Thiết kế hệ thống trang bị điện cho cầu trục phòng thực hành thí nghiệm tự động hóa trường đh CNTT TT

Cầu trục trong công nghiệp Cầu trục - máy nâng chuyển là các loại máy công tác dùng để thay đổi vị trí của đối tượng công tác nhờ thiết bị mang vật trực tiếp, sự ra đời và phát triển của

LỜI CẢM ƠN

Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ trợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập tại trường đến nay,

em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô, gia đình

và bạn bè.Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý Thầy Cô ở Khoa Công nghệ Tự động hóa – Trường Đại học Công nghệ Thông tin và Truyền thông đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường và đặc biệt trong khoảng thời gian cuối cùng em còn được học tập tại trường này Nếu không có những lời hướng dẫn, dạy bảo của các thầy cô thì em nghĩ bài luân văn tốt nghiệp này của em rất khó có thể hoàn thiện được

Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầygiáo T.S Nguyễn Duy Minh, thầy và 1 số thầy trong khoa đã tận tình giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo,

hướng dẫn trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp Bài đồ án tốt nghiệp thực hiện trong khoảng thời gian hơn 2 tháng, trước đó em cũng đã được trải qua nhiều bài báo cáo khác nhau và đạt được nhiều kinh nghiệm quý báu nhưng khi bước vào làm bài đồ án tốt nghiệp này em vẫn không tránh khỏi sai sót Em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của quý Thầy Cô và các bạn học cùng lớp vì đây là hành trang cuối cùng giúp em sau này ra trường hoàn thiện được bản thân

LỜI CAM ĐOAN

Em – Lê Văn Thanh - cam kết ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP là công trình

nghiên cứu của bản thân em dưới sự hướng dẫn của T.S Nguyễn Duy Minh

Các kết quả nêu trong ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP là trung thực, không phải là sao chép toàn văn của bất kỳ công trình nào khác, nếu sai em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm và chịu mọi hình thức kỷ luật của nhà trường

Thái Nguyên, tháng 6 năm 2016

Người cam đoan

Lê Văn Thanh

LỜI NÓI ĐẦU 7

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẦU TRỤC 8

1.1 Tổng quan về hệ thống cầu trục 8

1.1.1 Giới thiệu hệ thống cầu trục 8

1.1.2 Phân loại cầu trục 9

1.1.3 Điều kiện an toàn của máy trục 16

CHƯƠNG 2: KHẢO SÁT HỆ THỐNG TRANG BỊ ĐIỆN CHO CẦU TRỤC PHÒNG THỰC HÀNH 19

2.1 Phân tích hệ thống cầu trục phòng thực hành thí nghiệm 19

2.2 Thiết kế sơ đồ nguyên lý trang bị điện 20

2.2.1 Sơ đồ nguyên lý điều khiển động cơ xe to 20

2.2.2 Sơ đồ nguyên lý điều khiển động cơ xe con 21

2.2.3 Sơ đồ điều khiển động cơ palang 23

3

2.3 Tính chọn thiết bị của hệ thống cầu trục 24

2.3.1 Cơ sở lý thuyết tính chọn công suất động cơ 24

2.3.2 Chọn lựa thiết bị mạch động lực 30

2.3.3 Chọn lựa thiết bị mạch điều khiển 47

CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ LẮP RÁP TRANG BỊ ĐIỆN54

CHO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 54

3.1 Sơ đồ lắp ráp trang bị điện cho hệ thống điều khiển của xe to 543.1.1 Sơ đồ lắp ráp trang bị điện cho hệ thống điều khiển của xe to ở chế độ điều khiền bằng tay 54

3.1.2 Sơ đồ lắp ráp trang bị điện cho hệ thống điều khiển của xe to ở chế độ điều khiền tự động 56

3.2 Sơ đồ lắp ráp trang bị điện cho hệ thống điều khiển của xe con 593.2.1 Sơ đồ lắp ráp trang bị điện cho hệ thống điều khiển của xe con ở chế độ điều khiền bằng tay 59

