Đồ án truyền động điện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN MƠN HỌC: Truyền Động Điện

TỜI NÂNG HẠ

Ngành: Kỹ Thuật Điều khiển và Tự Động Hoá
Lớp: 20DTDA1

Giảng viên hướng dẫn: ThS. Trương Thu Hiền
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn A

Mã SV:

Lớp: xxxxxxx

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn A

Mã SV:

Lớp: xxxxxxx

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn A

Mã SV:

Lớp: xxxxxxx

Tp.HCM, ngày

tháng

năm


VIỆN KỸ THUẬT HUTECH
PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI
TÊN MÔN HỌC : Đồ
NGÀNH: kỹ

án Truyền Động Điện

thuật điều khiển và tự động hố

(1) Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài ( sĩ số trong nhóm: 3 )
- Nguyễn Văn A
MSSV:
Lớp:
- Nguyễn Văn A

MSSV:

Lớp:

- Nguyễn Văn A

MSSV:

Lớp

- Tên đề tài : Tời Nâng Hạ
(2) Các dữ liệu ban đầu : Nhóm lựa chọn kích thước mơ hình, mục tiêu điều khiển
phù hợp ứng dụng.
(3) Nội dung nhiệm vụ :
+ Tìm hiểu tổng quan đề tài và đặt đầu bài
+ Lựa chọn phương án thiết kế phù hợp
+ Thiết kế mơ hình
+ Thực nghiệm
+ Kết luận và hướng phát triển
(4) Kết quả tối thiểu phải có:
-

01 Báo cáo đề tài
01 Mơ hình

Ngày giao đề tài: 27/ 02 / 2023 Ngày nộp báo cáo: 21/ 05 / 2023
TP. HCM, ngày 21 tháng 05 năm 2023
Sinh viên thực hiện
(Ký và ghi rõ họ tên các thành viên)

Giảng viên hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)


VIỆN KỸ THUẬT HUTECH
PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ
THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC & ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN
TÊN MÔN HỌC: Đồ án Truyền Động Điện
NGÀNH: kỹ thuật điều khiển và tự động hoá

(Do giảng viên hướng dẫn ghi và giao lại cho sinh viên đóng vào cuốn báo cáo)
1. Tên đề tài: Tời nâng hạ
2. Giảng viên hướng dẫn: ThS. Trương Thu Hiền
3. Sinh viên/ nhóm sinh viên thực hiện đề tài (sĩ số trong nhóm: 3 )
- Nguyễn Văn A

MSSV:

Lớp:

- Nguyễn Văn A

MSSV:

Lớp:

- Nguyễn Văn A

MSSV

Lớp:

Tuần

Ngày

Nội dung thực hiện

1

20/02/2023

Giao đề tài

2

27/02/2023

Tìm hiểu tổng quan

3

4/03/2023

Lựa chọn phương án

4

11/03/2023

Tính tốn cơ khí

5

18/03/2023

Tính tốn mua thiết bị

6

25/03/2023

Thiết kế mơ hình

Kết quả thực hiện của sinh
viên (Giảng viên hướng dẫn
ghi)


7

2/04/2023

Thiết kế mơ hình

8

21/04/2023

Thiết kế, đấu nối, điều khiển

9

28/04/2023

Kiểm tra mơ hình và điều khiển

10

13/05/2023

Thực nghiệm và đánh giá kết quả

11

21/05/2023

Hồn chỉnh báo cáo
Đánh giá kết quả báo cáo: Hình
thức, Nội dung báo cáo ; Sản
phẩm thực hiện; Thái độ ; Kỹ
năng; ….

12

Cách tính điểm:
Điểm đánh giá q trình thực hiện đồ án = 50% x Tính chủ động, tích cực, sáng tạo
+ %50 x Đáp ứng nội dung nhiệm vụ
Tổng điểm kết thúc học phần = Điểm đánh giá quá trình thực hiện đồ án x 40% +
Điểm chấm báo cáo GVHD x 30% + Điểm chấm báo cáo GVPB x 30%
Lưu ý: Tổng điểm tiêu chí đánh giá về quá trình thực hiện đồ án; Điểm báo cáo bảo vệ đồ án mơn
học; Điểm q trình (Ghi theo thang điểm 10), giảng viên chuyển điểm vào bảng điểm Viện đã
giao.

Tính chủ động,
tích cực, sáng tạo

Đáp ứng nội dung
nhiệm vụ

Tổng điểm tiêu chí
đánh giá về q trình
thực hiện đồ án
(tổng 2 cột điểm
1*50%+2*50%)

1

2

3

Tiêu chí đánh giá về q trình thực
hiện đồ án
Họ tên sinh viên

Mã số SV

Nguyễn Văn Quốc

2011050155

Nguyễn Xuân Tài

2011050416

Nguyễn Văn Thiện

2011050864

Ghi chú: Điểm số nếu có sai sót, GV gạch bỏ rồi ghi lại điểm mới kế bên và ký nháy
vào phần điểm chỉnh sửa.

