VI. TRANG BỊ ĐIỆN ĐIỆN TỬ MÁY RẩN, DẬP 21 Yờu cầu về trang bị điện cho cỏc mỏy rốn, dập.
3. Hệtruyền động cỏc cơ cấu cầutrục dựng bộ điều ỏp xoay chiều (ĐAXC).
TRANG BỊ ĐIỆN MÁY XÚC
3-1 Khỏi niệm chung và phõn loại
Mỏy xỳc được sử dụng rộng rói trong ngành khai thỏc mỏ lộ thiờn, trờn cụng trường xõy dựng cụng nhiệp và dõn dụng, trờn cỏc cụng trỡnh thuỷ lợi,xõy dựng cầu đường và nhiều hạng mục cụng trỡnh khỏc nhau, ở những nơi mà yờu cầu bốc xỳc đất đỏ với khối lượng lớn.
Mỏy xỳc cú nhiều loại, nhưng cú thể phõn loại theo cỏc chỉ tiờu sau:
1.Phõn loại theo tớnh năng sử dụng
a) Mỏy xỳc dựng trong ngành xõy dựng chạy bằng bỏnh xớch, bỏnh lốp cú thể tớch gầu xỳc từ 0,25 ữ 2m3.
b) Mỏy xỳc dựng trong ngành khai thỏc mỏ lộ thiờn cú thể tớch gàu xỳc từ 4 ữ 8m3.
c) Mỏy xỳc dựng để bốc xỳc đất đỏ cú thể tớch gầu xỳc từ 4 ữ 35m3
148 8
d) Mỏy xỳc bước gàu ngoạm cú thể tớch gàu xỳc từ 4 ữ 80m3.
Hỡnh 10-1 .Cỏc loại mỏy xỳc
149 9
gàu treo; e) mỏy xỳc roto; h) mỏy xỳc nhiều gàu xỳc
2. Phõn loại theo cơ cấu bốc xỳc
a) Mỏy xỳc cú cơ cấu bục xỳc là gàu thuận, gàu xỳc di chuyển vào đất đỏ theo hướng từ mỏy xỳc đi ra phớa trước dưới tỏc dụng của hai lực kết hợp: cơ cấu nõng - hạ gàu và cơ cấu tay gàu (h.10-1a).
b) Mỏy xỳc cú cơ cấu bốc xỳc là gàu ngược, gàu di chuyển vào đất đỏ theo hướng từ ngoài vào trong dưới tỏc dụng của hai lực kết hợp: cơ cấu nõng hạ gàu và cơ cấu đẩy tay gàu (h.10-1b).
c) Mỏy xỳc cú cơ cấu bốc xỳc kiểu gàu cào. Gàu cào di chuyển theo mặt phẳng ngang từ ngoài vào trong trờn cần gàu dẫn hướng (h.10-1c).
150 0
d) Mỏy xỳc cú cơ cấu bốc xỳc là gàu treo trờn dõy, gàu di chuyển theo hướng từ ngoài vào trong mỏy xỳc dưới tỏc dụng của hai lực kết hợp: cơ cấu kộo cỏp và cơ cấu nõng cỏp (h.10-1d).
e) Mỏy xỳc cú cơ cấu bốc xỳc kiểu gàu ngoạm, quỏ trỡnh bốc xỳc đất đỏ được thực hiện bằng cỏch kộo khộp kớn dần hai nửa thành gàu dưới tỏc dụng của cơ cấu kộo cỏp và cơ cấu nõng cỏp (h.10-1e). Cơ cấu bốc xỳc kiểu gàu ngoạm cú thể thay thế bằng cơ cấu múc gọi là mỏy xỳc - cần cẩu.
g) Mỏy xỳc rụto, cú cơ cấu bốc xỳc gàu quay. Gàu quay gồm một bỏnh xe, cú nhiều gàu xỳc nhỏ gỏ lắp trờn bỏnh xe theo chu vi của bỏnh xe (h.10-1g).
h) Mỏy xỳc nhiều gàu xỳc, gồm nhiều gàu nhỏ nối tiếp theo băng xớch di chuyển liờn tục (giống như băng chuyền) (h.10-1h).
Trong cỏc loại mỏy xỳc kể trờn, mỏy xỳc gàu thuận (h.10-1a) cú mức đứng thấp hơn so với mức gương lũ (mức đất đỏ cần bốc xỳc). Mỏy xỳc gàu cào cú mức đứng của mỏy xỳc ngang với mức của gương lũ, cũn tất cả cỏc mỏy xỳc cũn lại cú mức đứng của mỏy xỳc cao hơn mức của gương lũ.
