Tính toán thiết kế hệ thống làm hàng tàu thủy môn truyền động điện tàu thủy 2

Tính toán thiết kế hệ thống làm hàng tàu thủy môn truyền động điện tàu thủy 2Thiết bị làm hàng là một nhóm thiết bị quan trọng trên tàu thủy, nóbao gồm các thiết bị dùng để bốc xếp hàng hóa lên, xuống tàu. Năngsuất của thiết bị làm hàng đảm bảo khả năng giảm thời gian tàu chờnên có thể giảm được giá thành vận tải. Đặc điểm chung của nhómphụ tải này là loại tải thế năng cho nên sẽ có một giai đoạn làm việc ởchế độ hãm.Tàu hàng White Diamond có 5 hầm hàng, để thực hiện bốc xếp hànghoá, tại đây ta bố trí 4 cần trục sức nâng 36 tấn, mỗi cần cẩu gồm cócác cơ cấu: nâng, hạ, xoay cần. Các thiết bị bốc xếp chủ yếu trên tàuthủy:Thông số của cần trục:+ Trọng tải: 36 tấn+ Tầm với max: 26m+ Tầm với min: 4,5m+Trọng lượng của cần trục: 3,6 tấn+ Chiều dài cần trục l=18m+ Tốc độ nâng hàng: 18,5 mp ứng với tải trọng 36 tấn+ Tốc độ hạ hàng: 55mp ứng với tải trọng 36 tấnCần trục của tàu White Diamond có các cơ cấu chính là:Cơ cấu nâng hạ hàngCơ cấu nâng hạ cần (thay đổi tầm với)Cơ cấu quay mâm

++ TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM VIỆN HÀNG HẢI BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN TÀU THỦY Bài báo cáo chương TÍNH TỐN HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG LÀM HÀNG Hồ Chí Minh, 4-2020 `` Lời Mở Đầu Ngày nay, xu hướng phát triển chung giới xu toàn cầu hoá, vận tải biển ngành quan trọng, đảm bảo lưu thơng hàng hóa tồn giới Với khoảng 3000km chiều dài bờ biển, phát triển kinh tế biển chiến lược đất nước nhằm phát huy mạnh biển phục vụ phát triển kinh tế xã hội Trong chiến lược phát triển kinh tế biển cơng nghiệp tàu thủy đóng vai trị quan trọng Ngành cơng nghiệp đóng tàu non trẻ nước ta giai đoạn phát triển với qui mô tiềm lớn Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế hệ thống truyền độn điện máy phụ tàu thủy nhiệm vụ cấp bách nhằm bước làm chủ công nghệ, tự chù vật tư thiết bị phục vụ cho công nghiệp tàu thủy đất nước Tàu thủy cơng trình kỷ thuật nước, di chuyển nước có kết cấu phức tạp hoạt động môi trường vô khắc nghiệt, chịu tác động nhiều nhiều yếu tố ngoại lực sóng, gió, bão … Chính để đảm bảo tính an tồn cho tàu trình khai thác sử dụng, thiết bị làm