộ rôto dây quốn điều chỉnh tốc độ bằng cách điều chỉnh điện trở phụ trong mạch rôto. Mạch điều chỉnh chính sử dụng các rơle, công tắc tơ nên hệ thống hoạt động kém chính xác vì tần số đóng cắt lớn, gây ra mòn tiếp điểm của các công tắc tơ, rơle nên phải bảo dƣỡng thƣờng xuyên, dùng điện trở mạch rôto gây tổn hao lớn về mặt điện năng khi điều chỉnh tốc độ động cơ. Tín hiệu điều khiển từ tay trang điều khiển đƣợc đƣa ra thông qua các rơle trung gian, tín hiệu ra của các rơle trung gian dùng để điều khiển đóng cắt các công tắc tơ cấp nguồn cho động cơ thực hiện của từng cơ cấu, sự liên động giữa các cơ cấu chủ yếu bằng cơ khí. Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nhất là điện tử công suất và tin học thì các hệ thống truyền động cho cần trục và cầu trục là các hệ thống điện cơ với động cơ rôto lồng sóc điều chỉnh tốc độ bằng biến tần. Hệ thống điều khiển hiện đại thƣờng đƣợc thiết kế điều khiển bằng PLC hoặc máy tính số. Hệ thống điều khiển thƣờng là hệ kín điều khiển giám sát bằng máy tính có độ tin cậy cao, nó kiểm tra các thông số đầu vào và điều khiển tập trung tại CPU nên dễ dàng bảo vệ liên động giữa các cơ cấu của hệ thống. Tín hiệu từ tay điều khiển qua bộ mã hóa 8 bit hoặc không qua bộ mã hóa đƣợc đƣa tới đầu vào của PLC, tín hiệu ở đầu ra của PLC có thể đƣa tới biến tần, microrơle để đóng cắt các công tắc tơ cấp nguồn cho động cơ. Tùy theo yêu cầu công nghệ, chất lƣợng bốc xếp và giá thành mà ngƣời ta chọn các cấp tốc độ cho động cơ để từ đó lựa chọn biến tần hay dùng rơle, công tắc tơ thích hợp, nhƣng vẫn phải thỏa mãn các yêu cầu của công nghệ bốc xếp đã quy định. 1.2. PHÂN LOẠI CẦN TRỤC - CẦU TRỤC [1; Tr 5 ÷ 12] 1.2.1. Phân loại theo trọng tải nâng vận chuyển hàng hóa 1) Cần trục, cầu trục có tải trọng nhỏ: trọng tải nâng chuyển từ 1 – 5 (tấn) 2) Cần trục, cầu trục có tải trọng trung bình: trọng tải nâng chuyển từ 10 – 30 (tấn) 3) Cần trục, cầu trục có tải trọng lớn: trọng tải nâng chuyển từ 30 – 60 (tấn) 4) Cần trục, cầu trục có tải trọng rất lớn: trọng tải nâng chuyển từ 80 – 1200 (tấn) 1.2.2. Phân loại theo đặc điểm công tác 1. Cần trục chân đế hay còn gọi là cần cẩu chân đế Hình 1.1: cần trục chân đế Cần trục chân đế đƣợc biểu diễn trên hình 1.1 có các cơ cấu chính: Cơ cấu nâng hạ hàng; Cơ cấu nâng hạ cần; Cơ cấu quay (cơ cấu quay mâm); Cơ cấu di chuyển chân đế. Cần trục chân đế có khả năng bốc xếp hàng rời bằng gầu ngoạm, bốc xếp hàng hóa treo trên móc cần trục, bốc xếp container vv… 2. Cần trục lắp đặt trên công tông nổi Hình 1.2: Cần trục trên công tông nổi Cần trục cảng lắp đặt trên công tông nổi biểu diễn trên hình 1.2, loại này thƣờng có trọng tải lớn, dùng để nâng hạ các cấu kiện của ngành lắp máy đƣợc vận chuyển bằng đƣờng thủy mà các cần trục chân đế không có khả năng bốc xếp. Các cảng biển trang bị các loại cẩu này không nhiều nhƣng tính cơ động của nó rất cao để đáp ứng nhu cầu của bốc xếp siêu trọng mà vẫn đảm báo tính kinh tế trong khai thác vận hành. 3. Cần trục - tời hàng trên tàu biển Hình 1.3: Cầu trục trên tàu thủy Cầu trục tời hàng trên các tàu biển khi cập cảng tham gia vào quá trình bốc xếp hàng hóa biểu diễn trên hình 1.3. Cần trục trên tàu