đồ án điện cơ_ thiết kế hệ truyền động cho cầu trục 90 tấn.mô phỏng đặc tính động, tĩnh trên matlab

§å ¸n tæng hîp hÖ ®iÖn c¬

§å ¸n m«n häc

TæNG HîP HÖ §IÖN C¥

(§Ò sè 9)

Tªn ®Ò tµi: "ThiÕt kÕ hÖ truyÒn ®éng cho cÇu trôc"

Víi th«ng sè kü thuËt:

 Träng lîng xe cÇu 1.1[TÊn]

 T¶i träng ®Þnh møc 90[TÊn]

 Tèc ®é di chuyÓn 0.06->0.6 [m/s]

 Lùc c¶n chuyÓn ®éng khi t¶i ®Þnh møc 5800 [N]

 Lùc c¶n chuyÓn ®éng khi kh«ng t¶i 3000 [N]

 HiÖu suÊt c¬ cÊu 0.8

 TØ sè truyÒn 16

 §êng kÝnh b¸nh xe cÇu 0.34 [m]

Yªu cÇu néi dung :

 Nªu c¸c yªu cÇu vÒ c«ng nghÖ vµ truyÒn ®éng

 Chän ph¬ng ¸n truyÒn ®éng . TÝnh chän c«ng suÊt ®éng c¬ vµ m¹ch lùc

 X©y dùng cÊu tróc ®iÒu khiÓn tæng hîp hÖ

 ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn

 M« pháng (Simulink)

Sinh viªn : NguyÔn ThÕ QuyÒn Líp Tù ®éng ho¸ 1 - K44

1

§å ¸n tæng hîp hÖ ®iÖn c¬

Ch¬ng 1:

M« t¶ c«ng nghÖ vµ yªu cÇu hÖ truyÒn ®éng

1.1. M« t¶ c«ng nghÖ

CÇu trôc lµ mét lo¹i m¸y n©ng - vËn chuyÓn ®îc sö dông phæ biÕn trong nhiÒu ngµnh

kinh tÕ kh¸c nhau nh trong nhµ m¸y c¬ khÝ, xÝ nghiÖp luyÖn kim, c«ng trêng x©y dùng,

hÇm má, h¶i c¶ng...

Th«ng thêng cÇu trôc ®îc ®iÒu khiÓn nhê ngêi l¸i ngåi ®iÒu khiÓn trong cabin, theo yªu

cÇu cña n¬i s¶n xuÊt, bé ®iÒu khiÓn cã thÓ ®Æt ngoµi cÇu trôc, tõ mét tñ ®iÒu khiÓn ®Æt ë

nÒn ph©n xëng.

Ph©n lo¹i cÇu trôc :

+ Theo ®Æc ®iÓm cÊu t¹o :

CÇu trôc kiÓu cÇu (cÇu trôc)

CÇu trôc h×nh cæng

CÇu trôc c¸p.

+ Theo träng t¶i :

Lo¹i nhÑ < 5 ÷ 10 tÊn

Lo¹i trung b×nh 10 ÷ 15 tÊn

Lo¹i nÆng > 15 tÊn

+ Theo chÕ ®é lµm viÖc :

Lo¹i nhÑ : hÖ sè tiÕp ®iÖn T§% = 10 ÷ 15 %, sè lÇn ®ãng m¸y trong mét giê lµ 60.

Lo¹i trung b×nh : T§% =15 ÷ 25%, sè lÇn ®ãng m¸y trong mét giê lµ 120.

Lo¹i nÆng : T§% = 25 ÷ 40%, sè lÇn ®ãng m¸y trong mét giê lµ 240.

Lo¹i rÊt nÆng : T§% = 40 ÷ 60%,sè lÇn ®ãng m¸y trong mét giê > 240.

+ Theo chøc n¨ng :

CÇu trôc vËn chuyÓn : sö dông réng r·i, yªu cÇu chÝnh x¸c kh«ng cao.

CÇu trôc l¾p r¸p : phÇn lín dïng trong c¸c nhµ m¸y, xÝ nghiÖp nhÊt lµ trong c¸c nhµ

m¸y c¬ khÝ. Nã dïng ®Ó l¾p ghÐp c¸c chi tiÕt m¸y mãc, yªu cÇu cã ®é chÝnh x¸c cao.

1.1.1 CÊu t¹o c¬ b¶n cña cÇu trôc

CÇu trôc hai dÇm hiÖn nay ®îc sö dông réng r·i trong c¸c nhµ m¸y, xÝ nghiÖp, dïng ®Ó

cÈu c¸c cÊu kiÖn s¾t thÐp, c¸c ph«i s¶n phÈm, l¾p r¸p c¸c thiÕt bÞ m¸y mãc ...

