Đồ án "Cẩu giàn trong nhà máy bao gồm khâu nâng hạ và chạy ngang" gồm các nội dung chính là: Giới thiệu đề tài cẩu giàn,tính toán và chọn động cơ, chọn biến tần và các thiết bị bảo vệ, chọn các thiết bị cho mạch điều khiển,...
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Đồ án: Cẩu giàn trong nhà máy bao gồm khâu nâng hạ và chạy ngang
- 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
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
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
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
- 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
- Với
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 :
Công suất nâng có tải :
Momen nâng không tải:
Momen hạ có tải:
Momen hạ không tải:
Tính toán hệ số tiếp đi phụ tải:
chiều cao nâng : H=8m
vận tốc nâng : v=0,5m/s
thời gian nâng vật : t=
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=4t=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
:t=
tổng thời gian móc hàng+ dỡ hàng :t=60(s)
Tổng thời gian làm việc trong 1 chu kỳ
t=t+t+t=64+16+60=140(s)
hệ số tiếp điện phụ tải tính theo công thức :
ξ==
hằng số thời gian đóng mạch tương đối của động cơ theo tiêu chuẩn tương ứng
với chế độ làm việc nặng :ξ=40%(do nhà sx chế tạo)
chọn động cơ nâng hạ:
p=p= 37,11(kw)
Tính toán ra công suất của động cơ +15% quá tải = 42,7(Kw)
vận tốc của của tang cuốn : ta có i=
vậy (v/p)
Tính toán chọn phanh cho cơ cấu nâng hạ
Mục đích của việc tính toán lựa chọn phanh
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
- –tải trọng định mức
–trọng lượng của cơ cấu bốc hàng
bán kính của tang
i tỉ số truyền
u – số mạch nhánh của ròng rọc
–hiệu suất của cơ câú
Momen của cơ cấu phanh
Với k=2 do động cơ làm việc ở chế độ nặng
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
tải trọng nâng :G=5000 (kg) =50000( N)
trọng lượng xe con (kể cả bộ phận mang vật) :G=200(kg)=2000(N)
vận tốc di chuyển xe con :v=1(m/s)
bán kính bánh xe :r=65(mm)
bán kính cổ trục bánh xe :r=20(mm)
- Tốc độ quay của bánh xe:
nbx= v/p
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 :
igt=
lực cản chuyển động của xe được theo biểu thức
F=
Trong đó :
g=10(m/s) :gia tốc trọng trường
k= 0,0008 :hệ số ma sát trượt ( dùng ổ trượt )
f= 0,0005 :hệ số ma sát lăn ( dùng ổ trượt)
k=1,5 :hệ số ma sát giữa bánh xe va đường ray (1,25165)
bán kính cổ trục
F=0,0008.0,02+ 0,0005).1,5=6192(N)
momen động cơ sinh ra để thắng lực cản chuyển động
=
=0,85 :hiệu suất cơ cấu
Công suất động cơ sinh ra để thắng lực cản chuyển động :
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.
Động cơ bánh răng trục song song với động cơ : ứng dụng của nó cũng như
động cơ bánh răng côn xoắn nhưng hộp số lại mắc song song với motor nên phù
hợp cho lắp đặt cẩu giàn.
Động cơ bánh răng xoắn ren : hiệu suất thấp, công suất nhỏ khoảng 0.75Kw.
dùng trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm.
Động cơ bánh răng xoắn ren : hiệu suất thấp, công suất khoảng 11Kw. dùng
trong ngành xử lí nước thải.
Nhóm chọn động cơ bánh răng song song với trục động cơ có mã hiệu FZ.168B
LG225ZM4E ( Có catalog kèm theo trang 311, 926 )
- Thông số kỹ thuật:
- Công suất : 45 kW
- Tỉ số truyền : 45,25
- Tốc độ đầu ra : 33 vòng/phút
- Điện áp định mức : 400V
- Dòng điện định mức : 80 A
- Hệ số công suất : 0.87
- Momen quay: 291N.m
Chọn phanh cho động cơ :
Yêu cầu :
Dùng để hãm tốc độ động cơ theo yêu cầu. với moment phanh hãm lớn hơn
momen quay của động cơ.