3. Phõn loại theo thể tớch gàu xỳc (hoặc theo cụng suất)
a) Mỏy xỳc cụng suất nhỏ dựng trong ngành xõy dựng cú thể tớch gầu xỳc từ 0,25 ữ 2m3.
b) Mỏy xỳc cụng suất trung bỡnh dựng trong ngành khai thỏc mỏ lộ thiờn cú thể tớch gàu xỳc từ 2 ữ 8m3.
c) Mỏy xỳc cụng suất lớn cú nhiều gàu xỳc với tổng thể tớch của cỏc gàu xỳc từ 6 ữ 80m3.
3) Phõn loại theo cơ cấu động lực (cơ cấu sinh cụng)
a) Mỏy xỳc cú cơ cấu sinh cụng là động cơ điện. b) Mỏy xỳc cú cơ cấu sinh cụng là động cơ đốt trong.
4. Phõn loại theo cơ cấu di chuyển
a) Mỏy xỳc chạy bằng bỏnh xớch. b) Mỏy xỳc chạy bằng bỏnh lốp. c) Mỏy xỳc chạy theo đường ray. d) Mỏy xỳc chạy theo bước (h.10-1h).
10-2 Kết cấu và cấu tạo của mỏy xỳc
Kết cấu và cấu tạo của cỏc loại mỏy xỳc rất đa dạng. Ta chỉ nghiờn cứu hai loại mỏy xỳc đặc trưng là mỏy xỳc gầu thuận và mỏy xỳc gàu treo trờn dõy.
151 1
Hỡnh 10-2 Mỏy xỳc một gàu – gàu thuận
Cơ cấu quay (bàn quay) 1 được lắp trờn cơ cấu di chuyển bằng bỏnh xớch 2. Cần gàu 6 và tay gàu 5 cựng được lắp trờn bàn quay 1. Tay gàu 5 cựng với gàu xỳc 7 di chuyển theo gương lũ do cơ cấu đẩy tay gàu 4 và cỏp kộo 9 của cơ cấu nõng - hạ gàu. Quỏ trỡnh bốc xỳc được thực hiện kết hợp giữa hai cơ cấu: cơ cấu đẩy tay gàu tạo ra bề dày lớp cắt, cơ cấu nõng - hạ gàu tạo ra lớp cắt là đường di chuyển của gàu theo gương lũ. Để đổ tải từ gàu xỳc sang cỏc phương tiện khỏc được thực hiện nhờ cơ cấu mở đỏy gàu 3 lắp trờn thành thựng xe của mỏy xỳc.
Mỏy xỳc cú ba chuyển động cơ bản: nõng - hạ gàu, ra - vào tay gàu và quay, ngoài ra cũn cú một số chuyển động phụ khỏc như: nõng cần gàu, di chuyển mỏy xỳc, đúng - mở đỏy gàu v.v…
Chu trỡnh làm việc của mỏy xỳc bao gồm cỏc cụng đoạn sau: đào, nõng gàu đồng thời quay gàu về vị trớ đổ tải, quay gàu về vị trớ đào và hạ gàu xuống gương lũ. Thời gian của một chu trỡnh làm việc khoảng từ 20 ữ 60s.
Cơ cấu nõng hạ gàu và cơ cấu tay gàu của mỏy xỳc thường xuyờn làm việc quỏ tải (gọi là quỏ tải làm việc) do gàu bốc xỳc phải đất đỏ cứng hoặc lớp cắt quỏ sõu.
Cỏc cơ cấu chớnh của mỏy xỳc làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại với hệ số tiếp điểm tương đối TĐ% = (25 ữ 75)%
2. Mỏy xỳc gàu treo trờn dõy.
152 2
Tất cả thiết bị điện và thiết bị cơ khớ của mỏy xỳc được lắp đặt trờn bàn quay 1. Cú thể quay với gúc quay tới hạn trờn bệ 2. Di chuyển mỏy xỳc thực hiện bằng cơ cấu tạo bước tiến 3 và hai kớch thuỷ lực 4. Mỏy xỳc di chuyển được nhờ tấm trượt 5 lắp ở hai bờn thành của bàn quay 1. Cần gàu 6 lắp cố định trờn bàn quay bằng hệ thống thanh giằng 9. Gàu xỳc 8 được treo trờn dõy cỏp nõng 10. Quỏ trỡnh bốc xỳc đất đỏ được thực hiện nhờ cỏp kộo 7, kộo gàu theo hướng từ ngoài vào trong mỏy xỳc.
Cỏc cơ cấu của mỏy xỳc làm việc trong điều kiện mụi trường khắc nghiệt với chế độ làm việc nặng nề, chao lắc mạnh, nhiều bụi, nhiệt độ mụi trường thay đổi trong phạm vi rộng. Một số yếu tố khỏc cũng gõy ảnh hưởng đến chế độ làm việc của cỏc cơ cấu của mỏy xỳc như: độ nghiờng, độ chờnh dọc trục của mỏy xỳc, gia tốc lớn khi mở mỏy và hóm v.v…Do chế độ làm việc của mỏy xỳc nặng nề như vậy, nờn cỏc thiết bị của mỏy xỳc phải được chế tạo chắc chắn, độ bền cơ học cao và độ tin cậy làm việc cao.
10-3. Cỏc yờu cầu cơ bản đối với hệ truyền động cỏc cơ cấu của mỏy xỳc
Chế độ làm việc của một mỏy xỳc phụ thuộc vào cấu tạo, kết cấu của nú và cỏc đặc điểm đặc trưng của quỏ trỡnh đào hoặc bốc xỳc đất đỏ. Bởi vậy, cỏc yờu cầu đối với hệ truyền động cỏc cơ cấu của mỏy xỳc cú một gàu xỳc và mỏy xỳc cú nhiều gàu xỳc cú nhiều điểm khỏc biệt nhau.
1. Đối với mỏy xỳc cú một gàu xỳc
Đối với mỏy xỳc cú một gàu xỳc, cỏc yờu cầu chớnh đối với hệ truyền động cỏc cơ cấu bao gồm:
a) Đặc tớnh cơ của hệ truyền động điện truyền động cỏc cơ cấu chớnh của mỏy xỳc (cơ cấu nõng - hạ gàu, cơ cấu quay và cơ cấu đẩy tay gàu) phải đảm bảo hai yờu cầu chớnh sau:
- Trong phạm vi tải thay đổi từ 0 đến dũng nhỏ hơn dũng điện ngắt Ing= 2,25ữ2,5Iđm), độ sụt tốc độ khụng đỏng kể để đảm bảo năng suất của mỏy xỳc. - Khi động cơ bị quỏ tải (I ≥ Ing), tốc độ của động cơ truyền động phải giảm nhanh về khụng để khụng gõy hỏng húc đối với động cơ.
Để đỏp ứng hai yờu cầu trờn, hệ truyền động phải tạo ra đường đặc tớnh cơ đặc trưng gọi là đặc tớnh “mỏy xỳc” (đường 1 hỡnh 10-4a).
Trong thực tế khụng sử dụng đường đặc tớnh cơ lý tưởng như đường 1vỡ người vận hành mỏy xỳc khụng cảm nhận được thời điểm quỏ tải của
Hỡnh 10- 4 Đặc tớnh cơ của cỏc hệ truyền động cơ cấu mỏy xỳc a)Dựng để xỏc định hệ số lấp đầy b)Đặc tớnh cơ của một số hệ truyền
153 3
động cơ để giảm tốc độ hạn chế momen của động cơ nhỏ hơn trị số lớn nhất cho phộp dẫn đến làm cho động cơ dễ bị chỏy, mà thường dựng đặc tớnh mềm hơn (đường 2 hỡnh 10-4a)
Năng suất của mỏy xỳc được đỏnh giỏ bằng diện tớch của tứ giỏc hợp thành giữa hệ trục toạ độ và đường đặc tớnh cơ của hệ truyền động (hỡnh 10- 4a)
SADCO. Để đỏnh giỏ năng suất của mỏy xỳc, ta cú hệ số lấp đầy k. Hệ số lấp đầy k được tớnh theo biểu thức sau:
d ABCO ADCO M m S S S k 0 . Trong đú:
+SADCO - diện tớch tứ giỏc hợp thành giữa hệ trục toạ độ và đường đặc tớnh cơ cuả hệ truyền động;
+SABCO - diện tớch tứ giỏc hợp thành giữa hệ trục toạ độ và đường đặc tớnh cơ lý tưởng;
+0 - tốc độ khụng tải của động cơ. +m - hệ số tỷ lệ.
Hệ số lấp đầy của cỏc hệ truyền động hiện đại cú thể đạt đến k = 0,8 ữ 0,9. Trờn hỡnh 10-4b biểu diễn cỏc đường đặc tớnh cơ của một số hệ truyền động cỏc cơ cấu của mỏy xỳc. Họ đặc tớnh cơ của cỏc hệ đú cho phộp đỏnh giỏ và tớnh chọn hệ truyền động một cỏch hợp lý đối với từng loại mỏy xỳc cụ thể. Hệ truyền động xoay chiều với động cơ khụng đồng bộ ba pha (đường 1) được sử dụng rộng rói cho cỏc loại mỏy xỳc cụng suất bộ với thể tớch gàu xỳc dưới 1m3. Đặc biệt là khi dựng động cơ truyền động là động cơ khụng đồng bộ cú hệ số trượt lớn cho phộp hạn chế dũng của động cơ trong giới hạn cho phộp.
Hệ truyền động xoay chiều với động cơ khụng đồng bộ rụto dõy quấn nếu cú đấu thờm một điện trở phụ trong mạch roto của động cơ Rf= (0,1 ữ 0,15)R (R là điện trở của dõy quấn roto của động cơ) và cú cuộn khỏng bảo hoà trong mạch stato của động cơ (đường 2 hỡnh 10-4b) ta sẽ nhận được đường đặc tớnh cơ tối ưu đối với cỏc cơ cấu của mỏy xỳc cụng suất nhỏ.
Hệ truyền động mỏy phỏt một chiều cú ba cuộn kớch từ - động cơ điện một chiều (đường 3 hỡnh 10-4b) thường dựng đối với cỏc loại mỏy xỳc cụng suất trung bỡnh với thể tớch gàu xỳc từ 2 đến 5m3. Hệ này cú đường đặc tớnh cơ gần với đường đặc tớnh cơ tối ưu, cho phộp điều chỉnh tốc độ động cơ truyền động trong một phạm vi khỏ rộng.
Hệ truyền động mỏy phỏt - động cơ (F-Đ) cú khõu khuếch đại trung gian thực hiện chức năng khuếch đại và tổng hợp cỏc tớn hiệu điều khiển (khuếch đại trung gian cú thể là mỏy điện khuếch đại - MĐKĐ, khuếch đại từ - KĐT, hoặc khuếch đại bỏn dẫn KĐBD) sẽ tạo ra đường đặc tớnh cơ 4 (trờn hỡnh 10-4b), đỏp ứng hoàn toàn yờu cầu về truyền động cỏc cơ cấu của mỏy xỳc.
Hệ này được sử dụng rộng rói trong cỏc mỏy xỳc cụng suất lớn cú thể tớch gàu xỳc từ 10 ữ 80m3.
b) Động cơ truyền động cỏc cơ cấu của cầu trục phải cú độ chắc chắn về kết cấu và độ tin cậy làm việc cao, cú khả năng chịu quỏ tải lớn. Độ bền nhiệt và
154 4
độ bền chống ẩm của cỏc lớp cỏch điện trong động cơ cao, chụi được tần số đúng cắt điện lớn (400 ữ 600) lần /h.
c) Động cơ truyền động cỏc cơ cấu chớnh của mỏy xỳc phải cú momen quỏn tớnh của roto (hoặc phần ứng) đủ nhỏ để giảm thời gian quỏ độ của hệ truyền động khi tăng tốc và hóm. Nờn chọn loại động cơ cú roto (hoặc phần ứng) dài, đường kớnh nhỏ.
d) Cỏc thiết bị điều khiển dựng trong mỏy xỳc phải đảm bảo làm việc tin cậy trong điều kiện nặng nề nhất (độ rung động, chao lắc lớn, phụ tải thay đổi đột biến và tần số đúng - cắt điện trở lớn).
e) Hệ thống điều khiển cỏc hệ truyền động cỏc cơ cấu của mỏy xỳc phải cú sơ đồ cấu trỳc đơn giản, độ tin cậy làm việc cao, tự động hoỏ quỏ trỡnh điều khiển ở mức độ cao.