Sinh viên thực hiện
(Ký và ghi rõ họ tên các thành viên)

TP. HCM, ngày
tháng năm 2023
Giảng viên hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)


Lời cảm ơn
Nhóm em xin chân thành cảm ơn và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy (cô) Viện
kỹ thuật của “Trường Đại Học Công Nghệ TP.HCM” đặc biệt là cô “Trương Thu Hiền”
đã tạo điều kiện cho nhóm em có nhiều thời gian để học hỏi và hồn thành bài đồ án. Và
nhóm em cũng xin chân thành cảm ơn cơ “Trương Thu Hiền” đã nhiệt tình hướng dẫn
nhóm em hồn thành tốt báo cáo.
Trong q trình làm, cũng như q trình báo cáo, khó tránh khỏi những sai xót,
rất mong cơ bỏ qua.
Nhóm em xin chân thành cảm ơn.

TP. HCM, ngày

tháng năm 2023

Sinh viên thực hiện


MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI ........................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề. .........................................................................................................1
1.1.1. Lý do chọn đề tài. ........................................................................................1
1.1.2. Tầm quan trọng. ..........................................................................................1
1.1.3. Ý nghĩa của đề tài. .......................................................................................1
1.2. Mục tiêu của đề tài. ............................................................................................2
1.3. Nội dung của đề tài. ...........................................................................................2
1.4. Phương pháp nghiên cứu. ..................................................................................2
1.5. Đặt đầu bài. ........................................................................................................2
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................................. 4
2.1. Tổng quan về tời nâng hạ. ..................................................................................4
2.2. Ưu điểm và nhược điểm của tời nâng hạ ...........................................................7
2.3. Giải pháp điều khiển tời nâng hạ .......................................................................8
CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TỐN THIẾT KẾ ............. 10
3.1. Lựa chọn phương án điều khiển.......................................................................10
3.2. Lựa chọn sơ đồ nguyên lý. ...............................................................................10
3.3. Sơ đồ khối. .......................................................................................................11
3.4. Đề xuất và chọn động cơ..................................................................................11
3.5. Hộp số. .............................................................................................................12
3.6. Bộ điều khiển. ..................................................................................................14
3.7. Phương án thiết kế ...........................................................................................17
3.8. Tính chọn thiết bị cho mơ hình tải 10kg ..........................................................18
3.8.1. Tính chọn động cơ........................................................................................18
3.8.2. Tính chọn dây cáp điện. ...............................................................................26
3.8.3 MCB ..............................................................................................................27
3.8.4. Tinh chọn Contactor .....................................................................................29
3.8.5. Relay nhiệt ...................................................................................................30
3.8.6. Chọn nút nhấn Emergency ...........................................................................31
3.8.7. Chọn cơng tắc xoay 3 vị trí ..........................................................................31
3.8.9. Chọn nút nhẫn ON/OFF ...............................................................................32

3.8.10. Chọn đèn báo.............................................................................................. 32
3.8.11. Biến tần ......................................................................................................32


3.9. Sơ đồ nguyên lý ..................................................................................................35
3.9.1. Sơ đồ hệ thống điện ......................................................................................43
CHƯƠNG 4: THI CƠNG MƠ HÌNH VÀ THỰC NGHIỆM.................................. 44
4.1. Kết quả thự hiện mơ hình và bố trí thiết bị .........................................................44
4.1.1. Mơ hình tời nâng hạ .....................................................................................44
4.1.2. Hệ thơng điện và bố trí thiết bị ....................................................................45
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN ........................................................................................... 49
5.1. Kết quả. ...............................................................................................................49
5.2

. Hướng phát triển. ...........................................................................................49

TÀI LIỆU KHAM KHẢO .......................................................................................... 50


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Vật sắt ........................................................................................................... 3
Hình 1.2: Mơ hình thiết kế ........................................................................................... 3
Hình 2.1: cầu trục (Nguồn Internet) ........................................................................... 4
Hình 2.3: Động cơ điện 3 pha nguồn : Internet ......................................................... 5
Hình 2.2: Động cơ điện 1 pha nguồn Internet ........................................................... 5
Hình 2.4: Tang trống .................................................................................................... 5
Hình 2.5: Phanh thuỷ lực ............................................................................................. 6
Hình 2.6: Phanh điện tử ............................................................................................... 7
Hình 2.7: Bộ điều khiển tời nâng hạ ........................................................................... 7
Hình 2.8: Sơ đồ nguyên lý tời nâng hạ dùng động cơ điện ....................................... 8

