Đề tài Nghiên cứu tổng quan về cầu trục trong các nhà máy cơ khí - Thiết kế cải tiến hệ truyền động điện

í 0, quá trình sẽ ngược lại và động cơ sẽ được hãm dần, sau đó ngừng quay làm cơ cấu dừng di chuyển. *) Các bảo vệ Bảo vệ quá tải và ngắn mạch động cơ truyền động: được thực hiện bởi cầu dao tự động Q41 (có phần tử nhiệt bảo vệ quá nhiệt, bảo vệ ngắn mạch). Bảo vệ giới hạn hành trình di chuyển xe con: là nhiệm vụ của các công tắc hành trình S51.1, 2, 3, 4. 4. Chức năng các phần tử cơ bản và nguyên lý làm việc của cơ cấu nâng hạ hàng Sơ đồ mạch động lực và mạch điều khiển được thể hiện trên bản vẽ 5A và 7A [TL2]. *) Chức năng các phần tử: Nguồn cấp cho mạch động lực được lấy từ nguồn điện chính thông qua tiếp điểm chính công tắc tơ K1. T32 là máy biến dòng làm thay đổi dòng điện khi đưa vào bộ U32. U32 là bộ LIS - SE/SV bảo vệ quá tải, giảm sự thay đổi về dòng điện trong mạch. K21, K22, K23 là các cặp tiếp điểm của các contactor K21, K22, K23, khống chế chiều quay và tốc độ. 1V21, 2V21: Các cầu điôt có tác dụng nắn điện áp xoay chiều thành 1 chiều cấp cho phanh điện từ để dừng động cơ khi cần thiết. T11: Biến áp hạ áp, hạ điện áp từ 400V xuống 230V cấp điện cho 2 động cơ quạt gió làm mát động cơ chính (phía sơ cấp được bảo vệ bởi cầu chì F15 và F16, phía thứ cấp được bảo vệ bởi F1). Y1 là phanh điện từ F1 là cầu chì bảo vệ ngắn mạch cho hai động cơ quạt gió làm mát. S31.2 và S31.3: Hai công tắc hành trình theo chiều lên và xuống. *) Nguyên lý hoạt động Theo chiều nâng hàng: Ban đầu cầu trục đang ở chế độ dừng không hoạt động, tức là vị trí của tay điều khiển S21 đang ở vị trí 0, công tắc tơ K1 chưa có điện chưa cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống. Khi ở chế độ làm việc bình thường. K1 đã đóng cấp điện cho toàn bộ hệ thống. K1.1 đã có điện, đóng tiếp điểm K1.1 (13 _ 14) cấp điện cho bộ LIS- SE/SV. Đưa tay điều khiển S21 sang vị trí 1, S21 (13_14) đóng cấp điện cho chân E6 của bộ LIS - SE/SV. Khi tín hiệu phù hợp thì bộ LIS sẽ xuất tín hiệu ra ở chân 21, cấp điện điều khiển cho cuộn hút của K21. K21 có điện sẽ đóng các tiếp điểm thường mở K21 (13_14) để cấp điện cho công tắc tơ K26.1 làm đóng K26.1(1_2) (3_4) cấp điện cho phanh điện từ Y1 và làm đóng tiếp điểm thường mở mở chậm K26.1(57_58) cấp điện cho 2 động cơ quạt gió làm việc; K21(1-2, 3-4, 5-6) của mạch động lực cấp điện cho 2 động cơ thực hiện hành trình lên hàng tốc độ 1. Đưa tay điều khiển S21 sang vị trí 2, S21 (13_14) vẫn đóng và giữ nguyên các giá trị của nó và đóng thêm S21(33_34) cấp điện điều khiển cho chân E7 của bộ LIS xuất điện áp điều khiển ra chân 23 của bộ LIS cấp điện cho cuộn hút của K23. Mở các tiếp điểm K23(R1_R2) (R3_R4) loại bộ dây quấn của tốc độ 1 ra và đóng các tiếp điểm K23(1_2) (3_4) đưa bộ dây quấn của tốc độ 2 vào làm việc. Cầu trục lên hàng ở tốc độ 2. Nếu trong quá trình nâng hàng mà công tắc hành trình S31.2 bị tác động thì quá trình nâng hàng sẽ dừng lại. Khi muốn dừng, kéo tay điều khiển theo chiều ngược lại quá trình sẽ diễn ra ngược lại, khi S21 ở vị trí 0 tất cả các tiếp điểm sẽ trở về vị trí ban đầu như khi trước khi làm việc. Các tiếp điểm K21, K23 và