7.3.1. Đặc tính cơ của máy:
Đặc tính cơ của máy sản xuất rất đa dạng và được biểu diễn bằng biểu thức tổng quát:
Trong đó:
MC: moment ứng với tốc độ ω
MC0: moment ứng với tốc độ ω=0
Mđm: moment ứng với tốc độ định mức ωđm
Thang máy là cơ cấu nâng hạ theo phương thẳng đứng a=0 do đó biểu thức đặc
tính cơ của thang máy: MC=Mđm=const
Mômen cản thế năng (mômen cản tĩnh) của thang máy có đặc tính MC =const
và không phụ thuộc vào chiều quay. Được biểu diễn trên hình:
Mômen phản kháng luôn chống lại chiều quay như mômen ma sát:
7.3.2. Trạng thái làm việc của truyền động điện:
Trong hệ truyền động điện, bao giờ cũng có quá trình biến đổi năng lượng điện cơ. Chính quá trình biến đổi này quyết định trạng thái làm việc của truyền động điện.
Dòng công suất điện Pđiện có giá trị dương nếu như có chiều quay từ nguồn
đến động cơ và từ động cơ biến đổi công suất điện thành công suất cơ Pcơ = M.ω
cấp cho máy sản xuất. Công suất này có giá trị dương nếu như mômen động cơ sinh ra có cùng chiều quay với tốc độ quay. Nếu ngược lại, dòng công suất điện có giá trị âm, nếu nó có chiều từ động cơ đi về nguồn.
Công suất cơ có giá trị âm khi nó truyền từ máy sản xuất về động cơ và mômen động cơ sinh ra ngược chiều với tốc độ quay.
Mômen của máy sản xuất được gọi là mômen phụ tải hay mômen cản MC. Nó cũng được định nghĩa dấu âm và dấu dương ngược lại với dấu mômen của động cơ.
Phương trình cân bằng công suất của hệ truyền động:
Trong đó:
Pđ : công suất điện.
PC : công suất cơ.
ΔP : tổn thất công suất.
Tùy thuộc vào biến đổi năng lượng trong hệ mà ta có trạng thái hãm được mô tả trên hình:
Trạng thái động cơ bao gồm chế độ có tải và không tải Trạng thái hãm bao gồm :
- Hãm tái sinh Pđiện < 0, Pcơ < 0, cơ năng biến thành điện năng trả về lưới.
- Hãm ngược Pđiện > 0, Pcơ < 0, điện năng và cơ năng trở thành tổn thất ΔP
- Hãm động năng Pđiện = 0, Pcơ < 0, cơ năng biến thành công suất tổn thất ΔP
7.3.4. Quy đổi momen cản, lực cản và moment quán tính
Trong mỗi một cơ cấu truyền động đều có các đại lượng: ω, M, v, F và mômen quán tính J. Để thuận tiện cho tính toán người ta thường tính quy đổi tất cả các đại lượng về trục động cơ nhưng phải theo nguyên tắc là đảm bảo năng lượng của hệ trước và sau quy đổi không thay đổi.
1 : động cơ điện. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2 : Bộ thay đổi vận tốc.
3 : Tang quay.
4 : Tải trọng.
7.3.5. Đặc tính cơ của động cơ:
Động cơ không đồng bộ được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp. Do có những đặc tính phù hợp, tính ổn định, độ bền và giá thành khá rẽ.
Ưu điểm nổi bật của loại này:
- Giá thành rẻ hơn nhiều so với động cơ một chiều hay động cơ đồng bộ cùng
công suất.
- Hệ truyền động có thể đáp ứng tốt những chỉ tiêu kĩ thuật.
- Động cơ không đồng bộ có cấu trúc đơn giản, đặc biệt là động cơ không đồng
bộ Rôto lồng sóc dễ chế tạo, bảo dưỡng, sữa chữa.
- Sử dụng được điện xoay chiều từ lưới.
Nhược điểm của động cơ không đồng bộ:
- Dải điều chỉnh chưa lớn.
- Khả năng điều chỉnh vô cấp tốc độ thấp. Để đạt được yêu cầu cao cần có đầu tư
lớn.