Hình 2.9: Sơ đồ nguyên lý tời nâng cơ cấu quay ....................................................... 8
Hình 3.1: Phương án sơ đồ nguyên lý tời sử dụng động cơ điện ........................... 10
Hình 3.2: Sơ đồ khối tời nâng hạ .............................................................................. 11
Hình 3.3: Hộp giảm tốc bánh răng côn (Nguồn: Internet). .................................... 13
Hình 3.4: Hộp giảm tốc trục vít (Nguồn: Internet). ................................................ 13
Hình 3.5: Hộp giảm tốc cyclo (Nguồn: Internet). .................................................... 14
Hình 3.6: Biến tần (Nguồn: Internet). ...................................................................... 16
Hình 3.7: Catalogue motor ........................................................................................ 24
Hình 3.8: Motor NISSEI . .......................................................................................... 25
Hình 3.9: Dây cáp điện cadivi. ................................................................................... 27
Hình 3.10: Catalogue MCB ....................................................................................... 28
Hình 3.11: Catalogue contactor ................................................................................ 29
Hình 3.12: Relay nhiệt ................................................................................................ 30
Hình 3.13: Nút Emergency ........................................................................................ 31
Hình 3.14: Cơng tắc 3 vị trí ....................................................................................... 31
Hình 3.15: Cơng tắc 3 vị trí ....................................................................................... 32
Hình 3.16: Đèn báo ..................................................................................................... 32
Hình 3.17: Biến tần FR-E720-0.1K ........................................................................... 33
Hình 3.18: Thơng số cài đặt cho biến tần FR-D720 ................................................ 34
Hình 3.19: Mạch động lực .......................................................................................... 35
Hình 3.20: Mạch điều khiển ...................................................................................... 36
Hình 3.21: Sơ đồ nguyên lý ........................................................................................ 37
Hình 3.22: Trạng thái contactor có điện .................................................................. 39
Hình 3.23: Trạng thái sự cố ....................................................................................... 40


Hình 3.24: Trạng thái động cơ chạy thuận .............................................................. 41
Hình 3.25: Trạng thái động cơ chạy ngược .............................................................. 42
Hình 3.26: Hệ thống và thiết bị điện của mơ hình ................................................... 43
Hình 4.1: Mơ hình tời nâng hạ .................................................................................. 44

Hình 4.2: Hệ thống và thiết bị động lực ................................................................... 45
Hình 4.3: Thơng số chạy khi nâng vật lên ................................................................ 47
Hình 4.4: Mơ hình khi hạ vật xuống ......................................................................... 48


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.1.

Đặt vấn đề.
Trong xã hội hiện nay tời nâng hạ là loại máy trục có kết cấu rất là đa dạng. Nó

được sử dụng rất phổ biến trong hầu hết các ngành kinh tế và quốc phòng để nâng chuyển
các vật nặng trong các nhà xưởng và kho, cũng có thể dùng để nâng hạ các sản phẩm,
hàng hố từ trên cao xuống. Ngồi ra tời nâng hạ còn dùng để lắp ráp thiết bị cơng
nghiệp. Tời nâng hạ có thể được trang bị móc câu, cơ cấu nam châm điện hoặc gầu
ngoạm tuỳ theo dạng và vật thể sản phẩm vật nặng.
Các bộ máy của tời nâng hạ có thể được dẫn động bằng tay hoặc bằng động cơ điện
dùng mạng điện công nghiệp. Tời nâng hạ được điều khiển do người lái chuyên nghiệp
từ trong ca bin treo ở một đầu cầu lăn. Trường hợp dùng palăng điện làm cơ cấu nâng
thì có thể được điều khiển qua nút ấn điều khiển.
1.1.1. Lý do chọn đề tài.
Tời nâng hạ là thiết bị nâng hạ dùng để thay thế sức con người trong việc nâng hạ
hoặc di chuyển hàng hố có khối lượng lớn. Máy tời được thiết kế có khả năng giúp tiết
kiếm sức lao động và chi phí.
1.1.2. Tầm quan trọng.
Tầm quan trọng của tời nâng hạ đang được khẳng định mạnh mẽ trong cuộc sống
hiện nay. Trong đó xu hướng với các sản phẩm mang giá trị đáp ứng nhu cầu cho mọi
người đang là sự lựa chọn số 1 của người tiêu dùng. Tời nâng hạ cũng chính là giải pháp
hoàn hảo để mang tới cho mọi người đỡ phải mất sức và đỡ phải tốn chi phí trong hoạt
động công nghiệp cũng như nhu cầu cho sự phát triển.

1.1.3. Ý nghĩa của đề tài.
Đề tài giúp cho nhóm em nắm rõ được kiến thức về hệ thống tời nâng hạ, đề tài
mang một ý nghĩa tầm vóc và mang tính thực tế cao và được áp dụng nhiều trong cuộc
sống. Khơng chỉ xưởng, cơng trình xí nghiệp mà cịn đáp ứng được tất cả mọi nơi và
góp phần phổ biến cũng như phát triển mạnh mẽ hơn.

1


1.2.

Mục tiêu của đề tài.
Tời nâng hạ là thiết bị nâng hạ được sử dụng phổ biến trong công nghiệp sản xuất

ngày nay. Thiết bị chuyên dụng với mục đích chở vật liệu phục vụ cho các cơng trình
xây dựng dân dụng , tốc độ nâng hàng nhanh chóng, sử dụng nguồn điện sẵn có 220V.
1.3.

Nội dung của đề tài.

-

Xây dựng hệ thống nâng hạ vật có trọng lượng lớn một cách dễ dàng.

-

Hệ thống được sử dụng qua động cơ điều khiển tốc độ bằng biến tần dễ dàng

nâng hạ theo tốc độ.
1.4.

Tiết kiệm được thời gian, chi phí thuê nhân công để làm công việc nâng hạ hàng.
Phương pháp nghiên cứu.

-

Nghiên cứu các thành phần có trong hệ thống tời nâng hạ.

-

Tìm hiểu về đặc điểm cấu tạo tời nâng hàng.

-

Tìm hiểu và phân tích hệ thống điện

-

Thu thập, phân tích các thơng tin cũng như xây dựng phương pháp tối ưu nhất

cho hệ thống tời nâng hạ.
1.5.

Đặt đầu bài.

-

Tốc độ nâng hạ: 0.2 m/s

-

Trọng lượng tải: 10 kg

-

Trọng lượng móc câu : 0.3 kg

-

Tỉ số truyền: 20/1

-

Chiều cao nâng: 0.5 m

-

Sử dụng biến tần để điều khiển tời

-

Kích thước mơ hình: + chiều cao 0.5 m
+ Ngang 30cm

-

Vật liệu khung: Sắt

2

Hình 1.1: Vật sắt
-

Từ số liệu trên và vật sắt trên nhóm đã đưa ra được kích thước thiết kế cho mơ

hình:

Hình 1.2: Mơ hình thiết kế

3


CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1.

Tổng quan về tời nâng hạ.
Tời nâng hạ là các máy chuyển động trên 2 đường ray cố định trên kết cấu kim

loại hoặc tường cao để vận chuyển vật trong khoảng không gian giữa 2 đường ray đó.
Cấu tạo:
Cơ cấu nâng - hạ: Là bộ phận của cầu trục bao gồm động cơ truyền động, bộ truyền
và hệ kéo cáp vật lên, hạ vật xuống theo phương thẳng đứng ( palang điện hoặc palang
tay ). Bộ phận lấy hàng có thể là móc câu, gầu hoặc nam châm điện. Tuỳ theo công dụng
của cầu trục mà trên mỗi vật có cơ cấu nâng hạ, gồm 1 cơ cấu nâng chính và 1 hoặc 2
cơ cấu nâng phụ. Ngồi ra cịn có cơ cấu phanh hãm, phanh dùng trong cầu trục thường
có 3 loại : phanh đĩa, phanh guốc và phanh đai

Hình 2.1: cầu trục (Nguồn Internet)
-

Cấu tạo tời nâng hạ gồm 6 bộ phận chính sau:

-

Thiết bị truyền lực cho tời: Động cơ điện, động cơ đốt trong, thuỷ lực..

4


Hình 2.2: Động cơ điện 1 pha nguồn Internet

Hình 2.3: Động cơ điện 3 pha nguồn : Internet
Động cơ điện có rất nhiều loại động cơ điện có thể sử dụng để lực như: động cơ
điện 1 pha, 3 pha, động cơ điện 12-24V DC, động cơ đốt trong …
-

Tang cuốn cáp và dây cáp:
Tang cuốn cáp thường có dạng ống trụ, hai đầu có moay ở để lắm với trục, chuyển

động quay.
+ Vật liệu tang: gang hoặc thép.
+ Bề mặt làm việc có thể nhắn ( tang trơn ) hoặc cắt rãnh dạng ren trịn có bước lớn hơn
đường kính cáp tranh cáp chà xát vào nhau ( tang xẽ rãnh).

Hình 2.4: Tang trống

5

Hộp số giảm tốc

-

Hộp giảm tốc là cơ cấu truyền chuyển động bằng khớp trực tiếp với tỉ số truyền
không đổi. Chúng có chức năng giảm tốc góc, tăng moment xoắn, giảm tốc độ vòng
quay.
Hộp giảm tốc được cấu tạo khá đơn giản và gọn nhẹ. Thiết bị bao gồm bánh răng
thẳng và nghiêng, chúng ăn nhập với nhau theo kỳ số truyền nhất định. Khi có nguồn
dẫn động cung cấp, hộp giảm tốc sẽ tạo ra các vòng quay phù hợp với yêu cầu sử dụng.
-

Phanh an toàn: Phanh thuỷ lực, phanh điện tử, phanh tay, phanh tự hãm

+ Phanh thuỷ lực.
Ngun lí hoạt động: phanh thủy lực ln làm việc ở trạng thái thường đóng, má
phanh xiết chặt vào tang phanh nhờ hệ thống lò xo. Momen phanh mỗi loại phanh khác
nhau nên tùy từng cơ cấu nâng hạ chọn loại phanh thủy lực phù hợp tốc độ và tải trọng.
Bầu phanh làm việc song song với động cơ chính (động cơ nâng hạ). Khi cấp điện
cho cơ cấu nâng hạ thì động cơ bơm thủy lực của phanh bơm dầu để mở phanh với áp
lực dầu từ 80N.m đến 12.500N.m.
Tang phanh gắn trên trục động cơ chính mở ra giúp động cơ quay tự do. Khi cắt
nguồn động cơ lực lị xo sẽ đóng má phanh lại, ôm chặt vào tang trên trục động cơ giúp
động cơ dừng lại.

Hình 2.5: Phanh thuỷ lực

6

-

Phanh điện tử.
Nguyên lí hoạt động: phanh này hoạt động trên lý thuyết điện từ, động năng được

chuyển hoá thành nhiệt, tạo ra lực từ làm giảm mô-men quay. Phanh từ điện gồm 2 cánh
tuốc-bin (cụm rô- tô) và một bộ stator (phần tĩnh). Rô-to được lắp nối với trục các-đăng.

Hình 2.6: Phanh điện tử
-

Thiết bị điều khiển tời nâng hạ
Dùng để điều khiển kiểm soát được tốc độ và đảo chiều lên hoặc xuống hoặc có

thể điều khiền được lực nâng của tời nâng hạ.
-

Bộ ly hợp ( Tuỳ vào từng loại tời nâng hạ )

Hình 2.7: Bộ điều khiển tời nâng hạ
2.2.

Ưu điểm và nhược điểm của tời nâng hạ.

-

Động cơ điện:

-

Ưu điểm: Tốc độ tời nhanh, trọng tải nâng lớn

7


-

Nhược điểm: Khó di chuyển khơng linh hoạt, cấu tạo khá phức tạp

Hình 2.8: Sơ đồ nguyên lý tời nâng hạ dùng động cơ điện
-

Tời nâng hạ cơ cấu quay:

-

Ưu điểm: Nhỏ gọn, nhẹ nhàng có tính linh hoạt cao thiết kế đơn giản.

-

Nhược điểm: Tốc độ nâng hạ chậm, tần suất làm việc thấp.

Hình 2.9: Sơ đồ nguyên lý tời nâng cơ cấu quay

2.3. Giải pháp điều khiển tời nâng hạ
- Phương pháp điều khiển thông thường.
Tay bấm điều khiển có dây: đây là thiết bị tay cầm có nút bấm kết nối với tời
điện thông qua hệ thống dây điện nhiều lõi thép. Chính bởi kết nối trực tiếp với tời điện
do đó khi vận hành tời điện người thao tác phải đồng thời duy chuyển tay bấm theo tời.
Ưu điểm: Linh kiện đơn giản bao gồm các cặp tiếp điểm và dây dẫn nên dễ dàng

thay thế, sửa chữa. Mặt khác chi phí để đầu tư 1 bộ tay điều khiển dây rẻ chỉ tầm vài
trăm đến 1 triệu VNĐ.

8


Tay cầm luôn duy chuyển cùng tời diện, đây cũng chính là lợi thế bởi khi đó người
điều khiển sẽ duy chuyển bằng tời dễ dàng quan sát và thao tác chính xác hơn.
Tay điều khiển khơng thể tháo rời tránh tình trạng mất mát hay để ở vị trí khơng
hợp lý dẫn đến hỏng hóc.
Nhược điểm: Người thao tác vận hành ln phải duy chuyển cùng tời trong q
trình làm việc. Trong trường hợp khơng mong muốn tời có vấn đề sẽ gây ra các sự cố
hy hữu.
Với các loại tời điện làm việc trong môi trường độc hại như phun sơn hoặc trong
các mơi trường có nhiệt độ cao, người điều khiển sẽ phải làm việc trong môi trường
không đảm bảo.
Tay bấm điều khiển từ xa: cũng là thiết bị điều khiển tời điện thông qua nút bấm
nhưng khơng có dây dẫn bởi nó có tích hợp một bộ phát vô tuyến. Bộ phát này chuyền
thông tin đến tời điện thơng qua 1 bộ thu tín hiệu được lắp đặt trên tời. Do đó mà khi
vận hành người thao tác không cần phải duy chuyển theo tời.
Ưu điểm: Tay cầm linh hoạt khơng vướng víu, bạn có thể chọn vị trí điều khiển
thao tác chính xác.
Người vận hành không cần thiết phải duy chuyển cùng tời trong lúc tời hoạt động và
chạy trên dầm đảm bảo an toàn lao động. Nhờ đó với các cơng việc cần thực hiện trong
môi trường độc hại người vận hành sẽ được an tồn tuyệt đối.
Khi khơng dùng đến bạn có thể cất tay điều khiển vào các vị trí sạch sẽ đảm bảo
tay cầm luôn mới và hoạt động ổn định nhất.