3.2.2 Sơ đồ lắp ráp trang bị điện cho hệ thống điều khiển của xe con ở chế độ điều khiền tự động 62

KẾT LUẬN 67

PHỤ LỤC 69

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 73

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN 74

Hình 2.7 Sơ đồ mạch điều khiển động cơ palang 23

Hình 2.8 Động cơ 3 pha Enertech ESC 80M1 31

Hình 2.9 Motor chân đế 3 phase Tatung 32

Hình 2.10 Động cơ 3 pha di chuyển xe to 32

Hình 2.11 Động cơ 3 pha di chuyển xe con 33

Hình 2.16 Sơ đồ đấu nối biến tần LS –IC5 40

Hình 2.22 Rơ le trung gian Omron-MY4N 47

Hình 2.23.Sơ đồ đấu nối rơle trung gian 48

Hình 2.25.Sơ đồ load cell Guang Ce YZC-516C-100kg 49

Hình 2.26 Loadcell Guang Ce YZC-516C-100kg 50

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay với sự tiến bộ vượt bậc của khoa học kỹ thuật theo đó là các ứng dụng của khoa học kỹ thuật cũng được ứng dụng ngày càng rộng rãi, thậm chí là rất phổ biến Điều này giúp cho tăng năng suất lao động, giảm bớt lao động chân tay giúp giải phóng con người đồng thời chất lượng sản phẩm cũng được nâng cao Chính vì thế việc nắm bắt hay đơn giản là vận hành các trang thiết bị , dây chuyền cộng nghệ hiện đại cũng là 1 yêu cầu khá khắt khe đòi hỏi các kỹ sư ra trường phải nhạy bén với thời đại công nghệ này

Sau quãng thời gian 5 năm học tại khoa Công nghệ Tự động hóa trường Đại học CNTT và TT cuối cùng em cũng đến được bước cuối cùng

để trở thành 1 người kỹ sư đó là làm đồ án tốt nghiệp Được sự chỉ dạy nhiệt

tình của thầy giáo trong khoa đồng thời được thầy giáo TS Nguyễn Duy Minh tin tưởng vào giao cho em đề tài tốt nghiệp:“Thiết kế hệ thống trang

bị điện cho cầu trục phòng thực hành thí nghiệm tự động hóa trường

ĐH CNTT& TT”.

Trong thời gian làm đồ án mặc dù kiến thức của em còn hạn chế

nhưng thay vào đó là sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo TS Nguyễn Duy Minh cùng với 1 số thầy giáo trong khoa em đã hoàn thành được đồ án

tốt nghiệp của mình Tuy đã trải qua nhiều lần làm báo cáo khác nhau nhưng do bản thân em vẫn còn nhiều yếu kém nên đồ án tốt nghiệp vẫn còn những chỗ thiếu sót, vì vậy em rất mong được sự chỉ bảo nhiệt tình của các thầy cố để giúp em hoàn thiện đồ án này với kết quả tốt nhất

Một lần nữa em xin cảm ơn thầy giáo hướng dẫn TS Nguyễn Duy Minh, cùng các thầy cô trên phòng thực hành và các bạn bè đã giúp đỡ em

trong quá trình làm đồ án này

7

Thái nguyên ngày 2/6/2016

Sinh viên

Lê Văn Thanh CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẦU TRỤC

1.1 Tổng quan về hệ thống cầu trục

1.1.1 Giới thiệu hệ thống cầu trục

Hình 1.1 Cầu trục trong công nghiệp

Cầu trục - máy nâng chuyển là các loại máy công tác dùng để thay đổi vị trí của đối tượng công tác nhờ thiết bị mang vật trực tiếp, sự ra đời và phát triển của nó gắn liền với yêu cầu về kinh tế kĩ thuật của ngành công nghiệp nhằm giảm tối đa sức người trong lao động

Đặc điểm làm việc của các cơ cấu máy nâng là ngắn hạn, lặp đi lặp lại và có thời gian dừng Chuyển động chính của máy là nâng hạ vật theo phương thẳng đứng, ngoài ra còn một số các chuyển động khác để dịch chuyển vật trong mặt phẳng ngang như chuyển động quay quanh trục máy, di chuyển máy, chuyển động lắc quanh trục ngang Bằng sự phối hợp giữa các chuyển động, máy có thể dịch chuyển vật đến bất cứ vị trí nào trong không gian làm việc của nó.

