thiết kế hệ thống điều khiển cơ cấu nâng hạ cần trục kone 4691

Bộ GIáO DụC Và ĐàO TạO
trường đại học giao thông vận tải hà nội
Khoa điện - điện tử
Bộ môn kỹ thuật điện tử
o0o
Đồ án tốt nghiệp
Đề Tài:
thiết kế điều khiển cơ cấu nâng hạ cần trục KONE 4691
Giáo viên hướng dẫn : ThS.
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thị Cương
Lớp : ……………… K14

Hà Nội - 2014
Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691
LỜI NÓI ĐẦU
Xã hội ngày càng đi lên ,cùng với đó là sự phát triển không ngừng của
nền kinh tế.Trong đó ngành công nghiệp đóng vai trị quan trọng một nhân tố
không thể thiếu trong quá trình làm thay đổi bộ mặt của xã hội.Với sự nghiên
cứu phát triển khoa học kĩ thuật đã cho ra đời các thiết bị máy móc tối ưu, giảm
sức lao động và nâng cao năng suất cũng như lợi ích kinh tế.Một trong số đó
chúng ta có thể kể ra ở đây đó là các máy nâng-vận chuyển. Chúng đóng vai trị
khá là quan trọng trong việc lưu thông hàng hóa, hay như vận chuyển các
nguyên liệu có tải trọng lớn, lắp ráp thiết bị, trong xây dựng dân dụng hay thủy
điện và trong công nghiệp…Cần trục là một thiết bị nâng- vận chuyển có mặt
khá phổ biến trong cuộc sống kể cả trong dân dụng hay công nghiệp và kể cả
trong các ngành chuyên trách.
Qua tìm hiểu trong quá trình thực tập tại cơ sở cùng với việc được sự dẫn
hướng chỉ bảo của thầy Ths Trần Văn Khơi và thấy được giá trị to lớn về mặt
kinh tế, cũng như sự tiện dụng trong cuộc sống của cần trục. Em đã chọn đề tài
tốt nghiệp cho mình xây dựng và tính toán thiết kế hệ thống điện cho cơ cấu
nâng hạ hàng cần trục KONE 4691.

Với mục đích:
+ Giới thiệu tổng quan về cần trục nói trung và cần trục KONE nói diêng.
+ Phương án thiết kế cần trục do mình chọn
+ Xây dựng hệ thống điện cho cơ cấu nâng hạ hàng cần trục KONE 4691.
Trong quá trình hoàn thành đề tài em rất cám ơn các thầy cô giáo trong bộ
môn và đặc biệt thầy Trần Văn Khơi đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.
Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 Page
GVHD: ThS.Trần Văn Khơi
1
Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 1
Bộ GIáO DụC Và ĐàO TạO 1
trường đại học giao thông vận tải hà nội 1
Khoa điện - điện tử 1
Bộ môn kỹ thuật điện tử 1
Đồ án tốt nghiệp 1
Hà Nội - 2014 1
1.2. Tổng quan về cần trục KONE 11
1.2.1. Tổng quan về cần trục KONE 11
1.2.4. Một số định nghĩa về các thông số của cần trục. 16
1.3.Cơ cấu nâng hạ hang cần trục kone 4691 16
1.3.1.Cấu trúc cơ cấu nâng hạ 16
1.3.2. Các yêu cầu điều khiển truyền động cơ cấu nâng hạ cần trục. 17
1.3.2.1. Cần đảm bảo tốc độ nâng chuyển với tải trọng định mức. 17
1.3.2.2. Có khả năng thay đổi tốc độ trong phạm vi rộng 18
1.3.2.3. Có khả năng rút ngắn thời gian quá độ 18
1.3.2.4. Có trị số hiệu suất cosφ cao 18
1.3.2.5. Đảm bảo an toàn hàng hoá 19
1.3.2.6. Điều khiển tiện lợi và đơn giản 19