9

CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TỐN THIẾT KẾ
3.1.

Lựa chọn phương án điều khiển.
Để đưa ra đề xuất và lựa chọn phương án thiết kế phù hợp với mục tiêu thiết kế đã

đặt ra. Đề xuất và phương án lựa chọn gồm có: sơ đồ nguyên lý, các vấn đề về cơ khí,
điện, điều khiển.
3.2.

Lựa chọn sơ đồ nguyên lý.
Từ cơ cấu ưu, nhược điểm từ sơ đồ nguyên lý trên ta thấy được tời nâng hạ cần

được thết kế đơn giản độ bền cơ khí phải cao và dễ sửa chữa và chịu được tải trong lớn,
tại vì cơng chính là nâng hạ hàng năng, đồng thời giá thành chế tạo phải phù hợp với
kinh tế của nhóm. Và dựa vào các tham khảo nên nhóm đã quyết định đề xuất sơ đồ
nguyên lý phướng án thứ nhất, sẽ giúp thiết kế được trọng tải nâng lớn hơn và ổn định
nhất có thể.

Hình 3.1: Phương án sơ đồ nguyên lý tời sử dụng động cơ điện

10


3.3.
-

Sơ đồ khối.
Tời nâng hạ được thiết kế đơn.

Hình 3.2: Sơ đồ khối tời nâng hạ
Ta cấp nguồn điện 220V vào bộ điều khiển từ bộ điều khiển sẽ điểu khiển động
cơ, khi động cơ chạy lực từ trục động cơ dẫn động truyền qua trục hộp số, từ hộp số tỉ
số truyền từ động cợ sẽ giảm xuống làm tăng lực momen xoắn sau đó từ trục đầu ra hộp
số qua tang trống làm tang trống dẫn động.
3.4.

Đề xuất và chọn động cơ.

- Có 2 dạng động cơ điện:
+ Động cơ điện 1 pha:
Ưu điểm: Khi hoạt đông, động cơ một pha ít tốn kém nhiên liệu hơn so với hầu
hết các loại động cơ khác. Yêu cầu bảo trì rất ít, ít phải sửa chữa, chúng dễ dàng để sử
dụng. Hầu hết các hỏng hóc từ động cơ điện 1 pha là do ứng dụng không phù hợp. Rất
ít khi do lỗi sản xuất từ chính động cơ.
Nhược điểm: Động cơ một pha có cấu tạo đơn giản khơng có nghĩa là chúng hồn
hảo. Chúng có thể chạy chậm, q nóng. Thậm chí khơng khởi động được. Nếu bị giật,
gặp sự cố với động cơ cần phải sửa chữa ngay lập tức.
-

Động cơ điện 3 pha:
Ưu điểm: sự tiết kiệm được dây dẫn hơn là dùng dòng điện 1 pha, đồng thời cấu

tạo động cơ 3 pha đơn giản hơn và đặc tính tốt hơn động cơ 1 pha.

11


Nhược điểm: Chi phí tiêu thụ điện năng nhiều hơn động cơ điện 1 pha. Khi hoạt

động gây ra tiếng ồn lớn hơn so với dịng 1 pha. Chi phí để kéo và lắp đặt dòng điện 3
pha cho mục đích sử dụng lớn, khá tốn kém khơng phù hợp với doanh nghiệp nhỏ.
➔

Vậy từ những đề xuất trên nhóm đã chọn động cơ điện 3 pha, động cơ điện có

tính linh hoạt hơn so với các động cơ khác như (xăng, dầu, thủy lực,..), đa dạng mẫu mã
và công suất, tiết kiệm chi phí, khơng gây ra tiếng ồn lớn.
3.5.

Hộp số.
Hộp số giảm tốc là thiết bị dùng để điều chỉnh tốc độ của các động cơ điện phù

hợp với yêu cầu, cụ thể là giảm vận tốc vòng quay. Cơng dụng chính là giúp thay đổi
tốc độ và momen xoắn.
-

