BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG…………… Luận văn Trang bị điện - điện tử cầu trục 200 tấn nhà máy đóng tàu Phà Rừng. Đi sâu nghiên cứu mô phỏng cơ cấu nâng hạ hàng LỜI NÓI ĐẦU Ở nƣớc ta với địa hình có bờ biển dài và nhiều sông lớn, từ lâu ngành vận tải thuỷ đã hình thành, phát triển và đóng vai trò ngày càng quan trọng trong nền kinh tế. Trong nền công nghiệp phát triển nhƣ hiện nay, nhu cầu về vận chuyển và bốc xếp hàng hóa là thiết yếu và đòi hỏi cải thiện cả về năng lực cũng nhƣ chất lƣợng bốc xếp. Cầu trục là thiết bị bốc xếp quan trọng không thể thiếu trong các nhà máy và cảng biển. Với nhiều cải tiến về kỹ thuật cũng nhƣ áp dụng các công nghệ điều khiển hiện đại đã nâng cao đƣợc năng suất lao động và an toàn trong lao động bốc xếp. Với tầm quan trọng nhƣ vậy, việc nghiên cứu cầu trục 200 tấn của công ty đóng tàu Phà Rừng là một nhiệm vụ quan trọng, giúp ta hiểu sâu và khai thác tối ƣu năng suất thiết bị, đƣa ra đƣợc những giải pháp kỹ thuật hợp lý nhằm hoàn thiện nhóm thiết bị, phục vụ tốt hơn cho sản xuất. Sau 4 năm học tập tại trƣờng Đại học Dân lập Hải Phòng, em đã đƣợc giao đề tài tốt nghiệp “Trang bị điện - điện tử cầu trục 200 tấn nhà máy đóng tàu Phà Rừng. Đi sâu nghiên cứu mô phỏng cơ cấu nâng hạ hàng”. Bản đồ án gồm các nội dung sau: Chương 1: Khái quát chung về cầu trục và cần trục. Chương 2: Trang bị điện - điện tử cầu trục 200 tấn. Chương 3: Nghiên cứu cơ cấu nâng hạ hàng và mô phỏng cơ cấu nâng hạ hàng cầu trục 200 tấn bằng phần mềm MATLAB & SIMULINK. . Trong quá trình thực hiện, do vốn kiến thức còn hạn chế, thời gian thực hiện không nhiều nên bản đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong đƣợc sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo và các bạn. Em xin chân thành cảm ơn! Hải Phòng, ngày 12 tháng 7 năm 2010 Sinh viên thực hiện Dƣơng Hồng Khánh CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CẦN TRỤC - CẦU TRỤC 1.1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CẦN TRỤC - CẦU TRỤC [1; Tr 5] Cầu trục - cần trục làm nhiệm vụ chuyển dịch hàng hóa, vật tƣ, thiết bị từ chỗ này sang chỗ khác. Thí dụ trong xây dựng công trình công nghiệp, cầu trục nâng các thiết bị công nghệ từ mặt đất lên cao để lắp ráp thành một dây chuyền sản xuất. Trong nhà máy luyện kim, cầu trục vận chuyển cuộn thép, phôi thép hoặc các thùng kim loại nóng chảy để đổ vào khuôn đúc vv…. Trong các nhà máy cơ khí cầu trục vận chuyển các phôi gia công để gá lắp lên các máy hay vận chuyển các chi tiết đƣợc gia công xong đƣa sang công đoạn khác. Trong các cảng biển: Cần trục bốc dỡ hàng từ trên tầu xuống kho bãi hay vận chuyển xuống tàu, vận chuyển container, các máy móc xuất nhập khẩu qua đƣờng biển vv… Nhƣ vậy cầu trục và cần trục giúp cho con ngƣời cơ khí hóa, tự động hóa khâu bốc xếp làm giảm sức lao động và tăng năng suất chất lƣợng sản xuất. Điều này cho thấy trong bất kỳ lĩnh vực sản xuất nào cũng có thể tham gia cần trục và cầu trục. Vì tính đa dạng của nó nên cấu tạo của cần trục và cầu trục rất đa dạng và khác nhau. Tuy nhiên nó có đặc điểm và các cơ cấu chung thí dụ cầu trục thƣờng có ba cơ cấu chính: Cơ cấu nâng hạ, cơ cấu di chuyển dọc, cơ cấu di chuyển ngang và một số cơ cấu phụ để lấy và giữ hàng. Cần trục thƣờng có nhiều cơ cấu làm đƣợc nhiều nhiệm vụ khác nhau cụ thể có cơ cấu nâng hạ, cơ cấu quay cần, cơ cấu thay đổi tầm với, cơ cấu dịch chuyển và các cơ cấu phụ. Các thế hệ cần trục và cầu trục từ trƣớc năm 1986 với hệ truyền động điện cơ thông thƣờng là động cơ không đồng bộ rôto dây quốn điều chỉnh tốc độ bằng cách điều chỉnh điện trở phụ trong mạch rôto. Mạch điều chỉnh chính sử dụng các rơle, công tắc tơ nên hệ thống hoạt động kém chính xác vì tần số đóng cắt lớn, gây ra mòn tiếp điểm của các công tắc tơ, rơle nên phải bảo dƣỡng thƣờng xuyên, dùng điện trở mạch rôto gây tổn hao lớn về mặt điện năng khi điều chỉnh tốc độ động cơ. Tín hiệu điều khiển từ tay trang điều khiển đƣợc đƣa ra thông qua các rơle trung gian, tín hiệu ra của các rơle trung gian dùng để điều khiển đóng cắt các công tắc tơ cấp nguồn cho động cơ thực hiện của từng cơ cấu, sự liên động giữa các cơ cấu chủ yếu bằng cơ khí. Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nhất là điện tử công suất và tin học thì các hệ thống truyền động cho cần trục và cầu trục là các hệ thống điện cơ với động cơ rôto lồng sóc điều chỉnh tốc độ bằng biến tần. Hệ thống điều khiển hiện đại thƣờng đƣợc thiết kế điều khiển bằng PLC hoặc máy tính số. Hệ thống điều khiển thƣờng là hệ kín điều khiển giám sát bằng máy tính có độ tin cậy cao, nó kiểm tra các thông số đầu vào và điều khiển tập trung tại CPU nên dễ dàng bảo vệ liên động giữa các cơ cấu của hệ thống. Tín hiệu từ tay điều khiển qua bộ mã hóa 8 bit hoặc không qua bộ mã hóa đƣợc đƣa tới đầu vào của PLC, tín hiệu ở đầu ra của PLC có thể đƣa tới biến tần, microrơle để đóng cắt các công tắc tơ cấp nguồn cho động cơ. Tùy theo yêu cầu công nghệ, chất lƣợng bốc xếp và giá thành mà ngƣời ta chọn các cấp tốc độ cho động cơ để từ đó lựa chọn biến tần hay dùng rơle, công tắc tơ thích hợp, nhƣng vẫn phải thỏa mãn các yêu cầu của công nghệ bốc xếp đã quy định. 1.2. PHÂN LOẠI CẦN TRỤC - CẦU TRỤC [1; Tr 5 ÷ 12] 1.2.1. Phân loại theo trọng tải nâng vận chuyển hàng hóa 1) Cần trục, cầu trục có tải trọng nhỏ: trọng tải nâng chuyển từ 1 – 5 (tấn) 2) Cần trục, cầu trục có tải trọng trung bình: trọng tải nâng chuyển từ 10 – 30 (tấn) 3) Cần trục, cầu trục có tải trọng lớn: trọng tải nâng chuyển từ 30 – 60 (tấn) 4) Cần trục, cầu trục có tải trọng rất lớn: trọng tải nâng chuyển từ 80 – 1200 (tấn) 1.2.2. Phân loại theo đặc điểm công tác 1. Cần trục chân đế hay còn gọi là cần cẩu chân đế Hình 1.1: cần trục chân đế Cần trục chân đế đƣợc biểu diễn trên hình 1.1 có các cơ cấu chính: Cơ cấu nâng hạ hàng; Cơ cấu nâng hạ cần; Cơ cấu quay (cơ cấu quay mâm); Cơ cấu di chuyển chân đế. Cần trục chân đế có khả năng bốc xếp hàng rời bằng gầu ngoạm, bốc xếp hàng hóa treo trên móc cần trục, bốc xếp container vv… 2. Cần trục lắp đặt trên công tông nổi Hình 1.2: Cần trục trên công tông nổi Cần trục cảng lắp đặt trên công tông nổi biểu diễn trên hình 1.2, loại này thƣờng có trọng tải lớn, dùng để nâng hạ các cấu kiện của ngành lắp máy đƣợc vận chuyển bằng đƣờng thủy mà các cần trục chân đế không có khả năng bốc xếp. Các cảng biển trang bị các loại cẩu này không nhiều nhƣng tính cơ động của nó rất cao để đáp ứng nhu cầu của bốc xếp siêu trọng mà vẫn đảm báo tính kinh tế trong khai thác vận hành. 3. Cần trục - tời hàng trên tàu biển Hình 1.3: Cầu trục trên tàu thủy Cầu trục tời hàng trên các tàu biển khi cập cảng tham gia vào quá trình bốc xếp hàng hóa biểu diễn trên hình 1.3. Cần trục trên tàu thủy gồm có ba cơ cấu điều khiển chuyền động chính: Cơ cấu nâng hạ hàng; Cơ cấu nâng hạ và cơ cấu quay. Sự hoạt động của cần cẩu trên tàu thủy phụ thuộc nhiều vào góc nghiêng của tàu trong quá trình bốc xếp hàng hóa, góc nghiêng trong quá trình hoạt động lớn hơn so với cần cẩu chân đế đặt ở cảng. Tời hàng trên tàu thủy thƣờng có hai loại: Tời đơn và tời kép. Tời đơn là loại tời chỉ có một cần, các chuyển động của nó tƣơng tự cần cẩu. Tời kép là loại tời có hai cần thƣờng có hai chuyển động khi bốc xếp hàng hóa là nâng hạ và kéo bằng tời để dịch chuyển hàng hóa trong khoảng cách giữa hai đỉnh cần. Đặc điểm làm việc của tời đơn trên tàu thủy đảm bảo đƣợc tính linh hoạt cao, thời gian đƣa vào làm việc nhanh hơn so với tời kép. Nhƣợc điểm của loại này đòi hỏi công suất đặt lớn hơn so với tời kép. 4. Xe nâng - cần cẩu trên ô tô Hình 1.4: Xe nâng chuyển container chuyên dụng Hình 1.5: Cần trục lắp trên xe ôtô Xe nâng và cần cẩu trên ô tô đƣợc mô tả nhƣ hình 1.4 và hình 1.5. Nhóm thiết bị bốc xếp hàng hóa này có số lƣợng lớn ở cảng biển, sự làm việc của chúng có tính linh hoạt cao, hiệu quả kinh tế trong sử dụng. Các xe nâng chuyên dụng thƣờng có các cơ cấu điều khiển chuyển động tƣơng tự cần cẩu: Chuyển động nâng hạ hàng, chuyển động nâng hạ cần và chuyển động quay. Cần cẩu trên ôtô có các cơ cấu điều