hàng đóng vai trị quan trọng Nó có nhiệm vụ giúp ta làm hàng tàu cập bến Độ tin cậy thiết bị làm hàng ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn vận hành khai thác tàu `` I Giới thiệu tàu White Diamond: Thiết bị làm hàng nhóm thiết bị quan trọng tàu thủy, bao gồm thiết bị dùng để bốc xếp hàng hóa lên, xuống tàu Năng suất thiết bị làm hàng đảm bảo khả giảm thời gian tàu chờ nên giảm giá thành vận tải Đặc điểm chung nhóm phụ tải loại tải có giai đoạn làm việc chế độ hãm Tàu hàng White Diamond có hầm hàng, để thực bốc xếp hàng hoá, ta bố trí cần trục sức nâng 36 tấn, cần cẩu gồm có cấu: nâng, hạ, xoay cần Các thiết bị bốc xếp chủ yếu tàu thủy: Hình 1: Hình ảnh tàu White Diamond `` Hình 2: Cần trục sử dụng làm hàng tàu White Diamond Cấu trúc hệ thống cẩu: Hình 3: Cấu trúc cần trục `` Thông số cần trục: + Trọng tải: 36 + Tầm với max: 26m + Tầm với min: 4,5m +Trọng lượng cần trục: 3,6 + Chiều dài cần trục l=18m + Tốc độ nâng hàng: 18,5 m/p ứng với tải trọng 36 + Tốc độ hạ hàng: 55m/p ứng với tải trọng 36 Hình 4: Thơng số cần trục THƠNG SỐ KĨ THUẬT TÀU WHITE DIAMOND: `` Chiều dài tổng thể 190,00 m Chiều dài đường thẳng góc 183,25 m Chiều rộng theo đường gờ thiết kế 32,26m Chiều cao mạn 17.5 m Mớn nước hàng tịnh, theo đường gờ 10,9 m Mớn nước chuẩn 12,6 m Tốc độ > 14hl/h Tải trọng toàn phần 53.000 MT Tổng dung tích hầm hàng (xấp xỉ) 64.000 m3 Máy Man B&W 6S50 MC-C Cơng suất MCR 9.480 KW/127 vịng/phút MSR 7.780 KW/118 vịng/phút Máy đèn 03 chiếc, cơng suất: 680 KW/chiếc Cấp tàu Không hạn chế Đăng kiểm DNV (Nauy) Cẩu tàu 4x36T Hình 5: Bảng thơng số tàu White Diamond Cần trục tàu White Diamond có cấu là: Cơ cấu nâng hạ hàng Cơ cấu nâng hạ cần (thay đổi tầm với) Cơ cấu quay mâm II TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÀM HÀNG WHITE DIAMOND: Tính tốn cơng suất động điện cấu nâng hạ hàng Tính tốn thiết kế hệ thống làm hàng cẩu đơn 36 Các bước tính tốn: - Chọn thơng số tời thiết bị liên quan tang trống, móc khơng `` - Tính chọn cơng suất động cho cấu nâng hạ hàng - Kiểm nghiệm động chọn 1.1 Chọn móc hàng: Hình 5: Bảng chọn loại móc hàng Khối lượng móc: 40 Khối lượng móc: 600 kg Tốc độ nâng hàng: vđm = 20m/phút = 0,3 m/s 1.2 `` Tang cable: Hình 6: Bảng chọn tang cuống