Đang tải... (xem toàn văn)
NỘI DUNG Nghiên cứu thiết kế hệ truyền động điện cho cầu trục 2 dầm kiểu hộp có số liệu Tải trọng nâng : G = 1250 kg Vận tốc nâng : vn = 12 m/phút Vận tốc di chuyển xe lăn : vxe = 40m/phút Tầm rộng : L = 40 m Chế độ làm việc trung bình : TĐ = 25% Đường kính puli : D = 0,35 m Hiệu suất cơ cấu : = 0,75
Trường ĐHCN Hà Nội Đồ án chuyên môn tự động hóa ĐỒ ÁN MÔN HỌC Số : Đề 13 Giáo viên hướng dẫn: Th.s Nguyễn Đăng Toàn Họ tên SV : Hồ Thị Hiền Lê Văn Hiếu Lớp: Điện Khoá : Khoa: Điện NỘI DUNG Nghiên cứu thiết kế hệ truyền động điện cho cầu trục dầm kiểu hộp có số liệu Tải trọng nâng : G = 1250 kg Vận tốc nâng : = 12 m/phút Vận tốc di chuyển xe lăn : vxe = 40m/phút Tầm rộng : L = 40 m Chế độ làm việc trung bình : TĐ = 25% Đường kính puli : D = 0,35 m Hiệu suất cấu : η = 0,75 Tên vẽ Khổ giấy T T 2 Số lượng PHẦN THUYẾT MINH Khái quát chung hệ thống cầu trục lựa chọn phương án truyền động điện Tính chọn công suất động truyền động thiết bị liên quan Thiết kế mạch điều khiển mạch lực cho hệ truyền động điện Kết luận Ngày giao đề : 26/8/2015 Ngày hoàn thành : 30/11/2015 GVHD: Th.s Nguyễn Đăng Toàn Nhóm 13 Trường ĐHCN Hà Nội Đồ án chuyên môn tự động hóa BỘ MÔN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN GVHD: Th.s Nguyễn Đăng Toàn Nhóm 13 Trường ĐHCN Hà Nội Đồ án chuyên môn tự động hóa MỤC LỤC GVHD: Th.s Nguyễn Đăng Toàn Nhóm 13 Trường ĐHCN Hà Nội Đồ án chuyên môn tự động hóa LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, công nghệ tiên tiến, dây chuyền thiết bị đại ngày, ứng dụng vào sản xuất Với sách mở cửa Đảng Nhà nước ta, chắn công nghệ tiên tiến đại giới ngày áp dụng hiệu vào Việt Nam với quy mô, số lượng, chất lượng cách nhanh chóng Tác dụng công nghệ dây chuyền sản xuất đại góp phần thúc đẩy nghiệp Công nghiệp hoá - Hiện đại hoá đất nước Với vai trò mũi nhọn kỹ thuật đại, lĩnh vực tự động hoá phát triển với tốc độ ngày cao.Trong trình sản xuất, việc tự động hoá dây chuyền sản xuất đóng vai trò quan trọng.Nó cầu nối hạng mục sản xuất, phân xưởng nhà máy, máy công tác dây chuyền.Việc điều khiển hoạt động dây chuyền đại, tiên tiến ngày đa dạng phức tạp Một hoạt động thiếu nhà máy công nghiệp đại hệ thống cần trục rải liệu Cần trục thiết bị vận chuyển nâng hạ nhà máy, suất cần trục ảnh hưởng lớn đến đến suất chung nhà máy Vì vậy, thiết bị điện hệ thống điều khiển cần trục phải đảm bảo việc tiện lợi, có suất cao, vận hành an toàn thao tác đơn giản, đáp ứng đầy đủ đặc điểm, yêu cầu công nghệ hệ thống Đồ án “Nghiên cứu thiết kế hệ truyền động điện cho cầu trục dầm kiểu hộp”, nhắm mục đích cho sinh viên tiếp xúc làm quen với hệ thống cần trục rải liệu Sử dụng phương pháp tổng hợp hệ thống học vào thực nghiệm, làm quen với thiết bị điều khiển truyền động, ghép nối mạch điều khiển Trang bị cho kiến thức trước trường Trong trình thiết kế, với giúp đỡ thầy giáo, cô giáo Bộ môn ý kiến bạn, em hoàn thành đồ án Nhưng thời gian tương đối ngắn kinh nghiệm hạn chế nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận góp ý thầy cô giáo bạn Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn tận tình thầy giáo thạc sĩ Nguyễn Đăng Toàn góp ý bạn sinh viên GVHD: Th.s Nguyễn Đăng Toàn Nhóm 13 Trường ĐHCN Hà Nội Đồ án chuyên môn tự động hóa CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG CẦU TRỤC VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 1.1 Giới thiệu công nghệ chức cầu trục Cầu trục thiết bị dùng để nâng bốc vận chuyển hàng hoá thiết bị dùng công trường xây dựng, nhà máy công nghiệp luyện kim, khí lắp ráp, hải cảng Theo chức năng, cần trục chia làm hai loại: - Cầu trục vận chuyển dùng rộng rãi với yêu cầu xác không cao Cầu trục lắp ráp dùng nhiều nhà máy khí để lắp ghép chi tiết máy móc với yêu cầu xác cao Cầu trục xếp vào loại cầu trục vận chuyển Nó di chuyển phụ tải theo hai phương: phương nằm ngang phương thẳng đứng nhờ vào hệ thống truyền động đặt cần trục Chế độ làm việc cấu cầu trục xác định từ yêu cầu trình công nghệ, chức cầu trục dây truyền sản xuất Nhìn chung, thiết bị điện cầu trục làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại, dễ bị tải nhiều, tần số đóng cắt lớn, chế độ độ xảy nhanh mở máy, hãm đảo chiều Từ đặc điểm hệ thống cầu trục nói chung, đưa yêu cầu công nghệ hệ thống cầu trục: - Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển tự động phải đơn giản Các phần tử cấu thành có độ tin cậy cao, đơn giản cấu tạo thay dễ dàng Cầu trục phải bảo vệ chống tải chống ngắn mạch cầu chì mạch động lực - Quá trình mở máy diễn theo luật định sẵn Sơ đồ điều khiển chung cho hai động - Đảm bảo tốc độ thấp dừng xác GVHD: Th.s Nguyễn Đăng Toàn Nhóm 13 - Trường ĐHCN Hà Nội Đồ án chuyên môn tự động hóa Để bảo vệ an toàn cho người thiết bị vận hành, sơ đồ điều khiển thiết phải dùng công tắc hành trình để hạn chế chuyển động cấu chúng vượt giới hạn cho phép - Khi có cố, phải có khả điều chỉnh hệ thống vị trí ban đầu để chuẩn bị tiến hành chu trình làm việc - Các khí cụ, thiết bị điện hệ thống truyền động điều khiển phải làm việc tin cậy điều kiện môi trường nhằm nâng cao suất, an toàn vận hành Sơ đồ công nghệ hệ thống cầu trục 1.2 Lựa chọn công nghệ - Nguồn cung cấp: 400 chiều với mạch lực 220v xoay chiều với mạch điều khiển - Bộ truyền động: Toàn chuyển động hai động chiều kớch từ song song Một động cho phép chuyển động theo phương nằm ngang: sang phải sang trái