1.3.2.7. Ổn định nhiệt cơ và điện 19
1.3.2.8. Tính kinh tế và kỹ thuật cao 19
CHƯƠNG II. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN
ĐỘNG 21
2.1. Đặc tính phụ tải. 21
2.2.Lựa chọn hệ truyền động cho cơ cấu nâng hạ hàng cho cần trục kone 4691 22
2.2.1. Khái niệm 22
2.2.2. ý nghĩa của việc lựa chọn: 23
2.2.3. Truyền động điện 23
2.2.4. Hệ truyền động MF-ĐC 1 chiều. 24
2.2.6. Hệ truyền động động cơ KĐB roto dây quấn – Phanh điện từ điều chỉnh tốc độ. 26
31
2.4.Tính chọn thiết bị trong cơ cấu nâng hạ. 32
2.4.1. Tính chọn động cơ. 32
2.4.2. Tính các cấp điện tr 33
2.5.Tính chon các thiết bị đúng cắt. 38
2.5.1.Chọn Rơ le nhiệt 38
2.5.2.Chọn công tăc tơ 39
2.5.3.Tính chọn phanh hãm. 39
2.5.4. Chọn bộ điều khiển phanh cho cơ cấu nâng hạ cần trục kone 4691 40
Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 Page
GVHD: ThS.Trần Văn Khơi
2
Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 44
3.1. Bộ không chế. 45
3.2.Các loại rơle được dùng trong mạch điện điều khiển 46
3.3. Chức năng các phần tử trong mạch điều khiển 48
3.4. Nguyên lý làm việc của sơ đồ điện điều khiển cơ cấu nâng hạ hàng 49
3.4.1. Tiến hành điều khiển hệ thống nâng hạ hàng 49

3.4.2.Các bảo vệ của cơ cấu nâng hạ hàng cần trục KONE K4691 55
CHƯƠNG IV : KẾT LUẬN 57
TÀI LIỆU THAM KHẢO 58
Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 Page
GVHD: ThS.Trần Văn Khơi
3
Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691
Chương I: KHÁI QUÁT TRUNG VỀ CẦN
1.1.Máy nâng và cần trụ
1.1.1.Giới thiệu chung về máy nâng hạ.
Máy nâng chuyển là các loại máy công tác dựng để thay đổi vị trí của
đối tượng công tác nhờ thiết bị mang vật trực tiếp, sự ra đời và phát triển của
nó gắn liền với yêu cầu về kinh tế kĩ thuật của ngành công nghiệp nhằm giảm
tối đa sức người trong lao động.Đặc điểm làm việc của các cơ cấu máy nâng là
ngắn hạn, lặp đi lặp lại và có thời gian dừng. Chuyển động chính của máy là
nâng hạ vật theo phương thẳng đứng, ngoài ra còn một số các chuyển động
khác để dịch chuyển vật trong mặt phẳng ngang như chuyển động quay quanh
trục máy, di chuyển máy, chuyển động lắc quanh trục ngang. Bằng sự phối
hợp giữa các chuyển động, máy có thể dịch chuyển vật đến bất cứ vị trí nào
trong không gian làm việc củanó.
Để đáp ứng yêu cầu và đòi hỏi của các ngành công nghiệp khác nhau, kĩ
thuật nâng vận chuyển cũng xuất hiện nhiều loại máy nâng vận chuyển mới,
luôn cải tiến và hợp lí hóa phương pháp phục vụ, nâng cao hơn độ tin cậy làm
việc, tự động hỉa các khâu điềukhiển, tiện nghi và thỏa mãn yêu cầu của người
sử dụng. Tùy theo kết cấu và công dụng, máy nâng chuyển được chia thành
các loại: kích, bàn tời, palăng, cần trục, cầu trục, cổng trục, thang nâng.v.v
Cần trục làm nhiệm vụ chuyển hàng hóa, vật tư… từ chỗ này sang chị
khác. Trong các nhà máy, cầu cảng cần trục chuyển hàng hóa từ tàu suống
cảng và ngược lại. trong xây dựng cần trục chuyển vật tư từ thấp lên cao….
Nói chung trong thực tế nhiều bài toán sẽ rất khó giả quyết nếu thiếu đi cần