Ta có: h = ℎ1 + 1,5 = 14,5+ 1,5 =16 m • h : chiều cao nâng hạ hàng • ℎ1 : chiều cao từ mạng hầm hàng xuống đáy hầm hàng Vì ta chọn tang số 24: Đường kính: 1m Tải trọng nâng tang trống >= 1,2 -1.5 tải trọng hàng hóa Ta chọn tang nâng có tải trọng nâng 50 chiều cao nâng hạ hàng 18m `` 1.3 Mô men trục động giai đoạn: - Đồ thị phụ tải cấu nâng hạ hàng tời đơn sau: Hình 7: Đồ thị phụ tải cấu nâng hạ hàng cần trục Nhìn vào đồ thị, ta thấy có giai đoạn: + Giai đoạn nâng hàng + Giai đoạn hạ hàng + Giai đoạn nâng móc khơng + Giai đoạn hạ móc khơng - Tỷ số truyền hộp tốc độ: Chọn i= 50 - Moment nâng có tải: 𝑀1 = (𝐺đ𝑚 + 𝐺0 ) × 𝐷𝑡 (352800 + 5880) × = = 4483,5(𝑁𝑚) 2𝑖𝜂 𝑇𝐷 × 50 × 0,8 Trong đó: 𝐺đ𝑚 : Tải trọng định mức cấu nâng hạ hàng (N) 𝐆đ𝐦 = 𝒎𝒉𝒉 g = 36000 9,8 = 352800 (N) G0: Trọng lượng móc khơng (N) 𝐆𝟎 = 𝒎𝒎𝒌 g = 5880 (N) Dt: Đường kính trống tời (m) 𝜂 𝑇𝐷 : Hiệu suất truyền động 𝜂 𝑇𝐷 =0.8 𝑖: Tỷ số truyền truyền động 𝑖= 117,75 (Theo giáo trình truyền động điện tàu thủy – Đồng Văn Hướng) `` - Moment nâng khơng tải: 𝑀2 = 𝐺0 × 𝐷𝑡 5880 × = = 73,5(𝑁𝑚) 2𝑖𝜂 𝑇𝐷 × 50 × 0.8 (Theo giáo trình truyền động điện tàu thủy – Đồng Văn Hướng) - Moment hạ có tải: 𝑀3 = (𝐺đ𝑚 +𝐺0 )𝐷𝑡 2𝑖 (2 − 𝜂 )= (352800+5880)×1 𝑇𝐷 2×50 (2 − 0,8 ) = 2690,1 Nm - Moment hạ không tải: M4 = M2= 73,5 Nm (Theo giáo trình truyền động điện tàu thủy – Đồng Văn Hướng) 1.4 Thời gian nâng hạ: Tốc độ nâng hàng định mức theo số liệu hãng đóng tàu thường nằm khoảng 𝑉𝑑𝑚 = (12 – 60) m/p Ta chọn tốc độ nâng hàng: Vdm = 18,5 m/p = 0,3 m/s - Thời gian nâng có tải: 𝒗đ𝒎 = 18,5 (m/p) = 0,3 (m/s) 𝑡1 = ℎ 16 = = 53,3𝑠 𝑉𝑑𝑚 0,3 - Thời gian hạ có tải: 𝒗đ𝒎 = (1,4 ÷ 𝟏, 𝟕)𝒗đ𝒎 = 1,5 0,3 = 0,45 (m/s) 𝑡2 = ℎ 16 = = 23,7𝑠 1,5𝑉𝑑𝑚 1,5 × 0,45 - Thời gian nâng hạ móc khơng: 𝒗đ𝒎 = (2 ÷ 𝟐, 𝟓)𝒗đ𝒎 = 2,5 0,3 = 0,75 (m/s) `` Hình 10: Đồ thị tải động điện lai cấu nâng hạ hàng - Để xây dựng đồ thị tải động điện lai cấu nâng hạ hàng, ta phải tính đại lượng sau: + Moment thời gian giai đoạn làm hàng + Moment khởi động giai đoạn độ + Thời gian khởi động giai đoạn độ, thời gian giai đoạn không làm việc 1.9.1 Moment khởi động trình độ - Moment khởi động giai đoạn độ bao gồm moment khởi động nâng hàng hạ hàng - Để xác định moment khởi động trình độ ta dựa vào phương trình chuyển động