nghiên cứu tổng quan về hệ thóng tời đơn trên tàu thuỷ. mô phỏng điều khiển truyền động điện cho các động cơ truyền động một chiều

Lời nói đầu
Ngày nay tời hàng và cần đóng vai trò quan trọng trên các con tàu ở các
cảng sông cảng biển, nó luôn là phơng tiện không thể thiếu để bốc xếp hàng
hoá. Với kỹ thuật điều khiển tiên tiến hiện đại có nhiều ứng dụng của các
thành tựu khoa học kỹ thuật nh là tin học và điện tử công suất nhóm thiết bị
này hiện nay hệ thống điều khiển của nó rất hiện đại.
Tại các bến cảng các thiết bị làm hàng có vị trí hết sức quan trọng góp
phần lớn quyết định năng suất, hiệu quả kinh tế trong đó có thiết bị tời hàng.
Cùng với sự phát triển kinh tế của nớc nhà lợng hàng hoá xuất nhập khẩu, lu
chuyển nội địa tăng nhanh nên yêu cầu nhiệm vụ của các thiết bị làm hàng
ngày càng phải đáp ứng về năng suất, đủ sức cạnh tranh với các cảng biển của
các nớc trong khu vực. Chính vì vậy, các thiết bị tời, cẩu hàng đợc nhập về nớc
ngày một hiện đại đợc sản xuất bởi liên bang Xô Viết trớc đây và liên bang
Đức, Mỹ, Nhật Bản, với năng suất làm hàng cao, vận hành an toàn, tiện lợi
cho ngời và thiết bị.
Với tầm quan trọng nh vậy, việc nghiên cứu thiết bị tời hàng là một nhiệm
vụ quan trọng nhằm nắm vững nguyên lý làm việc của hệ thống, đa ra các ph-
ơng án khai thác, bảo dỡng hợp lý đồng thời ngày một hoàn thiện hệ thống.
Việc Nghiên cứu tổng quan về hệ thóng tời đơn trên tàu thuỷ. Mô
phỏng điều khiển truyền động điện cho các động cơ truyền động một
chiều sẽ trang bị thêm cho em kiến thức thực tế về tự động hoá và những ứng
dụng của khoa học công nghệ để phục sản xuất
Chơng 1.Tổng quan hệ thống tời đơn trên tàu thuỷ
1.1. Đặc điểm chung
1.1.1. Đặc điểm của thiết bị tời đơn
Tời hàng là thiết bị bốc xếp hàng hoá đợc sử dụng rộng rãi trên các tàu vận
tải có trọng tải lớn và chạy đờng dài.Chúng thực hiện chức năng bốc xếp hàng
hoá từ tàu lên bờ hoặc ngợc lại hay bốc xếp hàng hoá giữa hai tàu với nhau khi
đang neo đậu trên vịnh, trên biển. Tời hàng có u điểm hơn các thiết bị làm hàng
khác nh: khả năng quá tải cao, tầm với không hạn chế, có thể làm việc an toàn
ngay khi tàu bị nghiêng. Tuy nhiên, hạn chế của tời đơn là: thời gian đa hệ thống

vào làm việc lớn, hệ thống cồng kềnh.
Cầu trục thờng đợc dùng nhiều trên các tàu có trọng tải nhỏ hoặc trung bình
chạy trên các tuyến đờng ngắn. Thiết bị này có u nhợc điểm: khả năng sẵn sàng
làm việc cao; tầm với bị hạn chế; làm việc không an toàn khi tàu bị nghiêng quá
5
0
; khả năng quá tải kém.
Để tận dụng các u điểm và hạn chế các nhợc điểm của tời hàng và của cần
trục, các nhà thiết kế đã chế tạo ra một thiết bị làm hàng đợc gọi là tời đơn. Đây
là loại tời có một móc và cần có thể quay đợc. Loại tời này đang đợc sử dụng
rộng rãi trên đội tàu của Nhật Bản, Canada,
Truyền động điện tời đơn bao gồm 3 cơ cấu: cơ cấu nâng hạ hàng, cơ cấu
nâng hạ cần, và cơ cấu thay đổi tầm với cần. Chế độ công tác là chế độ ngắn hạn
lặp lại, tuỳ từng cơ cấu mà hệ số ngắn hạn lặp lại có thể là 25% hoặc 40%.
* Những u nhợc điểm của thiết bị tời đơn bằng điện:
Ngày nay mức độ điện khí hoá và tự động hoá ngày càng phát triển thì tời
hàng và cần trục sử dụng máy hơi nớc và diezel đã hầu nh không còn đợc sử
dụng nữa, thiết bị làm hàng bằng điện có u điểm cơ bản sau:
- Tính kinh tế cao: Hiệu suất của các động cơ điện cao hơn rất nhiều so với
các máy hơi nớc (0,7 0,9 so với 0,15 0,2). Năng lợng điện dễ dàng truyền
tải đi xa mà không gây ra tổn hao đáng kể.
- Dễ dàng thực hiện các quá trình điều khiển tự động, điều khiển từ xa, giải
phóng ngời lao động khỏi những lao động đơn điệu, nặng nhọc.
- Không gây tiếng ồn lớn trong quá trình làm việc. Vệ sinh công nghiệp đợc
đảm bảo.
Tuy nhiên, bên cạnh những u điểm chúng ta còn phải kể đến một số các nh-
ợc điểm sau: có khả năng gây ra cháy nổ do quá trình làm việc có xuất hiện tia
lửa điện; giá thành ban đầu cao.
1.1.2. Những yêu cầu đối với hệ thống thiết bị tời đơn:
Yêu cầu cao nhất đối vời thiết bị làm hàng tàu thuỷ nói chung và thiết bị tời

