- Có công tắc hành trình hạn chế hành trình tiến lùi cho xe cầu, xe con, hạn chế hành
trình lên của cơ cấu nâng hạ.
- Đảm bảo hạ hang ở tốc độ thấp.
- Tự động cắt nguồn khi có người làm việc trên xe cầu.
1.3. Yêu cầu truyền động
1.3.1. Đặc tính phụ tải
Khảo sát cơ cấu nâng hạ người ta nhận thấy rằng momen cản của cơ cấu luôn không
đổi cả về độ lớn và chiều bất kể chiều quay của động cơ thay đổi thế nào. Nói cách khác,
momen cản của cơ cấu nâng hạ thuộc loại momen cản thế năng, có đặc tính M
c
= constant và
không phụ thuộc vào chiều quay. Điều này có thể giải thích dễ dàng là momen của cơ cấu do
trọng lực của tải gây ra. Khi nâng tải, momen có tác dụng cản trở chuyển động, tức là hướng
ngược chiều quay. Khi hạ tải, momen thế năng lại là momen gây ra chuyển động, tức là nó
hướng theo chiều quay của động cơ.
Dạng đặc tính cơ của cơ cấu nâng hạ như sau:
Hình 1.3. Đặc tính cơ của cơ cấu nâng – hạ.
Từ đặc tính của cơ cấu nâng hạ ta có nhận xét:
5
- Khi hạ tải ứng với trạng thái phát của động cơ thì M
đ
là momen hãm, M
c
là momen
gây chuyển động.
- Khi cần trục hạ tải dụng lực: cả hai momen đều gây chuyển động.
Như vậy, trong mỗi giai đoạn nâng hay hạ thì động cơ phải được điều khiển để đảm
bảo làm việc đúng với trạng thái làm việc của nó, phù hợp với đặc tính tải. phụ tải của cầu
trục có thể biến đổi từ 0 tới những giá trị rất lớn.
1.3.2. Chế độ làm việc của động cơ truyền động
+Ở góc phần tư thứ nhất:
Máy điện làm việc chế độ động cơ ( đường 1)
M = M
c
+ M
đm
Với: M - momen do động cơ sinh ra
M
c
- momen cản do tải trọng gây ra
M
đms
- momen cản do ma sát gây ra
Đối với động cơ nâng hạ làm việc ở chế độ nâng hàng, còn đối với động cơ di chuyển
làm việc ở chế độ chạy tiến.
+Ở góc phần tư thứ II:
Máy điện làm việc ở chế độ máy phát. Đối với cơ cấu di chuyển, đường 1 thực hiện
hãm tái sinh khi có ngoại lực tác dụng cùng chiều với chuyển động của cơ cấu. Còn đối với cơ
cấu nâng hạ thực hiện hãm động năng ( đường 3 ).
+Ở góc phần tư thứ III:
Máy điện làm việc ở chế độ động cơ. Đối với cơ cấu di chuyển tương ứng với chạy lùi.
Còn đối với cơ cấu nâng hạ:
M
c
< M
m
M = M
ms
- M
c
Chế độ này được gọi là chế độ hạ động lực.
+Ở góc phần tư thứ IV:
Máy điện làm việc ở chế độ máy phát. Đối với cơ cấu nâng hạ:
M
c
> M
ms
M = M
c
– M
ms
6
Hàng sẽ được hạ do tải trọng của nó. Còn động cơ đóng điện ở nâng đề hãm tốc độ hạ
hàng. Lúc này động cơ làm việc ở chế độ hãm ngược ( đường 2 ).
Khi thực hiện hạ động lực, động cơ làm việc ở chế độ hãm tái sinh ( máy phát ) với tốc
độ hạ lớn hơn tốc độ đồng bộ ( đường 4 ).
Hình 1.4. Trạng thái làm việc của động cơ truyền động cầu trục.
7
1.3.3. Yêu cầu truyền động
+Chế độ làm việc:
Động cơ truyền động của cơ cấu nâng hạ nói chung có chế độ làm việc là ngắn hạn lặp
lại, có tần số đóng cắt lớn.
+Vấn đề đảo chiều:
Động cơ cầu trục phải có khả năng đảo chiều quay, có momen thay đổi theo tải trọng
rất rõ rệt. Theo khảo sát từ thực tế thì khi không có tải trọng, momen động cơ không vượt quá
( 15÷20% )M
đm
. Đối với cơ cấu nâng hạ của cầu trục gầu ngoạm tới 50%M
đm.