truyền động điện, đồng thời phải ý giá trị moment khởi động bị hạn chế khả tải theo moment động khởi động 𝛾𝑘𝑑 Vậy 𝐌𝐤𝐝 = 𝐌𝐂 + 𝐌Đ = 𝛄𝐤𝐝 𝐌đ𝐦 ❖ Moment khởi động nâng hàng: - Moment khởi động nâng hàng chọn khoảng 𝑴𝒌𝒅 = (2÷2,5) 𝑴đ𝒎 = 2,5 3554,24 = 8885,6 (Nm) ❖ Moment khởi động hạ hàng: - Moment khởi động hạ hàng moment hãm - Khi thực hãm, moment hãm động phải thắng moment cản tĩnh, quán tính quay phần tử hệ thống lượng động tải Giá trị moment hãm củng xác định tương tự moment khởi động: `` 𝐌𝐤𝐝𝟐 = 𝐌𝐂𝐡 + 𝐌Đ𝐡 = 𝛄𝐌 𝐌đ𝐦 Với 𝛄𝐌 khả qúa tải theo moment động chế độ quay Dựa vào thông số động ta chọn, ta có 𝛄𝐌 = 𝑻𝒎𝒂𝒙 𝑻𝒏 =𝟐 𝐌𝐤𝐝𝟐 = 𝛄𝐌 𝐌đ𝐦 = 3554,24 = 7108,48(Nm) 1.9.2 Thời gian giai đoạn độ không làm việc ❖ Thời gian giai đoạn độ - Thời gian giai đoạn độ bao gồm thời gian khởi động nâng hàng hạ hàng - Trong thực tế, thời gian khởi động nâng hàng nằm khoảng 𝑡𝑘𝑑 = (1,5 ÷ 3)𝑠 (Truyền Động Điện Tàu Thủy Lưu Đình Hiếu) Để thỏa mãn hai yêu cầu thời gian khởi động ngắn an toàn cho thiết bị ta chọn 𝒕𝒌𝒅 = 3s - Thời gian khởi động hạ hàng phụ thuộc vào trạng thái hãm hạ hàng, ta có 𝒕𝒌𝒅𝟐 = 0,5𝒕𝒌𝒅 = 1,5s (Truyền Động Điện Tàu Thủy Lưu Đình Hiếu) ❖ Thời gian giai đoạn không làm việc - Thời gian giai đoạn không làm việc bao gồm thời gian tháo móc hàng hóa, thời gian đưa móc hàng sang ngang - Thời gian móc tháo hàng hóa: + Thời gian phụ thuộc vào trình độ tổ chức quản lí bốc xếp hàng hóa cảng, đồng thời phụ thuộc vào loại hàng hóa xếp dỡ Để tính tốn ta dựa vào bảng sau: `` Hình 11: Bảng chu kỳ làm hàng Đối với đa số thiết bị làm hàng tàu thủy có tải trọng khơng lớn Tổng thời gian móc hàng tháo móc chọn khoảng 𝑡02 + 𝑡04 = (80 ÷ 110)s (Truyền Động Điện Tàu Thủy Lưu Đình Hiếu), ta chọn 𝐭 𝟎𝟐 + 𝐭 𝟎𝟒 = 100 (s) - Thời gian đưa móc hàng sang ngang: thời gian thời gian cấu quay mâm làm việc Thời gian tính sau: + Thời gian đưa hàng sang ngang: 𝒕𝟎𝟏 = 1,25B + = 1,25 x 32,26 + = 45,325 (s) ( 𝑩 𝒍à chiều rộng thiết kế tàu) + Thời gian đưa móc khơng: 𝒕𝟎𝟑 = 0,75B + = 0,75 x 32,26 + = 29,196 (s) (Các công thức có sách Truyền Động Điện Tàu Thủy Lưu Đình Hiếu) 1.9.3 Nghiệm động - Để nghiệm động ta dùng phương pháp tải trung bình bình phương sau: Từ ta tính 𝑀𝑑𝑡 = 2302,6 (Nm) - Điều kiện kiểm nghiệm là: 𝐌đ𝐦 ≥ 𝐌𝐝𝐭 Ta có: 𝐌đ𝐦 = 