đơn nói riêng là rút ngắn thời gian bốc xếp hàng hoá tại bến cảng. Ngày nay các
con tàu có tốc độ vận tải khá cao (có thể đạt tới 25 30 hải lý/một giờ). Với
tốc độ hành trình lớn nh vậy, thời gian quay vòng con tàu phụ thuộc chủ yếu vào
thời gian bốc xếp hàng hoá ở các đầu bến. Rõ ràng, muốn nâng cao tính kinh tế
của vận tải đờng biển ta phải rút ngắn thời gian bốc xếp hàng hoá. Muốn thế,
ngoài những yêu cầu kỹ thuật chung cho các hệ thống truyền động điện nh ta đã
biết, thiết bị làm hàng tàu thuỷ phải đáp ứng hai yêu cầu rất quan trọng sau:
* Đảm bào năng suất làm hàng cao
- Đảm bảo đủ tốc độ nâng hàng khi tải là tải định mức: Vì hệ truyền động
điện có chế độ công tác là chế độ ngắn hạn lặp lại (tuỳ theo cơ cấu mà hệ số
ngắn hạn lặp lại có thể là 25% hoặc 40%). Nh vậy trong một chế độ công tác th-
ờng xuyên xảy ra trạng thái đóng mở máy. Mặt khác quãng đờng di chuyển của
hàng hoá ở từng chu kỳ làm hàng thờng không lớn, vì vậy, khi tải của hệ thống là
tải định mức ta cần lựa chọn một tốc độ nâng hàng hợp lý. Vì quãng đờng ngăn
lại thờng xuyên xảy ra quá trình hãm, gia tốc, khởi động, việc lựa chọn tốc độ
lơn không phát huy đợc tác dụng. Mặt khác khi chọn tốc độ lớn sẽ làm tăng
trọng lợng và kích thớc của hệ thống. Ngợc lại nếu chọn tốc độ quá thấp thì thời
gian của một chu kỳ làm việc sẽ tăng làm giảm năng suất bốc xếp hàng.
Theo tài liệu của nhà máy đóng tàu của Liên Xô, tốc độ nâng hạ hàng với
tải bằng (0,2ữ1,0) m/s hoặc với nhà máy đóng tàu của Mỹ bằng(1,5ữ2,0) m/s .
- Mặt khác, khi nựa chọn tốc độ nâng hạ hàng với tải định mức ta cần chú ý
đến yếu tố an toàn của hàng hoá. Việc lựa chọn tốc độ phải tính đến sự gia tốc
bình thờng để không gây ra xung lực lớn, đột ngột ở dây cáp và các bộ phận cơ
khí ở cơ cấu truyền động.
- Hệ thống phải có khả năng thay đổi tốc độ ở phạm vi rộng, tạo đợc tốc độ
cao khi không tải hoặc khi nhẹ tải.
- Trong chu kỳ làm việc của hệ thống tời đơn, tải của hệ thống không phải là
một giá trị cố định. Vì vậy, nếu ta gọi tốc độ nâng hạ hàng với tải định mức là
V
đm

thì hệ thống cần có tốc độ trung gian khác phù hợp với từng trạng thái của
tải. Cụ thể:
Tốc độ nâng hạ hàng toàn tải: V
đm

Tốc độ nâng hạ hàng bằng 1/2 tải định mức: (1,5ữ1,7)V
đm

Tốc độ nâng hạ móc không: (3ữ3,5)V
đm

Tuỳ theo cấp tàu và khả năng tải của hệ thống mà ta lựa chọn tốc độ cho
hợp lý.
Mặt khác, để nhấc thử hàng, đặt hàng chạm đất và đa hàng vào hầm hàng
một cách chính xác, an toàn, hệ thống cần có một tốc độ thật thấp. Tốc độ này
phụ thuộc vào độ cao đặt hàng trạm đất. Ta có thể tham khảo tốc độ này theo
bảng sau:
Độ cao đặt hàng(m) 0,33 0,5 1,1 3,2 8,2 18 25
Tốc độ đặt hàng chạm đất(m/p) 3 6 8 15 24 36 40
Khi lựa chọn tốc độ này cần phải chú ý đến loại hàng hoá cần bốc xếp. Nếu
hàng hoá là loại không dễ hỏng, dễ vỡ (ví dụ: gỗ, bông, sắt thép,) thì có thể
chọn tốc độ đặt hàng chạm đất lớn. Ngợc lại, với loại hàng hoá dễ vỡ, dễ h hỏng
thì ta cần lựa chọn độ cao hạ hàng và tốc độ chạm đất thấp.
- Có khả năng rút ngắn thời gian quá độ: Ta đã biết, tời đơn làm việc ở chế
độ ngắn hạn lặp lại (theo thống kê số lần khởi động và hãm có thể lên tới 500
l/h). Vì vậy việc rút ngắn thời gian quá độ có ý nghĩa to lớn trong việc nâng cao
năng suất làm hàng. Để rút ngắn thời gian quá độ ngời ta thực hiện các phơng
pháp sau:
Chọn những động cơ có mômem khởi động lớn: chế tạo những động cơ
chuyên dùng có mômem quán tính nhỏ bằng cách giảm đờng kính của roto đồng

thời tăng chiều dài của roto để giữ cho công suất của động cơ không đổi.
Chọn những động cơ thực hiện của hệ thống là những động cơ có tốc độ
không quá lớn: ta thờng chọn những động cơ có tốc độ không lớn hơn 1000v/p.
Việc chọn nhựng đông cơ có tốc độ không quá lớn ngoài nhằm mục đích làm
giảm quán tính của các phần tử quay mà còn nhằm giảm bớt các cơ cấu truyền
động trung gian, tăng hiệu suất chung của hệ thống.
* An toàn cho hàng hoá và thiết bị
Vấn đề an toàn cho ngời , hàng hoá và thiết bị là yêu cầu quan trọng. Ngời
điều khiển hệ thống phải đợc bố trí ở vị trí thật hợp lý, thuận tiện cho việc quan
sát, có thể phòng ngừa các tai nạn do đứt cáp, rơi hàng, gây ra. Để bảm bảo an
toàn cho hàng hoá và thiết bị, hệ thống phải có độ bền cơ học cao, hoạt động
nhịp nhàng, không gây ra xung lực đột ngột trên dây cáp và các cơ cấu truyền
động. Cần phải có các ngắt cuối, ngắt hành trình để tự động ngừng hoạt động
của hệ thống khi có những sai phạm trong điều khiển, vận hành hệ thống. Cụ thể,
ở cơ cấu nâng hạ hàng phải có thiết bị bảo vệ móc chạm đỉnh cần, bảo vệ sức
căng tối đa, sức căng tối thiểu trên dây cáp, bảo vệ quá tốc khi hạ hàng. ở cơ cấu
nâng hạ cần phải có thiết bị bảo vệ góc nâng cần tối đa và góc hạ cần tối thiểu,
bảo vệ móc chạm đỉnh cần
Ngoài ra, hệ thống phải có các yêu cầu khác nh: hệ thống cần có tính kinh
tế cao khi thiết kế, chế tạo và sử dụng. Thuận tiện cho việc bảo quản, sửa chữa và
bảo dỡng. Tải của hệ thống thay đổi liên tục, thời gian làm việc với tải nhỏ
chiếm một lợng lớn trong chu kỳ xếp dỡ. Khi tải thay đổi thì hiệu suất của bộ
truyền cơ khí và hệ số cos của lới điện bị thay đổi, vì vậy động cơ của tời cũng
phải đợc chế tạo đặc biệt. Hệ thống cũng cần đợc lắp đặt chắc chắn, kết cấu đơn
giản, kích thớc và trọng lợng nhỏ, giá thành hạ,
* Yêu cầu về phụ tải:
Đối với cơ cấu nâng hạ: Mômem không tải khi nâng móc cẩu M
co
(15-
20)%M

đm
còn khi gầu ngoạm M
co
cỡ +50%M
đm
. Khi hạ tải do tác động của lực
ma sát nên phụ tải sẽ biến đổi từ (15-20)% đến +0,8M
đm
.
Hình1.1. Đặc tính phụ tải của cơ cấu nâng
Đối với cơ cấu quay cần: Do động cơ thực hiện phải quay mâm khi tàu bị
nghiêng, bị lắc nên mâm quay quay trong mặt phẳng nghiêng, tải của hệ thóng
tăng hơn bình thờng do có thêm phụ tải. Phụ tải đó là do lực masat, do gió, do
quán tính, và do trọng lợng hàng gây ra khi tàu bị nghiêng.
0
90 độ
25 độ