K26.1 mở ra ngừng cấp điện cho động cơ và phanh điện từ. Động cơ được hãm dừng cưỡng bức. Duy nhất có tiếp điểm K26.1(57_58) sẽ vẫn đóng duy trì điện áp cho quạt gió, sau khoảng thời gian đặt trước ( thường trong thực tế đặt 180 giây) tiếp điểm sẽ nhả ra, ngừng cấp điện cho quạt. Theo chiều hạ hàng: Quá trình hạ hàng diễn ra tương tự, nhưng lúc này thay K21 bằng K22; và công tắc hành trình S31.3 bị tác động thì quá trình hạ hàng sẽ dừng. *) Các bảo vệ: Bảo vệ quá tải động cơ: được thực hiện bởi bộ LIS – SE/SV. Bảo vệ vượt hành trình nâng hạ: việc này được thực hiện nhờ các công tắc giới hạn hành trình (ngắt cuối) S31.2, S31.3. Bảo vệ ngắn mạch động cơ quạt gió bằng cầu chì F1. 2.1.3. Đánh giá cầu trục ABUS 1. Về kỹ thuật điều khiển Cầu ABUS là một trong những cầu trục được sử dụng lâu đời và rộng rãi trong các nhà máy xí nghiệp. Về kỹ thuật điều khiển: Ngoài các phần tử chính chuyên dùng là các công tắc tơ, rơle, để cải thiện điều kiện làm việc của cầu trục thì cần có thêm thiết bị quạt gió cho các động cơ truyền động. Điều này giúp cho thiết bị được làm mát đảm bảo an toàn trong công tác vận hành. Mạch có cấu tạo mạch đơn giản, trong đó có sử dụng chỉnh lưu cầu dùng cho các phanh một chiều; và có bộ bảo vệ quá tải sử dụng trong cơ cấu nâng hạ hàng, có tác dụng bảo vệ quá tải động có trong quá trình cầu hoạt động. Cơ cấu di chuyển có sử dụng bộ chỉnh lưu và biến tần để điều chỉnh tốc độ khi di chuyển. Tần số ra của biến tần thay đổi bằng cách dịch chuyển các tay điều khiển. Đây là biến tần gián tiếp, của hãng ABUliner có nhiều ưu điểm như là: - Có khả năng điều chỉnh tần số theo giá trị đặt mong muốn - Có khả năng điều chỉnh điện áp theo tần số để duy trì từ thông khe hở không đổi trong vòng điều chỉnh mômen. - Độ tin cậy cao, với kỹ thuật tin học và điện tử công suất ngày càng phát triển, các thiết bị bán dẫn và kỹ thuật biến đổi điện năng công suất lớn được đưa vào sử dụng phổ biến thì ngày càng làm cho kỹ thuật điều chỉnh tốc độ đạt được chỉ tiêu về chất lượng và kinh tế. Việc sử dụng bộ biến tần gián tiếp này trong cơ cấu di chuyển, hệ thống cầu trục đảm bảo quá trình mở máy êm, dải điều chỉnh tốc độ rộng, điều khiển trơn, hãm dừng chính xác. Phần điều khiển hoạt động động cơ bằng công tắc tơ, rơle hoạt động chưa chính xác, tin cậy, an toàn. Nhìn chung chưa có sự cố nghiêm trọng xảy ra. 2. Về kỹ thuật năng lượng truyền động điện Trong cầu trục này đã sử dụng các động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc loại có nhiều cuộn dây quấn trên stator để truyền động cho các cơ cấu chính. Các động cơ này có ưu điểm là: có thể tạo ra các cấp tốc độ khác nhau bằng cách đổi nối các cuộn dây hoặc thay đổi điện áp, tần số nguồn cấp cho các cuộn dây stator. Việc đổi chiều quay các động cơ này thường thực hiện bằng phương pháp đổi thứ tự pha điện áp nguồn cấp. Phạm vi điều chỉnh tốc độ lớn. Tuy nhiên cũng có nhược điểm là độ trơn điều chỉnh không cao, có thể gây nên lực giật trong quá trình làm việc của cầu trục. Ngoài ra các trang thiết bị lắp đặt đều là loại chuyên dụng cho cầu trục có tần suất làm việc cao và tin cậy. 2.2. ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN CẤP NGUỒN CHO CÁC PHỤ TẢI CẦU TRỤC ABUS Để lựa chọn được phương án điều khiển cấp nguồn tối ưu nhất, tạo ra năng suất cao tối ưu, đảm bảo hiệu quả trong quá trình sản xuất thì trước tiên ta phải đưa ra được nhiều phương án cấp nguồn khác nhau. Sau đó phân tích các ưu nhược điểm của mỗi phương án thiết kế cấp nguồn sao cho phương án được lựa chọn là khả thi, cho hiệu quả hoạt động là tốt nhất và tính kinh tế cao. Vì vậy ta có một số các phương án cấp nguồn cho cầu trục ABUS sau đây: 2.2.1. Cấp nguồn cho các phụ tải cầu trục ABUS với động cơ truyền động rôto dây quấn Sơ đồ tổng thể cấp nguồn cho các phụ tải cầu trục của phương án được trình bày trong hình 2.2a. Nguồn điện cung cấp cho cầu trục được lấy từ lưới điện ba pha và được điều khiển bằng các cầu dao, công tắc tơ, rơle. Điện áp cung cấp cho các động cơ 3 pha, Uđm = 380V, tần số f=50Hz. Điện áp cung cấp cho mạch điều khiển (Uđk = 220V) bởi máy biến áp 380/48V. Thứ tự cấp nguồn cho cầu trục: Cầu dao chính MCB1 đóng cấp điện cho toàn bộ hệ thống. Mạch điều khiển lấy nguồn 48V qua máy biến áp hạ áp 380/48V. Khi đó MCB2 =1 mạch điều khiển được cấp nguồn. Để tiến hành cung cấp nguồn điện cho mạch động lực cho các cơ cấu nâng hạ hàng, cơ cấu di chuyển xe cầu, cơ cấu di chuyển xe con thì trước tiên ta phải đưa tất cả tay điều khiển của các cơ cấu chính về vị trí 0. Sau đó đóng cầu dao MCB4 cấp nguồn cho quạt làm mát. Tiếp đó ấn nút khởi động hệ thống ở mạch điều khiển để thực cấp điện cho cuộn hút của công tắc tơ chính K1. Khi tiếp điểm của công tắc tơ chính đã đóng thì mạch động lực các cơ cấu được cấp điện để sẵn sàng hoạt động. Có thay đổi tốc độ bằng cách thay đổi giá trị các điện trở trong mạch rôto. Các cầu dao MCB3 cấp nguồn cho động cơ di chuyển xe cầu, MCB5 cấp nguồn cho động cơ nâng hạ, MCB6 cấp nguồn cho động cơ chuyển xe con. Các cầu dao MCB7, MCB8 và MCB9 đóng cấp nguồn cho các phanh của các cơ cấu. Trong mạch động lực của các cơ cấu sử dụng các động cơ không đồng bộ rôto dây quấn và các phanh hãm dừng. * Hạn chế: Vùng điều chỉnh tốc độ hoạt động của các cơ cấu còn phụ thuộc vào giá trị điện trở phụ trong mạch rotor. Số lượng công tắc tơ, rơle sử dụng còn nhiều nên độ tin cậy hoạt động chưa cao, hay có sự đánh lửa làm giảm tuổi thọ thiết bị. Kích thước các thiết bị điều khiển và hoạt động còn cồng kềnh, chiếm nhiều diện tích mặt bằng sản xuất. Mặt khác vật tư thiết bị cho phương án này gặp nhiều khó khăn do trên thị trường không sản xuất phổ biến. Khả năng tự động hoá thấp, khó kết nối điều khiển nối mạng trong nhà máy. Gây nhiều khó khăn trong việc quản lý thiết bị. Hình 2.2a. Sơ đồ tổng thể cấp nguồn cho các phụ tải cầu trục ABUS sử dụng động cơ KĐB rôtor dây quấn 2.2.2. Cấp nguồn cho các phụ tải cầu trục ABUS với động cơ một chiều kết hợp bộ chỉnh lưu. Sơ đồ tổng thể cấp nguồn cho các phụ tải cầu trục của phương án được trình bày trong hình 2.2b. Nguồn điện cung cấp cho cầu trục được lấy từ lưới điện ba pha và được điều khiển bằng các cầu dao, công tắc tơ, rơle. Cách bố trí các phần tử giống như phương án dùng động cơ rôto dây quấn. Nhưng trong phương án này ta dùng bộ chỉnh lưu cầu 3 pha cấp nguồn cho các động cơ truyền động là động cơ một chiều. Khi đó để thay đổi tốc độ động cơ và đảo chiều dịch chuyển của cơ cấu ta điều khiển bộ chỉnh lưu, cụ thể điều khiển xung mở các thiristor trong bộ chỉnh lưu để có được điện áp như ý muốn dẫn tới thay đổi tốc độ truyền động của động cơ. Ưu nhược điểm của phương án * Ưu điểm: Sử dụng động cơ một chiều kết hợp bộ chỉnh lưu có khả năng điều chỉnh tốc độ trong phạm vi rộng. Điều chỉnh trơn láng chính xác, dễ tạo đường đặc tính cơ học phù hợp với yêu cầu làm việc của máy,có khả năng quá tải cao,cần có nguồn điện một chiều. * Hạn chế: Hệ làm việc kém tin cậy. Giá thành hệ thống đắt. Động cơ cần cấp nguồn một chiều riêng. Trong đó hệ thống điều khiển bộ chỉnh lưu phức tạp khó thao tác. Hình 2.2b. Sơ đồ tổng thể cấp nguồn cho các phụ tải cầu trục ABUS sử dụng động cơ một chiều. 2.2.3. Cấp nguồn cho các phụ tải cầu trục ABUS với động cơ thực hiện là ĐCKĐB stator có nhiều cuộn dây Sơ đồ tổng thể cấp nguồn cho các phụ tải cầu trục của phương án được trình bày trong hình 2.2c. Đây là phương án thiết kế cấp nguồn hiện đang được áp dụng cho cầu trục ABUS trong nhà máy đóng tàu Phà Rừng. Nguyên lý hoạt động của hệ thống điều khiển cấp nguồn cho các phụ tải là: Để đưa toàn bộ hệ thống vào làm việc thì nguồn điện được lấy từ lưới điện 3 pha chạy dọc nhà xưởng của xí nghiệp. Qua thiết bị cầu chì bảo vệ ngắn mạch F1, một hướng qua F10,11 sau đó qua biến áp T1 (380/48V) và qua F12 cấp nguồn cho mạch điều khiển các tay trang, các cuộn hút công tắc tơ rơle, còi báo động. Còn một hướng là qua tiếp điểm công tắc tơ chính đi đến cấp nguồn cho mạch động lực các cơ cấu. Với mạch động lực cơ cấu di chuyển xe cầu, nguồn điện qua cầu chì F60, qua cuộn kháng nguồn T62 và bộ lọc chính cấp nguồn cho biến tần. Bộ biến tần này cấp nguồn cho động cơ di chuyển xe cầu. Nguồn cấp cho phanh điện từ hãm dừng động cơ di chuyển được lấy từ khối chỉnh lưu U62. Với mạch động lực cơ cấu nâng hạ hàng, dòng điện được chia thành hai hướng. Một hướng là qua biến dòng và bộ cảm nhận tín hiệu dòng điện để đưa về điều khiển (U32) và qua một số tiếp điểm của công tắc tơ đến cấp nguồn cho các động cơ nâng hạ, các khối chỉnh lưu để cấp điện cho phanh điện từ. Một hướng qua cầu chì F15,16, qua biến áp T11 cấp nguồn cho quạt gió làm mát động cơ nâng hạ. Hình 2.2c. Sơ đồ tổng thể cấp nguồn cho các phụ tải cầu trục ABUS sử dụng động cơ KĐB stato có nhiều cuộn dây. Với mạch động lực cơ cấu di chuyển xe con, nguồn điện được cấp khi đóng áptômat Ap, qua một số tiếp điểm các công tắc tơ đến cấp nguồn cho các động cơ di chuyển xe con. Nguồn cấp cho phanh là nguồn một chiều được lấy từ hai khối chỉnh lưu V41 và V42. Ưu nhược điểm của phương pháp: * Ưu điểm: Mạch điều khiển khá đơn giản, chủ yếu là các công tắc tơ, rơle nên tiết kiệm chi phí trong quá trình thiết kế và lắp đặt. Đơn giản trong vận hành, bảo dưỡng dễ dàng hơn. * Hạn chế: Vì mạch chủ yếu gồm các công tắc tơ, rơle nên điều khiển còn thủ công và bằng tay là chính, chưa có sự tự động hoá ở đây. Vì vậy dẫn đến hiệu quả hoạt động còn thấp, chưa đáp ứng được nhu cầu sản xuất. Các thiết bị điều khiển có độ tin cậy