thủy gồm có ba cơ cấu điều khiển chuyền động chính: Cơ cấu nâng hạ hàng; Cơ cấu nâng hạ và cơ cấu quay. Sự hoạt động của cần cẩu trên tàu thủy phụ thuộc nhiều vào góc nghiêng của tàu trong quá trình bốc xếp hàng hóa, góc nghiêng trong quá trình hoạt động lớn hơn so với cần cẩu chân đế đặt ở cảng. Tời hàng trên tàu thủy thƣờng có hai loại: Tời đơn và tời kép. Tời đơn là loại tời chỉ có một cần, các chuyển động của nó tƣơng tự cần cẩu. Tời kép là loại tời có hai cần thƣờng có hai chuyển động khi bốc xếp hàng hóa là nâng hạ và kéo bằng tời để dịch chuyển hàng hóa trong khoảng cách giữa hai đỉnh cần. Đặc điểm làm việc của tời đơn trên tàu thủy đảm bảo đƣợc tính linh hoạt cao, thời gian đƣa vào làm việc nhanh hơn so với tời kép. Nhƣợc điểm của loại này đòi hỏi công suất đặt lớn hơn so với tời kép. 4. Xe nâng - cần cẩu trên ô tô Hình 1.4: Xe nâng chuyển container chuyên dụng Hình 1.5: Cần trục lắp trên xe ôtô Xe nâng và cần cẩu trên ô tô đƣợc mô tả nhƣ hình 1.4 và hình 1.5. Nhóm thiết bị bốc xếp hàng hóa này có số lƣợng lớn ở cảng biển, sự làm việc của chúng có tính linh hoạt cao, hiệu quả kinh tế trong sử dụng. Các xe nâng chuyên dụng thƣờng có các cơ cấu điều khiển chuyển động tƣơng tự cần cẩu: Chuyển động nâng hạ hàng, chuyển động nâng hạ cần và chuyển động quay. Cần cẩu trên ôtô có các cơ cấu điều khiển chuyển động chính tƣơng tự cần trục. Đặc điểm của cần cẩu đặt trên ô tô và xe nâng nguồn năng lƣợng sử dụng chủ yếu là điezel, hệ thống truyền động có thể bằng động cơ điện hoặc thủy lực. 5. Cần cẩu zíczắc Hình 1.6: Cần cẩu zíczắc Cần cẩu zíczắc đƣợc biểu diễn trên hình 1.6, là loại cần cẩu trang bị để thực hiện công tác dịch vụ nhƣ lắp mới, sửa chữa kho bãi nhà sƣởng, và công tác bảo dƣỡng hệ thống cung cấp điện, các cần cẩu chân đế vv…. Đặc điểm công tác của cần cẩu zíczắc là tính linh hoạt cao, gọn nhẹ. Các hệ thống điều khiển chuyển động thƣờng là điện thủy lực. 6. Cầu trục trang bị cho kho bãi và nhà xưởng Hình 1.7a: Cầu trục trong nhà máy cán tôn Hình 1.7b: Cầu trục trong nhà máy cơ khí. Cầu trục chạy trên ray trang bị cho kho hàng, các phân xƣởng cơ khí đƣợc biểu diễn trên hình 1.7a, 1.7b. Cầu trục loại này có các cơ cấu điều khiển chuyển động chính: Cơ cấu nâng hạ hàng; Cơ cấu di chuyển xe con; Cơ cấu di chuyển giàn. Các cầu trục này thƣờng đƣợc điều khiển tại chỗ và từ xa. 7. Cầu trục khung dầm hộp chạy trên đường ray Hình 1.8: Cầu trục khung dầm hộp chạy trên đường ray Cầu trục khung dầm thép dạng hộp chạy trên đƣờng ray đƣợc biểu diễn trên hình 1.8, đƣợc trang bị cho cảng biển, các nhà máy đóng tàu biển. Loại này thƣờng đƣợc thiết kế có trọng tải nâng lớn, làm việc trong phạm vi quy định. Gồm ba cơ cấu điều khiển chuyển động chính: Cơ cấu nâng hạ hàng; Cơ cấu di chuyển giàn; Cơ cấu di chuyển xe con. 8. Cầu trục bốc xếp container Hình 1.9: Cầu trục bánh lốp bốc xếp container . cầu trục và cần trục. Chương 2: Trang bị đi n - đi n tử cầu trục 200 tấn. Chương 3: Nghiên cứu cơ cấu nâng hạ hàng và mô phỏng cơ cấu nâng hạ hàng cầu trục. trục 200 tấn nhà máy đóng tàu Phà Rừng. Đi sâu nghiên cứu mô phỏng cơ cấu nâng hạ hàng . Bản đồ án gồm các nội dung sau: Chương 1: Khái quát chung về cầu