-Mt
Mt
Hình. Mômem tải khi quay thuận và khi quay ngợc của cơ cấu quay ( là
góc quay khởi động)
1.1.3. Những loại động cơ thờng dùng trong hệ thống truyền động điện
thiết bị tời đơn
* Động cơ điện một chiều
Truyền động điện động cơ điện một chiều có nhiều u điểm. Phù hợp với các
yêu cầu của thiết bị tời. Chúng có khả năng điều chỉnh tốc độ trong phạm vi
rộng, có khả năng tạo đợc nhiều đờng đặc tính trung gian bằng cách thay đổi các
Nâng
Hạ

M
tham số của mạch kích từ và mạch động lực. Sau đây ta nghiên cứu cụ thể các u
nhợc điểm của từng loại động cơ điện một chiều:
Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp:
- Động cơ này có khả năng thay đổi đợc tốc độ quay khi tải của hệ thống
thay đổi. Đặc tính cơ của động cơ mềm, có dạng đờng cong công suất không đổi
(Mn = const). Vì vậy công suất của động cơ đợc khai thác tối u. Động cơ có
mômem khởi động lớn, gia tốc nhanh. Ta biết rằng, động cơ một chiều kích từ
nối tiếp có mômem quay tỉ lệ với bình phơng của dòng điện tải và khi khởi động
I
kđ
= (2ữ2,5)I
đm
. Vậy, nhờ có giá trị dòng khởi động lớn mà mômem khởi động
có giá trị lớn, động cơ nhanh chóng đợc gia tốc. Mặt khác, cùng một mômem
cản, dòng tải ở loại động cơ này có giá trị nhỏ. Nhợc điểm của động cơ điện một
chiều kích từ nối tiếp là khi không tải nhẹ, tốc độ truyền động của hệ có xu hớng
tăng quá lớn, có thể đến (5ữ6)V
đm
. Việc điều chỉnh tốc độ bị hạn chế và khó thực
hiện do phải thay đổi các tham số ở mạch động lực.
Động cơ điện một chiều kích từ song song: Động cơ này có u điểm là dễ
dàng thực hiện việc điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi dòng điện trong mạch
kích từ. Mặt khác, với phơng pháp điều chỉnh này tính kinh tế đợc nâng cao bởi
tổn hao năng lợng trong quá trình điều chỉnh là không đáng kể. Trọng lợng, kích
thớc của thiết bị điều chỉnh nhỏ, gọn. Đặc tính cơ của động cơ này thuộc loại
cứng, tốc độ sẽ ít thay đổi khi tải của hệ thống thay đổi. Tuy nhiên, nhợc điểm
của nó là không có khả năng tự điều chỉnh tốc độ khi tải thay đổi. Khả năng quá
tải kém. Trong thực tế động cơ này đợc dùng trong cơ cấu quay mâm của cần

trục.
Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp: Loại động cơ này kết hợp đợc u
điểm của hai loại động cơ trên, chúng đợc sử dụng rộng rãi trong hệ truyền động
điện thiết bị làm hàng. Để điều chỉnh tốc độ ngời ta có thể dùng cả hai phơng
pháp: thay đổi tử thông kích từ và thay đổi điện trở phụ ở mạch phần ứng.
Để tăng khả năng ổn định tốc độ khi hạ hàng, đôi khi ngời ta thay đổi cách
đấu để chuyển động cơ kích từ hỗn hợp thành động cơ kích từ song song. Trong
trờng hợp nh vậy, cuộn kích từ nối tiếp đợc mắc nối tiếp với một điện trở phụ và
đợc mắc song song với phần ứng của động cơ.
Dạng đặc tính cơ thích hợp nhất đối với thiết bị làm hàng tời đợc trình bày
trong hình 1.2. Các đờng đặc tính này nhận đợc ở hệ thống truyền động điện có
động cơ thực hiện là động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp.
0
Mdm
n01=(3-4)ndm
no
ndm
2
1
4T
3T
2T
1T
1N
2N
3N
6N
5N
4N
M

Mkd
Mnm
Hình 1.2. Dạng đặt tính cơ thích hợp của động cơ điện một chiều
Phía nâng hàng:
Đờng 1: Hệ thống hoạt động có tốc độ thấp nhất. Đặc tính này cố đợc nhờ
sử dụng biện pháp rẽ mạch phần ứng động cơ. Tốc đô này dùng để nhấc thử
hàng.
Đờng 2: Tốc độ thấp để nâng tải nặng hoặc trung bình. Đặc tính này có đợc
nhờ đa một điện trở phụ có giá trị lớn vào mạch phần ứng của động cơ. Với tải
lớn, ta có thể dùng đặc tính này để thực hiện hãm nối ngợc khi hạ hàng.
Đờng 3, 4: Các đặc tính tạo các cấp tốc độ trung gian bằng cách cắt dần các
điện trở mắc trong mạch phần ứng của động cơ.
Đờng 5: đặc tính cơ tự nhiên của động cơ.
Đờng 6: Đặc tính có tốc độ cao để nâng móc không hoặc nhẹ tải. Đặc tính
này có đợc nhờ giảm kích từ của động cơ. Với tải nhẹ, tốc độ quay của động cơ
có thể đạt tới giá trị (3ữ4)n
đm
.
Phía hạ hàng:
Đờng 0,1,2: Các đặc tính hãm động năng với các điện trỏ hãm khác nhau để
có các tốc độ hạ hàng khác nhau.
Đơng 1n: Tạo tốc độ nhả hàng thấp.
Đờng 2n, 3n: Các đặc tính tạo các cấp tốc độ trung gian, nhận đợc bằng
cách thay đổi kích từ của động cơ.
Đờng 4n: Tạo tốc độ hạ hàng cao dùng để hạ móc không hoặc tải nhẹ.
* Động cơ điện xoay chiều
ở các hệ truyền động điện thiết bị làm hàng dùng nguồn xoay chiều ngời ta
thờng dùng loại động cơ điện di bộ roto lồng sóc có ba cấp tốc độ. Đây là loại
động cơ điện chuyên dùng đợc chế tạo đặc biệt. Động cơ này đợc xem nh hai
động cơ ghép lại với nhau. Trong đó tốc độ thứ nhất dùng một cuộn dây riêng rẽ

với rôto riêng. Roto này thờng là loại lồng sóc rãnh sâu hoặc lồng kép nhằm mục
đích hạn chế dòng điện khởi động cho động cơ. Tốc độ thứ hai và thứ ba đợc chế
tạo bằng cách thay đổi cách đấu dây của cuộn dây stato thứ hai. Việc tạo ra các
cấp tốc độ khác nhau đợc thay đổi bằng cách thay đổi số đôi cực của cuộn dây
stato của động cơ. Tời hàng 3 tấn hoặc 5 tấn của hãng Simems sử dụng động cơ
dị bộ 3 cấp tốc độ có 2p=4/8/16 đợc trang bị trên các tàu Kim Đồng, Phả Lại, ỷ
Lan Đặc tính cơ của động cơ này đợc mô tả trên hình. Đặc tính 3 có tốc độ
khoảng 1,3 m/s tốc độ để nâng hạ hàng toàn tải, nâng hạ móc không. Đờng 2,
tốc độ 0,65 m/s- đây là tốc độ trung gian chuyển từ tốc độ thấp lên tốc độ cao và
ngợc lại. Đặc tính 1, tốc độ 0,15 m/s tốc độ để nhấc thử hàng hoặc đa hàng
chạm đất. Động cơ dị bộ roto lồng sóc đợc sử dụng rộng rãi trong thiết bị làm
hàng vì nó có cấu tạo đơn giản, đáp ứng tơng đối các yêu cầu về tốc độ. Có trọng
lợng và kích thớc nhỏ hơn động cơ điện một chiều có cùng công suất. Tuy nhiên
việc điều chỉnh tốc độ là không láng, mômem khởi động là nhỏ hơn so với động
cơ điện một chiều.
1.2. Một số hệ thống truyền động điện
Ngày nay cùng với sự mất đi của trạm phát điện một chiều, trên tàu thuỷ th-
ờng sử dụng các thiết bị làm hàng sử dụng động cơ điện xoay chiều. Tuy nhiên
hiện tại, kỹ thuật điện tử phát triển nhanh và ngày càng hoàn thiện. Việc ra đời
các Thyristo, transistor có dòng định mức lớn (đến hàng ngàn A) đã cho phép
các nhà thiết kế lập ra hệ thống truyền động điện van - động cơ điện xoay chiều;
van - động cơ điện một chiều.
Các dạng truyền động điện van - động cơ điện một chiều:
Hình1.3. Động cơ điện thực hiện đợc đảo chiều nhờ đảo chiều dòng điện
kích từ, điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điệ áp đặt vào phần ứng của động
cơ.
Hình1.4. Động cơ thực hiện đảo chiều quay nhờ côngtắctơ dảo chiều, điều
chỉnh điện áp bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng của động cơ.
Hiện nay, truyền động điện van - động cơ điện một chiều đợc sử dụng rộng
rãi, đặc biệt đối với hệ thống có tải lớn, thay đổi trong phạm vi rộng và các hệ

thống đòi hỏi tốc độ cao.
Dạng van - động cơ điện xoay chiều:
Hình1.5. Động cơ thực hiện là động cơ roto lồng sóc một cấp tốc độ. Đảo
chiều nhở công tắc tơ đảo chiều. Điều chỉnh tốc độ nhờ thay đổi điện áp đặt vào
động cơ.
ở hệ thống này có thể tạo ra nhiều cấp tốc độ phù hợp với yêu cầu của hệ
thống làm hàng mà không phải dùng động cơ có nhiều cấp tốc độ, giảm bớt dáng
kể trọng lợng và kích thớc của động cơ.
Dạng truyền động điện thuỷ lực
Truyền động điện thuỷ lực cũng đang đợc sử dụng rộng rãi trong thiết bị
làm hàng trên tàu thuỷ và trên bờ. Việc kết hợp điện và thuỷ lực cho phép dễ
dàng thực hiện các quá trìng tự động điều khiển và bảo vệ hệ thống. Hệ thống
một động cơ điện lai nhiều bơm thuỷ lực bao gồm:
1 - Bơm thuỷ lực của cơ cấu nâng hạ hàng.
2 - Bơm thuỷ lực của hệ thống điều khiển.
3 - Bơm thuỷ lực của cơ cấu quay mâm.
4 - Bơm thuỷ lực của cơ cấu quay cần.
5 - Động cơ thực hiện.
1.3. Các quá trìng hãm điện trong truyền động điện thiết bị tời hàng
ở truyền động điện thiết bị tời hàng, ngoài phanh điện từ làm nhiệm vụ
phanh hãm, giữ cho động cơ không quay khi tay điều khiển về vị trí 0 (với bất
kỳ trạng thái nào của tải, còn có các quá trình hãm điện. Các quá trình hãm điện
không mang ý nghĩa hãm để dừng động cơ, cố định trục động cơ mà có ỹ nghĩa
cải thiện, làm tốt thêm các quá trình làm việc của hệ thống, rút ngắn thời gian
quá độ khi hệ thống thay đổi tốc độ, đảo chiều Nh chúng ta đã biết, tời đơn có
tải là tải thế năng, vì vậy ở truyền động điện có cả ba trạng thái hãm điện. Đó là
hãm động năng, hãm tái sinh, và hãm ngợc.
1.3.1. Hãm điện đối với thiết bị làm hàng một chiều
Động cơ thực hiện là động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp. Trong hệ
thống có tải thế năng, động cơ điện một chiều có thể hãm tái sinh và hãm động

năng.
Quá trình hãm tái sinh xảy ra khi hạ hàng. Để nâng cao hiệu quả của quá
trình hãm điện và ổn định quá trình hạ hàng, ngời ta thờng thông qua hệ thống
điều khiển để chuyển đổi động cơ một chiều kích từ hỗn hợp thành động cơ một
chiều kích từ song song bằng cách bỏ cuộn kích từ nối tiếp hoặc chuyển cuộn
kích từ nối tiếp thành cuộn kích từ song song khi đa thêm vào mạch của cuộn
dây này một điện trở hạn chế. Khi có hãm tái sinh, động cơ chuyển sang làm
việc ở chế độ máy phát, E
dc
> U
n
(do n
đc
> n
0
), làm việc song song với các máy
phát của trạm.
Dòng hãm tái sinh đa từ động cơ về có chiều cùng chiều với dòng kích từ
song song của máy phát và ngợc chiều dòng với dòng điện phần ứng của máy
phát. Máy phát có xu hớng chuyển sang làm việc ở chế độ động cơ, mômem
điện từ sinh ra bởi máy phát có chiều trùng với mômem quay của động cơ sơ
cấp. Tải của động cơ sơ cấp giảm dẫn tới giảm lợng nhiên liệu đa tới động cơ sơ
cấp. Mặt khác do dòng chạy qua cuộn nối tiếp của máy phát (lúc này đang làm
việc ở chế độ động cơ) ngợc chiều với dòng ban đầu nên từ trờng sinh ra bởi
dòng điện này khử bớt từ trờng của cuộn nối tiếp làm từ trờng tổng giảm. Điều
này làm tăng quá trình hãm tái sinh (do E
mp
giảm) đồng thời làm tốc độ của máy
phát tăng thêm. Có nguy cơ dẫn tới vợt tốc cho động cơ sơ cấp. Trên tàu tời hàng
điện một chiều ngời ta sử dụng các điện trở phụ mắc song song với động cơ để

tiêu tán bớt phần năng lợng trả về nguồn do hãm tái sinh tạo ra. Các điện trở này
thờng đợc đa vào ở các cấp tốc độ cao phía hạ hàng.
Hình 1.6. Sơ đồ hãm động năng động cơ điện một chiều
ở truyền động điện thiết bị làm hàng, hãm động năng thờng đợc sử dụng ở
cấp tốc độ thứ nhất phía hạ hàng để tạo tốc độ thấp khi đa hàng trạm đất.
1.3.2. Hãm điện đối với thiết bị làm hàng xoay chiều
- Hãm tái sinh: Có thể xảy ra trong hai trờng hợp:
+ Khi chuyển đổi tốc độ động cơ từ tốc độ cao về tốc độ thấp và khi hạ hàng
ở một cấp tốc độ nào đó. Khi tốc độ quay của rôto lớn hơn tốc độ quay đồng bộ.
Khi hãm tái sinh thì động cơ làm việc ở chế độ máy phát.
- Hãm ngợc: là trạng thái máy phát của động cơ khi rôto của nó quay ngợc
với từ trờng quay tơng ứng với thứ tự pha của điện áp lới đặt vào động cơ.
Hãm ngợc có thể xảy ra trong hai trờng hợp sau:
+ Đa điện trở phụ vào mạch cuộn dây rôto của động cơ dị bộ rôto dây quấn
với tải thế năng.
-> Đặc tính cơ:
Hình 1.7. Đặc tính cơ của chế độ hãm ngợc động cơ không đồng bộ với tải
thế năng
+ Đảo chiều từ trờng quay khi động cơ đang làm việc bằng cách đảo hai
trong ba pha của nguồn cấp vào stato .
- Hãm động năng:
Là trạng thái động cơ không đồng bộ làm việc nh một máy phát đồng bộ
cực ẩn và đợc kích từ ở stato. Động năng đợc tích luỹ trong quá trình làm việc tr-
ớc đó biến thành điện năng và tiêu hao trên điện trở của mạch rôto dới dạng
nhiệt. Trạng thái này xảy ra khi động cơ đang quay thì ta cắt stato của động cơ
khỏi lới điện xoay chiều và đa nguồn điện một chiều vào.Tuỳ thuộc vào nguồn
điện một chiều đa vào động cơ mà ta phân thành hai loại:
Hãm động năng kích từ độc lập và hãm động năng tự kích.
+ Hãm động năng tự kích : có nguồn năng lợng điện một chiều đợc tạo ra từ
năng lợng do động cơ tích luỹ từ trớc.

1.4. Hệ thống điều khiển của truyền động điện thiết bị tời hàng
Hệ thống truyền động điện thiết bị tời hàng đợc lựa chọn trên cơ sở các yêu
cầu:
- Phải có khả năng điều khiển để tạo đợc nhiều cấp tốc độ.
- Không thay đổi tốc độ quá đột ngột mà phải theo thứ tự từ thấp đến cao
hoặc ngợc lại để tránh gây lắc hàng hoặc tạo xung lực đột ngột trên dây cáp.
- Phải có các bảo vệ về điện và cơ khí để đảm bảo an toàn cho hàng và thiết
bị.
Hệ thống điều khiển thiết bị làm hàng phải có các thiết bị bảo vệ:
- Bảo vệ ngắn mạch cho mạch động lực và mạch điều khiển
- Bảo vệ quá tải, bao gồm bảo vệ quá tải ở các cấp tốc độ cao và bảo vệ quá
tải chung cho hệ thống.
- Bảo vệ không nhằm tránh cho hệ thống tự hoạt động khi nguồn cấp có
trở lại sau khi bị mất nguồn đột ngột.
- Bảo vệ quá tốc độ khi hạ hàng nhằm bảo vệ an toàn cho hàng hoá khi vì
một lý do nào đó hàng có tốc độ di chuyển vợt quá quy định.
Ngoài các bảo vệ về điện nh đã nêu trên, hệ thống điều khiển còn có các
bảo vệ cơ khí nh bảo vệ móc chạm cần, bảo vệ sức căng tối đa, sức căng tối thiểu
trên dây cáp, bảo vệ góc quay tối đa, bảo vệ tầm với tối đa, tối thiểu,
Chơng 2. Thàng lập mô hình toán của hệ thống
2.1. Kết cấu và quá trình làm hàng của tời đơn
H2
H1
G
2.2. Xây dựng đặc tính tải của động cơ thực hiện cho cơ cấu nâng hạ
2.2.1. Xây dựng đặc tính tải cho cơ cấu nâng hạ hàng
Với tời đơn, một chu kỳ làm việc bao gồm các giai đoạn sau:(xét đối với tải
là tải định mức):
Các giai đoạn Tải Thời gian
- Nâng hàng lên độ cao cần thiết

- Dừng để quay cần
- Hạ hàng
- Dừng để tháo móc không
- Nâng móc không
- Dừng để quay cần
- Hạ móc không
- Dừng để móc hàng
M
1
-
M
2
-
M
0
-
M
0
-
T
1
T
01
T
2
T
02
T
3
T

03
T
4
T
04
Với cơ cấu này, trong thời gian công tác ở từng giai đoạn, động cơ thực hiện
chịu một tải không đổi do hàng hoá hoặc do móc không gây ra.
Khi có tính đến chế độ quá độ ta thấy trong một chu kỳ có các giai đoạn
sau:
Các chế độ quá độ Tải Thời gian
- Khởi động để nâng hàng hoặc móc không
- Khởi động để hạ hàng hoặc hạ móc không
- Khởi động để hãm hạ hàng
- Hãm dừng động cơ khi nâng hoặc hạ hàng
hay móc không
M
kđ1
M
kđ2
M
kđ3
M
h
t
kđ1
t
kđ2
t
kđ3
t

h
2.2.2. Mômem cản tĩnh trên trục của động cơ thực hiện
Khi nâng tải bất kỳ nào đó, mômem trên trục động cơ đợc tính theo biểu
thức (3.13) trang 162-[2]:
M
X
=(G
X
R
T
)/(i.
X
) (N.m)
Trong đó:
G
X
Tổng trọng lợng của hàng hoá và móc không.
G
X
=G + G
0

G trọng lợng của hàng hoá, trong tính toán có thể lấy trọng lợng của
hàng hoá nhỏ hơn trọng lợng định mức do có tính đến hệ số tải. Ta lấy G= 0,9G
đm
G
đm
là tải trọng định mức lấy 2,5 tấn.
G
0

l= 50 kg.
Vậy:
G
X
=0,9.2500 + 50 = 2300 kg =23000 N
R
T
Bán kính trống tời, ta lấy R
T
=0,7m
i Tỷ số truyền của bộ truyền cơ khí, ta lấy i = 75

X
Hiệu suất của bộ truyền cơ khí,
X
phụ thuộc vào hệ số tải K
Z
=G
X
/G
đm
(=23000/25000 = 0,92), căn cứ vào đờng cong
X
=f(G
X
/G
đm
) trang 21[1] với giá
trị lấy
đm

=0,8 ta đợc
X
=0,8.
Suy ra:
M
X
=( 23000.0,7)/(75.0,8) = 268,3 N.m
Khi hạ hàng, mômem trên trục động cơ đợc xác định theo biểu thức (3.15)
trang 163-[2]:
M
h
-
= (G
X
.R
T
.
-
X
)/i

-
X
hiệu suất ngợc của bộ truyền cơ khí, giá trị hiệu suất ngợc đợc tính
toán và có biểu thức nh sau ( trang 164 [2]):

-
X
= 2 1/
X

thay số:
-
X
= 2 1/0,8 = 0,75
Vậy:
M
h
-
= (23000.0,7.0,75)/75 = 161 N.m
2.2.3. Mômem trên trục động cơ ở chế độ quá độ
- Mômem khởi động
Mômem khởi động của động cơ phải đủ lớn để thắng đợc mômem cản tĩnh
do tải gây ra và tạo đợc mômem động để gia tốc trong quá trình khởi động. Mặt
khác, giá trị của mômem khởi động bị hạn chế bởi khả năng quá tải theo
mômem của động cơ ở trạng thái khởi động
MK
.
Vậy:
M
kđ
=M
C
+M
đ
=
MK
.M
đm
để đảm bảo đợc cả hai yếu tố thời gian khởi động ngắn và an toàn cho thiết
bị, cần phải lu ý tới gia tốc của hệ thống. Thờng thì nó đợc chọn trong khoàng a

= (0,2ữ0,35) m/s
2
. Trong trờng hợp đặc biệt, với hàng không vỡ và hàng nhẹ ta
chọn a = (1ữ2) m/s
2.
Thờng M
kđ
trên tàu thuỷ thờng chọn M
kđ
=(2ữ2,5)M
đm
.
Mômem quán tính của hàng quy đổi về trục động cơ đợc tính theo biểu thức
3.21 trang 165 [2]:
GD
2
h
= (4.G
X
/
X
).(R
T
/i)
2

Thay số: GD
2
h
= (4.23000/0,8).(0,7/75)

2
= 10 N.m
2
- Mômem hãm của động cơ
Khi thực hiện hãm, mômem hãm của động cơ phải thắng đợc mômem cản
tĩnh, quán tính quay của các phần tử trong hệ thống và năng lợng động của tải.
Giá trị của mômem hãm đợc xác định tơng tự nh mômem khởi động, công thức
3.22 trang 165 [2]:
M
h
= M
ch
+ M
đh
=
M
.M
đm
Khi xác định mômem động ở chế độ hãm thì mômem quán tính của hàng
hoá đợc xác định:
GD
2
h
= (4.G
X

-
X
).(R
T

/i)
2

Thay số: GD
2
h
= (4.23000.0,75).(0,7/75)
2
= 6 N.m
2
2.2.4. Thời gian các quá trình quá độ
- Thời gian khởi động khi nâng hàng
Chọn tốc độ nâng hàng định mức là 1,3 m/s và gia tốc cho phép hàng hoá là
a = 1m/s
2
(đối với hàng hoá là sắt thép) thì thời gian gia tốc khi nâng hàng:
t
kđ
= 1,3/1 = 1,3 s
- Thời gian hãm
Thời gian hãm phụ thuộc vào trạng thái hãm, đó là các trạng thái hãm khi
thay đổi tốc độ, hãm hạ hàng hay hãm dừng. Trong tính toán gần đúng ta có thể
chọn t
h
= 0,5; t
kđ
= 0,5.1,3 = 0,65 s.
- Thời gian hãm cơ khí có thể xác định bằng tốc độ ở thời điểm bắt đầu hãm
và quãng đờng mà hàng đi đợc sau khi hãm cho tới khi dừng hoàn toàn. Goi v
h

là
tốc độ bắt đầu hãm thì tốc độ trung bình khi hãm cơ khí là v
h
/2. Quãng đờng đi
đợc có hãm cơ khí đợc đăng kiểm cho phép là v
h
/100. Vậy:
t
h
= 60.2.V/(V
h
.100) = 1,2 s.
2.2.5. Thời gian của các giai đoạn làm việc ổn định
Đó là thời gian nâng hạ hàng hoặc móc không với tốc độ ổn định. đây là các
giai đoạn chính của một chu kỳ làm hàng.
Giả sử khi nâng hàng lên độ cao H
i
, giai đoạn này sẽ có thời gian gia tốc
nâng hàng, nâng hàng ổn định và hãm khi nâng hàng, khi đó thời gian của quá
trình nâng hàng ổn định là, áp dụng công thức 3.25 trang 168 [2]:
t
ôđ
=H
i
/v
p
(t
kđ
+t
h

)/2

trong trong thực tế:
Khi bốc hàng từ tàu xuống bờ thì chọn H
i
=0,7 H +1
Khi chuyển hàng từ bờ lên tàu thì chọn H
i
=H +1,5
Với:
H- chiều cao từ miệng hầm hàng tới mặt lacanh hầm hàng, lấy H = H
2
=
10m.
Vậy: H
i
= 11,5m cho trờng hợp hàng vận chuyển từ bờ lên tàu.
Suy ra: t
ôđ
= 11,5/1,3 (1,3 + 0.65)/2 = 7,87s 8s.
2.2.6. Thời gian của các giai đoạn không làm việc
Đây là khoảng thời gian khá dài trong chu kỳ làm việc. Đó là khoảng thời
gian móc hàng vào mã hàng, tháo móc khỏi mã hàng và thời gian đa hàng sang
nghang.
- Thời gian tháo móc và móc hàng
Ta có thể tham khảo bảng sau:
Loại hàng hoá Chu kỳ (s) Tháo móc
(s)
Hàng khối hoặc tấm (Kim loại, )
ống dài (khoảng 2800kg)

Hòm, kiện (khoảng 5000kg)
155ữ245
570ữ680
282ữ810
82ữ180
430ữ670
142ữ670
- Thời gian đua hàng hoặc móc không sang ngang
Góc quay của cơ cấu quay cần thờng trong khoảng (120
0
ữ180
0
). Tốc độ của
cơ cấu quay cần =(6ữ18)
0
/s. Quãng đờng di chuyển sang ngang là: l = 0,75B
trong đó B là chiều rộng lớn nhất của mặt boong chính. Tốc độ di chuyển của
hàng là 0,6 m/s còn của móc không là 1 m/s.
đối với khi có hàng hoá: t
01
= 1,25B + 5 (s)
đối với khi chỉ có móc không: t
03
= 0,75B + 5 (s)
Lấy B = 6m thì t
01
= 12,5 s ; t
03
= 9,5 s.
2.2.7. Tổng hợp kết quả

