Bình Minh Đồ án 1

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG MỤC LỤC SVTH: Trương Khắc Bình Minh Lớp: DHTDHCK13A ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG LỜI NÓI ĐẦU Ngày phát triển nhanh chóng cách mạng khoa học kỹ thuật nói chung lĩnh vực điện - điện tử - tin học nói riêng làm cho mặt xã hội thay đổi ngày Trong hồn cảnh đó, để đáp ứng điều kiện thực tiễn sản xuất đòi hỏi người kĩ sư điện tương lai phải trang bị kiến thức chuyên ngành cách sâu rộng Trong trình học mơn thiết kế hệ thống tự động hóa trình em nhận đề tài: Thiết kế hệ thống điều khiển cho hệ cấu nâng hạ cầu trục Do kiến thức hạn chế, phạm vi thời gian có hạn, lượng kiến thức lớn nên khơng khỏi có sai sót Em mong nhận góp xây dựng thầy, giáo bè bạn để đồ án hoàn thiện Trong trình làm đồ án em nhận giúp đỡ, hướng dẫn, bảo nhiệt tình thầy, giáo góp ý xây dựng bạn bè Đặc biệt giúp đỡ thầy giáo Trần Duy Trinh thầy cô giáo công tác khoa điện Em xin chân thành cảm ơn ! Vinh, tháng 10 năm 2020 Sinh Viên Trương Khắc Bình Minh SVTH: Trương Khắc Bình Minh Lớp: DHTDHCK13A ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CẦU TRỤC 1.1 Khái niệm Cầu trục tên gọi chung máy trục chuyển động hai đường ray cố định kết cấu kim loại tường cao để vận chuyển vật phẩm khoảng không (khẩu độ) hai đường ray Các cấu đảm bảo chuyển động: Nâng hạ vật 1.2 Đặc điểm cấu tạo cầu trục Dầm cầu gọi dầm chính, thường có kết cấu hộp dàn, có hai dầm Trên dầm có xe cấu di chuyển qua lại dọc theo dầm Hai đầu dầm liên kết hàn đinh tán với hai dầm đầu Trên dầm đầu có hai cụm bánh xe: cụm bánh xe chủ động cụm bánh xe bị động Dẫn động cầu trục tay dẫn động điện Dẫn động tay chủ yếu dùng phân xưởng sửa chữa, lắp ráp nhỏ, nâng hạ khơng thường xun, khơng địi hỏi suất tốc độ cao Cầu trục thường chế tạo với thông số: - Tải trọng nâng: Q = ÷ 500 - Chiều cao nâng: Hmax = 16 m - Vận tốc nâng: Vn = ÷ 40 m/phút - Vận tốc di chuyển xe con: Vxmax = 60 m/phút - Vận tốc di chuyển cầu trục: Vcmax = 60 m/phút Cầu trục có Q > 10 thường trang bị hai ba cấu nâng, gồm cấu nâng hai cấu nâng phụ, lắp xe 1.3 Phân loại + Theo hình dạng phận nâng hạ mục đích sử dụng: - Cầu trục dùng móc tiêu chuẩn - Cầu trục dùng gầu ngoạm - Cầu trục dùng nam châm điện + Theo tải trọng: - Loại nhẹ: 10 - Loại trung bình: từ 10 tới 15 - Loại nặng: 15 + Theo chế độ làm việc: - Loại nhẹ: TĐ%= 10÷15%, số lần đóng cắt 60 - Loại trung bình: TĐ%= 15÷25%, số lần đóng cắt 120 - Loại nặng: TĐ%= 40÷60%, số lần đóng cắt 240 + Theo chức năng: - Cầu trục vận chuyển: sử dụng rộng rãi, yêu cầu độ xác không cao - Cầu trục lắp ráp: sử dụng phân xưởng khí, yêu cầu độ xác cao SVTH: Trương Khắc Bình Minh Lớp: DHTDHCK13A ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG 1.4 Cấu tạo Hình 1.1 Cấu tạo cầu trục Cấu tạo cầu trục thể hình 1.1, gồm phận chính: + Xe cầu Là khung sắt hình chữ nhật,được thiết kế với kết cấu chịu lực, gồm dầm chế tạo thép, đặt cách khoảng tương ứng với khoảng cách bánh xe