Động lại cho phép chuyển động theo phương thẳng đứng: xuống lên - Bộ công tắc hành trình dạng xung: công tắc hành trình tự phục hồi A, B, C - Mạch điều khiển: thiết bị đóng cắt có tiếp điểm GVHD: Th.s Nguyễn Đăng Toàn Nhóm 13 Trường ĐHCN Hà Nội 1.3 Chọn phương án truyền động Đồ án chuyên môn tự động hóa - Cơ cấu thiết kế dùng tời móc - Tời nâng gồm có động điện, hộp giảm tốc, tang cáp nâng + Động điện có hai loại động điện chiều động xoay chiều Động xoay chiều pha ứng dụng rộng rãi công nghiệp với công suất, tính bền cao, momen khởi động lớn, dễ đảo chiều Bên cạnh ta có động chiều : loại động điện có khả điều chỉnh tốc độ phạm vi rộng , làm việc đảm bảo khởi động êm, hãm đảo chiều dễ dàng , giá thành cao, lắp đặt cần thêm chỉnh lưu phức tạp Trên ưu khuyết điểm hai động điện xoay chiều động điện chiều ta thấy động điện xoay chiều tích chất thay đổi tốc độ không động điện chiều với tính thông dụng, bền kinh tế khuyết điểm động chấp nhận Vậy thiết kế cầu trục hai dầm ta dùng động điện chiều phù hợp 1.4 Động điện chiều 1.4.1 Khái niệm Là máy điện chiều hoạt động theo chế độ động E < U Động điện chiều dùng phổ biến công nghiệp, giao thông vận tải nói chung thiết bị cần điều chỉnh tốc độ quay liên tục phạm vi rộng (máy cán thép, máy công cụ lớn, đầu máy điện…) 1.4.2 Phân loại Động điện chiều phân loại theo phương pháp kích từ, gồmcó bốn loại : - động điện kích từ độc lập - dộng điện kích từ song song - động điện kích từ nối tiếp - động cở điện kích từ hỗn hợp 1.4.3 Cấu tạo Những phần động điện chiều gồm stato với cực từ, roto với dây quấn cổ góp với chổi than GVHD: Th.s Nguyễn Đăng Toàn Nhóm 13 Trường ĐHCN Hà Nội Đồ án chuyên môn tự động hóa -Stato (phần cảm): gồm lõi thép thép đúc, vừa làm mạch từ vừa vỏ máy Các dây quấn kích từ -Roto(phần ứng): Roto máy điện chiều gọi phần ứng, gồm lõithép dây quấn phần ứng Lõi thép hình trụ, làm cọc lõi thép kỹ thuật điện ghép lại với nhau.Các thép dập có lỗ thông gió rãnh để đặt dây quấn phần ứng.Mỗi phần tử dây quấn, phần ứng có chiều vòng dây, hai đầu với hai phiến góp, hai cạnh tác dụng phần tử dây quấn đặt hai rãnh hai cực khác tên -Cổ góp chổi than : Cổ góp gồm phiến góp đồng ghép cách điện, có dạng hình trụ, gắn đầu trục roto.Các đầu dây phần tử nối với phiến góp Chổi than (chổi điện) làm than graphit.Cọc chổi than tì chặt lên cổ góp nhờ lò xo giỏ chổi điện gắn nắp máy 1.4.4 Nguyên lý làm việc động điện chiều Khi cho điện áp chiều U vào hai chổi điện A B, dây quấn phần ứng có dòng điện I Cọc dẫn ab, cd có dòng điện nằm từ trường, chịu lực Fđt tác dụng làm cho roto quay, chiều lực xác định theo quay tắc bàn tay trái GVHD: Th.s Nguyễn Đăng Toàn Nhóm 13 Trường ĐHCN Hà Nội Đồ án