trục và các thiết bị nâng chuyển. Cầu trục và các thiết bị nâng đẫ cải thiện đáng
kể hiệu quả làm và tiến độ công việc chúng giúp cho con người cơ khí hóa, tự
động hóa các khâu trong công việc và giảm sức lao động của con người, tăng
Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 Page
GVHD: ThS.Trần Văn Khơi
4
Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691
năng xuất và chất lượng công việc.
Các ví dụ nói trên cho thấy khả năng của cần trục và các thiết bị nâng là
rất lớn, chúng có thể tham gia làm việc ở rất nhiều môi trường khác nhau. Vì
tính đa dạng của nó nên cấu tạo cũng rất khác nhau. Tuy nhiên chúng vẫn có
các đặc điểm chung không thể thay đổi. Đây là những cấu trúc đặc trưng của
cần trục và các máy nâng chuyển: cơ cấu nâng hàng, co cấu dịch chuyển dọc,
cơ cấu dịch chuyển ngang, cơ cấu quay.
Riêng cần trục có nhiều cơ cấu làm được nhiều công việc khác nhau, cụ
thể như cơ cấu nâng hạ, cơ cấu thay đổi tầm với cơ cấu dịch chuyển và các cơ
cấu phụ khác.
1.1.2.Phân loại cần trục
1.1.2.1. Phân loại theo trọng tải nâng chuyển hàng hóa.
- Cần trục có trọng tải nhỏ: khản năng nâng chuyển từ 1-5 tấn.
- Cần trục có tải trọng trung bình: khản năng nâng chuyển từ 10-30 tân.
- Cần trục có trọng tải lớn: khản năng nâng chuyển từ 30-60 tấn
- Cần trục có trọng tải rất lớn: khản năng nâng chuyển từ 80- 1200 tấn.
1.1.2.2. Phân loại theo đặc điểm công tác.
a. Cần trục chân đế.
Cần trục chân đế có cấu trúc như hình 1.1 có các cơ cấu chính: cơ cấu nâng
hạ hàng, cơ cấu nâng hạ cần, cơ cấu quay, cơ cấu di chuyển chân đế. Cần trục
chân đế có thể bốc sếp hàng dựng các loại như: ngồm, móc, nam châm điên…
Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 Page
GVHD: ThS.Trần Văn Khơi

5
Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691
Hình 1.1 Cần trục chân đế
Cầu trục chân đế được lắp tai các cảng biển chuyên dụng bốc sếp contener
nên lọa cần trục nay thường là các cần trục có trọng tải lớn. Hiệu xuất của các
cần trục này rất cao giúp cho việc thông hàng tại các cảng biển một cách nhanh
chóng và hiệu quả…
b. Cần trục lắp trên công tong nổi.
Cầu trục loại này thường có tải trọng lớn, dung để nâng hạ các phụ kiện,
phụ tùng cho ngành lắp máy và được vận chuyển bằng đường thủy mà các cần
trục chân đế không thể thực hiện được. các cảng biển được treng bị loại cần trục
này không nhiều, nhưng tính cơ động của nó rất cao nên nó có thể đáp ứng được
yêu cầu bốc xếp hàng hóa siêu trọng, mà vẫn đảm bảo tính kinh tế trong vận
hành và khai thác.
Cần trục loại này được thể hiện trên hình 1.2.
Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 Page
GVHD: ThS.Trần Văn Khơi
6
Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691
Hình 1.2 cần trục lắp đặt trên phương tiện đương thủy
c. Cần cẩu cẩu hàng trên tầu.
Cầ cẩu – tời hàng trên tầu biển khi cập cảng tham gia vào quá trình bốc
xếp hàng hóa làm tăng khả tốc độ bốc xếp hàng, chuyển hàng trên tàu biển. cần
cẩu trên tàu thủy có cấu tạo gồm 3 cơ cấu điều khiển chuyển động chính: cơ cấu
nâng hạ hàng, cơ cấu nâng hạ cần, cơ cấu quay. Sự hoạt động của cần cẩu trên
tựa thủy phụ thuộc vào yếu tố góc nghieng của tầu trong quá trình bốc xếp hàng
hóa, góc nghiêng trong quá trình hoạt động lớn hơn so với cần trục chân đế lắp
đặt ở cảng.
Tời hàng trên tàu thủy thường có hai lọa: tời đơn và tời kép. Tời đơn là tời
chỉ có một cần, các truyển động cẩu nó tương tự cần cẩu. tời kép là loại tời có