con, bao quanh dàn khung Hai dầm cầu liên kết khí với hai dầm ngang tạo thành khung hình chữ nhật mặt phẳng ngang Các bánh xe cầu trục thiết kế dầm ngang khung để cầu trục chạy dọc suốt nhà xưởng cách dễ dàng + Xe Là phận chuyển động đường ray xe cầu, có đặt cấu nâng hạ cấu di chuyển cho xe Tùy theo công dụng cầu trục mà xe có hai, ba cấu nâng hạ, gồm cấu nâng hai cấu nâng phụ Xe di chuyển xe cầu xe cầu di chuyển dọc theo phân xưởng nhà máy đáp ứng việc vận chuyển hàng hóa đến nơi phân xưởng + Cơ cấu nâng - hạ Có hai loại chính: Loại dùng cho cầu trục dầm palăng điện palăng tay Palăng điện hay palăng tay có khả di chuyển dọc theo dầm để nâng hạ vật Các loại palăng chế tạo theo tải trọng tốc độ nâng yêu cầu Đối với loại dầm thông thường, cấu nâng hạ chế tạo đặt xe để di chuyển dọc theo dầm Trên xe có từ đến ba cấu nâng hạ SVTH: Trương Khắc Bình Minh Lớp: DHTDHCK13A ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG Ngồi cịn có cấu phanh hãm (hình 1.2) Phanh dùng dùng cầu trục có ba loại: phanh guốc, phanh đĩa phanh đai Nguyên lí hoạt động loại phanh giống Cơ cấu phanh hãm gồm có: - Má phanh - Cuộn dây nam châm phanh - Đối trọng phanh Hình 1.2 Cấu tạo cấu phanh hãm 1.5 Đặc điểm công nghệ - Cầu trục làm việc môi trường nặng nề hải cảng, nhà máy, xí nghiệp luyện kim - Làm việc chế độ đóng cắt cao - Ngồi ra, tùy theo q trình cơng nghệ mà ta có số u cầu như: + Cầu trục vận chuyển sử dụng rộng rãi, u cầu độ xác khơng cao + Cầu trục lắp ráp thường sử dụng phân xưởng khí, dùng để lắp ghép chi tiết khí nên yêu cầu độ xác cao + Các khí cụ điện, thiết bị điện hệ thống phải làm việc tin cậy để nâng cao suất, an toàn vận hành khai thác - Từ đặc điểm đưa yêu cầu hệ thống trang bị điện cấu: + Các phần tử cấu thành hệ thống phải đơn giản, dễ thay thế, sửa chữa, độ tin cậy cao + Trong mạch điều khiển phải có mạch bảo vệ điện áp khơng, bảo vệ tải ngắn mạch Quá trình mở máy diễn theo quy luật định sẵn Sơ đồ điều khiển cho động rieng biệt, độc lập SVTH: Trương Khắc Bình Minh Lớp: DHTDHCK13A ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG Có cơng tắc hành trình hạn chế hành trình tiến lùi cho xe cầu, xe con, hạn chế hành trình lên cấu nâng hạ Đảm bảo hạ hang tốc độ thấp Tự động cắt nguồn có người làm việc xe cầu 1.6 Yêu cầu truyền động 1.6.1 Đặc tính phụ tải Khảo sát cấu nâng hạ người ta nhận thấy momen cản cấu không đổi độ lớn chiều chiều quay động thay đổi Nói cách khác, momen cản cấu nâng hạ thuộc loại momen cản năng, có đặc tính Mc = constant không phụ thuộc vào chiều quay Điều giải thích dễ dàng momen cấu trọng lực tải gây Khi nâng tải, momen có tác dụng cản trở chuyển động, tức hướng ngược chiều quay Khi hạ tải, momen lại momen gây chuyển động, tức hướng theo chiều quay động Dạng đặc tính cấu nâng hạ sau: Hình 1.3 Đặc tính cấu nâng – hạ Từ đặc tính cấu nâng hạ ta có nhận xét: Khi hạ tải ứng với trạng thái phát động M đ momen hãm, Mc momen gây chuyển động Khi cần trục hạ tải dụng lực: hai