Đề tài Cẩu giàn trong nhà máy bao gồm khâu nâng hạ và chạy ngang

Nội dung text: Đề tài Cẩu giàn trong nhà máy bao gồm khâu nâng hạ và chạy ngang

1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT TPHCM Khoa : Điện – Điện Tử Viễn Thông ----------oOo--------- ĐỒ ÁN MÔN : ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐỀ TÀI : CẨU GIÀN TRONG NHÀ MÁY BAO GỒM KHÂU NÂNG HẠ VÀ CHẠY NGANG GVHD :TS. Lê Quang Đức Nhóm : 25 1. Hoàng Hoài Nguyên MSSV: 1051060040 2.Đoàn Phương Nam MSSV: 1051060038 3. Nguyễn Minh Sang MSSV: 1051060047
2. NỘI DUNG BÁO CÁO I. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI CẨU GIÀN 1. Nội dung đề tài 2. Giới thiệu đôi nét về hệ thống cẩu giàn 3. Xây dựng đặc tính cơ 4. Sơ đồ giải pháp II. TÍNH TOÁN VÀ CHỌN ĐỘNG CƠ 1. Tính toán cho cơ cấu nâng hạ và chạy ngang. 2. Chọn động cơ cho cơ cấu nâng hạ và chạy ngang. III. CHỌN BIẾN TẦN VÀ CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ. 1. Cơ cấu nâng hạ : a) Chọn biến tần b) Chọn MCCB c) Chọn contactor d) Chọn AC reactor e) Sine Filter (bộ lọc sóng hài) f) Chọn cáp 2.Cơ cấu chạy ngang : a) Chọn biến tần b) Chọn MCCB c) Chọn contactor d) Chọn AC reactor e) Sine Filter (bộ lọc sóng hài) f) Chọn công tắc hành trình g) Chọn cáp IV. CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHO MẠCH ĐIỀU KHIỂN. 1. Chọn MCB 2. Chọn rơle trung gian 3. Chọn encoder 4. Chọn bộ nguồn cho encoder 5. Chọn card encoder 6. Chọn nút nhấn 7. Đèn báo 8. Chọn hộp nút nhấn điều khiển 9. Chọn cáp mạch điều khiển 10.Chọn tủ điện V. MẠCH ĐỘNG LỰC VÀ ĐIỀU KHIỂN. 1. Giới thiệu sơ đồ mạch động lực và điều khiển
3. 2. Thuyết minh sơ đồ 3. Cài đặt biến tần I. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI CẨU GIÀN. 1. Nội dung đề tài : -Cẩu trong nhà máy bao gồm khâu nâng hạ và chạy ngang, tải M = 5 tấn, vận tốc 0.5 m/s cho động cơ nâng hạ, 1 m/s cho động cơ điều khiển chuyển động ngang. Chọn động cơ kéo, hộp số, AC drive - Điều khiển cẩu dàn chạy ngang và nâng hạ bằng nút ấn - Cơ cấu nâng hạ có điều khiển quá trình thắng cơ khi khi nâng và hạ - Cơ cấu nâng hạ và cơ cấu chạy ngang có bảo vệ hành trình hai đầu không cho thiết bị chạy quá hành trình - Điều khiển cẩu bằng hộp nút ấn cầm theo có nút ấn tự nhả: nút đi lên, nút đi xuống, nút qua phải, nút qua trái, nút dừng khẩn cấp - biến tần sử dụng của hãng Delta. 2. Giới thiệu đôi nét về hệ thống cẩu giàn : - Trong công nghiệp cầu giàn có nhiệm vụ di chuyển hàng hóa, vật tư, thiết bị từ vị trí này sang vị trí khác như trong các phân xưởng , các nhà máy. Cẩu giàn tự động hóa các trình nâng, hạ bốc xếp trang thiết bị, vật tư, hàng hóa làm giảm sức lao động tăng năng suất và chất lượng lao động
4. - Cấu tạo của cầu trục gồm có 3 cơ cấu chính: cơ cấu nâng hạ, cơ cấu di chuyển xe con, cơ cấu di chuyển xe cẩu - Về chế độ làm việc: cẩu giàn làm việc bốc dỡ hàng hóa nhiều lần nên chế độ làm việc của cẩu giàn là chế độ ngắn hạn lặp lại và chế độ làm việc của cơ cấu cầu giàn là cực kỳ nặng nề: tần số đóng cắt lớn, chế độ quá độ xảy ra nhanh khi mở máy, hãm và đảo chiều liên tục 3.Xây dựng đặc tính cơ : Cẩu giàn  Đặc tính cơ của động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại:  Đối với cẩu giàn moment thay đổi theo tải trọng rất rõ rệt.  Đặc tính làm việc của biến tần điều khiển động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại • Tải momen không đổi cần momen khởi động lớn lúc ban đầu • Dòng khởi động đạt tới 155% định mức trong vòng 3s • Yêu cầu biến tần điều khiển vector 4.Sơ đồ giải pháp
5. Biến tần Động cơ Hộp số Tang nâng hạ nâng hạ cuốn Tải Biến tần Động cơ chạy chạy Hộp số ngang ngang Hướng giải quyết : • Chọn động cơ nâng hạ và chạy ngang của Simens phù hợp với công suất tính toán • Dùng biến tần của hãng Delta • Dùng công tắc hành trình để bảo vệ hành trình 2 đầu • Chọn các thiết bị bảo vệ cho mạch động lực và mạch điều khiển • Chọn cáp, tủ điện . II. TÍNH TOÁN VÀ CHỌN ĐỘNG CƠ 1. Tính toán cho cơ cấu nâng hạ và chạy ngang : a.Tính toán phụ tải tĩnh: Sơ đồ cơ cấu nâng hạ: chọn hộp số cho động cơ nâng hạ cầu trục tỉ số truyền của động cơ 2 푅푡푛 2 ∗ 0.15 ∗ 1500 푖 = = = 47.1 푣푛 30
6. Với 푅푡 푙à á푛 í푛h 푡 푛 푡 ố푛 = 0.15( ). 푣표푛 푛 푙à 푡ố độ độ푛 ơ = 1500 hú푡 푣 푙à 푡ố độ 푛â푛 푡ả푖 = 30 / ℎú푡 Tính chọn công suất và moment: - Trọng lượng vật nâng : G=5000kg=(50000N) - Trọng lượng cơ cấu nâng vật ( chọn theo tiêu chuẩn của Nga) Go=0,25G=5000*0,25=1250kg=(12500N) - Momen nâng có tải : (G G )R (50000 12500)*0,15 Mn 0 t 221.1(Nm) i.u. 1*47.1*0,9 - Công suất nâng có tải : M . M 2 .n 221.1 2 .1500 Pn n n n . 34.7(kw) 1000 1000 60 1000 60 - Momen nâng không tải: G R 12500.0,15 Mn 0 t (N.m) 44,2(Nm) i.u. 47,1.0,9 - Momen hạ có tải: (G G )R 1 (50000 12500).0,15 1 M 0 t .(2 ) (2 ) 176,9(Nm) h i .u  47,1 0,9 - Momen hạ không tải: G R 1 12500.0,15 1 M 0 t .(2 ) (2 ) 35,3(Nm) h0 i .u  47,1 0,9 Tính toán hệ số tiếp đi phụ tải: - chiều cao nâng : H=8m - vận tốc nâng : v=0,5m/s H 8 - thời gian nâng vật : t = 16(s) n v 0,5
7. - nếu coi thời gian của 4 giai đoạn : nâng có tải, hạ có tải ,nâng không tải và hạ không tải là như nhau => tổng thời gian làm việc :t lv =4t n =16*4=64(s) - chiều dài di chuyển xe con theo chiều ngang :L=8m - vận tốc di chuyển xe con theo chiều ngang :v=1m/s  thời gian di chuyển xe con trong chu kỳ làm việc L 8  :t = 2 2 16(s) xc v 1 - tổng thời gian móc hàng+ dỡ hàng :t md =60(s)  Tổng thời gian làm việc trong 1 chu kỳ t ck =t lv +t xc +t md =64+16+60=140(s) - hệ số tiếp điện phụ tải tính theo công thức : tlv 64 ξ pt = = *100% 45,71% tck 140 - hằng số thời gian đóng mạch tương đối của động cơ theo tiêu chuẩn tương ứng với chế độ làm việc nặng :ξ tc =40%(do nhà sx chế tạo) chọn động cơ nâng hạ:  pt 45,71 p đc =p n 34,7. = 37,11(kw)  tc 40 Tính toán ra công suất của động cơ +15% quá tải = 42,7(Kw) n - vận tốc của của tang cuốn : ta có i= dc nt 푛 1500 vậy 푛푡 = 푖 = 47,1 = 31,8 (v/p) Tính toán chọn phanh cho cơ cấu nâng hạ Mục đích của việc tính toán lựa chọn phanh