hai cần thường có 2 chuyển động khi bốc xếp hàng hóa là nâng và hạ kéo bằng
tồ để dịch chuyển hàng hóa trong khoảng cách giữa hai đỉnh cần.
Đặc điểm làm việc của tời đơn trên tàu thủy đảm bảo được tính linh hoạt
Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 Page
GVHD: ThS.Trần Văn Khơi
7
Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691
cao, thời gian đưa vào làm việc nhanh hơn tời kép. Nhược điểm của loại này đòi
hỏi công xuất đặt lớn hơn so với tời kép.
Hình 1.3 cần trục trên tàu biển
d. Xe nâng trên oto.
Nhóm thiết bị bốc xếp hàng hóa này có số lượng lớn ở cnagr biển, chúng
có tính cơ động cao, hiệu quả kinh tế trong sử dụng. các xe nâng chuyên dụng
trên oto có các cơ cấu điều khiển tương tự như cần cẩu: chuyển động nâng hạ
hàng, chuyển động nâng hạ cần, chuyển động quay.
Đặc điểm của cần cẩu trên oto và xe nâng là chủ yếu sử dụng năng lượng
dầu diezen, hệ chuyền động có thể bằng thủy lục hoặc động cơ điện.
Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 Page
GVHD: ThS.Trần Văn Khơi
8
Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691
Hình 1.4 cần cẩu trên oto
e. Cần cẩu ziczac.
Là lại cần cẩu trang bị để thực hiện công tác dịch vụ như lắp mới, sửa
chữa kho bãi nhà xưởng và công tác bảo dưỡng hệ thống cung cấp điện, các cần
cẩu chân đế…
Đặc điểm công tác của cần cẩu ziczac là linh hoạt cao, gọn nhẹ. Các hệ
thống điều khiển chuyền động thường là điện hoặc thủy lực.
Hình 1.5 loại cần cẩu ziczac loại nhỏ
1.1.3.Những đặc điểm cơ bản của hệ truyền động điện cầu trục.

1.1.3.1. Hệ truyền động điện.
Trong máy xây dựng nói chung và cần trục nói diêng truyền động điện áp
dụng khá phổ biến. Hệ thống thực chất là các thiết bị được dựng để biến đổi
Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 Page
GVHD: ThS.Trần Văn Khơi
9
Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691
điện năng thành cơ năng cho các bộ phận công tác của máy đồng thời dựng để
điều khiển các bộ phận công tác đó.
Hệ thống bao gồm: động cơ điện, bộ phận truyền động, dâu dẫn và các
thiết bị điều khiển, ngoài ra, trong hệ thống truyền động điện còn có những bộ
phận đặc biệt dựng để biến đổi điện năng với mục dích thay đổi các thông số của
chúng, đó là các bộ nắn điện, bộ biến đổi tần số…
a) Ưu điểm
- Truyền được xa và rất xa nhưng kích kích thước vẫn nhỏ gọn, trọng
lượng nhẹ
- Có khả năng tự động hóa cao, truyền động nhanh, chính xác
- Đảm bảo vệ sinh môi trường
- Hoạt động tương đối âm d ịu, không gây tiếng ồn lớn
- Chăm sóc kỹ thu ật dể dàng
b) Nhược điểm
- Đòi hỏi các chặt chẽ các biện pháp và thiết bị an toàn cho người và
thiết bị
- Yêu cầu trình độ sử dụng cao
- Thường phối hợp với các loại truyền động khác và công suất truyền
động thường không quá 100KW.
1.1.3.2.Môi trường làm việc.
Phần lớn môi trường làm việc của cần trục đều rất khắc nhiệt. Ví dụ như
làm việc trong các nhà máy luyện kim, các phân xưởng cơ khí các bến cảng các
khu xây dựng ngoài trời. Trong các môi trường đó nhiệt độ và các điều kiện