momen gây chuyển động Như vậy, giai đoạn nâng hay hạ động phải điều khiển để đảm bảo làm việc với trạng thái làm việc nó, phù hợp với đặc tính tải phụ tải cầu trục biến đổi từ tới giá trị lớn 1.6.2 Chế độ làm việc động truyền động + Ở góc phần tư thứ nhất: Máy điện làm việc chế độ động (đường 1) M = Mc + Mđm Với: M- momen động sinh Mc- momen cản tải trọng gây Mđms - momen cản ma sát gây SVTH: Trương Khắc Bình Minh Lớp: DHTDHCK13A ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG Đối với động nâng hạ làm việc chế độ nâng hàng, động di chuyển làm việc chế độ chạy tiến + Ở góc phần tư thứ II: Máy điện làm việc chế độ máy phát Đối với cấu di chuyển, đường thực hãm tái sinh có ngoại lực tác dụng chiều với chuyển động cấu Còn cấu nâng hạ thực hãm động (đường 3) + Ở góc phần tư thứ III: Máy điện làm việc chế độ động Đối với cấu di chuyển tương ứng với chạy lùi Còn cấu nâng hạ: Mc < Mm M = Mms - Mc Chế độ gọi chế độ hạ động lực + Ở góc phần tư thứ IV: Máy điện làm việc chế độ máy phát Đối với cấu nâng hạ: Mc > Mms M = Mc – Mms Hàng hạ tải trọng Cịn động đóng điện nâng đề hãm tốc độ hạ hàng Lúc động làm việc chế độ hãm ngược (đường 2) Khi thực hạ động lực, động làm việc chế độ hãm tái sinh (máy phát) với tốc độ hạ lớn tốc độ đồng (đường 4) SVTH: Trương Khắc Bình Minh Lớp: DHTDHCK13A ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG Hình 1.4 Trạng thái làm việc động truyền động cầu trục 1.6.3.Yêu cầu truyền động + Chế độ làm việc: Động truyền động cấu nâng hạ nói chung có chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại, có tần số đóng cắt lớn + Vấn đề đảo chiều: Động cầu trục phải có khả đảo chiều quay, có momen thay đổi theo tải trọng rõ rệt Theo khảo sát từ thực tế khơng có tải trọng, momen động khơng vượt q (15÷20%)M đm Đối với cấu nâng hạ cầu trục gầu ngoạm tới 50%Mđm + Yêu cầu khởi động hãm: Trong hệ thống truyền động cấu nâng hạ nói chung cầu trục nói riêng, yêu cầu trình tăng tốc giảm tốc phải êm Bởi vậy, momen động trình độ phải hạn chế theo yêu cầu kĩ thuật an toàn Ở máy nâng tải trọng, gia tốc cho phép thường quy định theo khả chiu đựng phụ tải động Đối với cấu nâng hạ cầu trục gia tốc phải nhỏ 0,5m/s2 để khơng làm đứt cáp Thời gian khởi động nhỏ 2s Sử dụng phanh hãm chuẩn bị dừng điện phanh hãm phải dừng hệ truyền động trạng, tránh rơi tự Phải dừng xác nơi lấy tải hạ tải hay dừng xác tốc độ thấp + Yêu cầu truyền động trạng thái bất bình thường, hãm khẩn cấp, đảo chiều quay tức thời hay hãm đột ngột Các phận chuyển động phải có phanh hãm điện từ để giữ chặt trục, điện hay xảy cố đảm bảo an toàn cho người vận hành thiết bị Để đảm bảo điều này, sơ đồ điều khiển phải có cơng tắc hành trình để hạn chế chuyển động cấu Khi hãm khẩn cấp hay hãm đột ngột phải dừng xác + u cầu nguồn trang bị điện: Điện áp cung cấp cho cấu cầu trục không vượt 500V Mạng điện xoay chiều hay dùng 380/220V, mạng chiều hay dùng 220V, 44V Điện áp chiếu sang không vượt 220V Đa số làm việc môi trường nặng nề, đặc biệt hải cảng, nhà máy, xí nghiệp luyện kim, phân xưởng sửa chữa … nên khí cụ hệ thống truyền động trang bị điện cấu yêu cầu phải làm việc tin cậy, đảm bảo an toàn, suất điều kiện khắc nghiệt, đơn giản thao tác SVTH: Trương Khắc Bình Minh Lớp: DHTDHCK13A ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CHƯƠNG 2: TÍNH CHỌN CƠNG SUẤT ĐỘNG CƠ CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG 2.1 Tính tốn phụ tải Phụ tải tĩnh cấu nâng hạ chủ yếu tải trọng định Để xác định phụ tải tĩnh phải dựa vào sơ đồ động học cấu nâng hạ Hình 2.1: Sơ đồ động học cấu nâng - hạ 2.1.1 Lựa chọn thống số + Các thông số cho: - Bộ truyền lực có cặp bánh có tỷ số truyền i 1= i2= 5; - Hiệu suất cặp bánh ƞ1=ƞ2=0,96; - Trọng lượng vật nâng G=22KN; - Trọng lượng cáp nâng Gc=10%G; - Vận tốc nâng v=20m/s; - Tang trống có: Đường kính trống tời DCT= 0,58m, hiệu suất trống tời ƞCT= 0,93; - Momen quán tính cấu chuyển động hệ truyền động:Momen quán tính roto động Jd= 0,102; khớp nối Jk1=0,01; J1=0,01; J2 =0,03; J3 =0,06; J4 =0,03; Jk2 =0,07; trống tời JCT =0,252kgm2 + Lựa chọn thông số: Ở cho hệ thống làm việc mức trung bình, chọn số thông số cần thiết sau: - Gia tốc cực đại nâng: 0,5 m/s2 - Bội số hệ thống ròng rọc: u=2 - Chiều cao nâng tải: h=10 m SVTH: Trương Khắc Bình Minh Lớp: DHTDHCK13A ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG 2.1.2 Phụ tải tĩnh nâng tải + Momen trục động có tải: Mn= (Nm) Trong đó: G- trọng lượng tải trọng ; G0- trọng lượng lấy tải; Rt- bán kính tang nâng; u- bội số hệ thống ròng rọc; ƞc- hiệu suất cấu; I - tỉ số truyền; Trong đó: vn- tốc độ nâng tải n- tốc độ quay động Ứng với tải trọng khác định mức, ƞc xác định theo hệ số mang tải: Công suất động cần thiết để nâng vật: + Khi nâng không tải: Công suất động phát không nâng tải: 2.1.3 Phụ tải tĩnh hạ tải Có hai chế độ hạ tải: - Hạ động lực - Hạ hãm Hạ động lực thực tải trọng nhỏ Khi momen tải trọng gây không đủ để thắng ma sát cấu Máy điện làm việc chế độ động Hạ hãm thực hạ tải trọng lớn Khi đó, momen tải trọng gây lớn Máy điện phải làm việc chế độ hãm giữ cho tải trọng hạ với tốc độ ổn định (hạ khơng có gia tốc) Gọi momen trục động tải trọng gây khơng có tổn thất Mt thì: (Nm) Khi hạ tải trọng, lượng truyền từ phía tải trọng sang cấu truyền động nên: SVTH: Trương Khắc Bình Minh 10 Lớp: DHTDHCK13A ... cảm ơn ! Vinh, tháng 10 năm 2020 Sinh Viên Trương Khắc Bình Minh SVTH: Trương Khắc Bình Minh Lớp: DHTDHCK13A ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CẦU TRỤC 1. 1 Khái niệm Cầu... Trương Khắc Bình Minh 24 Lớp: DHTDHCK13A ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG Hình 3 .10 : Sơ đồ tổng thể phương án truyền động động chiều SVTH: Trương Khắc Bình Minh 25 Lớp: DHTDHCK13A ... cầu độ xác cao SVTH: Trương Khắc Bình Minh Lớp: DHTDHCK13A ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG 1. 4 Cấu tạo Hình 1. 1 Cấu tạo cầu trục Cấu tạo cầu trục thể hình 1. 1, gồm phận chính: + Xe cầu Là khung