Thiết kế trang bị điện sử dụng trong cầu trục với tải trọng nâng 250 Kg

Thiết kế trang bị điện sử dụng trong cầu trục với tải trọng nâng 250 Kg... Chương 1: Tổng quan về cầu trục và thiết bị nâng hạ Cầu trục điện có kết cấu đa dạng được sử dụng rộng rãi tron

Thiết kế trang bị điện sử dụng trong cầu trục với tải trọng nâng 250 Kg

Mục lục

Mục lục 1

Lời cảm ơn Error! Bookmark not defined. Chương 1: Tổng quan về cầu trục và thiết bị nâng hạ 3

1.1.Phân loại cầu trục 4

1.1.1 Căn cứ vào tải trọng 4

1.1.2 Căn cứ vào công dụng 4

1.1.3 Căn cứ theo kết cấu dầm cầu 5

1.2 Điều kiện an toàn khi sử dụng cầu trục 9

1.3 Môi trường làm việc 11

1.4 Yêu cầu điều khiển 12

1.5 Cấu tạo 12

1.6 Chế độ làm việc của các động cơ truyền động các cơ cấu của cầu trục 14

1.7 Các thiết bị điện chuyên dùng trong cầu trục 15

1.8 Tải trọng: 18

1.9 Đặc điểm tính toán của cầu trục: 19

1.10 Tính trục truyền của cơ cấu di chuyển 20

Chương 2: Phân tích và lựa chọn phương án cho cầu trục 21

2.1 Phương án lựa chọn kết cấu dầm 21

2.2 Phương án truyền động cơ cấu nâng 23

2.3.Phương án truyền động và di chuyển xe lăn 26

2.4- Phương án truyền động di chuyển cầu: 29

Chương 3: Tính chọn các thiết bị điện trên cầu trục 32

3.1 Tính động cơ di chuyển xe con và xe cầu 32

3.2 Tính động cơ cơ cấu nâng – hạ hàng 34

3.3 Đấu động cơ ba pha chạy điện một pha 38

3.4 Tính chọn tụ cho động cơ nâng hạ 39

3.5 Tính chọn tụ cho động cơ chạy xe con và chạy cầu trục 39

3.6 Tính chọn công tắc tơ và role nhiệt 39

3.7 Tính chọn aptomat 40

3.8 Trang bị điện của mạch 45

3.9 Nguyên lý hoạt động của mạch 45

Tài liệu tham khảo Error! Bookmark not defined.

Chương 1: Tổng quan về cầu trục và thiết bị nâng hạ

Cầu trục điện có kết cấu đa dạng được sử dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnhvực khác nhau Trong các xí nghiệp luyện kim, trong các xí nghiệp công nghiệpthường lắp đặt các loại cầu trục để vận chuyển nguyên vật liệu, thành phẩm vàbán thành phẩm Trong các xí nghiệp tuyển than, tuyển quặng, trên các bãi chứathan của các nhà máy nhiệt điện thường lắp đặt cầu trục xếp dỡ (cầu trục vậnchuyển) Trên các công trường xây dựng dân dụng và công nghiệp thường lắpđặt các loại cổng trục và cần cẩu tháp v.v…Trong các cảng biển: cầu trục bốc dỡhang từ trên tàu xuống bãi hay vận chuyển hàng từ kho bãi xuống tàu, vậnchuyển các contenner, các máy móc xuất nhập khẩu qua đường biển Như vậycầu truc cần trục giúp con người cơ khí hóa, tự động hóa khâu bốc xếp hàng làmgiảm sưc lao động tăng năng suất và chất lượng