không cao. Khi hoạt động, sự đóng mở các tiếp điểm gây ra sự đánh lửa làm giảm tuổi thọ các thiết bị. Động cơ sử dụng là động cơ không đồng bộ stator nhiều cuộn dây, việc thay đổi tốc độ thực hiện khó khăn (chủ yếu là đổi nối các cuộn dây stator của động cơ) và thay đổi được ít cấp tốc độ. Độ trơn điều chỉnh không cao. Hiện nay trên thị trường các loại động cơ stator nhiều cuộn dây ít được sử dụng nên không sản xuất đại trà nữa. Vì vậy khi muốn thay thế động cơ này sẽ gặp nhiều khó khăn. Mặt khác tính tự động hoá rất thấp, chưa có khả năng điều khiển nối mạng trong toàn nhà máy. 2.2.4. Cấp nguồn cho các phụ tải cầu trục ABUS với động cơ thực hiện là ĐCKĐB roto lồng sóc được điều khiển bằng các bộ biến tần kết hợp PLC Sơ đồ tổng thể cấp nguồn cho các phụ tải cầu trục của phương án được trình bày trong hình 2.2d. Đây là phương án cải tạo cấp nguồn sử dụng cấu trúc điều khiển các hệ thống dùng PLC và dùng bộ biến tần cấp cho động cơ không đồng bộ roto lồng sóc cho cầu trục. Ở phương án này nguồn điện được lấy từ lưới, sau khi đóng cầu dao MCB1, cấp nguồn cho hệ thống đo lường gồm máy biến dòng, máy biến điện áp, vônkế, ampekế. Khi các thông số đo được ở trạng thái bình thường thì cho phép đóng cầu dao MCB2 cấp nguồn cho các bộ biến tần. Các bộ biến tần cấp nguồn cho các động cơ nâng hạ, động cơ di chuyển xe con và di chuyển xe cầu để phục vụ truyền động các cơ cấu. Cầu dao MCB3 cấp nguồn cho các cơ cấu phụ. Đóng cầu dao MCB5 qua các bộ chỉnh lưu cấp điện cho cơ cấu phanh hãm dừng di chuyển xe cầu. Đóng cầu dao MCB6 cấp nguồn cho phanh cơ cấu di chuyển xe con. MCB7 cấp nguồn cho quạt gió làm mát động cơ nâng hạ và phanh cho cơ cấu nâng hạ. Đóng cầu dao MCB8, MCB9, MCB10 cấp nguồn cho: nguồn điều khiển chính 200V, cuộn điều khiển 100V, bàn điều khiển các thiết bị làm mát, các thiết bị chiếu sáng, nguồn dự phòng, chiếu sáng cabin, làm mát trong cabin điều khiển. Nguồn 24V được cấp cho PLC thông qua khối coltrol desk. Phương án này có những ưu nhược điểm như sau: * Ưu điểm: Việc sử dụng động cơ KĐB rotor lồng sóc sẽ cho phạm vi điều chỉnh tốc độ lớn. Có độ trơn điều chỉnh cao, giảm được tối đa lực giật trong quá trình làm việc của cầu trục. Hình 2.2d. Sơ đồ điện nguyên lý cấp nguồn cho các phụ tải cầu trục ABUS sử dụng PLC và bộ biến tần cấp cho ĐCKĐB rotor lồng sóc. Đặc biệt động cơ không đồng bộ sử dụng cho cầu trục có phạm vi công suất rộng, vì vậy chúng được sử dụng hết sức rộng rãi. Các thiết bị được sử dụng trong mạch là các thiết bị hiện đại, đang được sử dụng rất phổ biến trong các ngành công nghiệp. Vì vậy việc thay thế thiết bị khi gặp sự cố hỏng hóc cũng trở nên đơn giản hơn. Mức độ tự động hoá cao, có thể thực hiện việc điều khiển nối mạng trong nhà máy, điều khiển từ xa một cách dễ dàng. Thiết bị điều khiển tương đối gọn nhẹ nên công việc vận chuyển thuận tiện. Số lượng công tắc tơ, rơle được giảm bớt làm tăng độ tin cậy trong quá trình làm việc của cầu trục. Các báo động, bảo vệ, báo lỗi được trang bị đầy đủ đảm bảo an toàn cho các thiết bị và cho người vận hành. * Hạn chế: Vốn đầu tư lớn hơn và yêu cầu người vận hành phải có trình độ nhất định. Qua bốn phương án cấp nguồn đã trình bày ở trên ta sẽ sử dụng một phương án cấp nguồn cho hệ thống cải tiến. Để lựa chọn được phương án cấp nguồn thích hợp thì ta đi vào phân tích phương án thiết kế hệ truyền động điện cho các cơ cấu của cầu trục ABUS. 2.3. ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG HẠ HÀNG CẦU TRỤC ABUS Qua tìm hiểu cầu trục trong nhà máy, đặc biệt là cầu trục ABUS ta thấy hệ thống truyền động điện cầu trục làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại (NHLL). Ở hệ thống này chế độ làm việc NHLL được biểu thị một cách dứt khoát rõ ràng về cả thời gian nghỉ và thời gian chu kỳ. Khi máy không làm việc động cơ được ngắt hoàn toàn khỏi nguồn. Trong lĩnh vực truyền động cầu trục, cần trục trước kia, động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp được dùng rất phổ biến trong cần trục. Sở dĩ như vậy là bản thân loại động cơ này có những ưu điểm mà các loại động cơ không đồng bộ và đồng bộ không có được, đặc biệt là những yêu cầu rất đặc trưng của một số lĩnh vực truyền động. Trước hết vì nó dùng nguồn một chiều nên nó yêu cầu số lượng thanh trượt ít so với các loại động cơ khác. Đối với truyền động nâng, động cơ này đảm bảo được những tốc độ nâng hạ ổn định cho mọi tải trọng. Tuy nhiên hiện nay, được sự hỗ trợ của các thiết bị công suất, cùng với những đặc điểm như: rẻ, cấu tạo đơn giản, tin cậy, hiệu suất cao thì động cơ không đồng bộ đã thay thế hầu hết các loại động cơ điện một chiều trong lĩnh vực này. Thực vậy, nhờ những tiến bộ sâu sắc của lĩnh vực vi điện tử và điện tử công suất mà càng có nhiều thiết bị cho phép khắc phục nhược điểm của động cơ không đồng bộ, cụ thể là người ta đã tạo ra được tất cả những đặc tính cơ thoả mãn hầu hết quá trình công nghệ khắt khe nhất, đồng thời lại cho phép hạ giá thành vận hành và lắp đặt. Mặt khác, việc dùng động cơ xoay chiều không đồng bộ cũng tiện lợi do việc dùng nguồn xoay chiều 3 pha vốn sẵn có trong công nghiệp. Động cơ dùng để phục vụ cho cơ cấu nâng hạ cũng như các cơ cấu di chuyển trong cầu trục là loại động cơ có điều chỉnh tốc độ và có đảo chiều quay. Như vậy, để thực hiện được truyền động trong cầu trục chúng ta có thể dùng 2 loại hệ truyền động với động cơ một chiều hoặc xoay chiều. Để thiết kế cơ cấu nâng hạ ta đi vào tìm hiểu bố trí dẫn động cơ cấu từ đó đề xuất các phương án cải tiến hệ truyền động điện cơ cấu nâng hạ hàng. 2.3.1. Bố trí dẫn động cơ cấu nâng hạ hàng Cơ cấu nâng hạ có thể được truyền động bằng 2 động cơ phục vụ truyền động hoặc 1 động cơ. Khi sử dụng 2 động cơ truyền động sẽ xuất hiện các sai lệch tốc độ của hai đầu trục động cơ truyền động. Điều này xuất phát từ nguyên nhân các bộ máy trùng khít tốc độ (động cơ), các tỷ số truyền không giống nhau (hộp giảm tốc), các đường kính bánh xe sai lệch. Hơn nữa việc sử dụng hai động cơ truyền động cho cơ cấu nâng hạ hàng sẽ dẫn tới chi phí cho các phần tử cao. Các đầu trục truyền có thể sai lệch ảnh hưởng tới cơ cấu. Còn việc sử dụng một động cơ truyền động sẽ làm cho cơ cấu đơn giản, ít gây ra sự cố. Ta có kết cấu bố trí dẫn động cơ cấu nâng hạ được thể hiện trên hình 2.3 Hình 2.3. Sơ đồ bố trí dẫn động cơ cấu nâng