chuyên môn tự động hóa Khi phần ứng quay nửa vòng, vị trí cọc dẫn ab, cd đổi chỗ cho nhau, có phiến góp đổi chiều dòng điện, giữ cho chiều lực tác dụng không đổi, đảm bảo động có chiều quay không đổi Khi động quay, dẫn cắt từ trường cảm ứng sức điện động E Chiều sức điện động xác định theo quy tắc bàn tay phải Ở động chiều sức điện động E ngược chiều với dòng điện Iư nên E cũn gọi sức phản điện Phương trình điện áp : U = E + Rư.Iư Mở máy động điện chiều 1.4.5 Phương trình điện áp mạch phần ứng : U = Eư + Rư.Iư Từ rút : Iư = Vỏ điện trở R nhỏ, nên dòng điện phần ứng lúc mở máy lớn khoảng (20 ÷ 30)Iđm, làm hỏng cổ gúp chổi than Dòng điện phần ứng lớn kéo theo dòng điện mở máy Imở lớn, làm ảnh hưởng tới lưới điện Để giảm dòng điện mở máy, đạt I mở = (1,5 2) Iđm , ta dùng có biện pháp sau : -Dựng biến trở mở máy : mắc biến trở mở máy vào mạch phần ứng Lúc đầu để điện trở mở máy R mở lớn nhất, trình mở máy, tốc độ tăng lên, sức điện GVHD: Th.s Nguyễn Đăng Toàn Nhóm 13 Trường ĐHCN Hà Nội Đồ án chuyên môn tự động hóa động Eư tăng điện trở mở máy giảm dần đến 0, máy làm việc điện áp định mức -Giảm điện áp đặt vào phần ứng : Phương pháp sử dụng có chiều điều chỉnh điện áp, ví dụ máy phát động cơ, nguồn chiều chỉnh lưu Cần chỳ ý momen mở máy lớn, lỳc mở máy phải có từ thông lớn nhất, thông số mạch kích từ phải điều chỉnh cho dòng điện kích từ lúc mở máy lớn 1.5 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động điện chiều Về phương diện điều chỉnh tốc độ, động điện chiều có nhiều ưu việt so với loại động khác, có khả thay đổi tốc độ cách dễ dàng mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản đồng thời lại đạt chất lượng điều chỉnh cao dải điều chỉnh tốc độ rộng Từ phương trình tính tốc độ: ω= U u I u Ru − k Φ k Φ (1) Suy : để điều chỉnh w có thể: - Điều chỉnh Uư - Điều chỉnh Rư cách thêm Rp vào mạch phần ứng - Điều chỉnh từ thông F • Điều chỉnh tốc độ Rp Mắc nối tiếp R vào phần ứng, từ (1) suy Rư tăng lên, suy w giảm, độ dốc đường đặc tính giảm Các đường 1,2 đường đặc tính sau tăng Rư, đường TN đường đặc tính tự nhiên động ban đầu w wo TN 10 GVHD: Th.s Nguyễn Đăng Toàn Nhóm 13 Trường ĐHCN Hà Nội Đồ án chuyên môn tự động hóa Công suất động phát nâng không tải : 2.1.3 Phụ tải tĩnh hạ tải Có hai chế độ hạ tải: - Hạ động lực - Hạ hãm Hạ động lực thực tải trọng nhỏ.Khi momen tải trọng gây không đủ để thắng ma sát cấu Máy điện làm việc chế độ động Hạ hãm thực hạ tải trọng lớn.Khi đó, momen tảitrọng gây lớn Máy điện phải làm việc chế độ hãm để giữ cho tải trọng hạ với tốc độ ổn định (hạ gia tốc) Gọi momen trêntrục động dotải trọng gây tổn thất Mt thì: Khi hạ tải trọng, lượng truyền từ phía tải trọng sang cấu truyền