2. Mỏy xỳc nhiều gàu xỳc
Hệ truyền động dựng trong mỏy xỳc nhiều gàu xỳc phải đỏp ứng cỏc yờu cầu chớnh sau:
a) Hệ truyền động phải đảm bảo quỏ trỡnh mở mỏy xảy ra ờm, hạn chế gia tốc và mụmen trong giới hạn cho phộp để khụng ảnh hưởng đến kết cấu cơ khớ của những gàu xỳc con gỏ lắp trờn băng xớch.
b) Động cơ truyền động phải cú momen mở mỏy lớn để khắc phục momen quỏn tớnh lớn của băng xớch cú gỏ cỏc gàu xỳc con, lực ma sỏt trong thanh dẫn hướng và trong cỏc ổ đỡ.
c) Hệ thống điều khiển truyền động điện phải đảm bảo quỏ trỡnh mở mỏy xảy ra ờm và phạm vi điều chỉnh tốc độ động cơ khỏ rộng (D= 10:1).
d) Hệ truyền động phải tạo ra đường đặc tớnh cơ với độ cứng phự hợp để cú thể giảm tốc độ quay của cỏc gàu xỳc khi phụ tải thay đổi, và bảo vệ quỏ tải cho băng xớch cú gỏ cỏc gàu xỳc con một cỏch chắc chắn.
10-4. Biểu đồ phụ tải của cỏc cơ cấu chớnh của mỏy xỳc
1. Biểu đồ phụ ải của mỏy xỳc một gàu thuận
Muốn xõy dựng được biểu đồ phụ tải chớnh xỏc của cỏc hệ truyền động chớnh của mỏy xỳc cần cú cỏc thụng số sau:
- Thụng số kỹ thuật của động cơ truyền động. - Cỏc tham số của mạch điều khiển.
- Mụmen quỏn tớnh của cơ cấu quy đổi về trục động cơ trong cỏc chế độ làm việc khỏc nhau của hệ truyền động.
- Mụmen cản tĩnh của cỏc cơ cấu trong cỏc chế độ làm việc khỏc nhau của hệ truyền động.
Để tớnh chọn sơ bộ cụng suất động cơ truyền động chỉ cần dựa trờn biểu đồ phụ tải tối giản của hệ truyền động trong đú chỉ tớnh đến mụmen cản tĩnh của cơ cấu, khụng tớnh đến mụmen động của cơ cấu trong chế độ quỏ độ. Việc tớnh toỏn chớnh xỏc cỏc yếu tố đặc trưng cho chế độ làm việc của cỏc cơ cấu của mỏy xỳc là một vấn đề phức tạp. Bởi vậy, để tiến hành tớnh chọn cụng suất động cơ truyền động cỏc cơ cấu của mỏy xỳc cú thể sử dụng biểu đồ phụ tải gần giống với biểu đồ phụ tải thực của cỏc cơ cấu chớnh của mỏy xỳc biểu diễn trờn hỡnh 10-5.
155 5
H.10-5. Biểu đồ phụ tải của cỏc cơ cấu chớnh của mỏy xỳc một gàu - gàu thuận gồm giai đoạn chớnh sau:
•t1:thời gian tăng tốc cho quỏ trỡnh bắt đầu đào bốc đất đỏ •t2:thời gian nõng tay gầu trong giai đoạn bốc xỳc đất đỏ •t3:thời gian dừng gầu sau lỳc bốc xỳc xong
156 6
•t4:thời gian giữ tay gầu cõn bằng khi quay gầu về vị trớ đổ tải •t5:thời gian đổ tải, momen cảu động cơ giảm trong trỡnh đổ tải •t6:thời gian tăng tốc khi hạ gầu khụng xuống gương lũ
•t7:thời gian hạ gầu với tốc độ khụng đổi
•t8:thời gian hóm gầu trước khi hạ gầu xuống gương lũ Từ biểu đồ phụ tải, ta rỳt ra kết luận sau:
- Động cơ truyền động cơ cấu nõng - hạ gàu làm việc dài hạn với hệ số tiếp điện tương đối TĐ% = 100%.
- Trị số của mụmen động cơ truyền động xỏc định bằng mụmen cản tĩnh của phụ tải, mụmen cản tĩnh của cớ cấu nõng - hạ cú tớnh thế năng.
Biểu đồ phụ tải của động cơ truyền động cơ cấu đẩy tay gàu được biểu diễn trờn hỡnh 10-5b. Chu kỳ làm việc của cơ cấu đẩy tay gàu gồm cỏc giai đoạn sau:
•t1:thời gian tăng tốc đưa tay gàu vào đất kết hợp với cơ cấu nõng •t2:thời gian gàu đi lờn để xỳc đất đỏ
•t3:thời gian đảo chiều để lựi tay gầu