khác đều vượt quá mức cho phép. Ngoài ra chế độ làm việc của cần trục là chế
độ làm việc ngắn hạn lặp lại, khởi động, hãm thường xuyên.
1.1.3.3.Yêu cầu về điều khiển
- Tất cả truyền động cho các cơ cấu đều cần phải điều chỉnh tốc độ, lực và
gia tốc. Hàng hóa được dịch chuyển trong quỹ đạo không gian, cho nên tường
phải phối hợp hai hay ba chuyền động cùng một lúc.
- Chuyển dịch hàng hóa không gây ra va đậpvà không dao động quá mức,
phụ tải vượt số chuyền động, mo men quán tinh thay đổi do thay đổi tầm với và
Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 Page
GVHD: ThS.Trần Văn Khơi
10
Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691
góc nâng. Điều này dẫn đến cảnh báo quá tải khi tầm với xa và góc nâng lớn. sự
biến đổi phụ tải gây nên tác động kênh giữa các cơ cấu như nâng hạ quay và
thay đổi tầm với.
1.2. Tổng quan về cần trục KONE
1.2.1. Tổng quan về cần trục KONE
Hình 1.6 Sơ đồ cấu tạo cơ bản cần trục
1. Cơ cấu quay ; 2. Cơ cấu nâng hạ vật; 3. Cần; 4. Móc ; 5. Cáp, tang
nâng cần; 6. Cơ cấu thay đổi tầm với ; 7. Cơ cấu di chuyển
Cần trục kone có kết cấu đa dạng được sử dụng rộng rãi trong tất cả các
lĩnh vực khác nhau. Trong các xí nghiệp luyện kim, trong các xí nghiệp công
nghiệp thường lắp đặt các loại cần trục để vận chuyển nguyên vật liệu, thành và
Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 Page
GVHD: ThS.Trần Văn Khơi
11
Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691
bán thành phẩm. Trong các xí nghiệp tuyển than, tuyển quặng, trên các bãi chứa
than của các nhà máy nhiệt điện thường lắp đặt cần trục. Trên các công trường
xây dựng dân dụng và công nghiệp thường lắp đặt các loại cổng trục và cần cẩu

chân đế v.v… Ngoài các loại cần trục lắp đặt cố định trên còn sử dụng cần cẩu
di động như: cần cẩu ô tô, cần cẩu bánh xích, cần cẩu nổi v.v…
Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 Page
GVHD: ThS.Trần Văn Khơi
12
Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691
Hình 1.7 Một số loại cần cẩu kone
Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 Page
GVHD: ThS.Trần Văn Khơi
13
Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691
Bảng điều khiển cabin chính
STT Chi tiết Chức năng Công dụng VH
1 Tay điều khiển Slew left Quay cần sang trái
2 Tay điều khiển Slew right Quay cần sang phải
3 Tay điều khiển Luff up Nâng cần lên
4 Tay điều khiển Luff down Hạ cần xuống
5 Công tắc nút ấn Control on Bật điều khiển
6 Công tắc nút ấn Control off Tắt điều khiển
7 Đèn báo Lamp test Ấn để thử chế độ làm việc
của cần cẩu
8 Công tắc Luffword/maintenanc
e
Chọn chế độ làm việc của
cơ cấu nâng cần
9 Đèn báo Luff ready Cơ cấu nâng cần sẵn sàng
10 Đèn báo Slew ready Cơ cấu quay mâm sẵn sàng
11 Đèn báo Luff endpoint Báo ngắt cuối của cơ cấu
nâng cần hoạt động
12 Đèn báo Luff maintain