- Khả năng tự động hóa kém.
7.3.6. Tính toán công suất
Phụ tải của thang máy chủ yếu do tải trọng quyết định, vì thang máy có đối trọng nên trong tính toán ta phải lưu ý đến trọng lượng của đối trọng và trọng lượng của cơ cấu nâng. Để xác định phụ tải một cách chính xác và khoa học ta cần phải xây dựng sơ đồ động học của hệ thống truyền động thang máy, từ sơ đồ động học ta phân tích các quá trình nâng hạ ở chế độ định mức và ở chế độ khi không tải để tính toán các thông số kỹ thuật liên quan.
Cơ cấu truyền động thang máy có hộp điều tốc nên trong tính toán ta phải tính đến tỉ số truyền vì tỉ số này có ảnh hưởng rất nhiều đến mômen nâng hạ của động cơ truyền động và tốc độ di chuyển của buồng thang.
Trạng thái làm việc của truyền động phụ thuộc vào mômen quay do động cơ sinh ra và mômen cản tĩnh do phụ tải quyết định. Mỗi mômen trên đều có thể là mômen gây chuyển động hoặc mômen hãm, như vậy rõ ràng là động học của truyền động được xác định bởi mômen tổng của 2 mômen trên.
Để xác định phụ tải tĩnh, giả sử rằng thang máy trong quá trình đi lên mang tải định mức và tải không thay đổi trong suốt quá trình. Đây là trường hợp nâng nặng nề nhất. Và khi hạ thang máy cũng mang tải định mức.
Công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải không dùng đối trọng:
Trong đó:
Gbt: khối lượng buồng thang (kg).
G : Khối lượng người (kg). v : tốc độ nâng (m/s).
g : gia tốc trọng trường (m/s2), chọn g = 9,8(m/s2). η : hiệu suất của cơ cấu nâng (0,5 0,8), chọn ? = 0,8
Theo số liệu đã cho:
Gbt = 800(kg)
G = 1000(kg) v = 1(m/s) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Vì thang máy có đối trọng, nên tính toán đối trọng phù hợp là cần thiết. Tuy nhiên trong thực tế đối trọng có thể được thay đổi trong quá trình hiệu chỉnh chạy thử thang máy. Vì vậy, việc tính đối trọng sau đây cần thiết cho tính chọn thiết bị.
Khối lượng của đối trọng:
Trong đó:
Gđt : khối lượng đối trọng (kg).
Gđt= 800 + 0,5.1000 = 1300 (kg)
Công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải có đối trọng:
Công suất tĩnh của động cơ khi hạ tải có đối trọng:
Trong đó:
Pcn : công suất tĩnh của động cơ khi nâng tải có đối trọng.
Pch : công suất tĩnh của động cơ khi hạ tải có đối trọng.
k : hệ số tính đến ma sát giữa thanh dẫn h-ớng và đối trọng (1,15 - 1,3), chọn k = 1,2.
Số liệu về cáp dẫn động:
- Khối lượng riêng dây cáp = 0,47(kg/m)cáp Φ12.
- Sử dụng 4 sợi = 4.0,47 = 1,88(kg/m).
- Chọn 1 tầng cao 4(m) vậy hành trình dài nhất của cáp = 4.10 = 40(m)
- Tổng trọng lượng dây cáp Gd = 1,88.40 = 75,2(kg).
Lực kéo đặt lên puli cáp kéo buồng thang khi có tải định mức
Trong đó
k1: số lần dừng buồng thang.