Phân loại theo cấp giảm tốc:
Hộp số giảm tốc nhiều cấp là khi có đầu ra phù hợp với yêu cầu nhiều lần bằng

thay đổi tỷ số truyền động thông qua việc thay đổi số lượng răng cưa của bánh răng.
Nếu phân chia theo cấp giảm tốc thì có các loại hộp số thông dụng sau:
Hộp giảm tốc 1 cấp: Tên của loại thiết bị cũng đã cho ta biết số lần số lần thay
đổi tỷ số truyền động là 1 lần. Đây cũng chính là hộp số được phân theo cấp giảm tốc
dùng rộng rãi trên thị trường hiện nay với các máy móc, thiết bị của ngành sản xuất công
nghiệp. Phụ thuộc vào nhu cầu sử dụng mà khách chọn hộp giảm tốc 1 cấp bánh răng
trụ, bánh răng nghiêng.
Hộp giảm tốc 2 cấp: Cấu tọa hộp giảm tốc 2 cấp đặc biệt hơn khi nó là thiết bị có
đến 2 lần thay đổi tỉ số truyền động. Trong các lĩnh vực sản xuất thì loại hộp số nay
được ứng dụng đa dạng, từ các ngành cẩu trục nâng hạ hàng hóa cho đến các ngành dệt

may, cơ khí chế tạo, khai thác mỏ…
Hộp giảm tốc 3 cấp: Tương tự như với hộp giảm tốc 1 cấp, 2 cấp thì hộp giảm
tốc 3 cấp có số lần thay đổi tỷ số truyền động là 3 lần. Nó thường được dùng cho các
cẩu trục, tời, băng tải, máy cẩu nâng hạ hoặc xe cẩu cơ giới.

12


-

Phân loại theo cấu tạo:

+ Xét theo hình dáng và cấu tạo bên trong, hộp giảm tốc có 6 loại như sau:
Hộp giảm tốc bánh răng hành tinh: Hộp giảm tốc bánh răng hành tinh là thiết
bị được thiết kế và cải tiến dạng truyền bánh răng với các bánh răng được bố trí lắp đặt
sao cho ăn khớp với nhau. Điểm nổi bật của hộp giảm tốc loại bánh răng hành tinh đó
là chúng có kích thước nhỏ gọn, tỷ số truyền động lớn nên được lắp đặt tại những vị trí
có khơng gian chật hẹp nhưng cần cơng suất lớn.
Hộp giảm tốc bánh răng côn: Điểm nổi bật của thiết bị này đó là dễ sử dụng,
thuận tiện cho bảo trì và sửa chữa, hiệu suất làm việc cao và đặc biệt là giải nhiệt tốt.
Tuy nhiên loại hộp giảm tốc bánh răng côn 1 cấp, hộp giảm tốc cơn trụ 2 cấp lại có kích
thước lớn khá to và cồng kềnh, chiếm diện tích lớn.

Hình 3.3: Hộp giảm tốc bánh răng côn (Nguồn: Internet).
Hộp giảm tốc trục vít: Với các loại motor có cơng suất khoảng dưới 11kw thì hộp
giảm tốc trục vít bánh vít 1 cấp, 2 cấp… là sự lựa chọn được đánh giá cao. Cấu tạo của
loại hộp giảm tốc có 1 trục vít hay còn được gọi là guồng xoắn, 1 bánh răng. Nếu trục
vít được làm bằng thép khơng rỉ thì bánh răng được làm bằng đồng thau.
Thiết bị này cịn có 2 trục vào, 2 trục ra, 4 vòng bi bạc đạn. Hộp giảm tốc bánh
răng trục vít cịn có nhiều size để khách hàng chọn lựa từ size 50 đến size 250. Cách

tính size sẽ dựa trên kích thước thực tế đo được từ trục ra đến trục vào.

Hình 3.4: Hộp giảm tốc trục vít (Nguồn: Internet).
13


Hộp số giảm tốc bánh răng trục thẳng: Hộp số giảm tốc loại bánh răng trục
thẳng là thiết bị tiêu chuẩn thường dùng trong cơng nghiệp. Thiết kế của nó có các cặp
bánh răng ăn khớp với nhau, trục đầu vào trùng với trục đầu ra. Nó ứng dụng nhiều cho
các máy móc, dây chuyền khuấy trộn với ổ trục đầu ra được kéo dài thêm để tương thích
với tải của khuấy.
Hộp giảm tốc cyclo: Đây là loại hộp giảm tốc có thiết kế đặc biệt hơn với con lăn
và các dĩa, hoạt động theo dạng trượt. Người ta lựa chọn loại thiết bị này vì cấu tạo đơn
giản, nhỏ gọn, tỷ số truyền động rất lớn.Tuy nhiên, thiết bị này lại có hiệu suất khơng
cao, tiêu tốn nhiều năng lượng, tản nhiệt khó nên hạn chế người sử dụng.

Hình 3.5: Hộp giảm tốc cyclo (Nguồn: Internet).
Hộp giảm tốc đồng trục: Người ta có thể gọi hộp giảm tốc đồng trục là hộp giảm
tốc 2 trục song song, có các bánh răng trụ nghiêng ăn khớp với nhau.
Một số loại phổ biến như: Hộp giảm tốc đồng trục 2 cấp là loại động cơ có 2 lần
thay đổi tỷ số truyền động, hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp đồng trục. Kết cấu vỏ của
hộp giảm tốc 2 cấp đồng trục được thiết kế gọn hơn, loại bỏ các chi tiết phức tạp.
➔ Vậy từ những đề xuất trên nhóm đã lựa chọn được hộp số phù hợp sử dụng hộp số
WPS hay còn gọi là hộp số giảm tốc trục vít bánh vít.
3.6. Bộ điều khiển.
Ở đây, có hai phương án dùng cho tời nâng hạ đó là dùng biến tần điều khiển hoặc
dùng khí cụ điện để điều khiển:
-

Điều khiển bằng biến tần.