Tuú theo t¶i träng, theo chÕ ®é lµm viÖc hoÆc theo cÊu t¹o cña c¬ cÊu di chuyÓn, cÇu

trôc hai dÇm còng ®îc chia thµnh nhiÒu lo¹i. Nhng dï cã cÊu t¹o ®¬n gi¶n hay phøc t¹p

th× cÊu t¹o c¬ b¶n cña cÇu trôc gåm ba phÇn : xe cÇu, xe con vµ c¬ cÊu n©ng h¹.

1 - Xe cÇu:

Xe cÇu cã hai dÇm chÝnh hoÆc khung dµn chÝnh ®îc chÕ t¹o b¨ng kÐp cã ®é cøng kh«ng

gian ®Æt c¸ch nhau mét kho¶ng t¬ng øng víi kho¶ng c¸ch b¸nh xe cña xe con. Hai ®Çu

cÇu ®îc liªn kÕt c¬ khÝ víi hai dÇm ngang t¹o thµnh khung h×nh ch÷ nhËt trong mÆt

ph¼ng ngang.

C¸c b¸nh xe cña cÇu trôc ®îc thiÕt kÕ trªn c¸c dÇm ngang cña khung h×nh ch÷ nhËt, t¹o

®iÒu kiÖn cho cÇu trôc ch¹y däc suèt ph©n xëng. T¶i träng sÏ do träng lîng b¶n th©n

Sinh viªn : NguyÔn ThÕ QuyÒn Líp Tù ®éng ho¸ 1 - K44

2

§å ¸n tæng hîp hÖ ®iÖn c¬

cÇu, träng lîng xe con cïng vËt n©ng sÏ truyÒn qua b¸nh xe qua ®êng ray. Trªn mÆt

b»ng kÕt cÊu khung cã l¾p ®Æt c¬ cÊu di chuyÓn xe cÇu.

2 - Xe con:

Xe con ®îc thiÕt kÕ l¾p ®Æt trªn xe cÇu, di chuyÓn däc cÇu, t¹o ®iÒu kiÖn cho cÇu trôc

phôc vô ®îc suèt khÈu ®é gian nhµ ph©n xëng.

3 - C¬ cÊu n©ng h¹:

C¬ cÊu n©ng h¹ thêng cã tang c¾t thµnh r·nh xo¾n hai chiÒu ®Ó cuén c¸p n©ng vµ h¹.

Cuèi hai ®Çu d©y c¸p m¾c pal¨ng kÐp ®Ó ®¶m b¶o n©ng h¹ t¶i träng theo ph¬ng th¼ng

®øng, ®ång thêi t¨ng sè lîng c¸p cã kh¶ n¨ng chÞu lùc tèt. Toµn bé c¬ cÊu tang, hép

truyÒn b¸nh r¨ng vµ ®éng c¬ xe con ®îc ®Æt trªn xe con di chuyÓn ngang nhµ ph©n x￾ëng.

Ngoµi ra cßn cã c¬ cÊu phanh h·m, gåm ba lo¹i : phanh guèc, phanh ®Üa vµ phanh

®ai. Khi ®éng c¬ cña c¬ cÊu ®ãng vµo líi ®iÖn th× ®ång thêi ®éng c¬ phanh còng cã

®iÖn, më m¸ phanh gi¶i phãng trôc ®éng c¬ ®Ó ®éng c¬ lµm viÖc. Khi ®éng c¬ ngõng

lµm viÖc, ®éng c¬ phanh mÊt ®iÖn, Ðp chÆt m¸ phanh vµo trôc ®éng c¬ ®Ó h·m. CÇu trôc

lo¹i nÆng thêng dïng hai phanh ®Ó ®¶m b¶o an toµn.

1.1.2. C¸c chuyÓn ®éng cña cÇu trôc

+ ChuyÓn ®éng cña xe cÇu : chuyÓn ®éng nµy gióp cho toµn bé cÇu trôc tiÕn hay lïi

theo ph¬ng ngang, däc theo ®êng ray.

+ ChuyÓn ®éng cña xe con : chuyÓn ®éng theo ph¬ng vu«ng gãc víi chuyÓn ®éng

cña xe cÇu trªn mÆt ph¼ng ngang.

+ ChuyÓn ®éng cña c¬ cÊu n©ng h¹ : n©ng h¹ t¶i träng theo ph¬ng ®øng.

