TÌM HIỂU NGUYÊN lý HOẠT ĐỘNG của XE cầu của cầu TRỤC

- Chuyển động của xe con theo phương ngang xe con di chuyển trên xe cầutheo chiều ngang phân xưởng - Cơ cấu nâng hạ được bố trí trên xe con và nó được chuyển động theophương thẳng đứng t

MỤC LỤC

MỤC LỤC 6

32

Với là hệ số ma sát trượt 32

Với la bán kính cổ trục bánh xe lấy bằng 5 (cm) 33 Đối với các cơ cấu có bánh xe sắt lăn trên đường ray phải tính đến lực cản ma sát giữa mép bánh xe và đường ray.Lực đó được tính thêm bắng hệ số dự trữ k.hệ

số dự trữ k được xác định theo kinh nghiệm vận hành lấy K=2 và toàn bộ lực cản trong trường hợp này là 33 = = 70000 0,08 = 5600(N) 36 Đối với các cơ cấu có bánh xe sắt lăn trên đường ray phải tính đến lực cản ma sát giữa mép bánh xe và đường ray.Lực đó được tính thêm bắng hệ số dự trữ k.hệ

số dự trữ k được xác định theo kinh nghiệm vận hành lấy K=2 và toàn bộ lực cản trong trường hợp này là 36

PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ CẦU TRỤC VÀ CẦU TRỤC PHÂN XƯỞNG

I Lý thuyết chung máy nâng hạ, vận chuyển:

1 Khái niệm chung:

Sự phát triển kinh tế của mỗi nước phụ thuộc rất nhiều vào mức độ cơ giớihoá và tự động hoá các quá trình sản xuất Trong quá trình sản xuất máy nâng hạvận chuyển đóng vai trò khá quan trọng Máy nâng, vận chuyển là cầu nối giữa cáchạng mục công trình sản xuất riêng biệt, giữa các phân xưởng trong một nhà máy,giữa các máy công tác trong một dây chuyền sản xuất Máy nâng vận chuyển đượcdùng rất phổ biến trong công nghiệp, xây dựng, giao thông Trong nhóm máy vậnchuyển thì cầu trục là một thiết bị vận chuyển điển hình

Trong cầu trục có 3 chuyển động:

- Chuyển động của xe cầu theo phương ngang (xe cầu đi dọc theo phânxưởng)

- Chuyển động của xe con theo phương ngang (xe con di chuyển trên xe cầutheo chiều ngang phân xưởng)

- Cơ cấu nâng hạ được bố trí trên xe con và nó được chuyển động theophương thẳng đứng (thực hiện nâng hạ tải trọng)

2 Phân loại máy nâng - vận chuyển:

Phụ thuộc vào đặc điểm hàng hoá cần vận chuyển, kích thước, số lượng vàphương vận chuyển mà các máy nâng, vận chuyển rất đa dạng Việc phân loại mộtcách hoàn hảo các máy nâng, vận chuyển rất khó khăn.

Có thể phân loại các máy nâng, vận chuyển theo các đặc điểm sau:

- Theo phương vận chuyển hàng hoá:

+ Theo phương thẳng đứng: thang máy, máy nâng

+ Theo phương nằm ngang: băng chuyền, băng tải

+ Theo mặt phẳng nghiêng: xe kíp, thang chuyền, băng tải

+ Theo các phương kết hợp: cầu trục, cần trục, cầu trục cảng, máy xúc

- Theo cấu tạo của cơ cấu di chuyển:

+ Máy nâng, vận chuyển đặt cố định: thang máy, máy nâng, thang chuyền,băng tải, băng chuyền

+ Di chuyển tịnh tiến: cầu trục cảng, cần cẩu con dê, các loại cần trục, cầutrục

+ Di chuyển quay với một góc quay giới hạn: cần cẩu tháp, máy xúc

- Theo cơ cấu bốc hàng:

+ Cơ cấu bốc hàng là thùng, cabin, gầu treo

+ Dùng móc, xích treo, băng

+ Cơ cấu bốc hàng bằng nam châm điện

- Theo chế độ làm việc:

+ Chế độ dài hạn: băng tải, băng chuyền, thang chuyền

+ Chế độ ngắn hạn lặp lại: máy xúc, thang máy, cần trục

3 Đặc điểm đặc trưng cho chế độ làm việc của hệ truyền động điện máy

nâng, vận chuyển.