hạ. Theo sơ đồ này cơ cấu gồm có động cơ điện 1, hộp giảm tốc 2, khớp nối vòng đàn hồi, trong đó nửa khớp phía bên hộp giảm tốc được sử dụng làm bánh phanh, tang 4, khớp răng đặc biệt nối tang nối trục ra của hộp giảm tốc bằng khớp răng đặc biệt, ta sẽ được kính thước chiều dài của cơ cấu nhỏ gọn, đồng thời đảm bảo việc chế tạo từng cụm riêng, tháo lắp dễ dàng. 2.3.2. Các phương án thiết kế hệ truyền động điện cơ cấu nâng hạ hàng 1. Phương án dùng động cơ rôto dây quấn Phương án thay đổi điện trở phụ mạch rôto với động cơ rôto dây quấn được biểu diễn trên hình 2.4a. Hình 2.4a. Phương án thiết kế hệ truyền động điện cơ cấu nâng hạ dùng động cơ rôto dây quấn. Theo phương án này ta có: Cơ cấu dùng một động cơ phục vụ truyền động nâng hạ. Động cơ được cấp điện 3 pha 380V qua cầu dao 2MCB và 23 MCB. Các cầu dao 21MCB, 22MCb cấp nguồn cho quạt làm mát cơ cấu và động cơ phục vụ phanh hãm. Phanh và quạt làm mát được bảo vệ bằng các rơ le nhiệt. Ở đây ta sử dụng động cơ không đồng bộ rôto dây quấn và mắc thêm điện trở phụ vào mạch roto để hạn chế dòng điện khởi động hoặc đồng thời để điều chỉnh tốc độ. Còn 2 công tắc tơ 24M và 25M để thực hiện đóng ngắt cấp nguồn và đảo chiều quay động cơ, phục vụ cho việc nâng tải hạ tải của cầu trục. Ưu, nhược điểm của phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ 3 pha bằng cách thay đổi điện trở phụ: - Ưu điểm: Có tốc độ phân cấp. Tốc độ điều chỉnh nhỏ hơn tốc độ cơ bản. Tự động hóa trong điều chỉnh dễ dàng. Làm tăng khả năng mở máy của động cơ khi đưa điện trở phụ vào mạch rôto. Các thao tác điều chỉnh đơn giản Giá thành vận hành sửa chữa thấp. - Nhược điểm: Tổn thất năng lượng lớn, dòng khởi động lớn gây sụt áp trong lưới điện. Tốc độ ổn định kém. Cosφ của máy thường không cao Đặc tính điều chỉnh tốc độ không tốt. 2. Phương án dùng động cơ một chiều kết hợp bộ chỉnh lưu. Phương án dùng động cơ một chiều kết hợp bộ chỉnh lưu được biểu diễn trên hình 2.4b. Theo phương án này cơ cấu dùng một động cơ phục vụ truyền động nâng hạ. Các phụ tải được cấp nguồn như phương án dùng động cơ rôto dây quấn. ở đây động cơ được cấp điện 3 pha 380V qua cầu dao 2MCB và 23 MCB. Các cầu dao 21MCB, 22MCb cấp nguồn cho quạt làm mát cơ cấu và động cơ phục vụ phanh hãm. Phanh và quạt làm mát được bảo vệ bằng các rơ le nhiệt. Hình 2.4b. Phương án thiết kế hệ truyền động điện cơ cấu nâng hạ dùng động cơ một chiều cùng bộ chỉnh lưu. Động cơ được sử dụng ở đây là động cơ một chiều được cấp nguồn từ bộ chỉnh lưu để có thể điều khiển thay đổi điện áp cấp vào động cơ nhờ bộ chỉnh lưu. Khi đó việc thay đổi tốc độ nang hạ của cơ cấu sẽ được điều khiển bởi bộ chỉnh lưu. Hệ Truyền Động T-Đ có đảo chiều quay được xây dựng trên hai nguyên tắc cơ bản : - Giữ nguyên chiều dòng điện phần ứng và đảo chiều dòng kích từ của động cơ - Giữ nguyên chiều dòng kích từ và đảo chiều dòng điện phần ứng Ưu, nhược điểm của phương pháp này là: Sử dụng động cơ một chiều kết hợp bộ chỉnh lưu có khả năng điều chỉnh tốc độ trong phạm vi rộng. Dễ tạo đường đặc tính cơ học phù hợp với yêu cầu làm việc của máy vì vậy cơ cấu truyền động tối ưu. * Hạn chế: Hệ làm việc kém tin cậy. Giá thành hệ thống đắt. Ngoài ra hệ thống điều khiển bộ chỉnh lưu phức tạp khó thao tác. 3. Phương án dùng động cơ rôto lồng sóc kết hợp bộ biến tần Phương án dùng động cơ rôto lồng sóc kết hợp bộ biến tần được biểu diễn trên hình 2.4c. Hình 2.4c. Phương án dùng động cơ rôto lồng sóc kết hợp bộ biến tần. Trong phương án này biến tần sẽ được đóng cấp nguồn bởi các cầu dao, công tắc tơ. Khi đó động cơ truyền động và máy phát xung PG sẽ được cấp nguồn và điều khiển bởi biến tần. +) Các ưu điểm khi sử dụng biến tần: Biến tần kết hợp với động cơ không đồng bộ đem lại những lợi ích sau: - Đảm bảo đặc tính khởi động mềm dẻo tránh hiện tượng sụt áp cho nhà máy - Hiệu suất làm việc của máy cao. - Quá trình khởi động và dừng động cơ rất êm dịu nên giúp cho tuổi thọ động cơ và các cơ cấu khi dài hơn. - An toàn, tiện lợi việc bảo dưỡng cũng it hơn do vậy đó giảm bớt số công nhân phục vụ, vận hành. - Tiết kiệm điện năng ở mức tối đa trong quá trình khởi động và vận hành. - Hệ thống có thể kết nối với máy tính ở trung tâm từ trung tâm điều khiển nhân viên vận hành có thể thấy được hoạt động của hệ thống và các thông số vận hành (áp suất, lưu lượng, vòng quay…) trạng thỏi làm việc cũng như cho phép điều chỉnh, chuẩn đoán và xử lý các sự cố có thể xảy ra. Với phương pháp truyền động dùng biến tần cho động cơ không đồng bộ rô to lồng sóc ta có những ưu nhược điểm sau Ưu điểm: Mở rộng dải điều chỉnh nâng cao chất lượng động học của hệ thống điều chỉnh tốc độ. Ứng dụng trong các hệ cần thay đổi tốc độ nhiều động cơ cùng một lúc hoặc các hệ đơn lẻ có yêu cầu tốc độ cao. Khi làm việc với động cơ KĐB Rotor lồng sóc sẽ có kết cấu đơn giản vững chắc giá thành hạ, làm việc trong nhiều môi trường khác nhau. Có rất nhiều bộ biến tần của nhiều hãng khác nhau bàn trên thị trường. Nhược điểm: Mạch điều khiển rất phức tạp. Giá thành bộ biến tần còn đắt. Kết luận: Với cầu trục ABUS làm việc trong nhà máy đóng tàu Phà Rừng hiện nay cùng với những ưu điểm vượt trội của biến tần ta quyết định lựa chọn phương án dùng động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc kết hợp với bộ biến tần. 2.4. ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU DI CHUYỂN XE CON VÀ XE CẦU CẦU TRỤC ABUS 2.4.1. Các phương án thiết kế cơ cấu di chuyển cầu trục Có ba phương án bố trí kết cấu bộ máy di chuyển cầu trục. 1, Phương án 1. Hình 2.5a. Cơ cấu di chuyển cầu trục động cơ dẫn động chung. Phương án này áp dụng cho cầu trục cỡ nhỏ, dùng sơ đồ với trục truyền dài quay chậm. Ở đây động cơ điện là nguồn dẫn điện chung, nối với hộp giảm tốc 2 truyền mômen xoắn tới bánh xe 3 nhờ trục truyền động 6. Trục này được chế tạo thành nhiều đoạn nối với nhau bằng các khớp nối trục 4 và được đỡ bởi các ổ trục trung gian 7, phanh 5 là phanh hai guốc thường đóng. Ưu điểm : Kết cấu đơn giản, độ chính xác di chuyển cao, ít gây xiên lệch giá cầu. Nhược điểm : Là cầu có khẩu độ nhỏ, kích thước bộ di chuyển lớn, chiếm nhiều không gian, trọng lượng lớn tập trung tại điểm có mômen uốn gây ra là lớn nhất do chịu mômen xoắn lớn. Trục truyền dài ở trường hợp này ở cấp quay chậm nên giá trị mômen là lớn nhất trong cơ cấu. Do đó bản thân trục, ổ, k