Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu tham khảo giáo trình Điện công nghiệp
156 Chương 10 TRANG BỊ ĐIỆN MÁY XÚC 10-1 Khái niệm chung phân loại Máy xúc sử dụng rộng rãi ngành khai thác mỏ lộ thiên, công trường xây dựng công nhiệp dân dụng, cơng trình thuỷ lợi, xây dựng cầu đường nhiều hạng mục cơng trình khác nhau, nơi mà yêu cầu bốc xúc đất đá với khối lượng lớn Máy xúc có nhiều loại, phân loại theo tiêu sau: 1.Phân loại theo tính sử dụng a) Máy xúc dùng ngành xây dựng chạy bánh xích, bánh lốp tích gầu xúc từ 0,25 ÷ 2m3 b) Máy xúc dùng ngành khai thác mỏ lộ thiên tích gàu xúc từ ÷ 8m3 c) Máy xúc dùng để bốc xúc đất đá tích gầu xúc từ ÷ 35m3 d) Máy xúc bước gàu ngoạm tích gàu xúc từ ÷ 80m3 Phân loại theo cấu bốc xúc a) Máy xúc có cấu bơc xúc gàu thuận, gàu xúc di chuyển vào đất đá theo hướng từ máy xúc phía trước tác dụng hai lực kết hợp: cấu nâng - hạ gàu cấu tay gàu (h.10-1a) b) Máy xúc có cấu bốc xúc gàu ngược, gàu di chuyển vào đất đá theo hướng từ vào tác dụng hai lực kết hợp: cấu nâng hạ gàu cấu đẩy tay gàu (h.10-1b) c) Máy xúc có cấu bốc xúc kiểu gàu cào Gàu cào di chuyển theo mặt phẳng ngang từ vào cần gàu dẫn hướng (h.10-1c) d) Máy xúc có cấu bốc xúc gàu treo dây, gàu di chuyển theo hướng từ vào máy xúc tác dụng hai lực kết hợp: cấu kéo cáp cấu nâng cáp (h.10-1d) e) Máy xúc có cấu bốc xúc kiểu gàu ngoạm, trình bốc xúc đất đá thực cách kéo khép kín dần hai nửa thành gàu tác dụng cấu kéo cáp cấu nâng cáp (h.10-1e) Cơ cấu bốc xúc kiểu gàu ngoạm thay cấu móc gọi máy xúc - cần cẩu g) Máy xúc rơto, có cấu bốc xúc gàu quay Gàu quay gồm bánh xe, có nhiều gàu xúc nhỏ gá lắp bánh xe theo chu vi bánh xe (h.10-1g) h) Máy xúc nhiều gàu xúc, gồm nhiều gàu nhỏ nối băng xích di chuyển liên tục (giống băng chuyền) (h.10-1h) Trong loại máy xúc kể trên, máy xúc gàu thuận (h.10-1a) có mức đứng thấp so với mức gương lò (mức đất đá cần bốc xúc) Máy xúc gàu cào có mức đứng máy xúc ngang với mức gương lò, tất máy xúc cịn lại có mức đứng máy xúc cao mức gương lị 157 Hình 10-1 Các loại máy xúc a) máy xúc gàu thuận; b) máy xúc gàu ngược; c) máy xúc gàu cào; d) máy xúc gàu treo; e) máy xúc roto; h) máy xúc nhiều gàu xúc 158 Phân loại theo thể tích gàu xúc (hoặc theo cơng suất) a) Máy xúc cơng suất nhỏ dùng ngành xây dựng tích gầu xúc từ 0,25 ÷ 2m3 b) Máy xúc cơng suất trung bình dùng ngành khai thác mỏ lộ thiên tích gàu xúc từ ÷ 8m3 c) Máy xúc cơng suất lớn có nhiều gàu xúc với tổng thể tích gàu xúc từ ÷ 80m3 3) Phân loại theo cấu động lực (cơ cấu sinh cơng) a) Máy xúc có cấu sinh công động điện b) Máy xúc có cấu sinh cơng động đốt Phân loại theo cấu di chuyển a) Máy xúc chạy bánh xích b) Máy xúc chạy bánh lốp c) Máy xúc chạy theo đường ray d) Máy xúc chạy theo bước (h.10-1h) 10-2 Kết cấu cấu tạo máy xúc Kết cấu cấu tạo loại máy xúc đa dạng Ta nghiên cứu hai loại máy xúc đặc trưng máy xúc gầu thuận máy xúc gàu treo dây Máy xúc gàu thuận Hình 10-2 Máy xúc gàu – gàu thuận 159 Cơ cấu quay (bàn quay) lắp cấu di chuyển bánh xích Cần gàu tay gàu lắp bàn quay Tay gàu với gàu xúc di chuyển theo gương lò cấu đẩy tay gàu cáp kéo cấu nâng - hạ gàu Quá trình bốc xúc thực kết hợp hai cấu: cấu đẩy tay gàu tạo bề dày lớp cắt, cấu nâng - hạ gàu tạo lớp cắt đường di