Máy nâng, vận chuyển thường được lắp đặt trong nhà xưởng hoặc để ngoàitrời Môi trường làm việc của các máy nâng, vận chuyển rất nặng nề, đặc biệt làngoài hải cảng, các nhà máy hoá chất, các xí nghiệp luyện kim

Các khí cụ, thiết bị điện trong hệ thống truyền động và trang bi điện của cácmáy nâng, vân chuyển phải làm việc tin cậy trong mọi điều kiện nghiệt ngã của môitrường, nhằm nâng cao năng suất, an toàn trong vận hành và khai thác

* Đối với hệ truyền động điện cho băng truyền và băng tải phải đảm bảokhởi động động cơ truyền động khi đầy tải; đặc biệt là vào mùa đông khi nhiệt độ

môi trường giảm làm tăng mômen ma sát trong các ổ đỡ dẫn đến làm tăng đáng kểmômen cản tĩnh Mc.

Trên hình 1.3 biểu diễn mối quan hệ phụ thuộc giữa mômen cản tĩnh và tốc

độ động cơ: Mc = f(ω)

Trên đồ thị ta thấy:

Khi ω= 0, Mc lớn hơn (2÷2,5)Mc ứng

với tốc độ định mức thay đổi

đối với cơ cấu nâng - hạ, mômen theo

Đồ án môn học Trang: 16

M

c

ω

* Động cơ truyền động cầu trục nhất là

tải trọng rất rõ rệt

Khi không có tải trọng

(không tải) mô men của động

cơ không vượt quá (15÷25)%Mđm

Đối với cơ cấu nâng của cần trục gầu

ngoạm đạt tới 50%Mđm Hình 1.1: quan hệ Mc=fω

Đối với động cơ di chuyển xe khi động cơ không tải cầu bằng (50÷55)%Mđm

Trong các hệ truyền động các cơ cấu của máy nâng, vận chuyển yêu cầu quátrình tăng tốc và giảm tốc xảy ra phải êm, đặc biệt là đối với thang máy và thangchuyên chở khách Bởi vậy mômen động trong quá trình quá độ phải được hạn chếtheo yêu cầu của kĩ thuật an toàn.

Năng suất của máy nâng, vận chuyển quyết định bởi hai yếu tố: tải trọng củathiết bị và số chu kỳ bốc, xúc trong một giờ Số lượng hàng hoá bốc xúc trong mỗimột chu kỳ không giống nhau và nhỏ hơn trọng tải định mức, động cho nên phụ tảiđối với cơ chỉ đạt (60 ÷70)% công suất định mức động cơ.

Do điều kiện làm việc của máy nâng, vận chuyển nặng nề, thường xuyên làmviệc trong chế độ quá tải (đặc biệt là máy xúc) nên các máy nâng, vận chuyển đượcchế tạo có độ bền cơ khí cao, khả năng chịu quá tải lớn

Xe cầu có thể chạy trên các đường ray đặt trên cao dọc theo nhà xưởng, còn xecon có thể chạy dọc theo dầm cầu

Vì vậy mà cầu trục có thể nâng hạ và vận chuyển hàng theo yêu cầu tại bất kỳđiểm nào trong không gian của nhà xưởng

II Đặc điểm của hệ truyền động cầu trục và cầu trục phân xưởng:

* Mômen cản trên trục động cơ là: Tổng hợp của hai mômen thành phần

- Mômen do ma sát gây ra luôn chống lại chuyển động quay của đông cơ

- Mômen do tải trọng sinh ra sẽ chống lại hoặc hỗ trợ chuyển động quay củađộng cơ tuỳ thuộc vào lúc tải trọng đi lên hay đi xuống

* Tính chất của phụ tải là làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại

* Chu kỳ làm việc của cơ cấu:

- Di chuyển không tải

- Di chuyển khi mang tải

(Giữa các giai đoạn có thời gian nghỉ).

1 Sơ đồ động học của cơ cấu nâng hạ:

2 Hệ số tiếp điện tương đối TĐ%:

Khi tính toán hệ số tiếp điện tương đối chúng ta bỏ qua thời gian hãm và thờigian mở máy

Thời gian toàn bộ một chu kỳ làm việc của cơ cấu nâng hạ có thể được tínhtheo năng suất Q và tải trọng định mức Gđm:

Trong đó: Q : năng suất bốc giỡ hàng hoá [N / h]

Gdm : tải trọng nâng hạ định mức [ ]N

Thời gian làm việc khi nâng, hạ được xác định từ chiều cao vận tốc nâng hạ

Hệ số tiếp điện tương đối:

* Xây dựng đồ thị phụ tải:

* Tính mômen trung bình hoặc mômen đẳng trị:

- Mômen trung bình được xác định theo công thức:

Mtb =

ck

i i

T

t M

- Mômen đẳng trị được xác định theo công thức:

Mđt =

ck

n

i i i

T

t M

∑

= 1 2

Trong đó:

Mi : Trị số mômen ứng với khoảng thời gian ti

k = 1,2 ÷ 1,3 → Hệ số dự trữ phụ thuộc vào mức độ nhấp nhô

của đồ thị phụ tải, tần số mở máy, hãm máy

Điều kiện chọn công suất động cơ:

T

t t

t

∑ +∑ +∑

Trong đó:

∑t lv : Tổng thời gian làm việc, ∑t kd : Tổng thời gian khởi động

∑t h : Tổng thời gian hãm

Và tính phụ tải chính xác theo đại lượng đẳng trị Mđtcx

* Tính mômen đẳng trị chính xác của đồ thị phụ tải:

tc

ttTD%

% TD

M

M tc= dt

Trong đó: Mtc : Mômen quy đổi về hệ số tiếp điện tiêu chuẩn

TĐ% : Hệ số tiếp điện tiêu chuẩn: 15%, 25%, 40%, 60%

Động cơ được chọn là đúng nếu thoả mãn yêu cầu:

M tc ≤ M đmĐC

M tc = M đtcx %

%th

tc

TD TD

PHẦN II: THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG CHO XE CẦU CỦA

CẦU TRỤC CHƯƠNG 1 : TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT TRUYỀN ĐỘNG ỨNG DỤNG

CHO TRUYỀN ĐỘNG XE CẦU CỦA CẦU TRỤC

1 Xác định phụ tải tĩnh

* Phụ tải tĩnh khi xe di chuyển có tải:

Thành phần F1 được xác định theo biểu thức

)(28,6945

,17

045,0)20000070000

()

( 0

R

f G G F

b

=

×+

=

×+

=

Trong đó G0 là trọng lượng bản thân cơ cấu

G là trọng lượng tải trọng

R b là bán kính bánh xe lấy bằng 17,5 (cm)

508,0)20000070000

()

(

R

R G

G F

b ct

Với R ct la bán kính cổ trục bánh xe lấy bằng 5 (cm)

Toàn bộ lực đặt lên bánh xe là

)(71,6865)

045,0508,0(5

,17

20000070000

)(

0

R

G G F

F

b ct

Đối với các cơ cấu có bánh xe sắt lăn trên đường ray phải tính đến lực cản masát giữa mép bánh xe và đường ray.Lực đó được tính thêm bắng hệ số dự trữ k.hệ

số dự trữ k được xác định theo kinh nghiệm vận hành lấy K=2 và toàn bộ lực cảntrong trường hợp này là

)(43,1373171

,68652

)(

R

G G K F K

b c

Công suất và mômen trên trục động cơ lúc xe mang tải là:

)(985,1075,0100060

3643,137311000

213,6( )

75,015

175,043,13731

i

R F

* Phụ tải tĩnh khi di chuyển không tải:

Thành phần F1 được xác định theo biểu thức

)(1805

,17

045,0700000

R

f G F

F ct = G0× µ = 70000 × 0,08 = 5600(N)

Toàn bộ lực đặt lên bánh xe lúc không tải là:

)(1780)

045,0508,0(5,17

70000)

(

0 1

R

G F F

b ct

Đối với các cơ cấu có bánh xe sắt lăn trên đường ray phải tính đến lực cản masát giữa mép bánh xe và đường ray.Lực đó được tính thêm bắng hệ số dự trữ k.hệ

số dự trữ k được xác định theo kinh nghiệm vận hành lấy K=2 và toàn bộ lực cảntrong trường hợp này là

)(35601780

2)(

R

G K F K

b c

Công suất và mômen trên trục động cơ lúc xe mang tải là:

)(68,105,0100060

9035601000

0 0

Với η0 = 0,5 Tra hình 1.7 trang 11 _ Trang bị điên – điện tử

5,015

175,035600

i

R F

2 Xác định hệ số tiếp điện tương đối TĐ%:

TĐ% = 100%

ck

lv

T T

Với: Tlv = T0 + T1

Tck = Tlv + TnghỉTrong đó:

• T0 : Thời gian xe di chuyển không tải:

v

S

33,335,1

500

50 =

=

* Thời gian làm việc là:

Tlv = 33,33 + 83,33 =116,66 [ ]s

* Thời gian nghỉ bao gồm thời gian thao tác lấy tải, cắt tải:

Tnghỉ = 100 + 150 + 20 = 250 s

* Thời gian chu kỳ: Tck = 116,66 + 250 = 336,66 s

* Hệ số làm việc tương đối:

%100.66,336

66,

3 Tính chọn sơ bộ công suất động cơ:

Chọn sơ bộ công suất động cơ theo phụ tải đẳng trị kết hợp với hệ số tiếp điệntương đối:

Theo công thức (3.32) trang 128 – Trang bị điện, ta có:

)(9,1033

,3333,83

33,33.68,1033,83.985,10

2

N t

t P

j j

n

j j j

Điều kiện chọn công suất động cơ: Pđt ≤ Pđm⇒ Pđmđc ≥ 10,9(Kw)

Tra bảng ta chọn động cơ kích từ song song loại cầu trục luyện kim, điện áp220V, vỏ kín, làm mát tự nhiên, chế độ làm việc ngắn hạn lập lại, TĐ% = 25, chế

độ định mức dài hạn, TĐ% = 100, với các số liệu sau:

Kiểu π_32 TĐtc% = 25%

Pđm = 12 kW rư + rcp = 0,266 Ω

Uđm = 220 V rcks = 94 Ω

nđm = 790 vg/p Iđm = 65 A

φđm = 1,32 mWb

4 Kiểm nghiệm công suất động cơ:

* Kiểm nghiệm theo điều kiện phát nóng:

Mô men cản tĩnh khi xe chuyển động với tải được tính ở trên là :

).(6,

213 N m

Mô men cản tĩnh khi xe di chuyển không tải là :

).(83

0 N m

M c =

Mô men quán tính trên trục động cơ khi xe cầu đầy tải:

5,1)(

200007000

(15

6,11,0155,

Mô men quán tính trên trục động cơ khi xe di chuyển không tải:

2 0 2

ω

v m i

J J J

= 2 )2 0,63 2

68,82

6,0(700015

6,11,0155,

Nếu mô men trung bình của động cơ Mtb trong thời gian mở máy là không đổi

và bằng 2Mdm thì thời gian chạy xe cầu có tải txt và không tải t 0 từ lúc bắt đầuchạy đến lúc đạt tốc độ ổn định là:

txt =

ct đm

đm t ct

tb

đm t

M M

J M

= 9,86s

6,21328,290

68,8215,

0

2 đm c

đm c

tb

đm

M M

J M

68,8263,

Lmm t = v t xt m

2

86,96,0

Lmm 0 = v t x 0,1875m

2

25,05,12

0

Nếu việc hãm xe cầu bằng phanh điện cơ ở cổ trục động cơ với mô men hãm Mh

=2Mđm thì thời gian hãm từ vđm(hay ϖđm) đến v = 0 khi xe cầu đầy tải và không tảilà:

tht = s

M M

J

ct h

đm

6,21328,290

68,8215,

+

×

=+

∑ ω

M M

J

c h

8328,290

68,8263,00

+

×

=+

L 0 = v t h 1,5 0,14 0,1m

2

12

10

Quãng đường xe cầu chạy ổn định khi đầy tải và khi không tải:

Lod t = l - Lmm t - Lht = 25 – 2,958 – 0,45 = 21,592m

Lod 0 = l - Lmm 0 - L 0 = 25 – 0,1875 – 0,1 = 24,7125m

Đồ án môn học Trang:

M(N.

m)

t(s) 0

Thời gian xe cầu chạy ổn định tương ứng lúc đầy tải và không tải :

592,21

,1

7125,240

Hình 1.1:a)Đồ thị phụ tải xe cầu;b) Đồ thị tốc độ

Thời gian của một chu kỳ làm việc của xe cầu :

Tck = 336,66sThời gian nghỉ trong một chu kỳ :

Tnghi = Tck - tod t - tod 0 - tmm t - tmm 0 - tht - t 0

= 336,66 – 36 – 16,475 – 4,93 – 0,125 – 1,5 – 0,1 = 277,53s

Thời gian đóng điện tương đối của động cơ :

(%) = 100%= − =17,56%

ck

nghi ck ck

lv

T

t T T

t

Đồ thị phụ tải dựng theo các số liệu được tính như hình trên Từ đó, tính được

mô men đẳng trị trong thời gian làm việc với thời gian đóng điện tương đối

ε Khi tính phải chú ý đến việc tỏa nhieeyj kém của động cơ trong thời

gian quá độ nhờ hệ số tỏa nhiệt kém β =0,5 :

Mđt =

0 0

0

2 0

2 0

2 2

)( mm t mm od t od

od c t od ct mm

tb t mm ttb

t t t

t

t M t

M t

M t

M

+++

++

+β

475,1636)125,093,4(5,0

475,1683366,213125,028,29093,428,

=+

++

×+

×+

×+

Vì MdtTC = 167 < 290,28 N.m = Mđm nên động cơ đã chọn để truyền động xecầu có độ dự trữ nhiệt lớn.