động nên: Trong đó: : momen trục động hạ tải : tổn thất momen trongcơ cấu truyền động : hiệu suất cấu hạ tải Nếu : hạ hãm : hạ động lực Coi tổn thất cấu nâng hạ nâng tải hạ tải thì: Do : Mt (So sánh (*) (**) ta có : Đối với tải trọng tương đối lớn (>0,5), ta có>0, Mh>0 Điều có nghĩa 16 GVHD: Th.s Nguyễn Đăng Toàn Nhóm 13 Trường ĐHCN Hà Nội Đồ án chuyên môn tự động hóa momen động ngược chiều với momen phụ tải Động làm việc chế độ hạ hãm Khi tải trọng tương đối nhỏ (ηc> Fdk(X)= ( B + X ) C.L Fd(L)= C + L Fc(L)= B’ + T =>> Fdk(L)= ( C + L ) B’.T Fd(T)= B’ + T Fc(T)= A + P =>> Fdk(T)= ( B’ + T ) A.P 26 GVHD: Th.s Nguyễn Đăng Toàn Nhóm 13 Trường ĐHCN Hà Nội Đồ án chuyên môn tự động hóa Điều khiển mạch lực chương trình PLC Khai báo Chương trình 27 GVHD: Th.s Nguyễn Đăng Toàn Nhóm 13 Trường ĐHCN Hà Nội Đồ án chuyên môn tự động hóa 28 GVHD: Th.s Nguyễn Đăng Toàn Nhóm 13 Trường ĐHCN Hà Nội Đồ án chuyên môn tự động hóa 29 GVHD: Th.s Nguyễn Đăng Toàn Nhóm 13 Trường ĐHCN Hà Nội Đồ án chuyên môn tự động hóa CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN IV Kết luận Sau trình học tập nghiên cứu, với hướng dẫn tận tình thầy giáo thạc sĩ Nguyễn Đăng Toàn góp ý bạn lớp, em hoàn thành nhiệm vụ giao đồ án: Nghiên cứu thiết kế hệ truyền động điện cho cầu trục dầm kiểu hộp Trong nội dung nghiên cứu đồ án này, em thực nhiệm vụ sau: - Tìm hiểu công nghệ yêu cầu hệ thống cần trục - Dùng phương pháp Hàm tác động để tổng hợp hiệu chỉnh mạch điều khiển - Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch động lực mạch điều khiển hệ thống - Lựa chọn thiết bị chấp hành, thiết bị điều khiển bảo vệ hệ thống Trong trình thực hiện, kinh nghiệm thực tế hạn chế chắn tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận ý kiến đóng góp thầy bạn để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! 30 GVHD: Th.s Nguyễn Đăng Toàn Nhóm 13 [...]... ĐHCN Hà Nội Đồ án chuyên môn tự động hóa Điều khiển mạch lực bằng chương trình trên PLC Khai báo Chương trình 27 GVHD: Th.s Nguyễn Đăng Toàn Nhóm 13 Trường ĐHCN Hà Nội Đồ án chuyên môn tự động hóa 28 GVHD: Th.s Nguyễn Đăng Toàn Nhóm 13 Trường ĐHCN Hà Nội Đồ án chuyên môn tự động hóa 29 GVHD: Th.s Nguyễn Đăng Toàn Nhóm 13 Trường ĐHCN Hà Nội Đồ án chuyên môn tự động hóa CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN IV Kết luận Sau... trình học tập và nghiên cứu, cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo thạc sĩ Nguyễn Đăng Toàn và góp ý của các bạn cùng lớp, em đã hoàn thành các nhiệm vụ được giao của bản đồ án: Nghiên cứu thiết kế hệ truyền động điện cho cầu trục 2 dầm kiểu hộp Trong nội dung nghiên cứu của bản đồ án này, em đã thực hiện được các nhiệm vụ sau: - Tìm hiểu công nghệ và yêu cầu đối với hệ thống cần trục - Dùng phương... Trường ĐHCN Hà Nội Đồ án chuyên môn tự động hóa -Dòng căt: 20 0kA at 500VAC, 50kA at 500VDC -Kích thước: Chọn cầu dao: I tổng = Idm1 + Idm2= 2. Idm1= 2 Idm2= 2 29,41 = 58, 82 ( A ) Chọn cầu dao có: I 1 ,25 I tổng I cc= 1 ,25 Itổng = 1 ,25 58, 82= 73, 525 ( A ) Chọn CD có: I dm = 100( A ) U dm = 400 ( V-DC) 2. 