+Yêu cầu về khởi động và hãm:
Trong các hệ thống truyền động của cơ cấu nâng hạ nói chung và cầu trục nói riêng,
yêu cầu về quá trình tăng tốc và giảm tốc phải êm. Bởi vậy, momen động trong quá trình quá
độ phải được hạn chế theo yêu cầu kĩ thuật an toàn. Ở các máy nâng tải trọng, gia tốc cho
phép thường được quy định theo khả năng chiu đựng phụ tải của từng động cơ. Đối với cơ
cấu nâng hạ cầu trục thì gia tốc phải nhỏ hơn 0,5m/s
2
để không làm đứt cáp. Thời gian khởi
động nhỏ nhất là 2s. Sử dụng phanh hãm khi chuẩn bị dừng và khi mất điện phanh hãm phải
dừng hệ truyền động ở hiện trạng, tránh rơi tự do. Phải dừng chính xác tại nơi lấy tải và hạ tải
hay dừng chính xác ở tốc độ thấp.
+Phạm vi điều chỉnh:
Trong cơ cấu nâng hạ cầu trục thì phạm vi điều chỉnh không cao. Ở các cầu trục thông
thường thì D < 3, ở các cầu trục lắp ráp thì D > 10. Độ chính xác điều chỉnh cũng yêu cầu
không cao, khoảng 5%.
+Yêu cầu đối với truyền động trong trạng thái bất bình thường, như hãm khẩn cấp, đảo
chiều quay tức thời hay hãm đột ngột.
Các bộ phận chuyển động phải có phanh hãm điện từ để giữ chặt các trục, khi mất điện
hay xảy ra sự cố đảm bảo an toàn cho người vận hành và thiết bị. Để đảm bảo điều này, trong
sơ đồ điều khiển phải có các công tắc hành trình để hạn chế chuyển động của cơ cấu. Khi hãm
khẩn cấp hay hãm đột ngột thì phải dừng chính xác.
8
+Yêu cầu về nguồn và trang bị điện:
Điện áp cung cấp cho cơ cấu cầu trục không vượt quá 500V. Mạng điện xoay chiều
hay dùng là 380/220V, mạng một chiều hay dùng là 220V, 44V. Điện áp chiếu sang không
vượt quá 220V. Đa số làm việc trong môi trường nặng nề, đặc biệt trong các hải cảng, nhà
máy, xí nghiệp luyện kim, phân xưởng sửa chữa …. nên các khí cụ trong hệ thống truyền
động và trang bị điện cơ cấu yêu cầu phải làm việc tin cậy, đảm bảo an toàn, năng suất trong
mọi điều kiện khắc nghiệt, đơn giản trong thao tác.
9
Chương 2:
TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ
2.1.Tính toán phụ tải chính
Phụ tải tĩnh của cơ cấu nâng hạ chủ yếu do tải trọng quyết định. Để xác định phụ tải
tĩnh phải dựa vào sơ đồ động học của cơ cấu nâng hạ.
Hình 2.1. Sơ đồ động học của cơ cấu nâng – hạ.
10
2.1.1. Phụ tải tĩnh khi nâng tải
+ Momen trục động cơ khi có tải:
M
n
=
c
t
iu
RGG
η
)(
0
+
( Nm ) [2 – 1]
Trong đó:
G - là trọng lượng của tải trọng.
G
0
- là trọng lượng của bộ lấy tải
R
t
- là bán kính tang nâng
u - là bội số của hệ thống ròng rọc
η
c
- là hiệu suất của cơ cấu
i - là tỉ số truyền
n
t
vu
nR
i
.
2
π
=
[2 – 2]
Trong đó:
v
n
- là tốc độ nâng tải
n - là tốc độ quay của động cơ
Trong các công thức trên, hiệu suất η
c
lấy bằng định mức khi tải bằng định mức. Ứng
với các tải trọng khác định mức, η
c
xác định theo hệ số mang tải:
K =
cdm
c
P
P
=
đm
GG
GG
+
+
0
0
Công suất động cơ cần thiết để nâng vật:
P
n
=
c
0
.1000
)(
η
nđm
vGG
+
+ Khi nâng không tải:
M
no
=
c
t
iu
RG
η
.
.0
[2 – 3]
Công suất động cơ phát ra khi nâng không tải:
P
no
=
c
n
vG
η
.1000
.
0
11
2.1.2. Phụ tải tĩnh khi hạ tải.
Có hai chế độ hạ tải:
- Hạ động lực
- Hạ hãm
Hạ động lực thực hiện khi tải trọng nhỏ. Khi đó momen do tải trọng gây ra không đủ
để thắng ma sát trong cơ cấu. Máy điện làm việc ở chế độ động cơ.