Động cơ đã chọn hoàn toàn thõa mãn điều kiện về chế độ nhiệt

* Kiểm nghiệm theo điều kiện quá tải mô men :

Điều kiện kiểm nghiệm :

Mô men cực đại của động cơ :

Mlvmax = Iqd ×kφdm ; Mdm = Idm × kφdm

Mà : Iqd = 2Idm ⇒ Mlvmax = 2Mdm

Thật vậy, ta có :

)/(68,8260

79014,3260

2

s rad

n dm

ϖ

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG CHO XE CẦU

CỦA CẦU TRỤC

I Khái niệm chung:

1 Khái niệm:

Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì các máy sản xuất ngàymột đa dạng, đa năng hơn dẫn đến hệ thống trang bị điện ngày càng phức tạp, đòihỏi độ chính xác cao và tin cậy.

Một hệ thống truyền động điện không những phải đảm bảo được yêu cầucông nghệ mà phải đảm bảo có một chế độ đặt trước ổn định về thời gian quá độ,dải điều chỉnh, ổn định tốc độ Tuỳ theo các loại máy công tác mà có những yêucầu khác nhau cần thiết cho việc ổn định tốc độ, mômen với độ chính xác cao nào

đó trước sự biến đổi của tải và các thông số nguồn Do đó bộ biến đổi năng lượngđiện xoay chiều thành một chiều đã và đang được sử dụng rộng rãi.

Bộ biến đổi này có thể sử dụng nhiều thiết bị khác nhau chế tạo ra như hệthống máy phát, khuếch đại từ, hệ thống van chúng được điều khiển theo nhữngnguyên tắc khác nhau với những ưu nhược điểm khác nhau

Khi có một yêu cầu kỹ thuật sẽ có nhiều phương án lựa chọn, giải quyết,song mỗi phương án lại có một số ưu nhược điểm khác nhau về ứng dụng của

chúng trong từng hoàn cảnh cụ thể cho phù hợp yêu cầu Để đáp ứng các yếu tố có

sử dụng hài hòa giữa các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật

Với những hệ thống truyền động đơn giản, không có yêu cầu cao về chấtlượng và truyền động thì ta nên dùng động cơ xoay chiều đơn giản Với những hệthống có yêu cầu cao về chất lượng và truyền động, về thay đổi tốc độ, độ chính xácthì ta thường chọn động cơ một chiều có dải điều chỉnh phù hợp

Đối với truyền động của động cơ điện một chiều thì bộ biến đổi rất quantrọng Nó quyết định đến chất lượng của hệ thống do vậy việc lựa chọn phương án

và lựa chọn bộ biến đổi thông qua việc xét các hệ thống

2 Ý nghĩa của việc lựa chọn phương pháp:

Việc lựa chọn phương án hợp lý có một ý nghĩa quan trọng, nó được thểhiện qua các mặt:

+ Đảm bảo được yêu cầu công nghệ máy móc sản xuất

+ Đảm bảo được sự làm việc lâu dài, tin cậy

+ Giảm giá thành sản phẩm, tăng năng suất.

+ Dễ dàng sữa chữa, thay thế khi xảy ra sự cố

II Các phương án truyền động:

1 Hệ truyền động máy phát động cơ (F - Đ)

Trong hệ truyền động máy phát - Động cơ (F - Đ) nguồn cung cấp phần ứngđộng cơ là bộ biến đổi máy điện (máy phát điều khiển kích từ độc lập)

Sơ đồ nguyên lý :

Động cơ Đ truyền động cho máy sản xuất, máy sản xuất được cấp điện phần ứng từmáy phát F Động cơ sơ cấp kéo máy phát F và động cơ một chiều KĐBĐK, động

cơ ĐK cũng kéo máy phát tự kích từ K để cấp điện kích từ cho động cơ Đ và máyphát F

Biến trở RKK dùng để điều chỉnh dòng điện kích từ của máy phát tự kích từ F.

Nghĩa là để điều chỉnh điện áp phát ra cấp cho các cuộn kích từ máy phát KTF vàcuộn dây động cơ KT Đ Biến trở RKF dùng để điều chỉnh dòng kích từ máy phát

F, do đó điện áp phát ra của máy phát F đặt vào phần ứng động cơ Đ Biến trở RK