3554,24(𝑁𝑚) ≥ 𝐌𝐝𝐭 = 2302,6 (Nm) Từ động ta chọn thỏa điều kiện `` Tính tốn cơng suất động điện cấu nâng hạ cần Cơ cấu nâng hạ cần cần trục tời hàng thiết bị dùng để thay đổi tầm với trình làm hàng Động điện thực cấu nâng hạ cần làm việc chế độ ngắn hạn Trong tính tốn cần tính cho chế độ nâng hạ cần với tải định mức Khi nâng hạ cần lực tác động tạo nên mô men cản tục động điện bao gồm thành phần sau: - Lực cản trọng lựơng hàng hóa - Lực cản trọng lựơng cần - Lực cản ma sát puly ổ đỡ - Lực cản gió (lực nhỏ nên bỏ qua) 2.1 Tải trọng lượng hàng hoá trọng lượng cần: Để mô tả hệ động lực cấu nâng hạ cần, dựa vào mô hình húng ta tính thơng số tạo lên tải cấu Để đơn giản tính tốn coi tải trọng cần phân bố dọc theo cần Hình 12: Sơ đồ lực tác dụng lên cấu nâng hạ cần - Khi nâng cần momen cản trọng lựơng hàng hóa trọng lượng `` cần tính sau: MN = 𝐓𝐑𝐭𝐭 𝐢𝒏𝒕𝒅 - Khi hạ cần mô men cản trọng lựơng hàng hóa trọng lựơng cần tính sau: MH = 𝑻𝑹𝒕𝒕 𝒊 (2 − 𝟏 𝜼𝒕𝒅 ) Trong T sức căng dây cáp, sức căng dây cáp phụ thuộc vào góc nghiêng cần tính cách giải phương trình cân lực theo trục x, y phương trình cân momen gốc cần sau: Phương trình cân momen : ∑ M = Gklk + Ghlh + Tcos𝜽.hh - Tsin𝜽.lh =  𝑻= 𝑮𝑲 𝒍𝑲 +𝑮𝑯 𝒍𝑯 𝐜𝐨𝐬 𝜽.𝒉𝒉 +𝐬𝐢𝐧 𝜽.𝒍𝒉 Trong góc θ xác định dựa vào góc nghiêng cần α Với: Gh :Trọng lượng hàng hóa móc khơng: Gh = G+GM = 𝟑𝟓𝟐𝟖𝟎𝟎+5880= 358680 (N) Gk :Trọng lượng cần: Gk = 35280 (N) Hk; hh, lk, lh khoảng cách hình vẽ Lh = lsinα, lk = lh/2 tg𝜽 = 𝒉−𝒍𝒄𝒐𝒔𝜶 𝒍𝒔𝒊𝒏𝜶 h=11,3 (m) chiều cao cần cẩu tính từ vịng bi phía trở lên Chiều dài cần trục l=18m 𝛉 = 𝐚𝐫𝐭𝐠 `` 𝒉−𝟎,𝟓 𝟎,𝟐𝟓𝒍 = 𝐚𝐫𝐭𝐠 𝟏𝟏,𝟑−𝟎,𝟓 𝟎,𝟐𝟓 𝟏𝟖 = 𝟔𝟕, 𝟑𝟖° • Khi 𝛼 = 60° thì: 𝐡𝐡 = lcos60° = 18 cos60° = (m) 𝐥𝐡 = lsin60° = 18 sin60° = 𝟏𝟓, 𝟔 (m) 𝐥𝐤 = 𝐥𝐡 𝟐 = 𝟏𝟓,𝟔 = 7,8 (m) 𝟐 𝟑𝟓𝟐𝟖𝟎.𝟕,𝟖 + 𝟑𝟓𝟖𝟔𝟖𝟎.𝟏𝟓,𝟔 Từ ta suy 𝑇𝑑 = 𝟗 𝒄𝒐𝒔𝟔𝟕,𝟑𝟖°+ 𝟏𝟓,𝟔 𝒔𝒊𝒏𝟔𝟕,𝟑𝟖° = 329 kN Ta tính moment cản sau : 𝑴𝑵 𝒅 = 𝐓𝐑𝐭𝐭 𝐢𝒏𝒕𝒅 𝑴𝒉𝒅 = = 𝑻𝑹𝒕𝒕 𝟑𝟐𝟗 𝟎,𝟓 𝟓𝟎 𝟎,𝟖 (2 − 𝒊 = 4,1 kNm 𝟏 𝜼𝒕𝒅 )= 𝟑𝟐𝟗 𝟎,𝟓 𝟓𝟎 (𝟐 − 𝟏 ) 𝟎,𝟖 = 𝟐, 𝟓 kNm • Khi 𝛼 = 15° thì: 𝐡𝐡 = lcos15° =18 cos15° = 17,4 (m) 𝐥𝐡 = lsin15° =18 sin15° = 4,7 (m) 𝐥𝐤 = 𝐥𝐡 𝟐 = 𝟒,𝟕 𝟐 = 2,35 (m) Từ ta suy 𝑇𝑐 = 𝟑𝟓𝟐𝟖𝟎.𝟐,𝟑𝟓+ 𝟑𝟓𝟖𝟔𝟖𝟎.𝟒,𝟕 𝟏𝟕,𝟒 𝒄𝒐𝒔𝟔𝟕,𝟑𝟖°+𝟒,𝟕 𝒔𝒊𝒏𝟔𝟕,𝟑𝟖° = 160,34 kN Ta tính moment cản sau : 𝑴𝑵 𝒄 = 𝐓𝐑𝐭𝐭 𝐢𝒏𝒕𝒅 𝑴𝒉𝒄 = = 𝑻𝑹𝒕𝒕 𝒊 𝟏𝟔𝟎,𝟑𝟒 𝟎,𝟓 𝟓𝟎 𝟎,𝟖 (2 − 𝟏 𝜼𝒕𝒅 = kNm )= 𝟏𝟔𝟎,𝟑𝟒.