Để đáp ứng yêu cầu và đòi hỏi của các ngành công nghiệp khác nhau, kĩ thuật nâng vận chuyển cũng xuất hiện nhiều loại máy nâng vận chuyển mới, luôn cải tiến và hợp lí hóa phương pháp phục vụ, nâng cao hơn độ tin cậy làm việc, tự động hóa các khâu điều khiển, tiện nghi và thỏa mãn yêu cầu của người sử dụng Tùy theo kết cấu và công dụng, máy nâng chuyển được chia thành các loại: kích, bàn tời, palăng, cầu truc , cổng trục, thang nâng.v.v

Cầu trục là loại máy trục kiểu cầu Loại này di chuyển trên đường ray đạt trên cao dọc theo nhà xưởng, xe con mang hàng di chuyển trên kết cấu thép kiểu cầu, cầu trục có thể nâng hạ và vận chuyển hàng theo yêu cầu tại bất kì điểm nào trong không gian của nhà xưởng Cầu trục được sử dụng trong tất cả các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân với các thiết bị mang vật rất đa dạng như móc treo, thiết bị cặp, nam châm điện Đặc biệt cầu trục được sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp chế tạo máy và luyện kim với các thiết bị mang vật chuyên dùng

1.1.2 Phân loại cầu trục

a Theo công dụng:

Theo công dụng có các loại cầu trục công dụng chung và cầu trục

9

chuyên dụng.

Cầu trục có công dụng chung có kết cấu tương tự như các loại cầu trục khác, điểm khác biệt cơ bản của các loại cầu trục này là thiết bị mang vật đa dạng, có thể nâng được nhiều loại hàng hóa khác nhau Thiết bị mang vật chủ yếu của cầu trục này là móc treo để xếp dỡ, lắp ráp và sữa chữa máy móc, loại cầu này có tải trọc nâng không lớn, và khi cần có thể dung với gầu ngoạm nam châm điện hoặc thiết bị xếp dỡ một loại hàng hóa nhất định

Cầu trục chuyên dùng là loại cầu trục mà thiết bị mang vật của nó chuyên để nâng một loại hàng hóa nhất định Cầu trục chuyên dùng được sử dụng chủ trong công nghiệp luyện kim với các thiết bị mang vật chuyên dùng và có chế độ làm việc rất nặng

b Theo kết cấu dầm cầu:

Theo kết cấu dầm có loại cầu trục một dầm và cầu trục hai dầm

Cầu trục một dầm là loại máy trục kiểu cầu thường có một dầm chạychữ I hay tổ hợp với các dàn thép tăng cường cứng cho dầm cầu xe con cho palang di chuyển trên cánh dưới dầm chữ I, hoặc mang cơ cấu nâng di chuyển phía tren dầm chữ I, toàn bộ cầu trục có thể di chuyển dọc theo nhà xưởng trên đường ray chuyên dụng ở trên cao Tất các cầu trục một dầm đều dùng palang đã được chế tạo sẵn theo tiêu chuẩn để làm cơ cấu nâng hạ hàng Nếu nó được trang bị palang keo tay thì gọi là cầu trục một dầm dẫn động bằng tay, nếu được trang bị palang điện thì gọi là cầu trục một dầm dẫn động bằng điện

Hình 1.2 Cầu trục một dầm

Cầu trục một dầm dẫn động bằng tay có kết cấu đơn giản và rẻ tiền nhất , chúng được sử dụng trong công nghiệp sữa chữa, lắp đặt thiết bị với khối lượng công việc ít, sức nâng của cầu trục loại này thường khoảng từ 0,5-5 tấn, tốc độ làm việc chậm

11

Hình 1.3 Cầu trục 1 dầm dẫn động bằng tay

Cầu trục một dầm dẫn động bằng điện được trang bị palang điện nênsức nâng có thể lên 10 tấn, khoảng độ đến 30 m, gồm có bộ phận cấp điện lưới 3 pha

Hình 1.4 Cầu trục hai dầm

Cầu trục hai dầm: kết cấu tổng thể của cầu trục hai dầm gồm có: dầmhoặc dàn chủ, hai dầm chủ liên kết với hai dầm đầu, trên dầm đầu lắp các bánh xe di chuyển cầu trục 6, bộ máy dẫn động, bộ máy di chuyển hoạy động sẽ làm cho các bánh xe quay và cầu trục chuyển động theo đường ray chuyên dùng đặt trên cao dọc theo nhà xưởng, hướng chuyển động của cầu trục, chiều quay của động cơ điện

Xe con mang hàng di chuyển dọc trên đường ray lắp trên hai dầm

13

chủ ,trên xe con đặt các bộ phận máy của tời chính 10, tời phụ 9 và máy di chuyển xe con 2, các dây cáp điện 8 có thể co dãn phụ hợp với trí của xe con, và cấp điện cho cầu trục nhờ hệ thanh dẫn điện 12 đặt dọc theo tường nhà xưởng, các quẹt điện ba pha tùy sát trên các thanh này, lồng thép 13 làm công tác kiểm tra theo dưới dầm cầu trục Các bộ phận của cầu trục thực hiện ba chức năng nâng hạ hàng di chuyển xe con và di chuyển cầu trục Sức nâng của cầu trục hai dầm trong khoảng từ 5 – 30 tấn, khi có yêu cầu riêng có thể lên đên 500 tấn Ở cầu trục có sức nâng trên 10 tấn, thường được trang bị hai tời nâng cùng vơi hai móc câu chính và phụ, tời phụ thường có sức nâng bằng một phần tư (0,25) sức nâng của tời chính, nhưng tốc độ nâng thì lớn hơn.