8. Trong quá trình hoạt động ,nếu xảy ra sự cố bất thường như tuột cáp,vật mang trong khi di chuyển bị va chạm với chướng ngại vật trong nhà xưởng phải có thiết bị hãm chuyển động của hệ thống lại,tránh hư hỏng cho các bộ phận khác và tránh gây tai nạn trong sản xuất ( đ + 표)푅푡 1 = 2 ― ,[ ] h 푖. 휂 (50000 + 12500)0.15 1 = 2 ― = 177[ ] h 1 ∗ 47,1 0.9 đ –tải trọng định mức 표 –trọng lượng của cơ cấu bốc hàng 푅푡-bán kính của tang i- tỉ số truyền u – số mạch nhánh của ròng rọc 휂 –hiệu suất của cơ câú Momen của cơ cấu phanh h = . h Với k=2 do động cơ làm việc ở chế độ nặng h = 2 ∗ 177 = 354[ ] dựa vào các số liệu tính toán được ta chọn được động cơ theo yêu cầu sau: tốc độ rotor :1500 (v/p) động cơ có công suất :42,7(kw) tỉ số truyền của động cơ :47,1 tốc độ đầu ra của động cơ : 31,8 (v/p) momen phanh :354(Nm) Momen quay của động cơ :221N.m Tính toán chọn động cơ cho cơ cấu chạy ngang: Ta có
9. - tải trọng nâng :G=5000 (kg) =50000( N) - trọng lượng xe con (kể cả bộ phận mang vật) :G 0 =200(kg)=2000(N) - vận tốc di chuyển xe con :v=1(m/s) - bán kính bánh xe :r bx =65(mm) - bán kính cổ trục bánh xe :r ct =20(mm) - Tốc độ quay của bánh xe: v 60 - nbx= 147 v/p Dbx 3,14 0,13 Trong đó : v = 60 m/p : Vận tốc di chuyển xe con Dbx=0,13 m : đường kính bánh xe - Tỷ số truyền hộp giảm tốc : ndc 1500 igt= 10,2 nbx 147 - lực cản chuyển động của xe được theo biểu thức (G G0 )g F= (kt .rct f )kbr rbx Trong đó : • g=10(m/s 2 ) :gia tốc trọng trường •k t = 0,0008 :hệ số ma sát trượt ( dùng ổ trượt ) • f= 0,0005 :hệ số ma sát lăn ( dùng ổ trượt) •k br =1,5 :hệ số ma sát giữa bánh xe va đường ray (1,25-165) - 푡 = 0.02 bán kính cổ trục
10. (50000 2000)10  F= ( 0,0008.0,02+ 0,0005).1,5=6192(N) 0,065  momen động cơ sinh ra để thắng lực cản chuyển động F.R 6192.0,065 M b = 46,42(N) i. 10,2.0,85  =0,85 :hiệu suất cơ cấu - Công suất động cơ sinh ra để thắng lực cản chuyển động : F.v 6192.1  P 7,28(kw) 1000. 1000.0,85 Dựa vào các số liệu tính toán được,ta chọn động cơ gắn liền hộp giảm tốc theo yêu cầu sau: Động cơ có công suất thấp nhất là 7,28kw Tốc độ đầu ra của động cơ là 147 v/p Tỉ số truyền của động cơ là 10,2 Momen quay 46,42N.m 2.Chọn động cơ cho cơ cấu nâng hạ và chạy ngang : a. cơ cấu nâng hạ :  Yêu cầu : • Động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại • động cơ 4 cực,tốc độ rotor :1500 (v/p) • động cơ có công suất :42,7(kw) • tỉ số truyền của động cơ :47,1 • tốc độ đầu ra của động cơ : 31,8 (v/p) • momen phanh :354(Nm) • Momen quay của động cơ :221N.m • Chọn động cơ có tích hợp hộp số  Giải pháp • Dựa vào yêu cầu ta chọn được động cơ của hãng Siemens có gắn liền hộp số giảm tốc có các loại động cơ sau: • Động cơ bánh răng côn xoắn : hiệu suất cao, ứng dụng rộng rãi như : bộ truyền động dịch chuyển, bộ truyền động máy trộn, bộ truyền động trống cáp. Tuy nhiên cấu trúc ( hình dạng ) động cơ có hộp số nằm ngang với động cơ nên không thích hợp cho cẩu giàn . • Động cơ bánh răng xoắn ốc : hiệu suất cao, ứng dụng rộng rãi như : máy khuấy, bộ truyền động bàn ăn, máy chế biến gỗ.