𝟎,𝟓 𝟓𝟎 (𝟐 − 𝟏 ) 𝟎,𝟖 = 𝟏, 𝟐 kNm 2.2 Tải ma sát puly ổ đỡ - Moment ma sát gây nên là: 𝐌𝐦𝐬𝐝 = 𝐟 𝐍𝐝 𝐫𝐨𝐝 + 𝟎, 𝟓𝐟𝐓𝐝 𝐫𝐩𝐥 𝐌𝐦𝐬𝐜 = 𝐟𝐍𝐜 𝐫𝐨𝐝 + 𝟎, 𝟓𝐟𝐓𝐜 𝐫𝐩𝐥 Với: + N: lực dọc theo cần N = (Gh + Gk) cosα + f: hệ số ma sát f = (0,08÷0,15), ta chọn f = 0,15 `` + T : lực căng dây + 𝐫𝐨𝐝 : bán kính ổ đỡ 𝐫𝐨𝐝 = 0,7 m + 𝐫𝐩𝐥 : bán kính pu li 𝐫𝐩𝐥 = 0,4 m + Góc ơm cáp puly 90o (1/4) • • Khi α = 60° 𝑻𝒅 = 329kN 𝑵𝒅 = (Gh + Gk).cosα = (358680 + 35280).cos𝟔𝟎° = 196980 (N) 𝐌𝐦𝐬𝐝 = 𝐟 𝐍𝐝 𝐫𝐨𝐝 + 𝟎, 𝟓𝐟𝐓𝐝 𝐫𝐩𝐥 = 30552,9 (Nm) Khi α = 15° 𝑻𝒄 = 160,34 kN 𝑵𝒄 = (Gh + Gk).cosα = (358680 + 35280).cos𝟏𝟓° = 380536,1 (N) 𝐌𝐦𝐬𝐜 = 𝐟𝐍𝐜 𝐫𝐨𝐝 + 𝟎, 𝟓𝐟𝐓𝐜 𝐫𝐩𝐥 = 44766,5 (Nm) 2.3 Thời gian nâng hạ cần - Giới hạn giới hạn dưới: 𝐡𝐦𝐢𝐧 = 𝐥𝐜𝐨𝐬𝛂 = 𝐥𝐜𝐨𝐬𝟔𝟎° = 9m 𝐡𝐦𝐚𝐱 = 𝐥𝐜𝐨𝐬𝛂 = 𝐥𝐜𝐨𝐬𝟏𝟓° = 17,4 m - Thời gian nâng cần: 𝑡𝑛 = 𝐡𝐦𝐚𝐱 − 𝐡𝐦𝐢𝐧 𝒗đ𝒎 = 𝟏𝟕,𝟒−𝟗 𝟎,𝟑 = 28s - Thời gian hạ cần: 𝑡ℎ = 𝐡𝐦𝐚𝐱 − 𝐡𝐦𝐢𝐧 𝟏,𝟓𝒗đ𝒎 = 𝟏𝟕,𝟒−𝟗 𝟏,𝟓 𝟎,𝟑 = 18,7s Với 𝒗đ𝒎 = 18,5 (m/p) = 0,3 (m/s) 2.4 Đồ thị cấu nâng hạ cần - Moment tải nâng cần là: 𝟑 Mnd = 𝑴𝑵 𝒅 + Mmsd = 4,1 𝟏𝟎 + 30552,9= 34652,9Nm 𝟑 Mnc = 𝑴𝑵 𝒄 + Mmsc = 𝟏𝟎 + 44766,5 = 46766,5Nm `` Hình 13: Đồ thị tải 2.5 Chọn động điện cho cấu nâng hạ cần: - Dựa vào đồ thị phụ tải hình 13, ta xác định moment tương ứng động quay cấu nâng hạ cần sau: Từ ta tính 𝑴𝒕𝒅 = 2687,9 (Nm) Chọn 𝑴đ𝒎 = 𝑴𝒕𝒅 = 2687,9 (Nm) - Tốc độ động cơ: 𝒏đ𝒎𝒕𝒕 = 𝒏đ𝒎 = 215 (v/p) - Công suất động cơ: Pdmtt = 𝑴𝒅𝒎 𝒏𝒅𝒎 𝟗𝟓𝟔𝟎 = 𝟐𝟔𝟖𝟕,𝟗 𝟐𝟏𝟓 𝟗𝟓𝟔𝟎 = 60,45kW - Dựa vào catalog động cơ, ta chọn động sau: `` 2.6 Nghiệm động cấu nâng hạ cần Phương pháp kiểm nghiệm động theo điều kiện phát nóng gián tiếp: Ta có: 𝑴𝒅𝒎 = 𝑴𝒅𝒕 = 𝟐𝟔𝟖𝟕, 𝟗 𝑵𝒎 Mơmen định mức động cơ: 𝑴𝒅𝒎 = 𝑷𝒅𝒄 𝝎𝒅𝒄 = 𝟕𝟓 𝟕𝟖, 𝟓 = 5887,5 (Nm) ( 𝝎𝒅𝒄 = 2pif/p) 𝑀𝑑𝑚 > 𝑀𝑑𝑡 : thỏa mãn điều kiện phát nóng Tính tốn cơng suất động điện cấu quay mâm Cơ cấu quay mân cần trục tạt cần tời hàng thiết bị dùng để đưa hàng sang ngang trình làm hàng Động điện thực cấu nâng hạ cần làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại Một chu kỳ cơng tác cơcấu quay phân thành hai giai đoạn: giai đoạn quay thuận có tải giai đoạnquay ngược có móc khơng Trong q trình quay cần lực tác động tạo nênmơ men cản tục động điện bao gồm thành phần sau: - Lực cản trọng lựơng hàng hóa cần tàu bị nghiệng - Lực cản ma sát ổ đỡ - Lực cản gió - Mơ men cản qn tính (vì tầm với