Biến tần là thiết bị làm thay đổi tần số dòng điện đặt lên cuộn dây bên trong động

cơ và thơng qua đó có thể điều khiển tốc độ động cơ một cách vô cấp, khơng cần dùng
đến các hộp số cơ khí. Biến tần sử dụng các linh kiện bán dẫn để đóng ngắt tuần tự dòng
14


điện đặt vào các cuộn dây của động cơ để làm sinh ra từ trường xoay làm quay động cơ.
Các biến tần có thể điều chỉnh tốc độ động cơ từ chậm đến nhanh tùy thuộc vào ứng
dụng cụ thể, giúp cho động cơ hoạt động hiệu quả hơn.
Có nhiều loại biến tần như: Biến tần AC, biến tần DC; biến tần 1 pha 220V, biến
tần 3 pha 220V, biến tần 3 pha 380V, biến tần 3 pha 660V, biến tần trung thế... Bên cạnh
các dòng biến tần đa năng, các hãng cũng sản xuất các dòng biến tần chuyên dụng: biến
tần chuyên dùng cho bơm, quạt; biến tần chuyên dùng cho nâng hạ, cẩu trục; biến tần
chuyên dùng cho thang máy; biến tần chuyên dùng cho hệ thống HVAC;...
Ưu điểm:
Máy biến tần là thiết bị có khả năng làm thay đổi tần số dịng điện vì vậy nên dễ
dàng thay đổi tốc độ quay của động cơ một cách linh hoạt và hiệu quả tiết kiệm được tối
đa năng lượng.
Hoạt động một cách ổn định ít khi bị hư hỏng, khi bị hư hỏng thì bạn cũng có thể
trục tiếp khắc phục được hoặc chi phí sửa chữa biến tần khơng q cao.
+ Có thể điều khiển trực tiếp momen của động cơ.
+ Giảm chi phí sản xuất và giảm giá thành sản phẩm.
+ Đầy đủ các chức năng bảo vệ động cơ: Quá dòng, quá áp, mất pha, đảo pha…
Nhược điểm: Để sử dụng và vận hành biến tần đúng cách hiệu quả thì người sử
dụng, lắp đặt nhất thiết phải có kiến thức nhất định.
+ Chi phí đầu tư ban đầu cao.
Để khởi động hoặc dừng động cơ điện không đồng bộ với công suất vừa và lớn
thường thì dùng phương pháp khởi động trực tiếp nên sẽ gây giảm áp trên đường dây
rất lớn.

Biến tần tốc độ quay của động cơ điện cảm ứng chỉ được điều khiển theo từng cấp
(hữu cấp); thơng thường thì mỗi động cơ chỉ có thể thay đổi được một trong những dãy
tốc độ đồng bộ.
Cần phải bảo trì, bảo dưỡng máy biến tần định kỳ nếu không muốn máy gây ra các
lỗi 2 năm/lần.
15


Hình 3.6: Biến tần (Nguồn: Internet).
-

Điều khiển bằng khí cụ điện.
Khí cụ điện là thiết bị dùng để đóng ngắt dòng điện, giúp để bảo vệ, điều khiển

và chỉnh các lưới điện, mạch điện sao cho phù hợp với các loại máy điện trong q trình
sản xuất.
Khí cụ điện làm việc lâu dài trong các mạch điện, nhiệt độ của khí cụ điện tăng
lên gây tổn thất điện năng và đốt nóng các bộ phận dẫn điện và lớp bảo vệ, chính vì thế
khí cụ điện làm việc được trong mọi chế độ khi nhiệt đô của bộ phận không q những
giá trị cho phép.
•
-

Phân loại khí cụ điện thường gặp:
Aptomat - Cầu dao tự động: Đây là thiết bị khí cụ điện dùng để cắt

mạch điện khi quá tải, ngắn mạch, đoản mạch, thấp áp hay chập chạm mạch
điện.
-

Cầu chì điện: Đây cũng là khí cụ điện dùng để bảo vệ cách thiết bị sử dụng điện

và mạng lưới điện khi rơi vào trường hợp ngắn mạch
-

Contactor : Là khi cụ điện dùng để đóng cắt từ xa mạch điện động lực và được

phân loại như sau:
+ Theo pha : Công tắc tơ 1 , 2 , 3 pha
+ Theo dòng điện : Xoay chiều, một chiều

16