chuyển gàu theo gương lò Để đổ tải từ gàu xúc sang phương tiện khác thực nhờ cấu mở đáy gàu lắp thành thùng xe máy xúc Máy xúc có ba chuyển động bản: nâng - hạ gàu, - vào tay gàu quay, cịn có số chuyển động phụ khác như: nâng cần gàu, di chuyển máy xúc, đóng - mở đáy gàu v.v… Chu trình làm việc máy xúc bao gồm công đoạn sau: đào, nâng gàu đồng thời quay gàu vị trí đổ tải, quay gàu vị trí đào hạ gàu xuống gương lị Thời gian chu trình làm việc khoảng từ 20 ÷ 60s Cơ cấu nâng hạ gàu cấu tay gàu máy xúc thường xuyên làm việc tải (gọi tải làm việc) gàu bốc xúc phải đất đá cứng lớp cắt sâu Các cấu máy xúc làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại với hệ số tiếp điểm tương đối TĐ% = (25 ÷ 75)% Máy xúc gàu treo dây Hình 10-3 Máy xúc gàu treo dây Tất thiết bị điện thiết bị khí máy xúc lắp đặt bàn quay Có thể quay với góc quay tới hạn bệ Di chuyển máy xúc thực cấu tạo bước tiến hai kích thuỷ lực Máy xúc di chuyển nhờ trượt lắp hai bên thành bàn quay Cần gàu lắp cố định bàn quay hệ thống giằng Gàu xúc treo 160 dây cáp nâng 10 Quá trình bốc xúc đất đá thực nhờ cáp kéo 7, kéo gàu theo hướng từ vào máy xúc Các cấu máy xúc làm việc điều kiện môi trường khắc nghiệt với chế độ làm việc nặng nề, chao lắc mạnh, nhiều bụi, nhiệt độ môi trường thay đổi phạm vi rộng Một số yếu tố khác gây ảnh hưởng đến chế độ làm việc cấu máy xúc như: độ nghiêng, độ chênh dọc trục máy xúc, gia tốc lớn mở máy hãm v.v…Do chế độ làm việc máy xúc nặng nề vậy, nên thiết bị máy xúc phải chế tạo chắn, độ bền học cao độ tin cậy làm việc cao 10-3 Các yêu cầu hệ truyền động cấu máy xúc Chế độ làm việc máy xúc phụ thuộc vào cấu tạo, kết cấu đặc điểm đặc trưng trình đào bốc xúc đất đá Bởi vậy, yêu cầu hệ truyền động cấu máy xúc có gàu xúc máy xúc có nhiều gàu xúc có nhiều điểm khác biệt Đối với máy xúc có gàu xúc Đối với máy xúc có gàu xúc, yêu cầu hệ truyền động cấu bao gồm: a) Đặc tính hệ truyền động điện truyền động cấu máy xúc (cơ cấu nâng - hạ gàu, cấu quay cấu đẩy tay gàu) phải đảm bảo hai yêu cầu sau: - Trong phạm vi tải thay đổi từ đến dòng nhỏ dịng điện ngắt (Ing = 2,25 ÷ 2,5Iđm), độ sụt tốc độ không đáng kể để đảm bảo suất máy xúc - Khi động bị tải (I ≥ Ing), tốc độ động truyền động phải giảm nhanh khơng để khơng gây hỏng hóc động Để đáp ứng hai yêu cầu trên, hệ truyền động phải tạo đường đặc tính đặc trưng gọi đặc tính “máy xúc” Hình 10- Đặc tính (đường hình 10-4a) Trong thực tế không sử dụng đường hệ truyền động cấu máy xúc đặc tính lý tưởng đường a)Dùng để xác định hệ số lấp đầy người vận hành máy xúc không cảm b)Đặc tính số hệ nhận nhận thời điểm tải truyền động tiêu biểu 161 động để giảm tốc độ hạn chế momen động nhỏ trị số lớn cho phép dẫn đến làm cho động dễ bị cháy, mà thường dùng đặc tính mềm (đường hình 10-4a) Năng suất máy xúc đánh giá diện tích tứ giác hợp thành hệ trục toạ độ đường đặc tính hệ truyền động (hình 10-4a) SADCO Để đánh giá suất máy xúc, ta có hệ số lấp đầy k Hệ số lấp đầy k tính theo biểu thức sau: k= S ADCO S m = S ABCO ω M d với: SADCO - diện tích tứ giác hợp thành hệ trục toạ độ đường đặc tính cuả hệ truyền động; SABCO - diện tích tứ giác hợp thành hệ trục toạ độ đường đặc tính lý tưởng; ω0 - tốc độ khơng tải động m - hệ số tỷ lệ Hệ số lấp đầy hệ truyền động đại đạt đến k = 0,8 ÷ 0,9 Trên hình 10-4b biểu diễn đường đặc tính số hệ truyền động cấu máy xúc Họ đặc tính hệ cho phép đánh giá tính chọn hệ truyền động cách hợp lý loại máy xúc cụ thể Hệ truyền động xoay chiều với động không đồng ba pha (đường 1) sử dụng rộng rãi cho loại máy xúc công suất bé với thể tích gàu xúc 1m3 Đặc biệt dùng động truyền động động không đồng có hệ số trượt lớn cho phép hạn chế dòng động giới hạn cho phép Hệ truyền động xoay chiều với động không đồng rơto dây quấn có đấu thêm điện trở phụ mạch roto động Rf = (0,1 ÷ 0,15)R (R điện trở dây quấn roto động cơ) có cuộn kháng bảo hồ mạch stato động (đường hình 10-4b) ta nhận đường đặc tính tối ưu cấu máy xúc công suất nhỏ Hệ truyền động máy phát chiều có ba cuộn kích từ - động điện chiều (đường hình 10-4b) thường dùng loại máy xúc cơng suất trung bình với thể tích gàu xúc từ đến 5m3 Hệ có đường đặc tính gần với đường đặc tính tối ưu, cho phép điều chỉnh tốc độ động truyền động phạm vi rộng Hệ truyền động máy phát - động (F-Đ) có khâu khuếch đại trung gian thực chức khuếch đại tổng hợp tín hiệu điều khiển (khuếch đại trung gian máy điện khuếch đại - MĐKĐ, khuếch đại từ - KĐT, khuếch đại bán dẫn KĐBD) tạo đường đặc tính (trên hình 10-4b), đáp ứng hoàn toàn yêu cầu truyền động cấu máy xúc 162 Hệ sử dụng rộng rãi máy xúc cơng suất lớn tích gàu xúc từ 10 ÷ 80m3 b) Động truyền động cấu cầu trục phải có độ chắn kết cấu độ tin cậy làm việc cao, có khả chịu tải lớn Độ bền nhiệt độ bền chống ẩm lớp cách điện động cao, chụi tần số đóng cắt điện lớn (400 ÷ 600) lần /h c) Động truyền động cấu máy xúc phải có momen qn tính roto (hoặc phần ứng) đủ nhỏ để giảm thời gian độ hệ truyền động tăng tốc hãm Nên chọn loại động có roto (hoặc phần ứng) dài, đường kính nhỏ d) Các thiết bị điều khiển dùng máy xúc phải đảm bảo làm việc tin cậy điều kiện nặng nề (độ rung động, chao lắc lớn, phụ tải thay đổi đột biến tần số đóng - cắt điện trở lớn) e) Hệ thống điều khiển hệ truyền động cấu máy xúc phải có sơ đồ cấu trúc đơn giản, độ tin cậy làm việc cao, tự động hoá trình điều khiển mức độ cao Máy xúc nhiều gàu xúc Hệ truyền động dùng máy xúc nhiều gàu xúc phải đáp ứng yêu cầu sau: a) Hệ truyền động phải đảm bảo trình mở máy xảy êm, hạn chế gia tốc mômen giới hạn cho phép để không ảnh hưởng đến kết cấu khí gàu xúc gá lắp băng xích b) Động truyền động phải có momen mở máy lớn để khắc phục momen qn tính lớn băng xích có gá gàu xúc con, lực ma sát dẫn hướng ổ đỡ c) Hệ thống điều khiển truyền động điện phải đảm bảo trình mở máy xảy êm phạm vi điều chỉnh tốc độ động rộng (D= 10:1) d) Hệ truyền động phải tạo đường đặc tính với độ cứng phù hợp để giảm tốc độ quay gàu xúc phụ tải thay đổi, bảo vệ q tải cho băng xích có gá gàu xúc cách chắn 10-4 Biểu đồ phụ tải cấu máy xúc Biểu đồ phụ ải máy xúc gàu thuận Muốn xây dựng biểu đồ phụ tải xác hệ truyền động máy xúc cần có thơng số sau: - Thơng số kỹ thuật động truyền động - Các tham số mạch điều khiển - Mơmen qn tính cấu quy đổi trục động chế độ làm việc khác hệ truyền động - Mômen cản tĩnh cấu chế độ làm việc khác hệ truyền động 163 Để tính chọn sơ cơng suất động truyền động cần dựa biểu đồ phụ tải tối giản hệ truyền động tính đến mơmen cản tĩnh cấu, khơng tính đến mơmen động cấu chế độ độ Việc tính tốn xác yếu tố đặc trưng cho chế độ làm việc cấu máy xúc vấn đề phức tạp Bởi vậy, để tiến hành tính chọn cơng suất động truyền động cấu máy xúc sử dụng biểu đồ phụ tải gần giống với biểu đồ phụ tải thực cấu máy xúc biểu diễn hình 10-5 Chu trình làm việc cấu nâng - hạ gàu máy xúc (h.10-5a) bao gồm giai đoạn sau: • t1: thời gian tăng tốc cho trình bắt đầu đào bốc đất đá • t2: thời gian nâng tay gầu giai đoạn bốc xúc đất đá • t3: thời gian dừng gầu sau lúc bốc xúc xong • t4: thời gian giữ tay gầu cân quay gầu vị trí đổ tải • t5: thời gian đổ tải, momen cảu động giảm trình đổ tải • t6: thời gian tăng tốc hạ gầu không xuống gương lị • t7: thời gian hạ gầu với tốc độ khơng đổi • t8: thời gian hãm gầu trước hạ gầu xuống gương lò Từ biểu đồ phụ tải, ta rút kết luận sau: - Động truyền động cấu nâng - hạ gàu làm việc dài hạn với hệ số tiếp điện tương đối TĐ% = 100% - Trị số mômen động truyền động xác định mômen cản tĩnh phụ tải, mômen cản tĩnh cớ cấu nâng - hạ có tính Biểu đồ phụ tải động truyền động cấu đẩy tay gàu biểu diễn hình 10-5b Chu kỳ làm việc cấu đẩy tay gàu gồm giai đoạn sau: • t1: thời gian tăng tốc đưa tay gàu vào đất kết hợp với cấu nâng • t2: thời gian gàu lên để xúc đất đá • t3: thời gian đảo chiều để lùi tay gầu • t4: thời gian tay gàu di chuyển với tốc độ không đổi theo hướng lên • t5: thời gian hãm tay gàu • t6: thời gian nghĩ máy quay tay gàu vị trí đổ tải • t7: thời gian tăng tốc để đẩy tay gàu k.cách xa để đổ tải • t8: thời gian tăng tốc để đẩy tay gàu di chuyển với tốc độ khơng đổi • t9: thời gian hãm di chuyển tay gàu • t10: thời gian nghĩ đổ tải • t11: thời gian tăng tốc để kéo tay gàu vào • t12: thời gian kéo tay gàu vào với tốc độ không đổi • t13: thời gian hãm tay gàu trước hạ tay gàu xuống đất 164 H.10-5 Biểu đồ phụ tải cấu máy xúc gàu - gàu thuận 165 Biểu đồ phụ tải động truyền động cấu truyền động cấu quay biểu diễn hình 10-5c • t1: thời gian nghĩ gàu di chuyển vào đất đá • t2: thời gian tăng tốc gàu đầy tải • t3: thời gian quay tay gàu đầy tải với tốc độ không đổi • t4: thời gian hãm • t5: thời gian nghĩ đổ tải • t6: thời gian tăng tốc để quay gàu khơng vị trí bốc xúc • t7: thời gian quay gàu không với tốc độ không đổi • t8: thời gian hãm cấu quay Trong số trường hợp, để đơn giản việc tính tốn, biểu đồ phụ tải khơng tính đến chế độ động hệ truyền động Ví dụ cấu đẩy tay gàu giả thiết rằng: M1 = M2 ; M3 = M4 ; M4 = M5 ; M6 = M7 ; M8 = M9 M10 = M11 Cũng tương tự xây dựng biểu đồ phụ tải tối giản cho động truyền động cấu nâng - hạ gàu Biểu đồ phụ tải máy xúc gàu treo dây (hình 10-6) Biểu đồ phụ tải cấu kéo cáp gồm giai đoạn sau (h.10-6a): t1 - thời gian tăng tốc động truyền động để đưa gàu xúc xuống gương lò t2 - thời gian bốc xúc t3 - thời gian kết thúc trình bốc - xúc Biểu đồ phụ tải động truyền động cấu nâng - hạ gàu (h.10-6b) t1 - thời gian nghỉ, cấu kéo gàu thực trình bốc xúc; t2 - thời gian tăng tốc cấu nâng gàu gàu xúc bắt đầu rời khỏi gương lò; t3 - thời gian nâng gàu H.10-6 Biểu đồ phụ tải cấu máy xúc gàu treo dây với tốc độ khộng đổi, a) Cơ cấu kéo; b) Cơ cấu nâng - hạ 167 gàu v.v… Mômen động thực bốc xúc đất đá tính theo biểu thức sau: M2 = (G g + G + 0,5Gtg + GC ) Rt g iη [N.m] (10-1) Trong