- Chơng trình nội suy M=f(t) của tời đơn cho quá trình đa hàng từ bờ lên
tàu:
- Sơ bộ chọn công suất động cơ khi nâng hàng với tải định mức
Tốc độ quay động cơ khi nâng tải định mức:
n
1
= 60.i.v
đm
/(.d) = 60.75.1,3/(3,14.1,4) = 1330,8 (v/p)
Công suất động cơ khi nâng hàng với tải định mức, công thức 3.8 trang 159
[2]:
P
đc
= M
X
.n
1
/9560
thay số:
P
đc
= 268,3.1330,8/9560 = 37,35 kW
chọn động cơ 1GF5 166 của Simems có thông số:
- Công suất định mức : P
đm
= 38 (KW)
- Điện áp định mức phần ứng: U
đm
= 520(V)
- dòng điện định mức: I

đm
= 84 (A)
- Mômem định mức: M
đm
= 269 (N.m)
- Tốc độ quay định mức : n
đm
= 1350(v/ph)
- Điện cảm phần ứng :L
u
= 8,5 (mH)
- điện trở phần ứng: R = 0,588 ()
- Hiệu suất của động cơ :
đm
= 86%
- Mômen quán tính của động cơ : J = 0,36 (kg/m
2
)
- Trọng lợng động cơ: M = 300 kg
2.3. Xây dựng đặc tính tải của động cơ thực hiện cho quay cần
Khi làm việc, động cơ thực hiện ở cơ cấu quay mâm có các tải chính sau:
- Lực cản do ma sát ở các vòng bi và ở ổ đỡ mâm quay.
- Lực cản của gió.
- Sức nâng hàng hoá khi tàu bị nghiêng.
- Mômem quán tính của hệ thống (chỉ xuất hiện ở giai đoạn quá độ: chế độ
khởi động và hãm).
2.3.1. Tải do lực ma sát gây lên
Mat boong
Mat nuoc
H

C
H
B
H
D

L
D

G
KP
G
Việc tính toán cho trờng hợp làm việc nặng nề nhất đối với cơ cấu, đó là khi
tầm với của cần là lớn nhất. Lực ma sát xuất hiện ở bệ đỡ đợc xác định bởi các
phản lực thành phần. Các phản lực này phụ thuộc vào trọng lợng của hàng, của
cần và lực tác dụng của gió. Khi quay cần, hớng tác dụng tơng đối của các lực
tác dụng và các phản lực bị thay đổi. Góc nghiêng làm việc cho phép của cơ cấu
không quá 5
0
. Xác định các phản lực X, X
1
đợc thực hiện đối với trạng thái ban
đầu của hệ thống, khi tất cá các lực thành phần năm trong một mặt phẳng và đợc
coi là không đổi.
- Thành phần của các lực và các phản lực bao gồm:
+ G: trọng lợng của hàng. Khi tàu bị nghiêng một góc so với mặt phẳng
nghiêng ta phân tích thành hai thành phần:
+ Gcos: song song với trục của trụ cần.
+ Gsin: vuông góc với trục của trụ cần.
+ G

KP
: trọng lợng của cần cẩu.
+ X, X
1
: các phản lực ở vòng bi trên và dới.
+ Y: phản lực của ổ đỡ.
Giá trị các phản lực ở ổ đơ đợc xác định nhờ các phơng trình cân bằng
mômem và lực tại các ở đỡ này.
Phơng trình cân bằng mômem tại điểm A:
GcosL
C
+ GsinH
C
+ G
KP
cosL
D
+ G
KP
sinH
D
XH
B
= 0
Suy ra:
X = [GL
C
+G
KP
L

D
)cos + (GH
C
+G
KP
H
D
)sin]/H
B
Phản lực ở vòng bi dới đợc xác định nhờ phơng trình cân bằng lực theo trục
x:
X
1
= X (G+G
KP
)sin
Phản lực ở ổ đỡ đợc xác định nhờ phơng trình cân bằng lực theo trục y:
Y = (G + G
KP
)cos
Mômem ma sát tại các gối đỡ:
ở vòng bi trên: M
1
= X.f.r
1
ở vòng bi dới: M
2
= X
1
.f.r

2
ở ổ đỡ : M
3
= (2.Y.f.r
2
)/3
Tổng mômem ma sát: M
ms
= M
1
+M
2
+M
3
trong đó;
r
1
bán kính của vòng bi trên, m.
r
2
- bán kính của vòng bi dới, m.
f = 0,08ữ0,15 hệ số ma sát.
Giá trị mômem xem là không đổi trong phạm vi góc quay
max
. Khi quay
ngợc, do không có hàng trên nên M
ms
có giá trị nhỏ hơn khi quay thuận với cùng
góc quay.
2.3.2. Tải do gió gây ra

D
V
B
sin

S
KP
sin

F
B
cos

sin

F
B
cos

LD
Hình 2.2. Phân bố lực tác dụng của gió lên mặt phẳng quay của cần.
Giả thiết gió thổi song song với mặt nớc theo hớng dọc theo thân tàu. Gió sẽ
tác động lên cần cẩu một lực tác dụng F
B
. Điểm đặt của lực này trùng với trọng
tâm D của cần cẩu. Khi tàu bị nghiêng một góc , lực tác dụng của gió F
B
đợc
phân tích thành hai thành phần: F
B

cos - song song với mặt boong chính, nằm
trong mặt phẳng quay của cần, F
B
sin - vuông góc với mặt boong chính, tạo lực
nâng cần trục. Thành phần này không là tải của hệ thống.
Giá trị lực gió đợc xác định theo biểu thức:
F
B
= K
B
.S.v
B
2
hay F
B
= P
B
(S
KP
sin + S
h
) (N)
trong đó:
K
B
= 1,2 hệ số áp lực của gió, N.s
2
/m
4
.

v
B
(18 ữ 20) Tốc độ của gió, ở đây ta chọn mức lớn nhất cho phép, m/s.
P
B
= 40 - áp lực của gió. đây là giá trị cực đại cho phép theo quy phạm đóng
tàu đối với thiết bị làm hàng tàu thuỷ, kG/m
2
.
S Diện tích hứng gió của cần trục và hàng, m
2
. Diện tích này phụ thuộc
vào góc quay cần và đợc xác định bằng diện tích chắn gió của hàng.
S
KP
Diện tích hứng gió của cần.
S
h
Diện tích chắn gió của hàng, m
2
. Diện tích này phụ thuộc vào hàng
hoá.
- Xác định mômem cản do gió sinh ra: Nh đã phân tích ở trên, lực cản của
gió chỉ có thành phần F
B
cos. Thành phần này chỉ có thể phân tích thành hai
thành phần: F
B
coscos trùng với trục của cần và F
B