ΔG1: sự giảm khối lượng tải sau mỗi lần dừng
F=(800+1000-1.6-1300).9,8=4841,2 (N). Tỉ số truyền i của hộp điều tốc:
Trong đó:
R: bán kính puli dẫn động (m).
n: tốc độ động cơ (v/s), n=945 (v/p)=15,75 (v/s). u: bội số của hệ thống ròng rọc, chọn u=1
Thời gian làm việc của thang máy:
tlv=h/v=40/1=40(s)
Thời gian toàn bộ một chu kì làm việc của thang máy có thể tính theo năng suất và tải trọng định mức:
Trong đó:
t1 : thời gian ra, chọn t1 = 4(s).
t2 : thời gian vào, chọn t2 = 4(s). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
t3 : thời gian đóng mở cửa buồng thang, chọn t3 = 4(s).
tlv=2.40+4+4+4=92(s)
Hệ số tiếp điện tương đối:
Mômen tương ứng với lực kéo: Mômen nâng tải:
Moomen hạ tải:
Công suất động cơ:
Công suất động cơ khi hạ tải tốc độ nhanh:
Công suất trung bình của động cơ:
Công suất định mức của động cơ:
Truyền động thang máy làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại, khi có tải định mức động cơ khởi động nặng nề. Nên ta chọn động cơ hai cấp tốc độ, hai dây quấn riêng biệt cho từng cấp tốc độ và tốc độ động cơ dưới 1000(v/p). Chọn động cơ loại có công suất = 7kW.
7.4. TÍNH CHỌN TRANG THIẾT BỊ
7.4.1. Tính cho tiết diện cáp động học
Để chọn tiết diện cáp động lực cho động cơ truyền động ta cần chú ý:
- Nếu chọn dây có tiết diện lớn quá thì vốn đầu tư cao, nhưng điện dẫn
xuất lớn, điện trở nhỏ.
- Nếu chọn tiết diện dây nhỏ vốn đầu tư ít, nhưng nếu nhỏ hơn dẫn đến
cáp bị quá tải gây chập cháy giữa các pha trong cáp.
Vì vậy ta phải dựa vào các thông số kỹ thuật đã tính toán để chọn cáp sao cho phải đảm bảo chỉ tiêu kĩ thuật, nhưng vẫn hợp lí về yêu cầu kinh tế.
Chọn loại cáp 3 pha 3 sợi có lõi bằng đồng, vỏ nhựa bọc từng sợi và vỏ cao su bọc bên ngoài cả cáp.
Tính tiết diện dây 1 sợi theo công thức:
Itb: dòng điện làm việc định mức
Jkt: tra bảng chỉ tiêu kinh tế
Ta chọn
Ta chọn tiết diện theo tiêu chuẩn S = 16 (mm2)
Đường kính dây tính toán:
Tra bảng thông số cấp tròn, chọn đường kính dây cáp động lực. Để đảm
bảo ta chọn d > dtt , d = 4,5 (mm) cho một sợi.
7.4.2. Tính chọn phanh hãm điện từ
Trong thang máy, chuyển động buồng thang lên xuống theo phương thẳng đứng với tải trọng lớn, nên lực quán tính khá lớn. Khi đột ngột mất điện buồng thang và hàng hóa sẽ rơi tự do với một gia tốc rất lớn, người vận hành không thể kìm chế được ngoài phanh hãm điện từ tác động nhanh.
Chính vì vậy phanh hãm là một bộ phận không thể thiếu được trong hệ truyền động khống chế thang máy. Trong thiết kế thang máy thường sử dụng phanh hãm điện từ nguồn cung cấp trực tiếp với lưới điện xoay chiều. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Phanh hãm thường có 3 loại:
• Phanh guốc.
• Phanh đĩa.
• Phanh đại.
Nguyên lí hoạt động của phanh nói trên cơ bản giống nhau. Khi động cơ của cơ cấu nâng hạ được đóng vào lưới điện, thì đồng thời cuộn dây của nam châm cũng mất điện, ngay lúc này lực căng của lò xo sẽ ép chặt má phanh vào trục động cơ kịp thời hãm dừng động cơ.
Phanh hãm điện từ thường được chế tạo theo 2 kiểu: hành trình phản ứng dài (hàng chục mm) và hành trình phần ứng ngắn (vài mm). Loại phanh hành trình dài yêu cầu lực hút nhỏ nhưng kết cấu cồng kềnh và phức tạp.
Thực tế thường dùng phanh hãm hμnh trình ngắn.
Khi chọn thông số phanh cần chú ý đến 3 thông số cơ bản:
• Điện áp làm việc.
• Hệ số tiếp điện tương đối.