Bài Tập Lớn - Trang Bị Điện Máy Xếp Dỡ
Bài tập lớn
Trang Bị Điện Máy Xếp Dỡ
Đề tài : tÝnh chän ®éng c¬ vµ x©y dùng hÖ thèng
®iÒu khiÓn cho c¬ cÊu n©ng h¹ hµng
1
Bài Tập Lớn - Trang Bị Điện Máy Xếp Dỡ
Phần 1: Tính chọn động cơ điện
1.1. Các thông số ban đầu
+ G
đm
= 8000KG ;
+ G
0
= 200 KG ;
+ D
TT
= 0,8 m ;
+ i = 100 ÷ 120 => Chọn i = 100. ;
+ η
TĐ
= 0,8 ;
+ H = 12 m ;
+ v
đm
= 0,2 ÷ 2 m/s => Chọn v
đm
= 0,4;
+ t
01
= 150 s ;

G
đm
– khối lượng hàng định mức, KG;
G
0
- khối lượng của móc câu, KG;
i - tỷ số truyền của bộ truyền;
η
TĐ
- hiệu suất truyền động;
D
TT
- đường kính của tang, m.
Vậy :

8000 200
.0,5 51,25
2.100.0,8
đm
M
+
= =
KG.m = 51,25 N.m

+ Số vòng quay định mức được tính theo công thức:
n
đm
=
R
vi

đm
, M
đm
vừa tính được ta chọn động cơ dẫn động hệ
thống là loại động cơ YD280S- 8/6/4.Động cơ có các thông số sau:
Model
Số
cực
Tốc độ
Công
suất
Dòng
điện
Hiệu
suất
Hệ số
công suất
Dòng
khởi
động
Momen
khởi động
Momen lớn
nhất
(v/phút) (kW) (A) (%) (cosӨ) Lst/Ln Tst/Tn Tmax/Tn
YD280s
8 740 30 68,1 89 0,75 6,5 1,2 1,8
6 990 34 67,5 89 0,86 7 1,5 1,8
4 1480 42 77,9 89 0,92 7 1,4 1,8
Source: http://www.ne-enterprises.com/english/products/detail.asp?proid=17

2
−
λ
) ,
Trong đó: + S
đm
- hệ số trượt định mức,
S
đm
=
0
0
n
nn
dm
−
,
+ n
0
– tốc độ không tải,
n
0
=
p
f.60
,
+ f – tần số của dòng điện, f = 50 Hz;
+ p – số đôi cực;
+ n
đm

9550.
dm
dm
P
n
= 9550.
740
30
= 387,2 N.m = 38,72 KG.m
+ Hệ số quá tải về mômen:
λ =
dm
th
M
M
= 1,8
+ Tốc độ quay không tải:
n
0
=
p
f.60
=
4
50.60
= 750 v/ph.
+ Hệ số trượt định mức:
s
đm
=

S
S
S S
=
+
,
n
i
=n
0
.(1-s
i
) ;
Cho s các giá trị nằm trong khoảng từ (-1÷1) ta sẽ tính được các giá trị mô men M
i
và
n
i

s 0 0,04 0,2 0,5 0,75 1
M 0 69,7 26,81 11,08 7,41 5,57
n 750 720 600 375 187,5 0
 Số đôi cực 2p = 6
+ Mômen định mức trên trục động cơ:
M
đm
=9550. = 9550.
990
34
= 328 N.m = 32,8 KG.m

1000
9901000 −
= 0,01
+ Hệ số trượt tới hạn:
03,0)18,18,1.(01,0)1.(
22
=−+=−+=
λλ
đmth
ss
+ Mômen tới hạn trên trục động cơ:
8,32.8,1. ==
đmth
MM
λ
= 59,04 KG.m
Ta có:
2
th
th
th
M
M
S
S
S S
=
+
,
n

+ Tốc độ quay không tải:
n
0
=
p
f.60
=
2
50.60
= 1500 v/ph.
+ Hệ số trượt định mức:
s
đm
=
0
0
n
nn
dm
−
=
1500
14801500 −
= 0,013
+ Hệ số trượt tới hạn:
04,0)18,18,1.(013,0)1.(
22
=−+=−+=
λλ
đmth

M
i
và n
i

s 0 0,04 0,2 0,5 0,75 1
M 0 48,78 18,76 7,76 5,19 3,9
n 1500 1440 1200 750 375 0
1.3. Xây dựng giản đồ phụ tải:
a. Tính mômen ở chế độ xác lập:
+ Mômen khi nâng hàng ổn định.
M
1
=
TT
td
x
D
i
GG
.
2
)(
0
η
+
,
Trong đó: + G
x
– trọng lượng của hàng, G

M
2
=
tdTT
x
D
i
GG
η

.2
)(
0
+
,
Trong đó:
td
η
- hiệu suất truyền ngược,
td
η
=
)
1
2(
td
η
−
=
1

z
dm
K
K−
+
=
1
.
1
1
0
α
η
η
,
α- hệ số tổn hao cơ khí không đổi, α=0,05;
K
z
- hệ số tải,

200
0,025
8000
o
z
dm
G
K
G
= = =

4
=
0
1 200.0,5 1
.R . 2 . 2 0,75
2. 2.100 0,8
tt
ck
G
i
η
 
 
− = − =
 ÷
 ÷
 
 
KG.m.
Trong đó:
0,8
ck
η
=
: hiệu suất cơ khí
b. Tính mômen ở chế độ quá độ:
+ Mômen khởi động khi nâng hàng.
M
kđn
= M

, M
đm
- tra bảng khi chọn động cơ.
Trong trường hợp này ta cần tính chính xác nên ta tính M
đn
.
M
đn
=
2
1
1
.
375.
ht p
kd
GD n
t
,
Trong đó:
+ GD
2
ht
= (1,1 ÷ 1,2).(GD
2
đc
+ GD
2
kn
) + GD

2
h
=
2
).(
.4
i
R
G
T
td
x
η
=
2
4.8000 0,5
.
0,8 100
 
 ÷
 
= 1 KG.m
2
.
+ GD
2
ht
= 1,15.(7 + 1,75) + 1 = 11,6 KG.m
2
.

p1
=
i
Rn
TTdm
.60
2.
π
=
696.2.3,14.0,5
60.100
=
0,36 m/s.

⇒
t
kđ1
=
0,36
0,3
= 1,2 s.
M
đm
=
11,6.696
375.1,2
= 17,94 KG.m.
Vậy:
M
kđn

– mômen đà của hệ thống,
GD
2
ht
= (1,2 ÷ 1,5)(GD
2
dc
+ GD
2
kn
)+ GD
2
h
,
GD
2
h
=
td
TT
x
i
R
G
η
.).(.4
2
,
= 4.8200.
2

kđ2
- thời gian khởi động khi hạ hàng ,
t
kđ2
=
a
v
p2
,
a – gia tốc an toàn, a = (0,2 – 0,35)m/s
2
=> chọn a = 0,3 m/s
2
.
v
p2
– vận tốc khi khởi động,
v
p2
=
i
Rn
TTdm
.60
2.
π
=
750.2.3,14.0,5
60.100
= 0,39 m/s.

đnm
,
Trong đó:
M
3
– mômen khi nâng móc câu, M
3
= 3,2 KG.m;
M
đnm
– mômen động khi nâng móc câu,
M
đnm
=
3
3
2
.375
.
kd
pht
t
nGD
,
Trong đó:
GD
2
ht
– mômen đà của hệ thống,
GD

v
p3
– vận tốc khi khởi động,
v
p3
=
i
Rn
TTdm
.60
2.
π
=
749.2.3,14.0,5
60.100
= 0,39 m/s.

⇒
t
kđ3
=
0,39
0,3
= 1,3 s.
M
đnm
=
10,5.749
375.1,3
= 16 KG.m.

2
.375
.
kd
pht
t
nGD
,
9
Bài Tập Lớn - Trang Bị Điện Máy Xếp Dỡ
Trong đó: GD
2
ht
– mômen đà của hệ thống,
GD
2
ht
= 1,2.( 7 + 1,75 ) = 10,5 KG.m
2
.
n
p4
- tốc độ khởi động khi nâng móc không, là giao điểm của đường
đặc tính cơ 2p = 8 ( ở góc phần tư thứ III ) và tải M
4
⇒
n
p4
= 750
v/ph;


⇒
t
kđ4
=
0,3925
0,3
= 1,3 s
M
đhm
=
10,5.750
375.1,3
= 16,5 KG.m.
Vậy:
M
kđhm
= M
4
+ M
đhm
=0,75 + 16,5 = 17,25 KG.m.
c. Tính các thời gian quá độ:
+ Thời gian khởi động nâng hàng: t
kđ1
= 1,2 s;
- Thời gian hãm động cơ cấu nâng khi hạ hàng: t
h1
= 0,5.t
kđ1

1 1
1
2
kd h
od
p
t t
H
t
v
+
= −
trong đó:
H- chiều cao nâng hàng, H = 12m;
v
p
- vận tốc nâng hàng ổn định,

2 .
.
60.
TT
p p
R
v n
i
π
=
,
n

- thời gian khởi động và hãm động cơ khi nâng hàng.

1 1
1
2
kd h
od
p
t t
H
t
v
+
= −
=
12 1,2 0,6
0,5 2
+
−
= 23,1 s.
+ Thời gian hạ hàng ổn định.
t
ođ2
=
2 2
2
kd h
p
t t
H

.
60.
TT
p p
R
v n
i
π
=
=
2.3,14.0,5.988
60.100
= 0,52 m/s.
t
kđ2
,t
h2,
t
hdn
- thời gian khởi động và hãm động cơ khi hạ hàng.
t
ođ2
=
2 2
2
kd h
p
t t
H
v

60.
TT
p p
R
v n
i
π
=
n
p
- được xác định qua giao điểm của đường đặc tính cơ 2p = 4 (ở góc
phần tư thứ I) với đặc tính tải M
3
, n
p
=1500 v/ph;

2 .
.
60.
TT
p p
R
v n
i
π
=
=
2.3,14.0,5.1500
60.100

kd h
od
p
t t
H
t
v
+
= −
,
Trong đó: H- chiều sâu hạ hàng, H = 12m;
11
Bài Tập Lớn - Trang Bị Điện Máy Xếp Dỡ
v
p
- vận tốc hạ hàng ổn định,

2 .
.
60.
TT
p p
R
v n
i
π
=
n
p
- được xác định qua giao điểm của đường đặc tính cơ 2p = 4 (ở

od
p
t t
H
t
v
+
= −
=
12 1,3 0,085
0,785 2
+
−
=14,24 s.
Vậy thời gian không làm việc là :
t
0
= t
01
+ t
02
+ t
03
+ t
04
= 150 + 120 + 40 + 40 = 350 s.
e) Dựng giản đồ phụ tải:
1.4. Nghiệm động cơ theo điều kiện phát nhiệt
+ Mômen ngắn hạn lặp lại được tính theo công thức:
M

++++
+++++
∑
Trong đó:

∑
ct
t
- tổng thời gian công tác,

ct od qd
t t t
= +
∑ ∑ ∑
,

∑
od
t
- tổng thời gian công tác,

∑
od
t
= t
od1
+ t
od2
+ t
od3

ct
t
= 73,7 + 4,57 = 78,27 s.
⇒
M
ngl
=
2 2 2 2
2 2 2 2
69 .1,2 51,25 .(23,1 0,17) 47,75 .1,3 30,75 .(0,6 22,12)
1
.
73,7
19,2 .1,3 3,2 .(14,24) 17,25 .1,3 0,75 .14,24
 
+ + + + +
 
+ + + +
 
 
⇒
M
ngl
= 35,4 KG.m.
* Tính mômen quy đổi ( tính cho trường hợp 2p = 8).
+ ΠB% = 40%.
12
Bài Tập Lớn - Trang Bị Điện Máy Xếp Dỡ
+ Tính mô men quy đổi:
m

KG.m
+ Mômen định mức được tính theo công thức;
M
đm
=
.975
20.975
45,88
425 425
dm
P
= =
KG.m
Vậy :
M
qđ
< M
đm

⇒
Động cơ đã chọn thoả mãn điều kiện phát nhiệt.
CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN CHO CƠ CẤU NÂNG
2.1. Giải thích các ký hiệu:
13
Bài Tập Lớn - Trang Bị Điện Máy Xếp Dỡ
- ACB
1
, ACB
2
: Các cầu dao tự động có chức năng bảo vệ ngắn mạch.

: Các rơle nhiệt bảo vệ quá tải ở các cấp tốc độ 1, 2, 3 và cho
quạt gió
- 1b1 : Nút dừng khẩn cấp, được đặt ở tay điều khiển chính
- b12: Công tắc hành trình
- K : Tay điều khiển
- C
1
, C
2
: Công tắc tơ nâng và hạ
- C
3
, C
4
, C
5
: Công tắc tơ khống chế tốc độ 1, 2 và3
- C
6
: công tắc tơ khống chế mạch phanh
- C
7
: công tắc tơ khống chế quạt gió
- d
1
: Rơle trung gian thực hiện bảo vệ không
- d
2
, d
3

=1, tiếp điểm C
72
=1: động cơ sẵn sàng làm việc ở tốc độ 2 hoặc 3.
+ Khi tay điều khiển ở vị trí “0”: K
1
=1 => d
1
=1: cuộn hút của rơle d
1
được cấp nguồn
qua vị trí “0” của tay điều khiển, công tắc tơ C
3
=1, rơ le thời gian d
5
=1. Như vậy khi tay
điều khiển ở vị trí “0” thì động cơ sẵn sàng làm việc.
* Tay điều khiển ở vị trí nâng hàng:
+ Tốc độ 1: Muốn động cơ làm việc ở tốc độ 1 ta đặt tay điều khiển ở vị trí 1: K
1
=0,
K
2
=1 suy ra d
2
=1 tiếp điểm d
22
=1làm cho công tắc tơ C
1
=1=> các tiếp điểm trong mạch
14

4
và C
5
.
Quá trình hạ hàng diễn ra tương tự: K
3
=1, d
3
=1 =>d
32
=1 =>C
2
=1 =>C
24
=1 =>C
6
=1 sẵn
sàng cung cấp điện cho phanh điện từ. Trong khi đó tiếp điểm d
21
=0 =>d
2
=0 =>d
22
=0
=>C
1
=0. Vì C
24
=1 nên d
6

=1 sẵn sàng cấp điện cho công tắc tơ phanh C
6
. Vì C
4
=1 nên các tiếp điểm trong
mạch động lực C
41
=1 cấp điện cho cuộn dây tốc độ 2 và tiếp điểm C
42
=0 nên C
3
=0 =>
mở các tiếp điểm trong mạch động lực C
31
=0, cắt tốc độ 1
+ Tốc độ 3: Đặt tay điều khiển ở vị trí 3: K
2
=1 => d
2
=1, C
1
=1, d
6
=1, C
7
=1. K
5
=1 =>C
5
=1

6
=1 phanh điện từ có điện
và các tiếp điểm C
11
=1 để cấp nguồn cho cuộn dây. Trước đó C
3
=1. Như vậy động cơ
làm việc ở tốc độ 1. Vì d
6
=1 nhưng tiếp điểm của nó d
61
chưa đóng ngay. Sau một thời
gian trễ thì d
61
=1 =>C
4
=1->C
42
=0 =>C
3
=0 cắt tốc độ 1. C
4
=1 => C
41
=1 cấp điện cho
cuộn dây tốc độ 2. d
7
=1 sau một thời gian trễ d
71
=1 => C

2
=0 thì d
2
=0 => d
22
=0 nhưng C
1
vẫn =1 nhờ d
51
=1
và C
12
=1. Khi K
1
=1 =>C
3
=1 => C
31
=1. Như vậy cuộn dây tốc độ 1 có điện, d
5
song song
với C
3
nên d
5
=1. Sau một thời gian trễ d
51
=0 => C
1
=0 => C

=1, d
1
=1.
16