đó: Gg - khối lượng gàu, kg; G - khối lượng đất đá gàu, kg; Gtg- khối lượng tay gàu, kg; Rt - bán kính tay nâng, m; i - tỷ số truyền từ động đến cấu bốc xúc; η - hiệu suất cấu truyền lực; g - gia tốc trọng trường, m/s2; Gc- khối lượng tương ứng với tác động lực cắt Fc, kg Gc Fc g [kg] Khối lượng đất đá gàu tính theo biểu thức: G = V1γ [kg] Trong V1 - thể tích đất đá chiếm chỗ gàu, m γ - khối lượng riêng đất đá, kg/m3 V1 = S.h.b [m3] Trong S - tiết diện cắt ngang lớp cắt, m2; h - chiều dài đường cắt, m; b - hệ số tới, xốp đất đá (0,6 ÷ 0,8) Lực cắt tính theo biểu thức sau: Fc = f V1 b 10 − h [N] (10-2) (10-3) (10-4) (10-5) Trong đó: f - suất lực cản cắt đất đá, N/cm2 Trị số f phụ thuộc vào tính chất đất đá, quặng cấu bốc xúc loại máy xúc Tốc độ nâng gàu chọn theo kinh nghiệm phụ thuộc vào suất máy xúc Đối với máy xúc tích gàu xúc 2m3, vg = (0,4 ÷ 0,5)m/s; thể tích gàu xúc (2 ÷ 3)m3, vg = (0,5 ÷ 0,9)m/s thể tích gàu xúc từ (3 ÷ 6)m3, vg = (0,9 ÷ 1,6) m/s Mơmen động gàu rời khỏi gương lò giữ gàu đầy tải khơng tính theo biểu thức: M4 = (G g + G + 0,5Gtg ).Rt g iη [N.m] (10-6) [N.m] (10-7) Mômen động hạ gàu không tải bằng: M7 = (G g + 0,5G tg ) Rt η g i 168 Tất trị số mômen động xây dựng biểu đồ phụ tải tối giản lấy bằng: tăng tốc đào M1 = 1,5M2; hãm sau gàu rời khỏi gương lò M3 = 0,8M2; tăng tốc hạ gàu M6 = M2; hãm trước bắt đầu trình đào, bốc xúc M8 = 1,5M2 Dựa vào biểu đồ phụ tải hệ truyền động cấu nâng - hạ gàu, xác định mơmen đẳng trị động cơ: M dt M 12 t1 + M 22 t + M 32 t + M 42 t + M 52 t + M 62 t + M 72 t + M 82 t = [N.m](10-8) t1 + t + t + t + t + t + t t + t Để tính thời gian độ (t1, t3, t6 t8), trước hết phải tính thời gian làm việc động chế độ xác lập Thời gian đào, bốc xúc t2 phụ thuộc vào độ dài đường cắt h (chiều cao gương lò) tốc độ nâng gàu vg Thời gian giữ gàu không quay hai hướng t4 t7 phụ thuộc vào tốc độ quay cấu quay máy xúc Thời gian đổ tải t5 phụ thuộc vào thể tích gàu xúc Thời gian tổng chu trình làm việc cấu nâng - hạ gàu tính bằng: tck = Σt = (1,15 ÷ 1,2)(t2 + t4 + t5 + t7) [s] (10-9) Công suất động chọn dựa hai đại lượng: mômen đẳng trị Mđt tốc độ nâng gàu vg Động truyền động cấu đẩy tay gàu máy xúc gàu - gàu thuận Công suất động truyền động cấu đẩy tay gàu máy xúc gàu thuận xác định trị số ngoại lực tác dụng lên tay gàu máy xúc Các lực thay đổi phụ thuộc vào vị trí tay gàu so với cần gàu máy xúc, phụ thuộc vào chế độ làm việc cấu đẩy tay gàu để tạo chuyển động tinh tiến giữ tay gàu chỗ Để tay gàu di chuyển tịnh tiến phía trước, cấu đẩy tay gàu phải tạo lực đẩy song song với trục tay gàu theo hướng từ đầu tay gàu đến gàu xúc Trong thành phần lực đẩy hữu ích tạo để khắc phục thành phần pháp tuyến lực cản cắt đất đá thành phần lực Fn (hình 10-7) gàu có hướng song song với trục tay gàu Các vị trí tính tốn tay gàu: b, c, d e, vẽ véc tơ lực tác dụng lên tay gàu Thành phần lực chủ đạo để đẩy tay gàu lực nâng Fn, lực nâng Fn tỷ lệ nghịch với góc α hợp thành hai trục: trục tay gàu trục dây cáp kéo cấu nâng Giá trị lực nâng Fn lớn nhiều lần so với lực cản cắt đất đá Fc Khi giữ tay gàu không, cấu đẩy tay gàu chụi lực đẩy Fđ khối lượng tay gàu, gàu với đất đá gàu lực nâng tác dụng lên tay gàu Để tính chọn công suất động truyền động cấu