Bài tập lớn Cầu trục

bTính chọn công suất động cơ cho các cơ cấu di chuyển theo phương nằm ngang... Do chiều của cuộn CFA ngược chiều với dòng trong cuộn CCĐ, giúp dừng nhanh động cơ truyê

Trang 1

CHƯƠNG 1 :TỔNG QUAN VỀ CẦU TRỤC

1.1 ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ

Ngày nay cầu trục có kết cấu đa dạng và được sử dụng nhiều trong các lĩnh

vực khác nhau để phục vụ việc vận chuyển các nguyên vật liệu, các cơ cấu máy móc , các sản phẩm ….( trong luyện kim thì để di chuyển nguyên vật liệu và thành phẩm, trong các công trường thì dùng để nâng hạ vật liệu xây dựng , còn ỏ các bến cảng thì để bốc hàng hóa…) Cầu trục trong các phân xưởng phải đảm bảo quá trình mở máy êm , dải điều chỉnh tốc độ rộng dừng chính xác nơi lấy hàng và hạ hàng

1.2 ĐẶC TÍNH PHỤ TẢI.

Các cơ cấu trên làm việc trong chế độ : tần số đóng cắt lớn , chế độ quá độ

chiều sảy ra nhanh khi đóng cắt hãm và đảo chiều

1.3 YÊU CẦU TRUYỀN ĐỘNG VÀ TRANG BỊ ĐIỆN.

1 Sơ đồ cấu trúc của hệ đơn giản

2 Các phần tử cấu thành có độ tin cậy cao đơn giản và thay thế dễ dàng

3 Trong so đồ mạch điều khiển phải có mạch bảo vệ điện áp ,quá tải ,và ngắn mạch

4 Quá trình mở máy diễn ra theo một quy luật định sẵn

5 Sơ đồ điều khiển cho từng động cơ riêng biệt độc lập

6 Có công tắc hành trình hạn chế hành trình tiến ,lùi ,lên xuống của các cơ cấu

7 Đảm bảo hạ hàng ở tốc độ thấp

8 Tự động cắt nguồn cấp khi có người làm việc trên xe cầu

9 Động cơ làm việc ở chế độ thuận , nghịch, hãm

1.4 TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT CHO CÁC PHẦN TỬ

1.4.1 Tính chọn công suất cho động cơ

a) Động cơ truyền động cơ cấu nâng – hạ.

Động cơ trong các cơ cấu nâng - hạ là không thể thiếu trong các cơ cấu của cầu trục

Động cơ làm việc trong chế độ ngắn hạn lặp lại nên khi tính toán ta phải tính toán tới cả phụ tải động

Tính toán phụ tải tĩnh:

Phụ tải tĩnh chủ yếu do tải trọng quyết định nên phải có sơ đồ động học mới xác định được

Giả sử ta có sơ đồ như trong hình 1.1

Trang 2

1 trục vít

2 bánh vít

3 truyền động bánh răng

4 tang nâng

5 bộ phận móc hàng

6 móc hàng

7 độngcơ

Hình 1.1 sơ đồ động học của cơ cấu nâng hạ dùng móc

Phụ tải tĩnh khi có tải

o c

(G+G )Rt Mn=

u.i.η , [Nm] , (1-1) Trong đó :

G là trọng lượng của trọng tải

Go.là trọng lượng của bộ lấy tải

Rt là bán kính của tang nâng

u là bội số của hệ thống dòng dọc

c

η là hiệu suất của cơ cấu

i.tỉ số truyền

2πRt.nRt.n i=

v , (1-2)

Trong đó :

v là tốc độ tải

n là tốc độ quay của động cơ [vòng/s]

Việc xác định ηc dựa vào hệ số mang tải :

Trang 3

Pc K=

Pcdm ,(1-3)

Phụ tải tĩnh khi nâng không tải :

c

Go.Rt Mno=

u.i.η ,(1-4)

Phụ tải tĩnh khi hạ :

Có thể có hai chế độ hạ tải :hạ động lực và hạ hãm

+ Hạ động lực sảy ra khi Mt<Mcc máy điện làm việc ở chế độ động cơ (trọng tải nhỏ)

+ Hạ hãm sảy ra khi Mt>>Mcc máy làm việc ở chế độ hãm

Gọi mô men trên trục động cơ do tải trọng gây ra khi không có tổn thất là

Mt thì:

(Go+G)Rt Mt=

u.i ,(1-5) Khi hạ tải thì năng lượng truyền từ phía tải sang cơ cấu truyền động nên :

