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.

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

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

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.

khác đều vượt quá mức cho phép. Ngoài ra chế độ làm việc của cần trục là chế
độ làm việc ngắn hạn lặp lại, khởi động, hãm thường xuyên.
1.1.3.3.Yêu cầu về điều khiển
- Tất cả truyền động cho các cơ cấu đều cần phải điều chỉnh tốc độ, lực và
gia tốc. Hàng hóa được dịch chuyển trong quỹ đạo không gian, cho nên tường
phải phối hợp hai hay ba chuyền động cùng một lúc.
- Chuyển dịch hàng hóa không gây ra va đậpvà không dao động quá mức,
phụ tải vượt số chuyền động, mo men quán tinh thay đổi do thay đổi tầm với và
Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 Page
GVHD: ThS.Trần Văn Khơi
10
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 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 Page
GVHD: ThS.Trần Văn Khơi
11
Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691
bán thành phẩm. Trong các xí nghiệp tuyển than, tuyển quặng, trên các bãi chứa
than của các nhà máy nhiệt điện thường lắp đặt cần trục. Trên các công trường
xây dựng dân dụng và công nghiệp thường lắp đặt các loại cổng trục và cần cẩu

endpoint
Dừng chế độ nâng hạ cần
khi chọn chế độ bảo dưỡng
13 Công tắc nút ấn Litmit bypass Ấn để bỏ qua chế độ ngắt
cuối
14 Công tắc nút ấn Rail brake up Ấn để nhấc phanh ray trước
khi cơ cấu dừng
15 Công tắc nút ấn Rain brake down Ấn để hạ phanh ray
16 Công tắc nút ấn Spare Bật nguồn dự trữ
17 Tay điều khiển Gantry left Di chuyển cẩu sang trái
18 Tay điều khiển Gantry right Di chuyển cẩu sang phải
19 Tay điều khiển Hoist up Nâng hàng
20 Tay điều khiển Hoist down Hạ hàng
21 Công tắc bật Main/aux . hoist Chọn cơ cấu nâng hạ ( chế
độ phụ)
22 Đèn báo Main hoist ready Chế độ nâng chính sẵn sàng
Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 Page
GVHD: ThS.Trần Văn Khơi
14
Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691
23 Đèn báo Gantry ready Chế độ di chuyển sẵn sàng
24 Công tắc nút ấn E – stop Dừng mọi hoạt động
25 Công tắc nút ấn Main contactor on Bật công tắc tơ chính
26 Công tăc tơ nút
ấn
Main contactor off Bật công tắc tơ chính
27 Công tăc tơ nút
ấn
Solalart buzzer Bật còi báo
28 Công tăc tơ nút

e. Độ cao khi nâng hàng: là độ cao lớn nhất của móc cẩu khi nâng hàng,
độ cao cẩu hàng phụ thuộc vào độ vươn tay cần cà chiều dài tay cần. Độ cao
cực đại của tay cần đạt được khi độ vươn của tay cần là cực tiểu và ngược lại.
f.Vận tốc nâng hàng: là quãng đường mà vật nặng đi được trong một đơn
vị thời gian.
g. Vận tốc nâng hàng: là qãng đường mà cần di chuyển được trong một
đơn vị thời gian. Tính bằng m/ph.
h. Tốc độ quay: là số vòng quay của bệ trong một đơn vị thời gian. Tính
bằng vg/ph.
i.Các kích thước chính: bao gồm chiều dai, chiều rộng và chiều cao.
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 4691
1
2
8
7
6
5
4
3
Hình 1.9 Cơ cấu nâng hạ hang dựng động cơ điện của cần trục kone.
1- Móc cầu .
2- Puly nâng.
3- Bloc đầu cần.
4- Cáp.
5- Trống tời.

1.3.2.3. Có khả năng rút ngắn thời gian quá độ
Các cơ cấu điều khiển chuyển động trên cần trục làm việc ở chế độ ngắn
hạn lặp lại, thường hệ số đúng điện ε% = 40% vì vậy thời gian quá độ chiếm
hầu hết thời gian công tác. Do đó việc rút ngắn thời gian quá độ là biện pháp cơ
bản để nâng cao năng xuất. Thời gian quá độ trong các chế độ công tác là thời
gian khởi động và thời gian hãm trong quá trình tăng tốc và giảm tốc. Để rút
ngắn thời gian quá độ cần sử dụng các biện pháp như: Chọn động cơ có mômen
khởi động lớn; Giảm mômen quán tính của các bộ phận quay; Dựng động cơ
điện có tốc độ không cao (1000-1500) v/ph.Đối với động cơ điện một chiều,
mômen khởi động phụ thuộc vào giới hạn của các phiến góp vì vậy thường chọn
dòng khởi động I kđ = (2-2,5)I đm .Đối với động cơ xoay chiều mômen khởi
động phụ thuộc vào loại động cơ, với động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc
mômen khởi động có thể đạt 1,5I đm, còn với động cơ không đồng bộ rotor dây
quấn về ngu yên tắc mômen khởi động có thể chọn bằng mômen tới hạn Mmax.
1.3.2.4. Có trị số hiệu suất cosφ cao
Công tác khai thác hợp lý cần trục trong bốc xếp hàng hoá là một yếu tố
để nâng cao tính kinh tế của hệ thống điều khiển. Như chúng ta đã biết hệ thống
truyền động điện của các cần trục thường không sử dụng hết khả năng công suất,
Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 Page
GVHD: ThS.Trần Văn Khơi
18
Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691
hệ số tải thường trong khoảng 0,3 - 0,4. Do vậy khi chọn các động cơ truyền
động phải chọn loại có hiệu cosφ cao và ổn định trong phạm vi rộng.
1.3.2.5. Đảm bảo an toàn hàng hoá
Đảm bảo an toàn cho hàng hoá, thiết bị và công nhân bốc xếp là yêu cầu
cao nhấttrong công tác khai thác vận hành cần trục. Để thực hiện điều đó 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