3 .2 Lựa chọn Công tắc tơ Có 4 công tắc tơ X, L, P, T Chọn công tắc tơ có I I dm= 29 ,41 ( A ) Chọn loại... suất động cơ = 10 (KW) Điện áp động cơ Udm = 400 V- DC ndm=9 72 vòng/phút ᶯdm = 0,85 Chọn cầu chì Dòng điện định mức của động cơ I dm = = = 29 ,41 ( A ) Chọn cầu chì có I 1 ,25 I dm I 1cc=I2cc= 1 ,25 Idm = 1 ,25 29 ,41= 36,7 625 ( A ) Chọn loại cầu chì 1CC và 2CC có I dm = 50( A ) Udm = 400 ( V-DC) Cầu Chì Bussmann FWH-100A -Cầu chì Bán dẫn Bussmann / Origin Mexico -Model: FWH-100A -Dòng điện định mức: 100A -Điện. .. :vn=12m/ph=0,2m/s Hệ số mang tải : Hình 2. 2 : Quan hệ phụ thuộc theo tải trọng Dựa vào đường đặc tính quan hệ giữa hệ số mang tải và hiệu suất (hình 2. 2), tacó: + Khi nâng không tải : 17 GVHD: Th.s Nguyễn Đăng Toàn Nhóm 13 Trường ĐHCN Hà Nội Đồ án chuyên môn tự động hóa + Thời gian nâng : - Thời gian nâng không tải : Vậy thời gian làm việc : Từ kết quả trên chọn Hê số tiếp điện : Đồ thị phụ tải : Hình 2. 3... 2. 3 : Đồ thị phụ tải Momen trung bình : Trongđó:k=(1 ,2 1,3)– hệsốphụthuộcvàođồthịphụtải,tầnsốmởmáy,hãmmáy.Chọnk=1 ,2 Thay số vào ta có : 2. 3 Tính chọn thiết bị Hệ thống bao gồm các thiết bị điện gồm các dãy nối điện , các công tắc tơ, công tắc hành trình và điện trở phụ R Yêu cầu chọn thiết bị là ta phải chọn được các 18 GVHD: Th.s Nguyễn Đăng Toàn Nhóm 13 Trường ĐHCN Hà Nội Đồ án chuyên môn tự động. .. Nội Đồ án chuyên môn tự động hóa 12 GVHD: Th.s Nguyễn Đăng Toàn Nhóm 13 Trường ĐHCN Hà Nội Đồ án chuyên môn tự động hóa w wo w1 TN w2 1 M 1.6 Mc Động cơ điện một chiều kích từ song song Để Mở Máy dựng biến trở RMở , để điều chỉnh tốc độ thường điều chỉnh Rđc Đường đặc tính cơ n = fi(M) n = (U - RưIư)/ kEfi (1) Mặt khác: Mđt = kM Iư fi (2) Từ (1) và (2) ta có: n= U/ kEfi - RưM/ (kM kEfi2) Thêm điện. .. hoạt động về cơ khí là 30 lần/phút 21 GVHD: Th.s Nguyễn Đăng Toàn Nhóm 13 Trường ĐHCN Hà Nội Đồ án chuyên môn tự động hóa Tuổi thọ là 30.000.000 lần Cấp độ bảo vệ: IP00 Cấp độ bảo vệ chống sét về điện là: cấp I Nhiệt độ hoạt động từ -25 đến 85oC trong môi trường không bị đóng băng Độ ẩm của môi trường lớn nhất là 85% 22 GVHD: Th.s Nguyễn Đăng Toàn Nhóm 13 Trường ĐHCN Hà Nội Đồ án chuyên môn tự động. .. việc Ấn nút M hệ thống hoạt động, tác động vào công tắc hành trình A, động cơ Đ1 di chuyển sang phải với vận tốc V1