Mh = Mt-DM = Mt.hh ,(1-6) Trong đó :

Mh là mô men trên trục động cơ khi hạ tải

DM.là tổn thất mô men trong cơ cấu truyền động

h

h là hiệu suất của cơ cấu nâng hạ tải

Coi tổn thất trong cơ cấu khi nâng - hạ là như nhau thì :

ΔM==Mt(-1)M= =Mt( -1)

=>

Mh=Mt-Mt( -1)=Mt(2- )= (2- )

Từ (1-6) và (2-8) ta có :

1 2

h

c

h =

-h

Tính toán hệ số tiếp điện tương đối :

Một động cơ nâng hạ của cầu trục làm việc với các chế độ : nâng tải ,hạ không tải, nâng không tải ,hạ không tải

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

3600G

Q

dm

,(1-9) Trong đó :Q là năng suất

Gdm là trọng tải định mức

Trang 4

Tlv TĐ%= 100%

Tck , (1-10)

Trong đó Tlv là thời gian làm việc của một chu kì phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của cơ cấu

Chọn sơ bộ công suất của động cơ:

Công suất của động cơ có thể được xác định theo :Mtb (mô men phụ tải trung bình) hay Mdt (mô men phụ tải đẳng trị ) và hệ số tiếp điện tương đối TĐ%

n

i i i=1

n 2

i i i=1

M t Mtb=k ,(1 11)

Tck

M t Mdt= ,(1 12)

Tck

-å å

Trong đó : Mi là trị số mô men ứng với khoảng thời gian ti

k=(1,2-1,3) phụ thuộc vào đồ thị phụ tải , tần số mở máy ,hãm máy

=> Điều kiện chọn động cơ là :

dmDC dmDC

³

Kiểm nghiệm :

Để kiểm nghiệm công suất động cơ đã trọn ,cần phải xây dựng biểu đồ phụ tải chính xác Sau khi đã xét đến thời gian mở máy , hãm và thời gian nghỉ của động cơ, tính lại thời gian tiếp điện tương đối thực

th

TĐ% =

Tck

Trong đó : å t i là tổng thời gian làm việc

å t ih là tổng thời gian hãm

å t imm là tổng thời gian mở máy

=> Ta tính mô men đẳng trị chính xác Mdtcx

=> Mô men quy đổi về hệ số tiếp điện

th

tc tdcx

tc

TĐ %

M =M

TĐ % ,(1-14)

Trong đó : TĐtc% là hệ số tiếp điện chuẩn :15%,25%,40%

Trang 5

b)Tính chọn công suất động cơ cho các cơ cấu di chuyển theo phương nằm ngang

Khi di chuyển theo phương

ngang xe chịu tác dụng của 2 lực

cản : là lực ma sát của bánh xe và

đường đi F1 và lực ma sát giữa các

ổ bi Fct của bánh xe

(1-15)

Trong đó :

Go :là trọng lượng cơ cấu ,[N]

G :là trọng lượng tải trọng ,[N]

Rb: là bán kính bánh xe [cm]

f:là hệ số ma sát lăn [cm]

f=0.05-0.1(với bánh xe bằng sắt) Hình 1.2 :sơ đồ của cơ cấu di chuyển

ct

F =(Go+G)μ,[N] , (1-16) theo phương ngang Nếu dời điểm đặt của lực về vành bánh ta có:

' ct

F =(Go+G)μ Rct,[N]

Rb ,(1-17)

Trong đó :μ là hệ số ma sát trượt.(với ổ bạt thì μ=0.05-0.08,với ổ bi thì μ =0.01-0.05)

Rct là bán kính cổ trục

=>tổng lực đặt lên bánh xe là : 1 ct' Go+G

Fc=F +F = (μRct+f),[N]

Đối với bánh xe chạy trên đường ray thì phải tính cả lực ma sát giũa đường và bánh xe.Khi đó ta có:

Go+G

F =k.Fc=k(F +F )=k (μRct+f),[N]

Rb

Trong đó k là hệ số dự trữ

Nếu cơ cấu di chuyển theo góc nghiêng a thì Fc' được tính lại như sau :

F = (μRct+f)cos +(Go+G)sin ,[N]