Giải pháp :
Ứng với động cơ có moment quay là 291N.m . Theo hướng dẫn của catalog động
cơ ta chọn phanh có mã L400/300 với moment phanh 300N.m ( ứng với motor sai
225) catalog trang 868
- b. Cơ cấu chạy ngang :
Yêu cầu :
Động cơ có công suất thấp nhất là 7,28kw
Tốc độ đầu ra của động cơ sau hộp số là 147 v/p
Tỉ số truyền của động cơ là 10,2
Momen quay 46,42N.m
Động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại
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
có mã hiệu FZ.8 8BLA2ZMP4E ( Có catalog kèm theo trang 296, 926 ).
- Thông số kỹ thuật:
- Công suất : 7,5 kW
- Tốc độ định mức : 1455 vòng/phút
- Tỉ số truyền : 9,19
- Tốc độ đầu ra : 158 vòng/phút
- Điện áp định mức : 400V
- Dòng điện định mức : 14,5 A
- Hệ số công suất : 0.84
- Momen quay 49,2 N.m
III. CHỌN BIẾN TẦN VÀ CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ.
1.Cơ cấu nâng hạ :
- a.Chọn biến tần:
là biến tần điều khiển vector.
dùng để điều khiển động cơ.
Phù hợp với công suất động cơ
NHÓM CHỌN BIẾN TẦN CỦA HÃNG DELTA
Hãng delta có các loại biến tần sau :
Biến tần VFDC2000 SERIES
ứng dụng : máy cẩu, cẩu trục, cẩu tháp, máy in, máy dệt, máy kéo tháp ,Máy cán thép.
Biến tần VFD E , VFD EL
Có công suất nhỏ, phù hợp điều khiển các hệ thống thông gió, điều hòa không khí, hệ
thống cấp nước tòa nhà lớn.
Biến tần VFD L
Có công suất nhỏ, ứng dụng cho máy đóng gói, băng tải.
Ngoài ra còn có 1 số loại tuy nhiên chỉ áp dụng đối với công suất nhỏ vài Kw.
Yêu cầu :
Chọn biến tần phù hợp với công suất động cơ nâng hạ là 45Kw.
Động cơ 3 pha 380460V
Dòng định mức đầu ra phù hợp với dòng vào động cơ (80A)
Giải pháp :
o loại VFD C2000 SERIES . Với mã (VFD 450 C43A ) size D trang 152 biến
tần Delta.
o Điện áp : 3 Pha 380~ 460AC
o Công suất : 45KW
o Dòng định mức đầu vào: 101A
- o Dòng định mức đầu ra :91A
Chọn điện trở hãm, phanh hãm theo catalog của biến tần.
Điện trở hãm có chức năng:giúp biến tần xả bớt năng lượng dư thừa lúc này
động cơ chuyển thành máy phát.
Được chọn theo hướng dẫn của biến tần mã ( BR1K5W013) trang 73
Điện trở có giá trị 13 .
- 2. Chọn MCCB: Dùng để bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho mạchđộng lực
Yêu cầu :
Iđm của MCCB >=1,2 Iđm của biến tần
Dòng ngắn mạch cực đại In > hoặc = 25kA
Với Rdd= 0,38 /km. ở đây nhóm chọn dây cáp có ciều dài 20m
Giải pháp:
- Ở đây nhóm chọn MCCB của hãng Siemens ( có catalog kèm theo) mã sản phẩm
3VT17122DA360AA0 .
có dòng định mức I(đm) =125A
3 cực
Khả năng cắt :25kA
c. Chọn Contactor cho mạch động lực: (Contactor dùng để đóng cắt mạch cho hệ thống )
yêu cầu :
điện áp 3 pha 380 460V
Chọn contactor loại 3 pole có dòng lớn hơn (1.2 1.5 )
Như vậy ở đây dòng để chọn contactor là I =1,2.Idm 120A
giải pháp:
Chọn contactor S3 mã 3RT10461AP00, loại AC1 của Simens ( catalog trang 79 ) . Có
dòng định mức 120A, 3pha ,3 cực
Điện áp cuộn hút 230V
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