đẩy tay gàu, cần phải tính tốn thành phần pháp tuyến tiếp tuyến lực đẩy tay gàu 169 điểm A (hình 10-7a) Để thực điều phải tiến hành tổng hợp thành phần lực tác dụng lên tay gàu vị trí khác tay gàu (hình 10-7b,c d), thành phần lực tác dụng bao gồm: lực cắt Fc, lực nâng Fn = Gn/g, Gtg Gg Từ xác định trị số hướng tác dụng lực Fa điểm A Thành phần lực cản cắt đất đá tính theo biểu thức sau: Fc = (G n r1 + Gtg r2 + G g r3 ).g r [N] (10-10) Trong đó: r1, r2, r3 - cánh tay đòn lực tương ứng: lực cắt, lực nâng, khối lượng tay gàu khối lượng gàu xúc so với trục cần gàu Hình 10-7 Biểu đồ lực dùng để tính chọn cơng suất động truyền động cấu đẩy tay gàu máy xúc gàu thuận 170 Sau tiến hành phân tích lực FA thành hai thành phần: lực F’d vng góc với trục tay gàu lực Fđ song song với trục tay gàu (hình 10-7E) ứng với vị trí I tay gàu (hình 10-7A) Lúc góc nghiêng cầu gàu có trị số lớn với γ = 600 Để tính tốn thay đổi thay đổi mơmen phụ thuộc vào góc nâng tay gàu (α) cần phải xây dựng biểu đồ lực tác dụng lên tay gàu ứng với (8 ÷ 10) vị trí tay gàu Sau xác định trị số mơmen trung bình M2 (hình 10-7B) Thời gian t2 tính thời gian đào - bốc xúc (hình 107A) Trị số mơmen động cầu thu tay gàu vào cho lần bốc xúc vươn tay gầu xa để đổ tải tiến hành theo bước Tốc độ di chuyển cấu đẩy tay gàu chọn từ điều kiện đẩy tay gàu xa trình đào - bốc xúc vd = I tg max td [m/s] (10-11) Trong đó: Itg.max - hành trình di chuyển xa tay gàu, m; tđ - thời gian đào - bốc xúc (tđ = t2) Tốc độ lùi tay gàu để thực chu trình bốc xúc thường lấy (1,5 ÷ 2)vđ Tốc độ trung bình cấu đẩy tay gàu thường chọn bằng: vđtb = (0,45 ÷ 0,72)vg [m/s] [10-12] Các trị số mơmen cịn lại tính theo kinh nghiệm: M4 = 0,8M2; M7 = 0,6M2; M10 = 0,4M2; M1 = M5 = M6 = 1,5M2; M3 =1,2M2; M8 = 0,9M2 M11 = M2 Các bước tính tốn thực theo bước tính chọn cơng suất động truyền động cấu nâng - hạ gàu Động truyền động cấu quay máy xúc gàu - gàu thuận Công suất động truyền động cấu quay máy xúc gàu - gàu thuận tính tốn dựa trên: - Trị số mơmen qn tính phần quay máy xúc J - Mômen cản tĩnh Mc - Tốc độ quay cực đại ωmax - Trị số góc quay β Theo kinh nghiệm vận hành thiết kế hệ truyền động cấu quay máy xúc rút kết luận trị số mômen cản tĩnh mômen động động truyền động cấu quay liên quan với với tỷ lệ định Bởi vậy, cần tiến hành tính tốn trị số mơmen cản tĩnh Mc, sau mơmen động động (Mđg) tính chọn theo trị số Mc Mơmen cản tĩnh 171 động truyền động Mc tốc độ quay cực đại ωmax tính tốn theo bước sau: a) Chọn thời gian chu trình làm việc máy xúc tck theo đường cong hình 10- Khi máy xúc bốc đất đá rời khơng kết dính, thời gian chu trình làm việc cảu máy xúc tăng lên: (5 ÷ 10)% máy xúc gàu thuận gàu treo dây, 10% máy xúc gàu ngược, 15% máy xúc gàu ngoạm Khi máy xúc bốc xúc đất đá mềm, thời gian chu trình giảm hai lần Hình 10-8 Sự phụ thuộc thời b) Xác đinh thời gian đào - bốc xúc (tđ) gian chu trình làm việc máy xúc Khi tính thời gian đào, giả thiết tốc độ vào thể tích gàu xúc.1 Máy xúc xây trung bình nâng gàu tốc độ trung dựng; Máy xúc bốc đất đá; Máy bình động làm việc với phụ tải xúc gàu treo dây định mức td = H vg [s] (10-13) Trong đó: H - chiều dài quỹ đạo đào đất đá (một cách gần chiều cao gương lò), m; vg - tốc độ di chuyển gàu, m/s Chiều dai quỹ đạo đào tính dựa kích thước máy xúc Tốc độ di chuyển gàu phụ thuộc vào tính chất đất đá tính chọn từ 0,5 ÷ 3,5m/s c) Tính thời gian đổ tải (tđt) Thời gian đổ tải phụ thuộc vào yếu tố sau: - Đặc điểm, công nghệ đổ tải vào phương tiện vận chuyển (ô tô, toa tàu bãi thải) - Loại đất đá - Chiều cao tầm vươn xa gàu đổ tải Thời gian đổ tải bao gồm: thời gian quay gàu vị trí đổ tải, thời gian khởi động cấu đổ tải (cơ cấu đóng mở đáy gàu) thời gian đổ tải Thời gian khởi động hệ truyền động cấu đổ tải thường chọn phạm vi (0,4 ÷ 3)s Thời gian đổ tải phạm vi (0,25 ÷ 2)s đổ tải bãi tha ma, (0,5 ÷ 6)s đổ tải vào phương tiện vận tải khác tàu hoả ơtơ 172 d) Tính thời gian quay gàu (tq) tq = t ck − t d − t dt 1+ J0 J [s] (10-14) Trong J0 - mơmen qn tính phần quay máy xúc quay gàu không, kgm2; J - mơmen qn tính phần quay máy xúc quay gàu đầy tải, kgm2 Trị số mơmen qn tính tính cách gần theo cơng thứcư thực nghiệm Thời gian quay lấy tq = (0,8 ÷ 0,85)tck e) Tính công suất cực đại động truyền động cấu quay Pmax = J (1,37 + η ) β 0,736at q3η [kW] (10-15) Trong đó: η - hiệu suất cấu truyền lực cấu quay; β - góc quay máy xúc, rad; a - hệ số tính đến dạng đường đặc tính hệ truyền động Khi tính tốn lấy η = (0,85 ÷ 0,9), góc quay β = (90 ÷ 110)0 máy xúc gàu thuận, β = (120 ÷ 150)0 máy xúc gàu treo dây Hình 10-9 Dạng đặc tính hệ truyền Hệ số a tính chọn theo dạng động máy xúc để xác định hệ số a c đặc tính hình 10-9 Đường I, a = 26,5; đường II, a = 41,5; đường III, a = 40,7 đường IV, a = 65,5 f) Tốc độ quay cực đại ω max = 0,736cPmaxη J (1,37 + η 2) [rad] (10-16) Trong đó: c - hệ số có tính đến dạng đặc tính co hệ truyền động Đường I, c = 87,5; đường II, c=167; đường III, c = 137 đường IV, c= 220,5 Theo kết Pmax, ωmax để tính chọn cơng suất động truyền động cấu quay sổ tay tra cứu 173 10-6 Các hệ truyền động thường dùng máy xúc Hệ truyền động cấu máy xúc phải đáp ứng yêu cầu công nghệ máy xúc, phạm vi điều chỉnh tốc độ, dạng đặc tính cơ, chế độ động cấu, đảm bảo làm việc với độ tin cậy cao điều kiện làm việc khắc nghiệt chế đô làm việc nặng nề Bởi việc chọn hệ truyền động để truyền động cấu máy xúc giới hạn số hệ truyền đông chất lượng cao Các hệ truyền động thông dụng dùng máy xúc bao gồm: - Hệ truyền động xoay chiều với động không đồng rôto dây quấn - Hệ truyền động F-Đ có khuếch đại trung gian nguồn cấp cho cuộn kích từ máy phát chiều - Hệ truyền động với động điện chiều, cấp nguồn từ biến đổi tĩnh (bộ chỉnh lưu có điều khiển dùng Thyristor hệ T-Đ) Trong máy xúc suất thấp (dưới 150m3/h), thường dùng hệ truyền động nhóm Động truyền lực động đốt (động điezen) động khơng đồng Để truyền động cấu máy xúc thực từ trục thơng qua cấu truyền lực trục cam, khớp ly hợp ma sát v.v… Trong máy xúc suất trung bình (dưới 400m3/h) thường dùng hệ truyền động riêng rẽ: hệ máy phát điện chiều có ba cuộn kích từ - động điện chiều Trong máy xúc suất lớn (dưới 1500m3/h), thường dung hệ F-Đ có khuếch đại trung gian làm nguồn cấp cho cuộn kích từ máy phát như: máy điện khuếch đại, khuếch đại từ, khuếch đại bán dẫn Hệ điều khiển truyền động hệ kín với nhiều mạch vòng phản hồi dòng điện, điện áp tốc độ để nâng cao chất lượng tĩnh chất lượng động hệ truyền động Các hệ truyền động phụ khác máy xúc (như đóng -mở đáy gàu, máy bơm, quạt gió, máy nén khí v.v ) thường dùng động khơng động rơto lồng sóc 10-7 Một số sơ đồ khống chế máy xúc điển hình Máy xúc ЭКГ -4 (EKG-4) Máy xúc EKG - loại máy xúc gàu - gàu thuận thường sử dụng công trường xây dựng, cơng trình thuỷ điện, cơng trường khai thác mỏ theo phương pháp lộ thiên a) Thông số kỹ thuật + Thể tích gàu xúc: 4m3 Trên máy xúc trang bị loại máy điện sau: + Tổ hợp biến đổi bao gồm máy điện hình 10-10 174 Hình 10-10 Tổ hợp biến đổi máy xúc EKG-4 - Động sơ cấp kéo máy phát điện chiều dùng loại động không đồng lồng sóc cao áp pha với điện áp định mức 6kV, Pđm = 259kW - Máy phát điện chiều làm nguồn cấp cho động truyền động cấu nâng - hạ gàu với Uđm = 451V; Pđm = 192kW - Máy phát điện chiều làm nguồn cấp cho động truyền động cấu quay với Uđm= 395V; Pđm= 54kW - Máy phát điện chiều 1làm nguồn cấp cho động truyền động cấu đẩy tay gàu cấu di chuyển với Uđm = 395V; Pđm = 54kV - Máy phát điện chiều 5, làm nguồn cấp cho cuộn kích từ tất máy phát động chiều truyền đông cấu máy xúc động đóng - mở đáy gàu với Uđm = 115V; Pđm =12kW + Các động truyền động cấu - Động điện chiều kích từ độc lập ĐN (h.10-10) với Pđm = 175kW; Uđm = 460V; nđm = 755vg/ph, truyền động cấu nâng - hạ gàu - Động điện chiều kích từ độclâp ĐĐ với Pđm = 40kW; Uđm = 360V nđm= 1110vg/ph, truyền động cấu đẩy tay gàu - Hai đông điện chiều ĐQ1, ĐQ2 với Pđm = 50kW; Uđm = 306V; nđm = 910vg/ph, truyền động cấu quay bàn (một động quay theo chiều thuận, động lại quay theo chiều ngược) với mục đích giảm mơmen quán tính hệ truyền động - Động điện chiều ĐĐC, với Pđm = 40kW; Uđm = 360V; nđm = 1110vg/ph, truyền động cấu di chuyển máy xúc - Động điện chiều ĐG, với Pđm = 1,1kW; Uđm =11v; nđm = 1450vg/ph, truyền động cấu đóng mở gàu 175 b) Sơ đồ cung cấp điện cho máy xúc EKG-4 Sơ đồ cung cấp điện từ lưới điện quốc gia đến máy xúc thể hình 10-11 Hình 10-11 Sơ đồ nguyên lý mạch lực máy xúc EKG-4 Nguồn điện cao áp (3 6kV) lấy từ lưới điện quốc gia cấp điện đến tủ phân phối đường cáp mềm ba pha cao áp Nguồn từ tủ phân phối cấp điện đến máy xúc đường cáp mềm đến máy xúc - đến hộp nối đầu vào giá đỡ sứ cao áp tiếp điện lắp bệ máy xúc Nguồn từ tiếp điện cấp vào tủ phân phối đặt máy xúc Trong tủ phân phối gồm thiết bị cao áp như: cầu dao cách ly CD1 (hình 10-11), máy cắt dầu MC, biến áp tự dùng BA1 với S = 20kVAr, U1/U2 = 6kV/0,22kV số thiết bị hạ áp khác Biến áp tự dùng BA1 (hình 10-11) dùng làm nguồn cấp cho thiết bị điều khiển hạ áp, nguồn chiếu sáng làm việc động truyền động phụ động khơng đồng rơto lồng sóc (truyền động bơm nước, bơm dầu, quạt làm mát, v.v ) ... điện sau: + Tổ hợp biến đổi bao gồm máy điện hình 1 0-1 0 174 Hình 1 0-1 0 Tổ hợp biến đổi máy xúc EKG-4 - Động sơ cấp kéo máy phát điện chiều dùng loại động khơng đồng lồng sóc cao áp pha với điện. .. cung cấp điện cho máy xúc EKG-4 Sơ đồ cung cấp điện từ lưới điện quốc gia đến máy xúc thể hình 1 0-1 1 Hình 1 0-1 1 Sơ đồ nguyên lý mạch lực máy xúc EKG-4 Nguồn điện cao áp (3 6kV) lấy từ lưới điện quốc... tới, xốp đất đá (0,6 ÷ 0,8) Lực cắt tính theo biểu thức sau: Fc = f V1 b 10 − h [N] (1 0-2 ) (1 0-3 ) (1 0-4 ) (1 0-5 ) Trong đó: f - suất lực cản cắt đất đá, N/cm2 Trị số f phụ thuộc vào tính chất đất