Hạ hãm thực hiện khi hạ tải trọng lớn. Khi đó, momen do tải trọng gây ra rất lớn. Máy
điện phải làm việc ở chế độ hãm để giữ cho tải trọng hạ với tốc độ ổn định ( hạ không có gia
tốc ).
Gọi momen trên trục động cơ do tải trọng gây ra không có tổn thất là M
t
thì:
M
t
=
iu
RGG
t
.
).(
0
+
(Nm) [2 – 4]
Khi hạ tải trọng, năng lượng được truyền từ phía tải trọng sang cơ cấu truyền động
nên:
M
h
=M
t
+∆M = M
t
.η
h
[2 – 5]
Trong đó:
M
h
: momen trên trục động cơ khi hạ tải.
∆M : tổn thất momen trong cơ cấu truyền động.
η
h
: hiệu suất cơ cấu khi hạ tải.
Nếu M
t
> ∆M : hạ hãm
M
t
< ∆M : hạ động lực
Coi tổn thất trong cơ cấu nâng hạ khi nâng tải và hạ tải là như nhau thì:
∆M =
c
t
M
η
- M
t
= M
t
.(
c
η
1
- 1) [2 – 6]
Do đó:
M
h
=M
t
– M
t
(
c
η
1
- 1) = M
t.
( 1-
c
η
2
) =
iu
RGG
t
.
).(
0
+
( 2-
c
η
1
) [2 – 7]
So sánh [2 – 5] và [2 – 7] ta có:
η
h
= 2 -
c
η
1
12
Đối với những tải trọng tương đối lớn (η
c
> 0,5 ), ta có η
h
>0, M
h
> 0. Điều này có
nghĩa là momen động cơ ngược chiều với momen phụ tải. Động
cơ làm việc ở chế độ hạ hãm.
Khi tải trọng tương đối nhỏ ( η
c
<0,5 ) thì η
h
< 0, M
h
<0, momen động cơ cùng chiều với
momen phụ tải. Động cơ làm việc ở chế độ hạ động lực.
Momen hạ không tải:
M
ho
=
−
c
t
iu
RG
η
1
2
.
.
0
Công suất động cơ khi hạ có tải và không tải:
P
h
=
−
+
c
h
vGG
η
1
2
1000
).(
0
P
ho
=
−
c
ho
vG
η
1
2
1000
.0
2.2. Chọn sơ bộ công suất động cơ.
2.2.1. Xây dựng biểu đồ phụ tải tĩnh.
+ Khi nâng tải: v
n
= 2m/s
M
n
=
c
t
iu
RGG
η
)(
0
+
=
85,0.28.2
81,9.5,0).505000(
+
= 521 ( Nm )
P
n
=
c
0
.1000
)(
η
n
vGG
+
=
85,0.1000
81,9.2,0).505000(
+
= 11,67( KW )
+ Khi hạ tải: v
h
= 0,3 m/s
M
h
=
iu
RGG
t
.
).(
0
+
( 2-
c
η
1
) =
)
85.0
1
2(
28.2
81,9.5,0).505000(
−
+
= 364,3 ( Nm )
P
h
=
1000
).(
0 h
vGG
+
( 2-
c
η
1
) =
)
85.0
1
2(
1000
81,9.3,0).505000(
−
+
= 12,14( KW )
Khi hạ không tải hoặc nâng không tải, công suất động cơ thay đổi.
Hệ số mang tải:
K =
đm
GG
G
+
0
0
=
500050
50
+
= 0,01
13
Hình 2.2. Quan hệ phụ thuộc η
c
theo tải trọng
Dựa vào đường đặc tính quan hệ giữa hệ số mang tải và hiệu suất (hình 2.2), ta có:
η
c
= 0,21
+ Khi nâng không tải:
M
no
=
co
t
iu
RG
η
.
.0
=
85,0.28.2
81,9.5,0.50
= 20,85 ( Nm )
P
no
=
co
n
vG
η
.1000
.
0
=
21,0.1000
81,9.5,0.50
= 1,168 ( KW )
+ Khi hạ không tải:
M
ho
=
iu
RG
t
.
.
0
( 2-
co
η
1
) =
)
85,0
1
2(
28.2
5,0.50
−
= -24,2 ( Nm )
P
ho
=
1000
.0 ho
vG
( 2 -
co
η
1
) =
)
85.0
1
2(
1000
81.9.5,0.50
−
= -0,68 ( KW )
M
ho
< 0 chứng tỏ động cơ làm việc ở chế độ hạ động lực.
+ Thời gian nâng hạ:
14
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét