Bộ GIáO DụC Và ĐàO TạO trường đại học giao thông vận tải hà nội Khoa điện - điện tử Bộ môn kỹ thuật điện tử o0o Đồ án tốt nghiệp Đề Tài: thiết kế điều khiển cơ cấu nâng hạ cần trục KONE 4691 Giáo viên hướng dẫn : ThS. Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thị Cương Lớp : ……………… K14 Hà Nội - 2014 Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691 LỜI NÓI ĐẦU Xã hội ngày càng đi lên ,cùng với đó là sự phát triển không ngừng của nền kinh tế.Trong đó ngành công nghiệp đóng vai trị quan trọng một nhân tố không thể thiếu trong quá trình làm thay đổi bộ mặt của xã hội.Với sự nghiên cứu phát triển khoa học kĩ thuật đã cho ra đời các thiết bị máy móc tối ưu, giảm sức lao động và nâng cao năng suất cũng như lợi ích kinh tế.Một trong số đó chúng ta có thể kể ra ở đây đó là các máy nâng-vận chuyển. Chúng đóng vai trị khá là quan trọng trong việc lưu thông hàng hóa, hay như vận chuyển các nguyên liệu có tải trọng lớn, lắp ráp thiết bị, trong xây dựng dân dụng hay thủy điện và trong công nghiệp…Cần trục là một thiết bị nâng- vận chuyển có mặt khá phổ biến trong cuộc sống kể cả trong dân dụng hay công nghiệp và kể cả trong các ngành chuyên trách. Qua tìm hiểu trong quá trình thực tập tại cơ sở cùng với việc được sự dẫn hướng chỉ bảo của thầy Ths Trần Văn Khơi và thấy được giá trị to lớn về mặt kinh tế, cũng như sự tiện dụng trong cuộc sống của cần trục. Em đã chọn đề tài tốt nghiệp cho mình xây dựng và tính toán thiết kế hệ thống điện cho cơ cấu nâng hạ hàng cần trục KONE 4691. Với mục đích: + Giới thiệu tổng quan về cần trục nói trung và cần trục KONE nói diêng. + Phương án thiết kế cần trục do mình chọn + Xây dựng hệ thống điện cho cơ cấu nâng hạ hàng cần trục KONE 4691. Trong quá trình hoàn thành đề tài em rất cám ơn các thầy cô giáo trong bộ môn và đặc biệt thầy Trần Văn Khơi đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 Page GVHD: ThS.Trần Văn Khơi 1 Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 1 Bộ GIáO DụC Và ĐàO TạO 1 trường đại học giao thông vận tải hà nội 1 Khoa điện - điện tử 1 Bộ môn kỹ thuật điện tử 1 Đồ án tốt nghiệp 1 Hà Nội - 2014 1 1.2. Tổng quan về cần trục KONE 11 1.2.1. Tổng quan về cần trục KONE 11 1.2.4. Một số định nghĩa về các thông số của cần trục. 16 1.3.Cơ cấu nâng hạ hang cần trục kone 4691 16 1.3.1.Cấu trúc cơ cấu nâng hạ 16 1.3.2. Các yêu cầu điều khiển truyền động cơ cấu nâng hạ cần trục. 17 1.3.2.1. Cần đảm bảo tốc độ nâng chuyển với tải trọng định mức. 17 1.3.2.2. Có khả năng thay đổi tốc độ trong phạm vi rộng 18 1.3.2.3. Có khả năng rút ngắn thời gian quá độ 18 1.3.2.4. Có trị số hiệu suất cosφ cao 18 1.3.2.5. Đảm bảo an toàn hàng hoá 19 1.3.2.6. Điều khiển tiện lợi và đơn giản 19 1.3.2.7. Ổn định nhiệt cơ và điện 19 1.3.2.8. Tính kinh tế và kỹ thuật cao 19 CHƯƠNG II. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG 21 2.1. Đặc tính phụ tải. 21 2.2.Lựa chọn hệ truyền động cho cơ cấu nâng hạ hàng cho cần trục kone 4691 22 2.2.1. Khái niệm 22 2.2.2. ý nghĩa của việc lựa chọn: 23 2.2.3. Truyền động điện 23 2.2.4. Hệ truyền động MF-ĐC 1 chiều. 24 2.2.6. Hệ truyền động động cơ KĐB roto dây quấn – Phanh điện từ điều chỉnh tốc độ. 26 31 2.4.Tính chọn thiết bị trong cơ cấu nâng hạ. 32 2.4.1. Tính chọn động cơ. 32 2.4.2. Tính các cấp điện tr 33 2.5.Tính chon các thiết bị đúng cắt. 38 2.5.1.Chọn Rơ le nhiệt 38 2.5.2.Chọn công tăc tơ 39 2.5.3.Tính chọn phanh hãm. 39 2.5.4. Chọn bộ điều khiển phanh cho cơ cấu nâng hạ cần trục kone 4691 40 Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 Page GVHD: ThS.Trần Văn Khơi 2 Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 44 3.1. Bộ không chế. 45 3.2.Các loại rơle được dùng trong mạch điện điều khiển 46 3.3. Chức năng các phần tử trong mạch điều khiển 48 3.4. Nguyên lý làm việc của sơ đồ điện điều khiển cơ cấu nâng hạ hàng 49 3.4.1. Tiến hành điều khiển hệ thống nâng hạ hàng 49 3.4.2.Các bảo vệ của cơ cấu nâng hạ hàng cần trục KONE K4691 55 CHƯƠNG IV : KẾT LUẬN 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 Page GVHD: ThS.Trần Văn Khơi 3 Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691 Chương I: KHÁI QUÁT TRUNG VỀ CẦN 1.1.Máy nâng và cần trụ 1.1.1.Giới thiệu chung về máy nâng hạ. Máy nâng chuyển là các loại máy công tác dựng để thay đổi vị trí của đối tượng công tác nhờ thiết bị mang vật trực tiếp, sự ra đời và phát triển của nó gắn liền với yêu cầu về kinh tế kĩ thuật của ngành công nghiệp nhằm giảm tối đa sức người trong lao động.Đặc điểm làm việc của các cơ cấu máy nâng là ngắn hạn, lặp đi lặp lại và có thời gian dừng. Chuyển động chính của máy là nâng hạ vật theo phương thẳng đứng, ngoài ra còn một số các chuyển động khác để dịch chuyển vật trong mặt phẳng ngang như chuyển động quay quanh trục máy, di chuyển máy, chuyển động lắc quanh trục ngang. Bằng sự phối hợp giữa các chuyển động, máy có thể dịch chuyển vật đến bất cứ vị trí nào trong không gian làm việc củanó. Để đáp ứng yêu cầu và đòi hỏi của các ngành công nghiệp khác nhau, kĩ thuật nâng vận chuyển cũng xuất hiện nhiều loại máy nâng vận chuyển mới, luôn cải tiến và hợp lí hóa phương pháp phục vụ, nâng cao hơn độ tin cậy làm việc, tự động hỉa các khâu điềukhiển, tiện nghi và thỏa mãn yêu cầu của người sử dụng. Tùy theo kết cấu và công dụng, máy nâng chuyển được chia thành các loại: kích, bàn tời, palăng, cần trục, cầu trục, cổng trục, thang nâng.v.v Cần trục làm nhiệm vụ chuyển hàng hóa, vật tư… từ chỗ này sang chị khác. Trong các nhà máy, cầu cảng cần trục chuyển hàng hóa từ tàu suống cảng và ngược lại. trong xây dựng cần trục chuyển vật tư từ thấp lên cao…. Nói chung trong thực tế nhiều bài toán sẽ rất khó giả quyết nếu thiếu đi cần trục và các thiết bị nâng chuyển. Cầu trục và các thiết bị nâng đẫ cải thiện đáng kể hiệu quả làm và tiến độ công việc chúng giúp cho con người cơ khí hóa, tự động hóa các khâu trong công việc và giảm sức lao động của con người, tăng Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 Page GVHD: ThS.Trần Văn Khơi 4 Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691 năng xuất và chất lượng công việc. Các ví dụ nói trên cho thấy khả năng của cần trục và các thiết bị nâng là rất lớn, chúng có thể tham gia làm việc ở rất nhiều môi trường khác nhau. Vì tính đa dạng của nó nên cấu tạo cũng rất khác nhau. Tuy nhiên chúng vẫn có các đặc điểm chung không thể thay đổi. Đây là những cấu trúc đặc trưng của cần trục và các máy nâng chuyển: cơ cấu nâng hàng, co cấu dịch chuyển dọc, cơ cấu dịch chuyển ngang, cơ cấu quay. Riêng cần trục có nhiều cơ cấu làm được nhiều công việc khác nhau, cụ thể như cơ cấu nâng hạ, cơ cấu thay đổi tầm với cơ cấu dịch chuyển và các cơ cấu phụ khác. 1.1.2.Phân loại cần trục 1.1.2.1. Phân loại theo trọng tải nâng chuyển hàng hóa. - Cần trục có trọng tải nhỏ: khản năng nâng chuyển từ 1-5 tấn. - Cần trục có tải trọng trung bình: khản năng nâng chuyển từ 10-30 tân. - Cần trục có trọng tải lớn: khản năng nâng chuyển từ 30-60 tấn - Cần trục có trọng tải rất lớn: khản năng nâng chuyển từ 80- 1200 tấn. 1.1.2.2. Phân loại theo đặc điểm công tác. a. Cần trục chân đế. Cần trục chân đế có cấu trúc như hình 1.1 có các cơ cấu chính: cơ cấu nâng hạ hàng, cơ cấu nâng hạ cần, cơ cấu quay, cơ cấu di chuyển chân đế. Cần trục chân đế có thể bốc sếp hàng dựng các loại như: ngồm, móc, nam châm điên… Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 Page GVHD: ThS.Trần Văn Khơi 5 Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691 Hình 1.1 Cần trục chân đế Cầu trục chân đế được lắp tai các cảng biển chuyên dụng bốc sếp contener nên lọa cần trục nay thường là các cần trục có trọng tải lớn. Hiệu xuất của các cần trục này rất cao giúp cho việc thông hàng tại các cảng biển một cách nhanh chóng và hiệu quả… b. Cần trục lắp trên công tong nổi. Cầu trục loại này thường có tải trọng lớn, dung để nâng hạ các phụ kiện, phụ tùng cho ngành lắp máy và được vận chuyển bằng đường thủy mà các cần trục chân đế không thể thực hiện được. các cảng biển được treng bị loại cần trục này không nhiều, nhưng tính cơ động của nó rất cao nên nó có thể đáp ứng được yêu cầu bốc xếp hàng hóa siêu trọng, mà vẫn đảm bảo tính kinh tế trong vận hành và khai thác. Cần trục loại này được thể hiện trên hình 1.2. Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 Page GVHD: ThS.Trần Văn Khơi 6 Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691 Hình 1.2 cần trục lắp đặt trên phương tiện đương thủy c. Cần cẩu cẩu hàng trên tầu. Cầ cẩu – tời hàng trên tầu biển khi cập cảng tham gia vào quá trình bốc xếp hàng hóa làm tăng khả tốc độ bốc xếp hàng, chuyển hàng trên tàu biển. cần cẩu trên tàu thủy có cấu tạo gồm 3 cơ cấu điều khiển chuyển động chính: cơ cấu nâng hạ hàng, cơ cấu nâng hạ cần, cơ cấu quay. Sự hoạt động của cần cẩu trên tựa thủy phụ thuộc vào yếu tố góc nghieng của tầu trong quá trình bốc xếp hàng hóa, góc nghiêng trong quá trình hoạt động lớn hơn so với cần trục chân đế lắp đặt ở cảng. Tời hàng trên tàu thủy thường có hai lọa: tời đơn và tời kép. Tời đơn là tời chỉ có một cần, các truyển động cẩu nó tương tự cần cẩu. tời kép là loại tời có hai cần thường có 2 chuyển động khi bốc xếp hàng hóa là nâng và hạ kéo bằng tồ để dịch chuyển hàng hóa trong khoảng cách giữa hai đỉnh cần. Đặc điểm làm việc của tời đơn trên tàu thủy đảm bảo được tính linh hoạt Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 Page GVHD: ThS.Trần Văn Khơi 7 Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691 cao, thời gian đưa vào làm việc nhanh hơn tời kép. Nhược điểm của loại này đòi hỏi công xuất đặt lớn hơn so với tời kép. Hình 1.3 cần trục trên tàu biển d. Xe nâng trên oto. Nhóm thiết bị bốc xếp hàng hóa này có số lượng lớn ở cnagr biển, chúng có tính cơ động cao, hiệu quả kinh tế trong sử dụng. các xe nâng chuyên dụng trên oto có các cơ cấu điều khiển tương tự như cần cẩu: chuyển động nâng hạ hàng, chuyển động nâng hạ cần, chuyển động quay. Đặc điểm của cần cẩu trên oto và xe nâng là chủ yếu sử dụng năng lượng dầu diezen, hệ chuyền động có thể bằng thủy lục hoặc động cơ điện. Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 Page GVHD: ThS.Trần Văn Khơi 8 Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691 Hình 1.4 cần cẩu trên oto e. Cần cẩu ziczac. Là lại cần cẩu trang bị để thực hiện công tác dịch vụ như lắp mới, sửa chữa kho bãi nhà xưởng và công tác bảo dưỡng hệ thống cung cấp điện, các cần cẩu chân đế… Đặc điểm công tác của cần cẩu ziczac là linh hoạt cao, gọn nhẹ. Các hệ thống điều khiển chuyền động thường là điện hoặc thủy lực. Hình 1.5 loại cần cẩu ziczac loại nhỏ 1.1.3.Những đặc điểm cơ bản của hệ truyền động điện cầu trục. 1.1.3.1. Hệ truyền động điện. Trong máy xây dựng nói chung và cần trục nói diêng truyền động điện áp dụng khá phổ biến. Hệ thống thực chất là các thiết bị được dựng để biến đổi Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 Page GVHD: ThS.Trần Văn Khơi 9 [...]... Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691 góc nâng Điều này dẫn đến cảnh báo quá tải khi tầm với xa và góc nâng lớn sự biến đổi phụ tải gây nên tác động kênh giữa các cơ cấu như nâng hạ quay và thay đổi tầm với 1.2 Tổng quan về cần trục KONE 1.2.1 Tổng quan về cần trục KONE Hình 1.6 Sơ đồ cấu tạo cơ bản cần trục 1 Cơ cấu quay ; 2 Cơ cấu nâng hạ vật; 3 Cần; 4 Móc ; 5 Cáp, tang nâng. .. – TBĐ CN K14 GVHD: ThS.Trần Văn Khơi Page 19 Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691 Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 GVHD: ThS.Trần Văn Khơi Page 20 Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691 Chương II TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG 2.1 Đặc tính phụ tải Khảo sát đặc tính phụ tải hay của cơ cấu nâng hạ mà động cơ truyền động có ý nghĩa quan trọng trong việc... Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691 3 4 5 6 8 7 2 1 Hình 1.9 Cơ cấu nâng hạ hang dựng động cơ điện của cần trục kone 12345678- Móc cầu Puly nâng Bloc đầu cần Cáp Trống tời Bộ truyền Cơ cấu hãm Động cơ điện 1.3.2 Các yêu cầu điều khiển truyền động cơ cấu nâng hạ cần trục 1.3.2.1 Cần đảm bảo tốc độ nâng chuyển với tải trọng định mức Tốc độ chuyển động tối ưu của hàng hoá được nâng chuyển là điều. .. điện từ điều chỉnh tốc độ, phù hợp với yêu cầu: cấu trúc đơn giản, rễ điều khiển cho kết quả điều khiển trơn, an toàn, chi phí đàu tư thấp Nên đây là một hệ truyền động được lựa chọn cho cơ cấu nâng hạ hàng cần trục kone 4691 Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 GVHD: ThS.Trần Văn Khơi Page 30 Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691 Hình 2.8 Sơ đồ cấu trúc hệ truyền động động cơ KĐB... dụng VH Quay cần sang trái Quay cần sang phải Nâng cần lên Hạ cần xuống Bật điều khiển Tắt điều khiển Ấn để thử chế độ làm việc Công tắc Luffword/maintenanc của cần cẩu Chọn chế độ làm việc của Đèn báo Đèn báo Đèn báo e Luff ready Slew ready Luff endpoint cơ cấu nâng cần Cơ cấu nâng cần sẵn sàng Cơ cấu quay mâm sẵn sàng Báo ngắt cuối của cơ cấu nâng cần hoạt động maintain Dừng chế độ nâng hạ cần Đèn báo... thì các bộ truyền động cần phải có quy trình an toàn cho công tác v hành và điều khiển cần trục trong quá trình hoạt động.Trong quá trình tính toán thiết kế phải chọn các hệ số dự trữ hợp lý Kỹ thuật điều khiển chuyển động cần trục cần có các hệ thống giám sát, bảo vệ tự động các hệ thống Ngoài ra còn có các hệ thống đo lường và bảo vệ quá tải cho cơ cấu nâng hạ hàng Hệ thống điều khiển bắt buộc phải... định mức nằm trong phạm vi (0,2-1)m/s hay (12-60)m/p Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 GVHD: ThS.Trần Văn Khơi Page 17 Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691 1.3.2.2 Có khả năng thay đổi tốc độ trong phạm vi rộng Phạm vi điều chỉnh tốc độ của các cơ cấu điều khiển chuyển động là điều kiện cần thiết để nâng cao năng xuất bốc xếp đồng thời thoả mãn yêu cầu của công nghệ bốc xếp với nhiều... khi cơ cấu chân đế di chuyển Ấn để hạ phanh ray sau khi cơ cấu chân đế dừng Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 GVHD: ThS.Trần Văn Khơi Page 15 Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691 Hình 1.8 Cần trục chân đế 1.2.4 Một số định nghĩa về các thông số của cần trục Cần trục có số liệu kĩ thuật để biểu thj tính chất chuyển động của nó như: sức cẩu, momen cẩu, chiều dài và độ vươn tay cần, ... Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691 Hình 2.6 đặc tính khởi động của cơ cấu truyền động Hình 2.7 Đặc tính cơ làm việc mong muốn của hệ truyền động KONE 4691 Ưu điểm: cấu trúc đơn giản dễ điều khiển chuyển đổi trạng thái linh hoạt, Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 GVHD: ThS.Trần Văn Khơi Page 28 Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691 khả năng quá tải lớn Đảm bảo an... nâng cần; 6 Cơ cấu thay đổi tầm với ; 7 Cơ cấu di chuyển Cần trục kone có kết cấu đa dạng được sử dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực khác nhau Trong các xí nghiệp luyện kim, trong các xí nghiệp công nghiệp thường lắp đặt các loại cần trục để vận chuyển nguyên vật liệu, thành và Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 GVHD: ThS.Trần Văn Khơi Page 11 Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691 . 1.3 .Cơ cấu nâng hạ hang cần trục kone 4691 1.3.1 .Cấu trúc cơ cấu nâng hạ Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 Page GVHD: ThS.Trần Văn Khơi 16 Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE. toán thiết kế hệ thống điện cho cơ cấu nâng hạ hàng cần trục KONE 4691. Với mục đích: + Giới thiệu tổng quan về cần trục nói trung và cần trục KONE nói diêng. + Phương án thiết kế cần trục do. về cần trục KONE 11 1.2.1. Tổng quan về cần trục KONE 11 1.2.4. Một số định nghĩa về các thông số của cần trục. 16 1.3 .Cơ cấu nâng hạ hang cần trục kone 4691 16 1.3.1 .Cấu trúc cơ cấu nâng hạ