Rb

Với cơ cấu làm việc ngoài trời thì ta cần phải tính thêm lực cản cùa gió:

g

1

b

(Go+G).f

F =

R

Trang 6

Trong đó : C là hệ số kinh ngiệm

g là trọng lượng riêng của không khí

q là diện tích cản gió

g là gia tốc trọng trường

vå2 là tốc tổng của cơ cấu và gió

Công suất trên trục động cơ tính theo công thức sau:

Fc.v

60.1000η ,(1-22)

,[ ]

Fc Rb

i

=

h

Trong đó :Pc,Mc là công suất và mô men của động cơ

Rb là bán kính bánh xe

i là tỉ số truyền

h là hiệu suất của cơ cấu

V tốc độ di chuyển theo phương ngang của động cơ

1.4.2 Tính toán cơ cấu phanh hãm.

Phanh hãm là một bộ phận không thể thiếu trong cầu trục.

Nguyên lý hoạt động của phanh như hình 1.3 như sau:

Khi không có điện vào nam châm thì

Gph là quả nặng sẽ kéo xuống và làm

cho phanh dính vào trục làm cho cơ

cấu không quay.khi có điện thì nam

châm hút cánh tay dòn lên làm cho

phanh nhả ra

1.4.2.1 Tính toán chọn phanh cho

cơ cấu nâng - hạ

Mô men cản tĩnh cho cơ cấu

nâng hạ

dm 0

ch

(G +G )Rt 1

Hình 1.3 cấu tạo của phanh Tùy vào chế độ làm việc mà ta có hệ số dự trữ k => Mph=Mch.k

Chế độ dự chữ Hệ số k

Nhẹ nhàng

Trung bình

Nặng nề

Rất nặng nề

1.5 1.75 2.0 2.5

1.4.2.1 Tính toán chọn phanh cho xe cầu và xe con.

Trị số gia tốc lớn nhất khi phanh di chuyển theo chiều gió:

Trang 7

ct ct

r r +f

a={[δ( -β )+ ]- }gg

1,2 r r G ,[m s/ 2]

Trong đó : d là hệ só trọng lượng bám

y là hệ số nhám giữa bánh xe và đường ray

b là hệ số ma sát trượt

Rct là bán kính cổ trục

Rb là bán kính bánh xe

f là hệ số ma sát lăn

Fg là lực cản gió trên 1m2

S diện tích cản gió

G trọng lượng cơ cấu

Ta có thời gian phanh và mô men phanh

2

j ωG.R.ηβ.R+f j.ωG.R.ηβ.R+f.η G.R η β.R +f

Trong đó :jdc là mô men quán tính của động cơ

ωG.R.ηβ.R+f dc là tốc độ động cơ

J mô men quán tính của toàn hệ tác dụng lên bánh xe

ωG.R.ηβ.R+f tốc độ động cơ

i tỉ số truyền hộp giảm tốc

1.4.2.1 Tính toán chọn nam châm cho phanh.

Lực cần thiết đặt lên má phanh :

h

1 F= F μ

( F hnc ) (u F hnc )u yc F h

k

h

Trong đó :Fnc là lực hút của nam châm

hu là hành trình phần ứng

h là hành trình khi hãm

h là hiệu suất

k hệ số dụ trữ

khi chọn nam châm ta phải có :( F hnc )u > ( F hnc )u yc

CHƯƠNG II PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN CƠ CẤU NÂNG

HẠ CẦU TRỤC

Trang 8

2.1 Phân tích sơ đồ mạch lực:

1 Hệ truyền động của mạch : hệ F-Đ

- Phần tử mạch gồm:

+ Máy phát F: tạo sức điện động cung cấp cho phần ứng của động cơ.

+ Động cơ Đ.

- Phương pháp điều chỉnh tốc độ: thay đổi U ư.

Ta có: F MĐKĐ = F CCĐ – F CFA - F CFD F CÔĐ

w Đ Uư Eư CKF ICKF FMDKĐ FCCĐ đóng mở tiếp điểm G(5)

- Đảo chiều quay: đảo chiều Uư

wĐ( ) Uư ( ) Eư ( ) CKF( ) ICKF( ) FMDKĐ( ) FCCĐ ( ) đóng mở các cặp tiếp điểm N, H tương ứng

Trang 9

2.2 Mạch điều khiển:

2.2.1 Các phần tử:

+ Máy điện khuếch đại(MĐKĐ): tổng hợp và khuếch đại tín hiệu điều khiển Hệ truyền động này được sử dụng phổ biến cho các cầu trục trong các xí nghiệp luyện kim, trong các nhà máy lắp ráp và sửa chữa Có 4 cuộn kích từ:

- Cuộn chủ đạo CCĐ(9) được cấp từ nguồn bên ngoài qua cầu tiếp điểm N,H (8) và N,H(10) nhằm đảo chiều dòng chủ đạo nghĩa là quyết đinh chiều quay (nâng hoặc hạ) cho đông cơ, với điện trở hạn chế R6

- Cuộn phản hồi âm điện áp CFA(6) đấu song song với phần ứng của động cơ, gồm 2 chức năng:

• Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi sức từ động sinh ra trong cuộn CFA bằng biến trở R4(6) trong trường hợp làm việc ở tốc độ thấp, tiếp điểm công tắc tơ gia tốc G(5) kín, sức từ động sinh ra trong cuộn CFA rất lớn làm giảm sức điện động tổng của máy điện khuếch đại, kết quả điện áp ra của máy phát F giảm dần đến tốc độ của động cơ giảm

• Khi dừng máy, cuộn CFA (6) được nối vào phần ứng của động cơ qua hai tiếp điểm thường kín N, H(7) và điên trở hạn chế R5(7) Do chiều của cuộn CFA ngược chiều với dòng trong cuộn CCĐ, giúp dừng nhanh động cơ truyền động

- Cuộn phản hồi âm dòng có ngắt CFD(2) hạn chế dòng khi mở máy hoặc đảo chiều Khi động cơ chưa bị quá tải Iư < Ing, dòng ngắt Ing = (2,25 ÷ 2,5) Iđm, điện áp rơi trên điện trở shun nhở hơn điện áp so sánh URsh < Uss

Trong đó: URsh = Iư.Rsh (tỷ lệ với dòng điện phần ứng);

Uss đặt trên R2 hoặc R3

Khi đó các van 1V hoặc 2V khoá, dòng đi qua cuộn dây CFĐ(2) rất bé (qua R1) Ngược lại, khi dòng điện trong động cơ lớn hơn giá trị Ing làm cho các van 1V hoặc 2V thông (tuỳ theo cực tính của dòng điện) sinh ra dòng trong CFA khá lớn làm giảm sức từ động của máy điên khuếch đại và hạn chế được momen của động cơ + Đ1, Đ2 : động cơ không đồng bộ 3 pha, để kéo MĐKĐ và máy phát F quay + Rsh: điện trở sun

+ V1, V2: giữ cho momen và dòng của MĐKĐ không quá lớn

+ V3, V4: diode

+ Contactor:

-N: điều khiển nâng

-H: điều khiển hạ

-G: giảm phản hồi âm áp

-KKĐ: điều chỉnh từ thông trong CKĐ

-KN: cấp điện cho nam châm hãm

-KF: đóng mở tiếp điểm để cấp điện cho KN

- KDA: bảo vệ quá điện áp

+Relay:

-RDC: bảo vệ quá dòng

- RĐA: bảo vệ quá điện áp “không”

- RTT: bảo vệ từ thiếu từ thông

Trang 10

- 1RTh( thường mở, mở chậm ): tham gia quá trình hãm.

- 2RTh( thường đóng, mở chậm): tham gia quá trình nâng

-3RTh( thường đóng, mở chậm): tham gia quá trình hạ

+ KC: bộ khống chế động lực, có 5 vị trí : 2 vị trí bên trái (1, 2) ứng với chạy thuận( nâng) của động cơ, 2 vị trí bên phải (1’, 2’) ứng với chạy ngược( hạ) của động cơ Bộ KC có 4 tiếp điểm: 1 để khởi động động cơ, 2 để dùng cho mạch nâng, 3 để dùng cho mạch hạ, 4 để điều chỉnh tốc độ động cơ, 5 để hãm

2.3 Phân tích các điều kiện liên động của sơ đồ:

a Tín hiệu liên động:

+ HC1 N: chọn chế độ nâng

+ HC2 H: chọn chế độ hạ

b.Tín hiệu bảo vệ:

+ Bảo vệ quá dòng: RDC: Relay dòng điện cực đại

Nếu IĐ <Imax ( 2.5Iđm) -RDC RDC=1

IĐ <Imax +RDC RDC= 0

+ Bảo vệ quá điện áp: KĐA

Nếu UĐ <Uđm -KĐA KĐA =1

UĐ >Uđm +KĐA KĐA =0

+ Bảo vệ điện áp “0”: RĐA

+ Bảo vệ thiếu từ thông: relay dòng RTT Chỉnh Itđ =ICKĐmin

Nếu IRTT ICKĐmin +RTT RTT(13)=1

IRTT ICKĐmin -RTT RTT(13)=0

+ Bảo vệ ngắn mạch: cầu chì chảy CC

2.4 Thuyết minh hoạt động sơ đồ:

1 Quá trình khởi động nâng tải:

- giả sử các điều kiện liên động được đảm bảo, KC ban đầu ở vị trí 0

KC =0 thì 14 được thông mạch cuộn RĐA có điện các tiếp điểm RĐA =1 đảm bảo nguồn điện được duy trì khi ta xoay KC sang vị trí khác

-KC =0 +1RTh(20) 1RTh(13), (18) =1

- Quá trình nâng: N = HC1.(KC1 +KC2) ta phải cho bộ KC ở vị trí 1 hoặc 2

- khi KC =1 các tiếp điểm KC (2), (5) đóng lại 15, 18 được cấp điện

-15 cấp điện +N các tiếp điểm thường mở N đóng lại

-18 cấp điện +KF KF(13) =1 và 1RTh(13)=1 +KN cấp điện cho nam châm hãm => 2 má phanh nới lỏng trục động cơ

+N(15) N(22) =1 +2RTh(21) +KKĐ(21) KKĐ(11)=1 điện trở R7 loại khỏi mạch ICKĐ = ICKĐmax Đ = Đđm

Trang 11

Khi +N cuộn CCĐ có điện máy MĐKĐ được khởi động tạo ra từ trường ngang cuộn CKTF máy phát F hoạt động EF Uư

w tăng dần wĐđm Khi wĐ UĐ = Uđm

Sau đó relay thường đóng mở chậm 2RTh mở hoàn toàn KKĐ sẽ bị mất điện điện trở R7 được mắc nối tiếp với CKĐ ICKĐ CKĐ wĐ = wĐlv

Khi KC chuyển sang 2 tiếp điểm 5 được đóng lại cuộn hút G(16) có điện G(5)=0 cuộn CFA mắc nối tiếp với toàn bộ R3 FCFA giảm xuống, FMĐKĐ tăng lên EF wĐ Động cơ làm việc ở tốc độ cao

Quá trình nâng kèm theo quá trình hãm: sau khoảng thời gian thì các tiếp điểm thường mở, mở chậm mở hoàn toàn R8 được đóng vào mạch IKN giảm xuống

2 má phanh sẽ áp vào trục động cơ sát hơn

2 Quá trình hạ tải:

Quá trình hạ:

- Quá trình nâng: H = HC2.(KC1’ +KC2’) ta phải cho bộ KC ở vị trí 1’ hoặc 2’

- khi KC =1’ các tiếp điểm KC (3), (5) đóng lại 16, 18 được cấp điện

-16 cấp điện +H các tiếp điểm thường mở H đóng lại

-18 cấp điện +KF KF(13) =1 và 1RTh(13)=1 +KN cấp điện cho nam châm hãm => 2 má phanh nới lỏng trục động cơ

KC ở vị trí 1’ +H(16) H(23) =1 +3RTh(23) +KKĐ(21) KKĐ(11)=1 điện trở R7 loại khỏi mạch ICKĐ = ICKĐmax Đ = Đđm

Khi +H cuộn CCĐ có điện máy MĐKĐ được khởi động tạo ra từ trường ngang cuộn CKTF máy phát F hoạt động EF Uư

w tăng dần wĐđm Khi wĐ UĐ = Uđm

Sau đó relay thường đóng mở chậm 3RTh tác động KKĐ sẽ bị mất điện điện trở R7 được mắc nối tiếp với CKĐ ICKĐ CKĐ wĐ = wĐlv

Khi KC chuyển sang 2’ tiếp điểm 5 được đóng lại cuộn hút G(18) có điện G(5)=0 cuộn CFA mắc nối tiếp với toàn bộ R3 FCFA giảm xuống, FMĐKĐ tăng lên EF wĐ Động cơ làm việc ở tốc độ cao

Quá trình hạ kèm theo quá trình hãm: sau khoảng thời gian thì các tiếp điểm thường mở, mở chậm mở hoàn toàn R8 được đóng vào mạch IKN giảm xuống

2 má phanh sẽ áp vào trục động cơ sát hơn

3 Hãm, dừng:

giả sử hệ đang nâng tải, ta muốn hạ tải thì ta thực hiện quá trình hãm

Định dạng
Số trang	19
Dung lượng	6,22 MB