Điều này cho thấy trong bất kỳ lĩnh vực nào cũng có tham gia của cầu truc

Vì tính đa dạng của nó nên kết cấu của cầu trục rất khac nhau Tuy nhiên chúng

có những đặc điểm và cơ cấu chung Ví dụ cầu trục thường có ba cơ cấu nâng

hạ, cơ cấu dịch chuyển dọc, cơ cấu dịch chuyển ngang và có một số cơ cấu phụ

1.1.Phân loại cầu trục

1.1.1 Căn cứ vào tải trọng nâng

1.1.2 Căn c vào công d ng ứ vào công dụng ụng

Cầu trục có công dụng dùng chung

Cầu trục chuyên dụng

1.1.3 Căn cứ theo kết cấu dầm cầu

Cầu trục một dầm

Cầu trục hai dầm

Cầu trục tựa

Cầu trục treo

1.2 Đi u ki n an toàn khi s d ng c u tr c ều kiện an toàn khi sử dụng cầu trục ện an toàn khi sử dụng cầu trục ử dụng cầu trục ụng cầu trục ầu trục ụng cầu trục

Trong thực tế tần suất xảy ra tay nạn trong sử dụng máy nâng là lớn hơnrất nhiều so với các loại máy khác Do vậy vấn đề an toàn trong sử dụng máynâng 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 nhưlỏng các mối ghép ,rạn nứt tại các mối hàn do thời gian sử dụng lâu …

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 hoạtđộng

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 thườngxuyên 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 làmbài 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 vậtnâng đang di chuyển

Đối với máy không không hoạt động thường xuyên (nhiều ngày không sửdụng )khi đưa vào sử dụng phải kiểm tra toàn bộ kết cấu máy Để kiểm tra tiếnhành 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 lượngnâng 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 nângdanh 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 thêmcác thiết bị an toàn nhằm hạn chế tối đa tai nạn xảy ra cho công nhân khi làmviệc

Một số thiết bị an toàn có thể sử dụng đó là : Sử dụng các công tắc đặt trênnhững vị trí cuối hành trình của xe lăn hay cơ cấu di chuyển cổng trục Các côngtắc này được nối với các thiết bị đèn hoặc âm thanh báo hiệu nhằm báo chongười sử dụng biết để dừng máy Đồng thời củng có thể nối trực tiếp với hệthống 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 dụngmáy phải có ý thức chấp hành nghiêm túc những yêu cầu đã nêu trên.

1.3 Môi trường làm việc

Phần lớn môi trường làm việc của cầu trục rất khắc nghiệt ví dụ trong cácnhà máy cơ khí luyện kim môi trường làm việc nóng ẩm nhiều bui, trên cang

biển cầu trục phải làm việc ngoài trời, chế độ làm việc của cầu trục là chế độngắn hạn lặp lai, khởi động hãm thường xuyên

1.4 Yêu cầu điều khiển

tốc hàng hóa được dịch chuyển theo cơ cấu không gian, cho nên phải phốihợp 2 hay 3 chuyển động cùng một lúc

Chuyển dịch hàng hóa không gây va đập và không dao động quá mức,phụ tải vượt số truyền động, momen quán tính thay dổi do thay dổi tầm với vàgóc nâng Điều này dẫn đến cần cảnh báo quá tải khi tầm với lớn và góc nânglớn sự biến đổi phụ tải gây nên tác động kênh giữ các cơ cấu như nâng hạ,dịch chuyển dọc, dịch chuyển ngang và thay đổi tầm với

1.5 Cấu tạo

Cấu tạo và trang bị điện trong cầu trục

Trên đây giới thiệu mô hình thu nhỏ nhưng chưc năng và nhiệm vụ giốngnhư một cầu trục lớn cấu tạo cầu trục khung dầm chạy trên đường ray Cầu trụckhung dầm thép dạng hộp, chạy trên đường ray

Cầu trục gồm có gầm cầu di chuyển trên đường ray lắp đặt dọc theo chiềudài của nhà xưởng, cơ cấu nâng hạ hàng lắp trên xe con di chuyển dọc theo dầmcầu (theo chiều ngang của nhà xưởng) cơ cấu bốc hàng của cầu trục có thể dùng

móc (đối với những cầu trục công suất lớn có hai móc hàng, cơ cấu móc hàngchính có tải trọng lớn và cơ cấu móc phụ có tải trọng bé) hoặc dùng gầu ngoạm.

Trong mỗi cầu trục có ba hệ truyền động chính: di chuyển xe cầu, dichuyển xe con (xe trục) và nâng - hạ hàng.được lắp đặt trong cabin điềukhiển Để hạn chế hành trình di chuyển của các cơ cấu dùng các công tắchành trình 4 và 5 cho cơ cấu di chuyển xe cầu; 9 và 17 cho cơ cấu di chuyển

xe con và 13 cho cơ cấu nâng - hạ hàng

Cung cấp điện cho cầu trục bằng hệ thống tiếp điện chinh 1 gồm hai bộphận: bộ cấp điện là ba thanh thép góc lắp trên các giá đỡ bằng sứ cách điệnlắp dọc theo nhà xưởng và bộ phận tiếp điện lắp trên cầu trục Để cấp điệncho thiết bị điện lắp trên cơ cấu xe con dùng bộ tiếp điện phụ 15 lắp dọc theochiều dọc của dầm cầu

1.6 Chế độ làm việc của các động cơ truyền động các cơ cấu của cầu trục

Động cơ truyền động các cơ cấu của cầu trục làm việc trong điều kiện rấtnặng nề, môi trường làm việc khắc nghiệt nơi có nhiệt độ cao, nhiều bụi, độ

ẩm cao và nhiều loại khí, hơi, chất gây cháy, nổ Chế độ làm việc của các động

cơ là chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại với tần số đóng cắt lớn, mở máy, hãmdừng liên tục Do những đặc điểm đặc thù trên, ngành công nghiệp chế tạo máysản xuất loại động cơ chuyên dùng cho cầu trục Các loại động cơ

đó là: động cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc, roto dây quấn, đông cơđiện một chiều kích từ song song hoặc nối tiếp

Những đặc điểm khác biệt của động cơ cầu trục so với các loại động cơ dùngchung là:

- Độ chịu nhiệt của các lớp cách điện cao (F và H)

- Mômen quán tính bé để giảm thiểu tổn hao năng lượng trong chế độ quá độ

- Từ thông lớn để nâng cao khả năng quá tải của động cơ

đồng bộ và 2,3 ÷ 3,5 đối với động cơ điện một chiều)

- Hệ số tiếp điện tương đối TĐ% là 15%, 25%, 40% và 60%

Ở góc phần tư thứ I, máy điện làm việc ở chế độ động cơ (đường đặc tính 1)với:

M = MC + Mđm

M : mômen do động cơ sinh ra

Đối với động cơ nâng - hạ làm việc với chế độ nâng hàng, còn đối với động cơ

di chuyển làm việc ở chế độ chạy tiến

Ở góc phần tư thứ hai II, máy điện làm việc ở chế độ máy phát Đối với cơ cấu

di chuyển đường 1 thực hiện hãm tái sinh khi có ngoại lực tác động cùng chiềuvới chiều chuyển động của cơ cấu, còn đối với cơ cấu nâng - hạ thực hiện hãmđộng năng (đường 3) khi hãm dừng

Ở góc phần tư thứ ba III, máy điện làm việc ở chế độ động cơ Đối với cơ cấu

Ở góc phần tư thứ tư IV, máy điện làm việc ở chế độ máy phát Đối với cơ

trường hợp này hàng sẽ được hạ do tải trọng của nó, còn động cơ đóng điện ởchế đô nâng để hãm tốc độ hạ hàng Lúc này động cơ làm việc ở chế độ hãmngược đường 2

Khi thực hiện hạ động lực, động cơ làm việc ở chế độ máy phát (hãm tái sinh)với tốc độ hạ lớn hơn tốc độ đồng bộ, đường 4

1.7 Các thiết bị điện chuyên dùng trong cầu trục

a Phanh guôc một pha

Cấu tạo của một phanh guốc một pha

1,7 Cánh tay đòn của cơ cấu phanh; 2 Lõi của lò xo; 3 Lò xo;

4 Giá định hướng; 5 Vòng đệm chặn; 6 Bánh đai phanh;

8.Cuộn dây của nam châm điện; 9 Guốc phanh và má phanh

Là bộ phận không thể thiếu trong các cơ cấu chính của cầu trục, dùng đểdừng nhanh các cơ cấu, giữ hàng được nâng trên độ cao một cách chắc chắn Phanh hãm điện từ dùng trong cầu trục theo cấu tạo thường có ba loại:phanh guốc, phanh đai, phanh đĩa

Nguyên lý hoạt động của các loại phanh nói trên về cơ bản là giống nhau.Khi động cơ truyền cơ cấu đóng vào lưới điện, thì đồng thời cuộn dây namchâm phanh hãm cũng có điện Lực hút của nam châm thắng lực cản lò xo, máphanh sẽ giải phóng khỏi trục động cơ để động cơ làm việc Khi mất điện, cuộndây của nam châm của phanh hãm cũng mất điện, lực căng của lò xo sẽ ép chặt

má phanh vào trục động cơ để hãm

b Phanh đĩa

Cấu tạo của phanh đĩa gồm các phần chính là: đĩa phanh quay 2 được nối với

trục của cơ cấu; lò xo ép 4; nam châm điện 5; phần ứng của nam châm được bắt

chặt với đĩa 3; số lượng nam châm điện và gugiong 1 cùng hướng có 3 cái phân

bố đều chuyển tự do dọc theo gugiong 1 khi cấp điện theo đường tròn của cơ cấuphanh, góc lệch nhau 120 độ Đĩa phanh 3 có thể di cho cuộn nam châm, lựcđiện từ sẽ kéo phần ứng cùng đĩa phanh 3, giải phóng trục của cơ cấu

c Bộ cấp điện

Để cấp điện cho động cơ truyền động cơ cấu cầu trục, các thiết bị điện lắp đặt

trên cầu trục di chuyển người ta sử dụng một hệ thống tiếp điện đặc biệt gọi làđường trôn- lây ( trolley) có hai hệ thống tiếp điện:

Hệ thống tiếp điện cứng thường dung cho các loại cầu trục có tải trọng lớn,cung đường di chuyển dài

Hệ thống tiếp điện bằng dây cáp mềm dung cho cầu trục tải trọng nhỏ, cugnđường đi không dài và thường gặp trong trường hợp cung cấp điện cho palangđiện

a Tải trọng nâng danh nghĩa

- Là trọng lượng lớn nhất mà máy có thể nâng được.

Q = Qm +Qh

Qm :Trọng lượng thiết bị mang

Qh:trọng lượng danh nghĩa của vật nâng ma máy có thể nâng được

b Tải trọng do trọng lượng bản thân.

-Trong khi tính toán, thiết kế máy mới thường bỏ qua trọng lượng các chitiết (trừ một số chi tiết có trọng lượng lớn)

c Tải trọng của gió.

-Đối với máy làm việc trong nhà thì áp lực gió không đáng kể có thể bỏqua

d Tải trọng phát sinh khi vận chuyển.

-Bao gồm các tải trọng do trọng lượng bản thân và các tải trọng động phátsinh khi vận chuyển:

+Tải trọng theo phương đứng khi vận chuyển trên ray lấy bằng 60% ÷80% tải trọng do trọng lượng bản thân

+Tải trọng động theo phương ngang lấy bằng 80% ÷ 90% tải trọng dotrọng lượng của bản thân

e Tải trọng khi dựng lắp

-Khi này tải trọng do trọng lượng bản thân lấy tăng 15% ÷ 20% Và phải

kể đến tải trọng gió cũng như các lực phát sinh trong quá trình lắp

f Tải trọng động

-Để khảo sát động lực học máy cần xây dựng mô hình bài toán về độnglực học của máy Các cơ cấu máy nên tìm cách qui về sơ đồ đơn giản nhất

1.9 Đặc điểm tính toán của cầu trục:

a Trình tự tính toán của cầu trục.

-Thiết kế các hệ thống điều khiển

-Thiết kế thiết bị an toàn

b Xác định khoảng cách giữa các bánh xe di chuyển cầu trục trên dầm cuối.

- Khi bị xô lệch thì bị sinh ra lực cản phụ W nên sinh ra môn men xô lệch

Hình 1:sơ đồ lực tác dụng giữa bánh xe và ray

c Đặc điểm tính toán của dầm chính cầu trục

-Độ võng lớn nhất của dưới tác dụng của trọng lượng xe và tải trọng danh

nghĩa, cùng thiết bị mang vật đặt ở giữa dầm không được vượt quá :

- Đối với có dầm hộp phải kiểm tra thời gian dao đọng tắt dần ủa kết cấu thép

1.10 Tính trục truyền của cơ cấu di chuyển.

-Tính trục phải thực hiện đầy đủ các phép tính trục thông thường tính sơ bộ, tính

độ bền mỏi, có thể kiểm tra độ cứng xoắn và dao động cơ

Chương 2: Phân tích và lựa chọn phương án cho cầu trục

2.1 Phương án lựa chọn kết cấu dầm

a.Phương án 1: Hai dầm kết cấu dạng hộp

-Trên dầm chính có hai thanh ray để xe lăn di chuyển

-Kết cấu dầm dạng hộp nên việc tính toán đơn giản,thời gian chế tạo và lăp ghép

nhanh,việc bảo dưỡng cũng đơn giản Do đó giá thành giảm

b.Phương án 2 :Kết cấu hai dầm kiểu giàn

-Dầm là một khung giàn gồm các thanh liên kết với nhau bằng hàn và bắtbulung

Kết cấu dầm dạng hộp

Với kết cấu kiểu này thì khối lượng dầm nhỏ, nhưnng phức tạp, khó chế tạo vìnhiều chi tiết , quá trình chế tạo và lắp ráp mất thời gian , việc kiểm tra bảodưỡng khó khăn Do đó giá thành chế tạo cầu trục cao

c.Phưong án 3: Kết cấu loại một dầm

-Kết cấu dầm có dạng chữ I

A

A

A A

-Dạng kết cấu này đơn giản , dễ tính toán, chế tạo, lắp ghép đơn giản, bảodưõng kiểm tra dễ dàng, nhưng chịu tải ít Phù hợp với những cầu trục có tảitrọng nhỏ dưới 5 tấn và khẩu độ nhỏ

2.2 Phương án truyền động cơ cấu nâng

b Phương án 2:

Với phương án này kết cấu nhỏ gọn Trục tang và hộp giảm tốc là một nênkhó chế tạo, lắp rắp và bảo dưỡng lục phân bố trên tang không ổn định làm ảnhhưởng đến hộp giảm tốc

Trường hợp này giống phương án 2 nhưng có thêm khớp nối, nên cố thể

khắc phục được một số nhược điểm của phương án trên như: Dễ chế tạo, lắpghép, bảo dưỡng

2.3.Phương án truyền động và di chuyển xe lăn:

Phương án này kết cấu gọn nhẹ, đơn giản, truyền động chắc chắn có sự đồng

bộ giữa hai bánh xe cao, nhưng khoảng cách giữa hai bánh xe bị hạn chế

c Phương án 3

Phương án này dẫn động cho hai động cơ riêng biệt, phương án này tốn nhiều

động cơ, phanh ,việc giả quyết đồng vận tốc giữa hai bánh xe khó khă