khiển chuyển động chính tƣơng tự cần trục. Đặc điểm của cần cẩu đặt trên ô tô và xe nâng nguồn năng lƣợng sử dụng chủ yếu là điezel, hệ thống truyền động có thể bằng động cơ điện hoặc thủy lực. 5. Cần cẩu zíczắc Hình 1.6: Cần cẩu zíczắc Cần cẩu zíczắc đƣợc biểu diễn trên hình 1.6, là loại cần cẩu trang bị để thực hiện công tác dịch vụ nhƣ lắp mới, sửa chữa kho bãi nhà sƣởng, và công tác bảo dƣỡng hệ thống cung cấp điện, các cần cẩu chân đế vv…. Đặc điểm công tác của cần cẩu zíczắc là tính linh hoạt cao, gọn nhẹ. Các hệ thống điều khiển chuyển động thƣờng là điện thủy lực. 6. Cầu trục trang bị cho kho bãi và nhà xưởng Hình 1.7a: Cầu trục trong nhà máy cán tôn Hình 1.7b: Cầu trục trong nhà máy cơ khí. Cầu trục chạy trên ray trang bị cho kho hàng, các phân xƣởng cơ khí đƣợc biểu diễn trên hình 1.7a, 1.7b. Cầu trục loại này có các cơ cấu điều khiển chuyển động chính: Cơ cấu nâng hạ hàng; Cơ cấu di chuyển xe con; [...]... nguồn đi n cho cầu trục hoạt động bằng diezel lai máy phát đi n đồng bộ Đặc đi m làm việc của cầu trục giàn bánh lốp có tính cơ động cao, năng suất cao Cầu trục giàn chạy trên ray bốc xếp container Các cơ cấu đi u khiển chuyển động chính của cầu trục giàn chạy trên ray bao gồm: Cơ cấu nâng hạ hàng; Cơ cấu di chuyển xe con; Cơ cấu di chuyển giàn và cơ cấu nâng hạ giàn (cơ cấu nâng hạ công son) Đặc đi m... của cần trục gồm: 1 Truyền động cho cơ cấu nâng hạ hàng 2 Truyền động cho cơ cấu nâng hạ cần 3 Truyền động cho cơ cấu quay mâm 4 Truyền động cho cơ cấu di chuyển chân đế Các cơ cấu chính của cầu trục bao gồm: 1 Truyền động cho cơ cấu nâng hạ hàng 2 Truyền động cho cơ cấu di chuyển xe con 3 Truyền động cho cơ cấu di chuyển giàn Thông thƣờng các hệ truyền động đi n cho cơ cấu nâng hạ hàng, nâng hạ cần... tính cơ tĩnh của động cơ truyền động cho các cơ cấu đi u khiển chuyển động cho cần trục - cầu trục Vùng đi u chỉnh tốc độ phía nâng cho cơ cấu nâng hạ hàng, cơ cấu nâng hạ cần thì động cơ là việc ở chế độ động cơ Còn vùng đi u chỉnh tốc độ phía hạ cho cơ cấu nâng hạ hàng, nâng hạ cần thì động cơ làm việc ở chế độ hãm 1.5.3 Hệ truyền động là động cơ không đồng bộ rotor dây cuốn Các cần trục, cầu trục. .. CHƢƠNG 2: TRANG BỊ ĐI N - ĐI N TỬ CẦU TRỤC 200 TẤN 2.1.GIỚI THIỆU VỀ CẦU TRỤC 200 TẤN (200T) [5] Cầu trục 200 tấn là một trong những cầu trục hiện đại hiện nay do hãng Konecrane của Phần Lan sản xuất Cầu trục với khả năng nâng hạ đến 200T đã đáp ứng đƣợc rất nhiều yêu cầu của quá trình sản suất đặc biệt cầu trục đƣợc ứng dụng vào quá trình đóng mới và sửa chữa tàu thủy Với các đặc đi m của cầu trục thì thông... với cơ cấu di chuyển của cần trục 1.3.2 Đặc đi m cơ bản của hệ truyền động đi n cần trục - cầu trục [1; Tr 12 ÷ 15] Phần lớn các cơ cấu của cầu trục và cần trục đƣợc truyền động bởi các động cơ đi n cho hệ truyền động có ba dạng: - Cung cấp đi n từ lƣới qua các thanh góp đi n cố định Loại này thƣờng là cầu trục phân xƣởng - Cung cấp đi n từ lƣới qua các cuộn cáp đi n Loại này thƣờng là đối với cầu trục. .. quy định Gồm ba cơ cấu đi u khiển chuyển động chính: Cơ cấu nâng hạ hàng; Cơ cấu di chuyển giàn; Cơ cấu di chuyển xe con 8 Cầu trục bốc xếp container Hình 1.9: Cầu trục bánh lốp bốc xếp container Cầu trục giàn bánh lốp bốc xếp container đƣợc biểu diễn trên hình 1.9 Các cơ cấu đi u khiển chuyển động chính của cầu trục giàn bánh lốp bao gồm: Cơ cấu nâng hạ hàng; Cơ cấu di chuyển xe con; Cơ cấu di chuyển... ứng - RT: Rơle dòng bảo vệ mất từ trƣờng Các dạng đặc tính cơ tĩnh của các động cơ thực hiện có hai vùng đi u chỉnh tốc độ Vùng đi u chỉnh tốc độ khi thay đổi đi n trở phụ mạch phần ứng phía nâng - hạ hàng và vùng đi u chỉnh tốc độ khi thay đổi đi n trở phụ mạch kích từ phía nâng - hạ hàng Đối với cơ cấu nâng hạ hàng và cơ cấu nâng hạ cần khi hạ có tải động cơ đi n thƣờng làm việc ở chế độ hãm Phía nâng. .. sau: + Vị trí thiết bị - nhóm bản vẽ - tên thiết bị Ví dụ: + Trolley1 - A - Y1: biểu diễn cơ cấu phanh Y1 thuộc cơ cấu nâng hạ hàng A đƣợc đặt trên cơ cấu nâng hạ hàng A + Ngoài ra tiếp đi m còn đƣợc kí hiệu nhƣ sau: Vị trí tiếp đi m - nhóm bản vẽ - tên tiếp đi m/số trang. hàng. cột Ví dụ: + R1V - e1 - VA - K10/7.A.8: Khi đó biểu diễn tiếp đi m của công tắc tơ K10 đặt trên buồng đi n R1 thuộc bản vẽ... gồm các phần tử chính của hệ thống động lực: 1 Động cơ đi n truyền động cho các cơ cấu 2 Phanh hãm dừng đi n từ 3 Bộ truyền cơ khí 4 Có thể là trống tời quấn cáp nâng hạ hàng hoặc nâng hạ cần 5 Phanh hãm an toàn cho cơ cấu nâng hạ cần hoặc nâng hạ hàng Riêng động cơ truyền động cho cơ cấu quay mâm thƣờng sử dụng bộ truyền cơ khí trục vít vô tận với bánh răng nón dẫn động trụ quay Với cấu trúc trên... dạng phanh hãm đi n từ 5 Cơ cấu thực hiện có thể là trống tời cho cơ cấu nâng hạ hàng hoặc nâng hạ cần 6 Phanh an toàn Đặc đi m cơ bản của hệ thống dạng hình 1.14b ở chỗ cơ cấu hãm đi u chỉnh tốc độ (4) có thể đi u chỉnh đƣợc mômen hãm theo yêu cầu và kết hợp với đặc tính của động cơ đi n để cho ra đặc tính của hệ thống thỏa mãn đƣợc công nghệ nâng vận chuyển cho các loại cần trục, cầu trục Đặc biệt . TRƯỜNG…………… Luận văn Trang bị đi n - đi n tử cầu trục 200 tấn nhà máy đóng tàu Phà Rừng. Đi sâu nghiên cứu mô phỏng cơ cấu nâng hạ hàng LỜI NÓI. về cầu trục và cần trục. Chương 2: Trang bị đi n - đi n tử cầu trục 200 tấn. Chương 3: Nghiên cứu cơ cấu nâng hạ hàng và mô phỏng cơ cấu nâng hạ hàng