cossin vuông góc với trục
của cần. Thành phần thứ hai tao ra mômem cản của gió và bằng:
M
B
= l
D
F
B
cossin = P
B
(S
KP
sin+S
h
)l
D
cossin
Từ biểu thức ta they thành phần thứ nhất của mômem cản của gió tỉ lệ với
sin
2
, thành phần này xác định dạng của đặc tính. Khi quay ngợc, do không có
hàng nên mômem cản của gió M
B
sẽ giảm đi. Mômem cản giữ nguyên dấu và có
tác dụng hỗ trợ truyền động của cơ cấu.
2.3.3. Tải do trọng lợng hàng gây ra khi tàu bị nghiêng
Theo quy phạm góc nghiêng cho phép cần trục làm việc lâu dài không đợc
vợt quá 5
0
. Khi tàu bị nghiêng, lúc quay cần trọng tâm của cần và hàng cũng

thay đổi. Khi góc quay đến = 90
0
thì điểmm C sẽ nâng lên độ cao của điểm a.
Trọng tâm của cần cẩu cũng đợc nâng lên một đoạn nhỏ( tơng ứng với sự giảm đi
của đoạn l
D
). Khi đó, trọng lợng của hàng và cần sẽ gây ra mômem cản phụ ở trụ
của cần cẩu M
h
. Mômem này đợc hình thành bởi thành phần song song với mặt
boong chính của trọng lợng hàng và trọng lợng cần trục khi tàu bị nghiêng. Giá
trị Gsinsin và G
KP
sinsin tạo ra mômem cản ở trụ quay của cần trục:
M
h
= (Gl
C
+ G
KP
l
D
)sinsin
Nh vậy, mômem cản của hàng khi tàu bị nghiêng là hàm sin của góc quay
. Khi quay ngợc, M
h
bị giảm do lúc này không có hàng và hỗ trợ cho chuyển
động.
2.3.4. Tải do quán tính gây ra
Để xác định đợc mômem tải do quán tính gây ra cần biết tốc độ quay và gia

tốc quay tính toán trung bình của cơ cấu. Các đại lợng này đợc xác định nhờ thời
gian gia tốc và chuyển động xác lập. Tốc độ quay của cần trục thờng không vợt
quá n
KP
= (1ữ3) v/p.
Tốc độ đàu cần khi có tải đợc chọn trong khoảng 0,5m/s. Tốc độ góc của
cần trục đợc tính theo biểu thức:

0
KP
= 360.n
KP
/60 = 6.n
KP
= (6ữ18)
0
/s
để tránh cho hàng bị lắc khi gia tốc, ngời ta thờng chọn thời gian khởi động
cho cơ cấu quay mâm là t
kđ
= 5s. Khi đó, gia tốc góc của cơ cấu tính:
=
0
KP
/t
kđ
= (6ữ18)/5 = (1,2ữ3,6)
0
/s
2

Mômem quán tính của cần trục:
J
KP
= J
i
trong đó:
J
i
= m
i
r
i
2
(kGm
2
)
Mômem báng đà của cần trục bằng:
GD
KP
2
= 4gJ
KP
(Nm
2
)
Mômem cản do quán tính gây ra đợc tính theo biểu thức:
M
qt
= J
KP

d
KP
/t
kđ
= J
KP

KP
/t
kđ
(N.m)
Tải này đợc xem là không đỏi trong vùng góc quay gia tốc:

kđ
=
KP
t
kđ
/2 = (6ữ18).5/2 = (15
0
ữ45
0
)
trong đó:
KP
Tốc độ quay trung bình trong vùng góc quay gia tốc.
Do có thành phần mômem cản tạo bởi quán tính của hàng và cần cẩu, động
cơ thực hiện phải sinh ra một mômem động phụ đủ lớn để gia tốc cho cơ cấu.
Mômem này đợc tính cong thức 3.34 trang 176-[2]:
M

dp
= (GD
2
/375).(dn/dt) =(GD
2
/375).(i.n
KP
/t
kđ
) (N.m)
trong đó: GD
2
là mômem bánh đà của động cơ, Nm
2
.
2.3.5. Tổng hợp
đặc tính tải của cơ cấu quay cần có thể tính:
M
T
+
= M
ms
+ M
qt
+ M
B
+ M
h
M
T

-
= M
ms
+ M
qt
- M
B
- M
h
Biểu thức mômem cản trên trục động cơ khi quay thuận và khi quay ngợc
là:
M
+
= M
T
/(i.
TĐ
) + M
dp
M
-
= M
T
.
TĐ
/i + M
dp
trong đó: M
dp
- mômem phụ động để gia tốc đông cơ thực hiện. có thể coi

rằng mômem này không làm tănng tải cho cơ cấu và nó tác động đồng thời với
mômem quán tính chỉ trong giai đoạn gia tốc ứng với góc quay
kđ
25
0
.
2.4. Tính toán các thông số truyn ng ng c mt chiu kíck t c
lp và phơng trình toán của động cơ
Các thông s cho trc :
dm
P
: Cụng sut nh mc ca ng c = 38KW
dm
U
: in áp nh mc phn ng = 520V
dm
n
: Tc quay nh mc = 1350 v/ph
dm

: Hiu sut danh nh ca nh c = 86%
L
: in cm phn ng =8,5 mH
i
T
: Hng s thi gian máy bin dòng = 0.004 s
v
T
: Hng s thi gian b chnh lu = 0.0025 s
dk

T
: Hng s thi gian mch iu khin b chnh lu = 0.0001 s

T
: Hng s thi gian phát tc = 0.001 s
Các phng trình phn ng phn ng trong ng c in mt chiu :

ufuuu
IRREU )( ++=
u
U

: in ỏp phn ng
u
E
: Sut in ng phn ng
u
R
: Điện trở mạch phần ứng
f
R
: Điện trở phụ trong mạch phần ứng
u
I
: Dòng điện mạch phần ứng

cdbcfuu
rrrrR +++=
u
r

: Điện trở cuộn dây phần ứng
cf
r
: Điện trở cực từ phụ
b
r
: Điện trở cuộn bù

cd
r
: Điện trở tiếp xúc chổi điện
==

KE
u
a
pN

2


P
: Số đôi cực từ chính
N
: Số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng

: Từ thông kíck từ

: Tốc độ góc

=K
a
pN

2
: Hệ số cấu tạo của động cơ
nKE
eu
=
n
: Tốc độ của roto

=
55,960
2 na
=

dm

=
55.9
1350
= 141,36 rad/s
Phơng trình đặc tính cơ điện :

=
u
ùuu
I
K

RR
K
U

+

Phơng trình đặc tính cơ :

=
M
K
RR
K
U
ùuu
2
)(


+

Trong đó :
=
u
I

K
M
dt
MMM

cdt
==
Tính toán định mức :
K
=
dm
dm
I
M
=
84
269
=3,2
T
C
=
s
K
JR
u
02,0
2,3
588,0.38,0
)(
22
==

T
u
=L

u
/R
u
=0,0145
Chọn
dk
U
= 10V ta có :
cl
K
=
dk
dm
U
U
=
10
520
=52
Chọn
id
U

V8
=
i
K
=
dm
id

I
U
=
84
8
=0,1
Ta có hng s thi gian
sTTTT
ivdksi
0066.00001.00025.0004.0
=++=++=

K

=U

đ
/=10/141,36=0,071
T
s

=0,01s