Dầm chính của cầu trục hai dầm được chế tạo dạng hộp hoặc giàn không gian Dầm giàn không gian tuy nhẹ hơn dầm hộp nhưng khó chế tạo

và dùng cho cầu làm dưới dạng hộp và được liên kết với các dầm chính bằng mối hàn hoặc bu lông

c.Theo cách tựa của dầm chính :

Theo cách tựa của dàm chính thì có loại cầu trục tựa và cầu trục treo

Hình 1.5 Cầu trục tựa

Cầu trục cầu là loại cầu trục có hai đầu của dầm chính rựa lên dầm cuối ,chúng được liên kết với nhau bởi đinh tán hoặc hàn, loại cầu trục này có kêta cấu đơn giản nhưng vẫn đảm bảo được độ tin cậy cao nên cũng được dùng phổ biến Trên hình 1.3 là hình chung của cầu trục tụa loại 1 dầm phần kết cấu gồm dầm cầu 1 có hai đầu tựa lên các dầm cuối 5 với các bánh xe di chuyển dọc theo nhà xưởng Loại cầu trục này thường dùng phương án dẫn động chung, phía trên dầm chữ I là khung thép 4 để đảm bảo độ cứng vững theo phương ngang của dầm cầu Palăng điện 3 có thể chạy dọc theo cánh thep phía dưới của dầm I nhờ cơ cấu di chuyển palăng Cabin điều khiển được treo vào kết cấu chịu lực của cầu trục

15

Hình 1.6 Cầu trục treo

Cầu trục treo là loại cầu trục mà toàn bộ phần kết cấu có thể chạy dọc theo nhà xưởng nhờ hai ray treo hoặc nhiều ray treo Do liên kết treo của các ray phức tạp nên loại cầu trục này chỉ đươc dùng trong các trường hợp đặc biệt cần thiết so với cầu trục tựa cầu trục treo có ưu điểm là có thể làm dầm cầu dài hơn, do đó có thể phục vụ cả phần rìa mép của nhà xưởng thậm chí có thể chuyển hàng giữa hai nhà xưởng song song đồng thời kết cấu của cầu trục treo nhẹ hơn cầu trục tựa Tuy nhiên cầu trục treo

có chiều cao nâng thấp hơn cầu trục tưa

d.Theo cách bố trí cơ cấu cơ cấu di chuyển cầu trục:

Cơ cấu di chuyển của cầu trục có thể thực hiện theo 2 phương án dẫn động chung và dẫn động riêng Trong phương an dẫn động chung, động cơ động được đặt ở giữa dầm cầu và truyền chuyển động đén các bánh xe chủ động ở hai bên ray nhờ các trục truyền Các trục truyền có thể là trục quay nhanh quay chậm, quay trung bình

Hình 1.7 Cầu trục dẫn động chung

17

Hình 1.8 Cầu trục dẫn động riêng

Cơ cấu di chuyển dẫn động riêng (Hình 1.6) gồm hai cơ cấu như

nhau dẫn động cho các bánh xe chủ động ở mỗi bên ray đặc biệt Công suất của mỗi động cơ thường lấy bằng 60% tổng công suất của yêu cầu Phương án này tuy có sự xô lệnh dầm cầu khi di chuyển do lực cản ở hay bên ray không đều song do nhỏ gon, dễ lắp đặt sử dụng và bảo dưỡng mà ngày càng được sử dụng phổ biến hơn, đặc biệt là những cầu trục có độ cao trên 15m

e Theo nguồn dẫn động :

Cầu trục dẫn động bằng tay và cầu trục dẫn động bằng máyCầu trục dẫn động bằng tay: Được dùng chủ yếu trong lắp ráp sữa chữa nhỏ và các công việc nân chuyển không cần tốc độ cao Cơ cấu nâng của loại cầu trục nầy thường là palăng kéo tay Cơ cấu di chuyển palang xích và cầu trục cũng được dẫn động bằng cách kéo xích từ dưới lên Tuy là thiết bị thô sơ song giá thành rẻ và dễ sử dụng nên cầu trục dẫn động bằng tay vẫn được sử dụng hiệu quả trong các phân xưởng

Cầu trục dẫn động bằng động cỏ: Thường được sử dụng trong các phân xưởng sữa chữa lắp ráp lớn và công việc yêu cầu khối lượng và tốc

độ làm việc cao Cơ cấu nâng của loại cầu trục này là palăng điện Cơ cấu

di chuyển palang điện , xe con và cầu cũng được dẫn động bằng động cơ điện Loại cầu trục này được sử dụng phổ biến nhất do coa nhiều ưu điểm nổi bậc là khả năng tự động hóa, thuận tiện cho người sử dụng và

có thể sử dụng trong việc vận chuyển các loại hàng có khối lượng lớn

Hình 1.9 Cầu trục dẫn động bằng tay

f Theo vị trí điều khiển :

Theo vị trí điều khiển có các loại điền khiển từ cabin gắn trên dầm cầu và cầu trục điều khiển từ dưới nền nhờ nút bấm Điều khiển từ dưới nền bằng hộp nút bấm thường dùng cho các loại cầu trục 1 dầm có tải trọng nâng nhỏ

1.1.3 Điều kiện an toàn của máy trục

Trong thực tế tần suất xảy ra tay nạn trong sử dụng máy nâng là lớn

19

hơn rất nhiều so với các loại máy khác Do vậy vấn đề an toàn trong sử dụng máy nâng là vấn đề quan trọng được đặt lên hàng đầu.

Với cầu trục lăn do có nhiều bộ phận máy lắp với nhau và được đặt trên cao do vậy cần phải thường xuyên kiểm tra để kịp thời phát hiện những hư hỏng như lỏng các mối ghép, rạn nứt tại các mối hàn do thời gian sử dụng lâu dài…

Đối với các chi tiết máy chuyển động như bánh xe, trục quay phải có

vỏ bọc an toàn nhằm ngăn những mảnh vỡ văng ra nếu có sự cố khi chi tiết máy hoạt động

Toàn bộ hệ thống điện trong máy phải được nối đất

Với các động cơ đều có phanh hãm tuy nhiên phải kiểm tra phanh thường xuyên không để xảy ra hiện tượng kẹt phanh gây nguy hiểm khi sử dụng

Tất cả những người điều khiển máy làm việc hay phục vụ máy trong phạm vi làm việc của máy đều phải học tập các quy định về an toàn lao động có làm bài kiểm tra và phải đạt kết quả

Trong khi máy làm việc công nhân không được đứng trên vật nâng hoặc bộ phận mang để di chuyển cùng với vật cùng như không được dùng dưới vật nâng đang di chuyển

Đối với máy không không hoạt động thường xuyên (nhiều ngày không sử dụng )khi đưa vào sử dụng phải kiểm tra toàn bộ kết cấu máy Để kiểm tra tiến hành thử máy với hai bước là thử tĩnh và thử động

Bước thữ tĩnh: Treo vật nâng có trọng lượng bằng 1,25 lần trọng lượng nâng danh nghĩa của cầu trục thiết kế và để trong thời gian từ 10 đến

20 phút

Theo dõi biến dạng của toàn bộ các cơ cấu máy Nếu không có sự cố

gì xảy ra thì tiếp tục tiến hành thử động.

Bước thử động: Treo vật nâng có trọng lượng bằng 1,1 trọng lượng nâng danh nghĩa sau đó tiến hành mở máy nâng, di chuyển, hạ vật, mở máy đột ngột, phanh đột ngột Nếu không có sự cố xảy ra thì đưa máy vào hoạt động

Trong công tác an toàn sử dụng cầu trục người quản lý có thể cho lắp thêm các thiết bị an toàn nhằm hạn chế tối đa tai nạn xảy ra cho công nhân khi làm việc

Một số thiết bị an toàn có thể sử dụng đó là: Sử dụng các công tắc đặt trên những vị trí cuối hành trình của xe lăn hay cơ cấu di chuyển cổng trục Các công tắc này được nối với các thiết bị đèn hoặc âm thanh báo hiệu nhằm báo cho người sử dụng biết để dừng máy Đồng thời cũng có thể nối trực tiếp với hệ thống điều khiển để tự động ngắt thiết bị khi có sự cố xảy ra

Như vậy để hạn chế tối đa tai nạn xảy ra đòi hỏi người công nhân sử dụng máy phải có ý thức chấp hành nghiêm túc những yêu cầu đã nêu trên

21

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Sau khi tìm hiểu tổng quan về hệ thống cầu trục trong công nghiệp

em đã trang bị cho mình được những kiến thức cơ bản về hệ thống cầu trục như sau:

-Phân loại cầu trục

-Điều kiện an toàn của cầu trục

Từ đó em có những kiến thức cơ bản để tìm hiểu về hệ thống cầu trục phòng thực hành được thiết kế dầm theo kiểu cổng 4 chân ghép bằng mặt bích Có động cơ xe to và xe con kéo khối palang di chuyển theo 2 chiều

CHƯƠNG 2: KHẢO SÁT HỆ THỐNG TRANG BỊ ĐIỆN CHO CẦU

TRỤC PHÒNG THỰC HÀNH 2.1 Phân tích hệ thống cầu trục phòng thực hành thí nghiệm

Mô hình cầu trục công nghiệp phục vụ giảng dậy thực hành ( Khẩu độ 3m x3m x 3m, có khả năng nâng vật tải trọng < 50kg, vận tốc nâng 10 m/phút, vận tốc dịch chuyển xe con và dầm chính 0,3 m/phút )

Ưu điểm của hệ thống cầu trục:

+ Được thiết kế linh động trong lắp đặt, tháo lắp (có thể di dời khi cần thiết)

+ Thiết kế nhỏ gọn phù hợp với việc lắp đặt trong phòng thực hành

+ Thiết kế mang tính dễ dàng thay thế các chi tiết ( linh động trong bảo trì , sửa chữa )

Phương án thiết kế.

+ Thiết kế dạng cầu trục 1 dầm chính, di chuyển trên ray đặt trên

2 dầm phụ, 2 dầm phụ được lắp đặt cố định trên hệ thống 4 chân đế có khả năng định vị tốt cũng như tháo lắp dễ dàng khi cần thiết

+ Cơ cấu nâng vật tải ( theo phương Oz) được đặt trên xe con, có khả năng di chuyển dọc dầm chính ( theo phương Ox ) Dầm chính di chuyển dọc trên 2 dầm phụ nhờ cơ cấu di chuyển xe to ( theo phương

Oy )

+ Toàn bộ kết cấu cơ khí được làm bằng thép, khung dầm sự dụng kết cấu thép hàn, việc định vị sử dụng các bảng mã và mối ghép bulong ( nhằm dễ dàng trong tháo lắp )

23

2.2 Thiết kế sơ đồ nguyên lý trang bị điện

2.2.1 Sơ đồ mạch động lực điều khiển động cơ xe to

Dựa trên quá trình hoạt động của xe to đưa toàn bộ dầm chính dịch chuyển trên 2 thanh gầm phụ theo 2 chiều tiến và lùi nên việc điều khiển động cơ sẽ phải yêu cầu đảo chiều động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc

Sơ đồ nguyên lý tổng quát của động cơ xe to(bản vẽ A3).

Sơ đồ nguyên lý điều khiển động cơ sẽ được bố trí như sau :

Việc đảo chiều động cơ xe con, sử dụng 2 bộ khởi động từ (mỗi bộ bao gồm 1 contactor, 1 rơle nhiệt), thông qua điều khiển việc cấp điện cho các cuộn hút của contactor: cấp cho cuộn hút K1 thì contactor K1 đóng, dòng điện động lực sẽ cấp qua contactor K1, role nhiệt F1, khiến động cơ hoạt động ) Cấp điện cho cuộn hút K2 thì contactor K2 đóng , dòng điện động lực sẽ cấp qua contactor K2, role nhiệt F2 cung cấp cho động cơ hoạt động Mặt khác, việc đấu dây pha cho contactor K2 là đảo

2 pha so với đấu dây cho contactor K1, nên lúc này, khi contactor K2 kích hoạt, động cơ sẽ quay ngược chiều

(so với chiều quay khi đóng contactor K1)

Hình 2.2 Sơ đồ mạch động lực của động cơ xe to.

Việc điều khiển cấp điện cho cuộn hút K1, K2 khi sử dụng phím bấm thì cần chú ý đến đặc tính của phím bấm (có tự giữ trạng thái hay là nhấn nhả không giữ trạng thái)

Trên mô hình hệ thống cầu trục điều khiển từ xa thì việc điều khiển cấp điện cho các cuộn hút K1, K2 (ở chế độ bằng tay) là dùng các nút bấm nhấn nhả không giữ trạng thái Chính vì vậy, sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển sẽ cần thêm mạch duy trì trạng thái như sau:

25

Hình 2.3 Sơ đồ mạch điều khiển của động cơ xe to.

2.2.2 Sơ đồ mạch động lực điều khiển động cơ xe con.

Theo quá trình hoạt động của xe con sẽ nâng khối palang chạy trên dầm chính theo 2 chiều nên việc điều khiển động cơ sẽ phải yêu cầu đảo chiều tương tự như đối với động cơ xe con

Sơ đồ tổng quát điều khiển động cơ xe con(bản vẽ A3)

=> Sơ đồ nguyên lý điều khiển :

Việc đảo chiều động cơ xe con, sử dụng 2 bộ khởi động từ (mỗi bộ bao gồm 1 contactor,1 rơ le nhiệt), thông qua điều khiển việc cấp điện cho các cuộn hút của contactor: cấp cho cuộn hút K3 thì contactor K3 đóng, dòng điện động lực sẽ cấp qua contactor K3, role nhiệt F3, khiến động cơ hoạt động) Cấp điện cho cuộn hút K4 thì contactor K4 đóng, dòng điện động lực sẽ cấp qua contactor K4, role nhiệt F4 cung cấp cho động cơ hoạt động Mặt khác, việc đấu dây pha cho contactor K4 là đảo 2 pha so với đấu dây cho contactor K3, nên lúc này, khi contactor K4 kích hoạt, động cơ sẽ

quay ngược chiều (so với chiều quay khi đóng contactor K3).

Hình 2.5 Sơ đồ mạch động lực của động cơ xe con

Trên mô hình hệ thống cầu trục điều khiển từ xa thì việc điều khiển cấp điện cho các cuộn hút K3, K4 (ở chế độ bằng tay) là dùng các nút bấm nhấn nhả không giữ trạng thái Chính vì vậy, sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển sẽ cần thêm mạch duy trì trạng thái như sau:

27

Hình 2.6 Sơ đồ mạch điều khiển động cơ xe con

2.2.3 Sơ đồ điều khiển động cơ palang

Palang có mạch công suất đi kèm theo máy ( đảm bảo điện áp cấp vào cho palang luôn đảm bảo 100 VDC,điện áp cấp vào cho mạch công suất

là 100 VAC, điện áp cấp ra là 100 VDC) như sau:

Hình 2.7 Sơ đồ mạch điều khiển động cơ palang

Việc điều khiển nâng hạ palăng sử dụng nút bấm ( đảo chiều động cơ nâng hạ DC – 300W ), việc điều khiển tốc độ nâng, hạ của palang sẽ thông qua bộ biến đổi điện áp cấp vào cho động cơ nâng hạ ( từ 0 → 100VDC)

2.3 Tính chọn thiết bị của hệ thống cầu trục

2.3.1 Cơ sở lý thuyết tính chọn công suất động cơ

a, Động cơ truyền động cơ cấu nâng hạ

Động cơ truyền động cơ cấu nâng - hạ giữ vai trò quan trọng trong các máy nâng - vận chuyển nói chung và ương cầu trục nói riêng Động cơ truyền động cơ cấu nâng - hạ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại, nên khi chọn công suất đông cơ phải tính đến cả phụ tải động

*) Tính toán phụ tải tĩnh: Phụ tải tĩnh của cơ cấu nâng - hạ chủ yếu là

do tải trọng quyết định Để xác định phụ tải tĩnh, phải dựa vào sơ đồ động học của cơ cấu nâng - hạ cụ thể

Phụ tải tĩnh khi nâng có tải:

n – tốc độ quay của động cơ , [vg/s]

Trong các công thức trên thì hiệu suất lấy bằng định mức khi trọng tải bằng định mức, ứng với các tải trọng khác định mức, cần xác định theo trọng tải

Xác định theo hệ số mang tải:

Phụ tải tĩnh khi nâng không tải

, [Nm] (2.3)

Phụ tải tĩnh khi hạ tải :

Có thể có hai chế độ hạ tải: hạ động lực và hạ hãm Hạ động lực thực hiện khi tải trọng nhỏ Khi đó momen do tải trọng gây ra không đủ đề thắng mômen ma sát trong cơ cấu Máy điện làm việc ở chế độ động cơ hạ hãm

thực hiện khi hạ tải trọng lớn Khi đó mômen do tải trọng gây ra rất lớn Máy điện phải làm việc ở chế hãm để giữ cho tải trọng được hạ với tốc

độ ổn định (chuyển động không có gia tốc)

Để xác định mômen trên trục của động cơ khi hạ tải, cần thực hiện vài phép biến đổi sau:

Gọi mômen trên trục động cơ do tải trọng gây ra không có tổn thất là

Mt thì:

, [Nm] (2.4)

Khi hạ tải, năng lượng được truyền từ phía tài trọng sang cơ cấu truyền động, nên:

, [ Nm] (2.5)

Trong đó : - Momen trên trục động cơ khi hạ tải , [Nm]

- Tổn thất momen trong cơ cấu truyền động , [Nm]

- hiệu suất của cơ cấu khi hạ tải

Coi tổn thất trong cơ cấu nâng –hạ khi nâng tải và hạ tải như nhau thì:

*) Tính toán hê số tiếp điện tương đối TĐ% Chu kỳ làm việc của cơ

cấu nâng - hạ bao gồm các giai đoạn sau: hạ không tải, nâng tải, hạ tải và nâng không tải (giữa các giai đoạn thường có thời gian nghỉ) Khi tính toán

hệ số tiếp điện tương đối, chúng ta bỏ qua thời gian hãm máy và mở máy

Thời gian toàn bộ 1 chu kỳ làm việc của cơ cấu nâng - hạ có thể tính được theo năng suất Q và tải ữọng định mức Gđm

, [s ] (2.9)

TD% = 100% (2.10)

Trong đó: – thời gian làm việc của 1 chu kỳ, xác định theo điều kiện cụ thể của cơ cấu

*) Chọn sơ bộ công suất động cơ Chọn sơ bộ công suất động cơ có

33

*) Kiểm nghiệm

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

(2.14)

Trong đó : – tổng thời gian làm việc

- tổng thời gian hãm

– tổng thời gian mở máy

Và tính phụ tải chính xác theo đại lượng đẳng trị

Động cơ đã chọn là đúng nếu thỏa mãn yêu cầu :

< (2.15)

= (2.16)

Trong đó : - Momen quy đổi về hệ số tiếp điện tiêu chuẩn

Chú ý:

Đối với động cơ điện một chiều kích từ độc lập khi không điều chỉnh từ thông, để kiểm nghiệm công suất động cơ, có thể sử dụng phương pháp tổn thất trung bình hay dòng điện, công suất hoặc mômen đẳng trị

Đối với động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp, nên sử dụng phương pháp tổn thất trung bình và dòng điện đẳng trị

Đối với động cơ không đồng bộ, phương pháp tổn thất trung bình và dòng điện đẳng trị cho kết quả chính xác hơn so với phương pháp khác

Kiểm ữa trị số gia tốc của từng cơ cấu cụ thể của cầu trục

Theo số liệu kỹ thuật và sơ đồ đầu dây của động cơ xác định mômen

mở máy và mômen hãm mấy của động cơ

Đối với động cơ không đồng bộ rôtor lồng sóc, có thể lấy trị số trưng bình không đổi của mômen ữong thòi gian hãm và mở máy theo biểu thức :

định tương tự như vậy theo tương quan về chiều giữa Mc và mômen động cơ Nếu dùng hãm bằng cơ khí (động cơ cắt ra khỏi nguồn điện) thì trị số của động cơ thay thế bằng của bộ hãm cơ khí.

b, Cơ cấu di chuyển theo phương nằm ngang

Ví dụ điển hình cho cơ cấu di chuyển theo phương nằm ngang là

cơ cấu di chuyển xe con và xe to của cầu trục

Phụ tải tĩnh của cơ cấu là do lực cản chuyển động gây ra Lực đó bao gồm hai thành phần chính:

+ lực ma sát trên đường đi

+lực ma sát trong các ổ trục bánh xe

Thành phần được xác định theo biểu thức :

, [N] (2.20)

G -trọng lượng tải trọng ,[N]

- bán kính bánh xe , [cm]

f -hệ số ma sát lăn ,[cm]

Nếu bánh xe bằng thép lăn trên đường ray thì f = (0.05 0.1) cm

Thành phần lực được xác định theo biểu thức:

(2.25)

37

Đối với cơ cấu làm việc ngoài trời còn phải tính thêm lực cản của gió :

(2.26)Trong đó : C -hệ số kinh nghiệm = (0,8÷ 0,9 )

, [kw] (2.27)

(2.28)Trong đó : và -là công suất và momen cản trên trục của động cơ

2.3.2 Chọn lựa thiết bị mạch động lực

a, Chọn động cơ xe con, xe to.

Dựa trên tính toán thiết kế hệ truyền động cơ khí ta có động cơ xe to ,xe con cần có yêu cầu sau:

Tần số 50-60HzTốc độ vòng quay

Động cơ 3 pha Enertech ESC 80M1.

Hình 2.8 Động cơ 3 pha Enertech ESC 80M1