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

ấn
Volt switch Bật đồng hồ vôn kế
29
Bảng điều khiển (nằm ở phía dưới cẩu)
STT Chi tiết Chức năng Công dụng VH
1 Công tắc Gantry left Di chuyển cẩu sang trái
2 Công tắc Gantry right Di chuyển cẩu sang phải
3 Công tắc Gantry stop Dừng di chuyển
4 Công tắc Rail brake up Ấn để nhấc phanh ray trước
khi cơ cấu chân đế di chuyển
5 Công tắc Rail brake down Ấn để hạ phanh ray sau khi cơ
cấu chân đế dừng
Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 Page
GVHD: ThS.Trần Văn Khơi
15
Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691
Hình 1.8 Cần trục chân đế
1.2.4. Một số định nghĩa về các thông số của cần trục.
Cần trục có số liệu kĩ thuật để biểu thj tính chất chuyển động của nó như:
sức cẩu, momen cẩu, chiều dài và độ vươn tay cần, chiều cao của cần trục, vận
tốc nâng, vận tốc di chuyển, tốc độ quay của tháp cẩu, trọng lượng kích thước
của thiết bị…
a. Sức cẩu: là trọng lượng vật thể mà cần nâng lớn nhất tính bằng tấn. sức
cẩu bao gôm trọng lượng vật thể và các phụ tùng treo vào móc cần cẩu.
b. Độ vươn tây cần: là khoảng cách từ đường tâm móc cẩu tới tâm bộ
phận quay tính bằng một.
c. Momen cẩu: là tích số trọng lượng vật thể khi bốc xếp với độ vươn tay
cần. Momen tính bằng T.m.
d. Chiều dài tay cần: là khoảng cách từ tâm bản lề quay tới tâm puly đầu
cần. Được tính bằng một.

e. Độ cao khi nâng hàng: là độ cao lớn nhất của móc cẩu khi nâng hàng,
độ cao cẩu hàng phụ thuộc vào độ vươn tay cần cà chiều dài tay cần. Độ cao
cực đại của tay cần đạt được khi độ vươn của tay cần là cực tiểu và ngược lại.
f.Vận tốc nâng hàng: là quãng đường mà vật nặng đi được trong một đơn
vị thời gian.
g. Vận tốc nâng hàng: là qãng đường mà cần di chuyển được trong một
đơn vị thời gian. Tính bằng m/ph.
h. Tốc độ quay: là số vòng quay của bệ trong một đơn vị thời gian. Tính
bằng vg/ph.
i.Các kích thước chính: bao gồm chiều dai, chiều rộng và chiều cao.
1.3.Cơ cấu nâng hạ hang cần trục kone 4691
1.3.1.Cấu trúc cơ cấu nâng hạ
Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 Page
GVHD: ThS.Trần Văn Khơi
16
Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691
1
2
8
7
6
5
4
3
Hình 1.9 Cơ cấu nâng hạ hang dựng động cơ điện của cần trục kone.
1- Móc cầu .
2- Puly nâng.
3- Bloc đầu cần.
4- Cáp.
5- Trống tời.