momen cản tĩnh (Mc) của phụ tải cảu máy quyết định.
Momen cản của cơ cấu sản xuất luôn ko thay đổi cả về độ lớn và về chiều
bất kể chiều quay của động cơ có thay đổi thế nào. Nói cách khác momen cản
của cơ cấu nâng hạ thuộc loại momen thế năng có đặ tính Mc = const và không
phụ thuộc vào chiều quay của động cơ. Điều đó có thể giải thích dễ dàng là mo
men của cơ cấu do trong lực của tải gây ra. Khi tang dự trữ thế năng ( nâng tải )
momen thế năng có tác dụng cản trở chuyển động :tức là hướng ngược chiều
quay của đồng cơ. Khi giảm thế năng ( hạ tải ) , momen thế năng lại là momen
gây ra chuyển động, nghĩa là cùng chiều quay của động cơ.
Hình 2.1 đặc tính tải nâng hạ
Từ đặc tính cơ của cơ cấu phụ thuộc tải có một số nhận xét sau:
+ Khi hạ tải ứng với trạng thái máy phát của động cơ thì Mđ là momen
hãm, Mc là momen gây chuyển động.
+ Khi cần trục hạ tải dụng lực: cả hai momen đều gây ra chuyển động.
Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 Page
GVHD: ThS.Trần Văn Khơi
21
Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691
Như vậy trong mỗi giai đoạn nâng, hạ tải động cơ cần phải được điều
khiển để làm việc đúng với trạng thái làm việc ở chế độ máy phát hay động cơ
sao cho phù hợp với đặc tính tải. Phụ tải của cần trục có thể biến đổi từ 0 ( khi
hạ móc hoặc nâng móc không tải ) đến khi giá trị lớn nhất.phức tạp hơn cả là các
điều kiện hạ tải . Khi hạ tải, trọng lượng của móc câu không đủ để bù lại các lực
ma sát trong truyền động, nên động cơ phải sinh ra một momen nhỏ theo chiều
hạ. Khi hạ tải trọng lớn, không nhựng các lực ma sát được khắc phục hết mà
động cơ còn bị tải kéo quay theo chiều của nó. Khi đó muốn hạn chế và điều
chỉnh tốc độ ta phải dung các phương tiện nhất định.
2.2.Lựa chọn hệ truyền động cho cơ cấu nâng hạ hàng cho cần trục kone 4691
2.2.1. Khái niệm
Ngày nay với sự phát triển của khoa học kĩ thuật thì các máy sản xuất

2.2.3. Truyền động điện
* Đặc điểm
Trong máy xây dựng truy ền động điện áp dụng khá phổ biến. Hệ thống
thực chất là các thiết bị được dựng để biến đổi điện năng thành cơ năng cho các
bộ phận công tác của máy đồng thời dựng để điều khiển các bộ phận công tác đó.
Hệ thống bao gồm: động cơ điện, bộ phận truyền động, dâu dẫn và các
thiết bị điều khiển, ngoài ra, trong hệ thống truyền động điện còn có những bộ
phận đặc biệt dựng để biến đổi điện năng với mục dích thay đổi các thông số của
chúng, đó là các bộnắn điện, bộ biến đổi tần số…
a) Ưu điểm
- Truyền được xa và rất xa nhưng kích kích thước vẫn nhỏ gọn, trọng
lượng nhẹ
- Có khả năng tự động hóa cao, truyền động nhanh, chính xác
- Đảm bảo vệ sinh môi trường
- Hoạt động tương đối âm d ịu, không gây tiếng ồn lớn
- Chăm sóc kỹ thu ật dể dàng
b) Nhược điểm
- Đòi hỏi các chặt chẻ các biện pháp và thiết bị an toàn cho người và
thiết bị
- Yêu cầu trình độ sử dụng cao
Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 Page
GVHD: ThS.Trần Văn Khơi
23
Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691
- Thường phối hợp với các loại truyền động khác và công suất truy ền
động thường không quá 100KW.
2.2.4. Hệ truyền động MF-ĐC 1 chiều.
Cấu trúc:
Hệ thống máy hát động cơ một chiều (F-Đ) là hệ truyền động điện mà bộ
biến đổi điện là máy phát điện một chiều kích từ độc lập