1.1.3. §Æc ®iÓm c«ng nghÖ cña cÇu trôc

CÇu trôc lµm viÖc trong m«i trêng rÊt nÆng nÒ, ®Æc biÖt lµ ë ngoµi h¶i c¶ng, trong c¸c

nhµ m¸y ho¸ chÊt, xÝ nghiÖp luyÖn kim...

C¸c khÝ cô ®iÖn, thiÕt bÞ ®iÖn trong hÖ truyÒn ®éng vµ trang bÞ ®iÖn cÇu trôc ph¶i lµm

viÖc tin cËy trong ®iÒu kiÖn nghiÖt ng· cña m«i trêng.

C¸c ®éng c¬ truyÒn ®éng cÇu trôc thêng m« men thay ®æi theo t¶i träng, nhÊt lµ c¬

cÊu n©ng h¹, m« men thay ®æi râ rÖt.

HÖ truyÒn ®éng c¸c c¬ cÊu cña cÇu trôc yªu cÇu qu¸ tr×nh t¨ng tèc vµ gi¶m tèc x¶y ra

rÊt ªm. Bëi vËy m« men ®éng trong qu¸ tr×nh qu¸ ®é ph¶i ®îc h¹n chÕ theo kÜ thuËt an

toµn.

N¨ng suÊt cña cÇu trôc quyÕt ®Þnh bëi hai yÕu tè : t¶i träng cña c¸c thiÕt bÞ vµ sè chu

k× bèc ,xóc trong mét giê. Sè lîng hµng ho¸ bèc, xóc trong mçi mét chu k× kh«ng nh

nhau vµ nhá h¬n t¶i träng ®Þnh møc cho nªn phô t¶i ®èi víi ®éng c¬ chØ ®¹t ( 60 (70 )%

c«ng suÊt ®Þnh møc cña ®éng c¬.

Do lµm viÖc trong ®iÒu kiÖn nÆng nÒ, thêng xuyªn lµm viÖc qu¸ t¶i nªn cÇu trôc ®îc

chÕ t¹o cã ®é bÒn c¬ khÝ cao, kh¶ n¨ng chÞu qu¸ t¶i lín.

Nguyªn lÝ lµm viÖc cÇu trôc hai dÇm : BiÕn c¸c chuyÓn ®éng quay trßn cña c¸c

®éng c¬ ®iÖn dÉn ®éng qua hép gi¶m tèc thµnh c¸c chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn, vµo ra, lªn

xuèng.

1.2. Yªu cÇu truyÒn ®éng ®iÖn

Sinh viªn : NguyÔn ThÕ QuyÒn Líp Tù ®éng ho¸ 1 - K44

3

§å ¸n tæng hîp hÖ ®iÖn c¬

C¸c ®éng c¬ truyÒn ®éng ®Òu lµm viÖc ë chÕ ®é ng¾n h¹n lÆp l¹i cã sè lÇn ®ãng ®iÖn

lín. §a sè c¸c cÇu trôc ®Òu lµm viÖc trong ®iÒu kiÖn m«i trêng nÆng nÒ nh trong c¸c nhµ

m¸y c¬ khÝ, ho¸ chÊt, luyÖn kim...,chÕ ®é qu¸ ®é x¶y ra nhanh khi më m¸y vµ ®¶o

chiÒu.

C¸c thiÕt bÞ cÇu trôc ph¶i ®¶m b¶o ®îc c¸c yªu cÇu vÒ c«ng nghÖ vµ n¨ng suÊt, ®¶m b¶o

an toµn cho ngêi vµ thiÕt bÞ, ®¬n gi¶n trong c¸c thao t¸c. Cô thÓ lµ :

+ C¸c ®éng c¬ truyÒn ®éng ph¶i cã kh¶ n¨ng ®¶o chiÒu quay, ph¹m vi ®iÒu chØnh tèc ®é

®ñ réng vµ cã c¸c ®êng ®Æc tÝnh tho¶ m·n yªu cÇu c«ng nghÖ.

VD: c¸c cÇu trôc l¾p r¸p ph¶i tho¶ m·n yªu cÇu vÒ dõng m¸y chÝnh x¸c nªn ®ßi hái cã

®êng ®Æc tÝnh c¬ cøng, cã ®êng ®Æc tÝnh c¬ thÊp, cã nhiÒu ®êng ®Æc tÝnh trung gian ®Ó

më m¸y vµ h·m ªm. ViÖc ®iÒu chØnh tèc ®é c¸c c¬ cÊu ®Òu ®îc thùc hiÖn b»ng ph¬ng

ph¸p ®iÖn trong ph¹m vi t¬ng ®èi réng (ë c¸c cÇu trôc th«ng thêng D ( 3 : 1; ë c¸c cÇu

trôc l¾p r¸p D ( 10 : 1 hoÆc lín h¬n ).