xa nên mơ men qn tính đáng kể nên tính tốn phải đưa vào) Thông số cần : + Trọng lượng hàng hóa : 352800 N (36Tấn) + Trọng lượng cần cẩu : 35280 N (3,6 tấn) + h=11,3 (m) chiều cao cần cẩu tính từ vịng bi phía trở lên `` + Hh = 19 (m) chiều cao cần cẩu tính từ vịng bi phía trở lên + Góc tạt cần : 58o + Tốc độ quay cần : vòng/phút + Khối lượng cụm móc : 0,6 Hình 14: Các lực tác dụng lên cấu quay mâm 3.1 Moment cản ma sát ổ đỡ - Phương trình cân moment điểm A: Trong đó: `` + 𝛼: góc nghiêng lớn (không độ) 𝜶 = 𝟓° + 𝑮𝒉 , 𝑮𝒌 : trọng lượng hàng hóa, cần cẩu 𝑮𝒉 = 352800 (N) 𝑮𝒌 = 35280 (N) + 𝐋𝐡 = 15,6 (m) + 𝐋𝐤 = 𝐋𝐡 𝟐 = 𝟏𝟓,𝟔 𝟐 = 7,8 (m) + 𝐇𝐡 = 19 (m), 𝐇𝐤 = 𝑯𝒙 + 𝐡𝐡 /𝟐 = 7,7 + 9/2=12,2 m 𝑯𝒙 = 𝐇𝐡 − h = 7,7 m ( 𝐡𝐡 tính tốn phần cấu hạ cần) Từ suy X = 828,39 (KN) - Phương trình cân lực theo trục x: 𝑿𝟏 = X − (𝑮𝒉 + 𝑮𝒌 )sin 𝜶 = 794567,41 (N) - Phương trình cân lực theo trục y: Y = (𝑮𝒉 + 𝑮𝒌 )cos 𝜶 = 386603,24 (N) Moment ma sát gối đỡ: + Ở gối đỡ trên: 𝑴𝟏 = 𝑿𝒇𝒓𝟏 = 𝟖𝟔𝟗𝟖𝟏, 𝟎𝟒 (Nm) + Ở gối đỡ dưới: 𝑴𝟐 = 𝑿𝟏 𝒇𝒓𝟐 = 𝟖𝟑𝟒𝟐𝟗, 𝟓𝟖 (Nm) 𝟐 + 𝑴𝟑 = ( )𝒀𝒇𝒓𝟐 = 27062,23 (Nm) 𝟑 Với 𝒓𝟏 = 𝒓𝟐 = 0,7 (m): bán kính ổ đỡ trên, Tổng moment ma sát: 𝑴𝒎𝒔 = 𝑴𝟏 + 𝑴𝟐 + 𝑴𝟑 = 197472,85(Nm) 3.2 Mơ men cản gió - Lực cản gió xác định sau: 𝑭𝑮 = 𝑷𝑮 (𝑺𝑲𝑷 𝒔𝒊𝒏𝜷 + 𝑺𝒉 ) `` đó: + 𝑷𝑮 : áp lực gió 𝑷𝑮 = 40 + 𝐒𝐡 : diện tích chắn gió hàng (m2), diện tích phụ thuộc cách tương đối theo trọng tải hàng, dựa vào bảng, ta chọn 𝐒𝐡 = 13 Hình 15: Bảng diện tích chắn gió hàng + 𝐒𝐊𝐏 : diện tích chắn gió cần 𝐒𝐊𝐏 = 2,7 m + 𝛽: góc cửa cần (ở lấy góc cần có tầm với xa nhất) 𝜷 = 25° Từ ta suy ra: 𝑭𝑮 = 565,64 (N) - Moment cản gió sinh là: 𝑴𝑮 = 𝑭𝑮 𝒍𝒌 𝒄𝒐𝒔𝜶𝒔𝒊𝒏𝜷 = 1857,5 (Nm) 3.3 Mô men cản trọng lượng hàng hóa gây tàu bị nghiêng - Moment cản trọng lượng hàng hóa gây tàu bị nghiêng xác định theo công thức: 𝑴𝒉 = (𝑮𝒉 𝒍𝒉 + 𝑮𝒌 𝒍𝒌 )𝒔𝒊𝒏𝜶𝒔𝒊𝒏𝜷 = 212856,41 (Nm) 3.4 Mơ men cản qn tính gây - Do tầm với cần trục cao nên quay cần mơ men qn tính sinh lớn Để xác định moment cản quán tính gây cần phải xác định tốc độ quay gia tốc quay cấu - Theo qui phạm tốc độ quay cần trục chọn khoảng nK = (1  3) v/p phụ thuộc vào tầm với cần trục - Tốc độ đầu cần có tải chọn khoảng 0,5m/s - Tốc độ góc ta chọn K =(8 -10)o/s ứng với nk = (1,33 - 1,67) v/p `` - Để tránh cho hàng bị lắc gia tốc, chọn thời