6- Bộ truyền.
7- Cơ cấu hãm.
8- Động cơ điện .
1.3.2. Các yêu cầu điều khiển truyền động cơ cấu nâng hạ cần trục.
1.3.2.1. Cần đảm bảo tốc độ nâng chuyển với tải trọng định mức.
Tốc độ chuyển động tối ưu của hàng hoá được nâng chuyển là điều kiện
trước tiên để nâng cao năng suất bốc xếp hàng hoá, đưa lại hiệu quả kinh tế tốt
nhất cho sự hoạt động của cần trục. Nếu tốc độ thiết kế quá lớn sẽ đòi hỏi kích
thước trọng lượng của các bộ truyền động cơ khí lớn, điều này dẫn đến giá thành
chế tạo cao.Mặt khác tốc độ nâng hạ tối ưu đảm bảo cho hệ thống điều khiển
chuyển động cho các cơ cấu thỏa mãn các yêu cầu về thời gian đảo chiều, thời
gian hãm, làm việc liên tục trong chế độ quá độ, gia tốc và độ giật thoả mãn yêu
cầu. Ngược lại tốc độ quá thấp sẽ ảnh hưởng đến năng xuất bốc xếp hàng hoá.
Thông thường tốc độ chuyển động của hàng hoá ở chế độ định mức nằm trong
phạm vi (0,2-1)m/s hay (12-60)m/p.
Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 Page
GVHD: ThS.Trần Văn Khơi
17
Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691
1.3.2.2. Có khả năng thay đổi tốc độ trong phạm vi rộng
Phạm vi điều chỉnh tốc độ của các cơ cấu điều khiển chuyển động là điều
kiện cần thiết để nâng cao năng xuất bốc xếp đồng thời thoả mãn yêu cầu của
công nghệ bốc xếp với nhiều chủng loại hàng hoá. Cụ thể là: khi nâng và hạ móc
không hay tải trọng nhẹ với tốc độ cao, còn khi có yêu cầu khai thác phải có tốc
độ thấp và ổn định để hạ hàng hoá vào đúng vị trí yêu cầu.Vì vậy số cấp tốc độ
cho các cơ cấu điều khiển chuyển động của cầntrục ít nhất là 3 cấp tốc độ. Cấp
tốc độ thấp nhằm t hoả mãn công nghệ khi nâng và hạ hàng chạm đất, cấp tốc độ
cao là tốc độ tối ưu cho từng cơ cấu, giữa hai cấp tốc độ này thường được thiết
kế thêm các tốc độ trung gian để thoả mãn công nghệ bốc xếp hàng hoá cũng
như sự ổn định của cần trục.

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

thống giám sát, bảo vệ tự động các hệ thống. Ngoài ra còn có các hệ thống đo
lường và bảo vệ quá tải cho cơ cấu nâng hạ hàng. Hệ thống điều khiển bắt buộc
phải có đầy đủ các bảo vệ sự cố, bảo vệ không, bảo vệ ngắn mạch, bảo vệ quá
tải cho động cơ thực hiện và bảo vệ dừng khẩn cấp.Các loại phanh hãm cho các
hệ thống làm việc phải có tính bền vững cao.
1.3.2.6. Điều khiển tiện lợi và đơn giản
Để đảm bảo thuận lợi cho người điều khiển, việc thiết kế thiết bị điều khiển
phải được bố trí thuận tiện và thống nhất giữa các loại cần trục. Đồng thời người
điều khiển có thể sử dụng các lệnh khẩn cấp một cách thuận tiện và dễ dàng.
1.3.2.7. Ổn định nhiệt cơ và điện
Các cần trục thông thường được lắp ráp để vận hành ở các nơi có nhiệt
độ và độ ẩm cao, các khu vực làm việc thường có nhiệt độ biến đổi theo mùa rõ
rệt. Vì vậy các thiết bị điện phải được chế tạo thích hợp với môi trường công tác.
1.3.2.8. Tính kinh tế và kỹ thuật cao
Thiết bị chắc chắn, kết cấu đơn giản, trọng lượng và kích thước nhỏ, giá
thành hạ,chi phí bảo quản và chi phí năng lượng hợp lý.
Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 Page
GVHD: ThS.Trần Văn Khơi
19
Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691
Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 Page
GVHD: ThS.Trần Văn Khơi
20
Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691
Chương II. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG
2.1. Đặc tính phụ tải.
Khảo sát đặc tính phụ tải hay của cơ cấu nâng hạ mà động cơ truyền động
có ý nghĩa quan trọng trong việc đưa ra những lựa chọn hợp lý giữa phương ánh
truyền động cũng như cân nhắc khi đưa ra lựa chọn động cơ. Vì trạng thái làm
việc của truyền động phụ thuộc vào momen quay ( Mq) do động cơ sinh ra và