+ Bé phËn chuyÓn ®éng ph¶i cã phanh h·m ®iÖn tõ ®Ó gi÷ chÆt c¸c trôc truyÒn ®éng khi

®éng c¬ mÊt ®iÖn. ë cÇu trôc di chuyÓn kim lo¹i nãng ch¶y, ®Ó cho an toµn ngêi ta dïng

hai phanh h·m trªn trôc ®éng c¬.

- §iÖn ¸p cung cÊp cho cÇu trôc kh«ng vît qu¸ 500 V.

- M¹ng ®iÖn xoay chiÒu hay dïng lµ 220 V, 380V.

- M¹ng ®iÖn mét chiÒu lµ 220V, 440V.

- §iÖn ¸p chiÕu s¸ng cña cÇu trôc kh«ng ®îc vît qu¸ 220V .

- §iÖn ¸p chiÕu s¸ng khi söa ch÷a ph¶i nhá h¬n 36V, kh«ng dïng biÕn ¸p tù ngÉu ®Ó

cung cÊp cho m¹ch ®iÖn chiÕu s¸ng, söa ch÷a.

+ C¸c m¹ch ®iÖn vµ c¸c ®éng c¬ ph¶i ®îc b¶o vÖ ng¾n m¹ch vµ qu¸ t¶i trªn 200%

b»ng c¸c r¬le dßng ®iÖn cùc ®¹i, kh«ng dïng b¶o vÖ nhiÖt v× c¸c ®éng c¬ lµm viÖc ë chÕ

®é ng¾n h¹n lÆp l¹i. Trong m¹ch khèng chÕ ph¶i bè trÝ c¸c thiÕt bÞ b¶o vÖ ®Ó lo¹i trõ

hiÖn tîng ®éng c¬ tù khëi ®éng khi ®iÖn ¸p líi phôc håi (sau khi mÊt ®iÖn).

+ §èi víi cÇu trôc cì lín, ph¶i dïng c¸c thiÕt bÞ kh¾c phôc hiÖn tîng vªnh giµn cÇu.

Trong hÖ truyÒn ®éng c¸c c¬ cÊu cña cÇu trôc ,c¸c ®éng c¬ cã s¬ ®å ®iÒu riªng biÖt.

ChÝnh v× thÕ viÖc tæng hîp bé ®iÒu chØnh cho tõng lo¹i c¬ cÊu truyÒn ®éng lµ ®éc lËp

nhau .

§éng c¬ truyÒn ®éng cÇu trôc ,nhÊt lµ ®èi víi c¬ cÊu n©ng h¹ ,m«men thay ®æi theo

t¶i träng rÊt râ rÖt .Khi kh«ng cã t¶i träng ( kh«ng t¶i ) m«men cña ®éng c¬ kh«ng vît

qu¸ (15 ( 20)% M®m . §èi víi ®éng c¬ di chuyÓn xe con m«men cña ®éng c¬ b»ng (35

( 50)% M®m ,vµ b»ng (50 ( 55 )% M®m ®èi víi ®éng c¬ di chuyÓn xe cÇu.

Trong hÖ truyÒn ®éng c¸c c¬ cÊu cÊu m¸y n©ng - vËn chuyÓn nãi chung vµ cÇu trôc

nãi riªng ,yªu cÇu qu¸ tr×nh t¨ng tèc vµ gi¶m tèc x¶y ra ph¶i ªm. Bëi vËy m«men ®éng

trong qu¸ tr×nh qu¸ ®é ph¶i ®îc h¹n chÕ theo yªu cÇu kÜ thuËt an toµn.

Nh÷ng n¨m gÇn ®©y ,do sù ph¸t triÓn cña kÜ thuËt b¸n dÉn ,kÜ thuËt biÕn ®æi ®iÖn

n¨ng c«ng suÊt lín ,c¸c hÖ truyÒn ®éng ®iÖn cho cÇu trôc ®· dïng nhiÒu bé biÕn ®æi

Thyristor thay cho c¸c hÖ cæ ®iÓn dïng m¸y ®iÖn khuÕch ®¹i còng nh khuÕch ®¹i tõ. HÖ

truyÒn ®éng c¸c c¬ cÊu cÇu trôc dïng bé biÕn ®æi Thyristor - DC Motor (T-§) ®èi víi

Sinh viªn : NguyÔn ThÕ QuyÒn Líp Tù ®éng ho¸ 1 - K44

4