gian khởi động cho cấu quay mâm tkđ = 5s - Moment quán tính cần trục: 𝐧 𝐉𝐊 = ∑ 𝐉𝐢 𝐢 Trong đó: 𝐽𝑖 moment qn tính phần tử + Các phần tử có khối lượng (hàng hóa, móc khơng, cần cẩu): 𝑱𝟏 = (𝒎𝒉 + 𝒎𝒎𝒌 + 𝒎𝒄 )𝒗𝟐 = (36000+600+3600) (0,5)2 = 10050 (kgm2) + Các phần tử quay (bánh đà, mâm quay): 𝑱𝟐 = 𝟏 𝟐 𝒎𝒒 𝒓𝟐 = 𝟏 𝟐 𝟏𝟎𝟎𝟎𝟎 𝟒𝟐 = 80000 (kgm2) 𝐉𝐊 = 𝑱𝟏 + 𝑱𝟐 = 90050 Moment quán tính: - 𝑴𝒒𝒕 = 𝑱𝑲 3.5 𝒅𝝎𝑲 𝒅𝒕 = 𝑱𝑲 𝝎𝑲 𝒕𝒌𝒅 𝟖 = 𝟗𝟎𝟎𝟓𝟎 = 144080 (Nm) 𝟓 Đồ thị tải cấu quay mâm - Đồ thị tải cấu quay mâm mối quan hệ moment cản trụ cần với góc quay cần 𝑀𝑐 = 𝑓(𝛽) dựng sở tổng moment thành phần nêu gây cho cấu 𝑴𝑻𝑪 = 𝑴𝑻𝒎𝒔 + 𝑴𝑻𝒒𝒕 + 𝑴𝑻𝑮 + 𝑴𝑻𝒉 = 𝟑𝟒𝟏𝟓𝟓𝟐, 𝟖𝟓(𝑵𝒎) 𝑵 𝑵 𝑵 𝑵 𝑴𝑵 𝑪 = 𝑴𝒎𝒔 + 𝑴𝒒𝒕 − 𝑴𝑮 − 𝑴𝒉 = 126838,94 (Nm) `` Hình 16: Đồ thị tải cấu quay mâm 3.6 Chọn động điện cho cấu quay mâm 𝟐 𝟐 𝑴 +𝑴 +𝑴 𝑴 𝑴đ𝒎 = √ 𝑻 𝑵 𝑻 𝑵 = 242259,27 (Nm) 𝟑 - Tốc độ quay định mức( tốc độ đầu động cơ): 𝒏đ𝒎𝒕𝒕 = 𝒏𝑲 𝒊 = 𝟏, 𝟑𝟑 𝟓𝟎 = 𝟔𝟔, 𝟓 (vòng/phút) - Moment trục động : 𝑀𝑑𝑚 = 𝑴đ𝒎 𝑖𝜂 = 𝟐𝟒𝟐𝟐𝟓𝟗,𝟐𝟕 50.0,8 = 6056,48 N.m - Công suất trục động 𝑀𝑑𝑚 𝑛𝑑𝑚𝑡𝑡 𝟔𝟎𝟓𝟔,𝟒𝟖 𝟔𝟔,𝟓 𝑃𝑑𝑚 = `` 9650 = 9650 = 41,74 kW - Từ ta chọn động có cơng suất 45kW, điện áp 380V, có tốc độ đầu 67 v/p Hình 17: Catalog chọn động 3.7 Nghiệm lại động cấu quay mâm Ta kiểm nghiệm động quay mâm theo khả phát nhiệt: Với: 𝑻𝑪𝑲 = 98,4 s 𝑴𝒌𝒅 = 2,5𝑴𝒅𝒎 = 𝟐, 𝟓 𝟔𝟒𝟓𝟏 = 𝟏𝟔𝟏𝟐𝟕, 𝟓 (𝑵𝒎) 𝒕𝑻 = 𝒕𝟎𝟏 = 45,325 (s) 𝒕𝑵 = 𝒕𝟎𝟑 = 29,196 (s) 𝒕𝒌𝒅 = 3s Từ suy 𝑴𝒅𝒕 = 241918.33 < 𝑴đ𝒎 = 242259,27 (Nm) thỏa yêu cầu toán III Tài liệu kham khảo -Truyền động điện tàu thuỷ -Truyền động điện tàu thuỷ -Thông số tàu WHITE DIAMOND -Sổ Tay Kỹ Thuật Tàu Thủy Và Cơng Trình Nổi –Nguyễn Hữu Vượng `` ... THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÀM HÀNG WHITE DIAMOND: Tính tốn cơng suất động điện cấu nâng hạ hàng Tính tốn thiết kế hệ thống làm hàng cẩu đơn 36 Các bước tính tốn: - Chọn thơng số tời thiết bị liên quan... nghiệp tàu thủy đóng vai trị quan trọng Ngành cơng nghiệp đóng tàu non trẻ nước ta giai đoạn phát triển với qui mơ tiềm lớn Nghiên cứu, tính toán, thiết kế hệ thống truyền độn điện máy phụ tàu thủy. .. Độ tin cậy thiết bị làm hàng ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn vận hành khai thác tàu `` I Giới thiệu tàu White Diamond: Thiết bị làm hàng nhóm thiết bị quan trọng tàu thủy, bao gồm thiết bị dùng