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

ngày một đa dạng, đa năng hơn dẫn đến hệ thống trang bị điện ngày càng phức
tạp; đòi hỏi độ chính xác cao và tin cậy.
Một hệ thống truyền động điện không những phải đảm bảo được yêu cầu
công nghệ mà phải đảm bảo có một chế độ đặt trước ổn định như về thơi gian
quá độ, dải điều chỉnh ổn định tốc độ… Tùy theo các loại máy công tác mà có
những yêu cầu khác nhau cần thiết cho việc ổn định tốc độ, mô men với độ
chính xác cao nào đó trước sự biến đổi của tải và các thông số nguồn…
Bộ biến đổi này có thể sử dụng nhiều thiết bị khác nhau chế tạo ra như hệ
thống máy phát, khuếch đại từ, hệ thống van chúng được điều khiển theo nhưng
nguyên tắc khác nhau với những ưu nhược điểm khác nhau.
Khi có một yêu cầu kỹ thuật sẽ có nhiều phương án lựa chọn, giải quyết,
song mỗi phương án lại có một số ưu nhược điểm khác nhau về ứng dụng của
chúng trong từng hoàn cảnh cụ thể cho phù hợp yêu cầu. Để đáp ứng các yếu tố
có sử dung hòa giữa các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật.
Với những hệ thống truyền động đơn giản, không có yêu cầu cao về
chất lượng và truyền động thì ta nên dựng đông cơ xoay chiều đơn giản song
với những hệ thống có yêu cầu cao về chất lượng và truyền động, về thay đổi
Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 Page
GVHD: ThS.Trần Văn Khơi
22
Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691
tốc độ, độ chính xác thì người ta thường chọn động cơ một chiều có dải điều
chỉnh phù hợp.
2.2.2. ý nghĩa của việc lựa chọn:
Việc lựa chọn phương án hợp lý có một ý nghĩa quan trọng, nó được thể
hiện qua các mặt:
+ Đảm bảo được yêu cầu công nghệ máy móc sản xuất
+ Đảm bảo được sự làm việc lâu dài, tin cậy
+ Giảm giá thành sản phẩm, tăng năng xuất
+ Dễ dàng sữa chữa, thay thế khi xảy ra sự cố

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

Hình 2.2 Cấu trúc hệ truyền động F-D động cơ điện 1 chiều
Bộ biến đổi này có thể sử dụng nhiều thiết bị khác nhau chế tạo ra như hệ
thống máy phát, khuếch đại từ, hệ thống van chúng được điều khiển theo nhưng
nguyên tắc khác nhau với những ưu nhược điểm khác nhau.
Nếu dây quấn kích thíc của máy phát được cấp nguồn áp lý tưởng U
Kf
.
Trong trường hợp nàysức điện động của máy phát tỷ lệ thuận với điện áp kích
thích với hằng số K
đ
như vậy có thể coi gàn đúng máy phát điện một chiều kích
từ độc lập là một bộ khuếch đại tuyến tính
Ưu điểm: ưu điểm nổi bật của hệ truyền động F-Đ một chiều là sự chuyển
đổi trạng thái làm việc rất linh hoạt, khả năng quá tải lớn. Do vậy hệ F-D động
cơ điệ n một chiều thường được sử dụng cho các máy khai thác mỏ.
Nhược điểm: hệ F-Đ dung nhiều máy điện quay trong đó ít nhất là hai
máy điện một chiều nên gây ồn lớn, cồn xuất lắp đặt máy ít gấp ba lần công xuất
động cơ chấ hành, Ngoài ra do các máy phát một chiều có từ dư, đặc tính từ hóa
có trễ nên khó điều chỉnh tốc độ.
Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14 Page
GVHD: ThS.Trần Văn Khơi
24