Đồ án tốt nghiệp - Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần 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

Lớp

Giáo viên hướng dẫn

: ThS. Trần Văn Khôi

Sinh viên thực hiện

: Nguyễn Thế Cương

: Trang bị điện CN - K14

HÀ NỘI - 2013


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 khơng ngừng của
nền kinh tế.Trong đó ngành cơng nghiệp đóng vai trị quan trọng một nhân tố
khơng thể thiếu trong q 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 thơng 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 Khôi 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 tốn 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 hồn thành đồ án này.

Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14
GVHD: ThS.Trần Văn Khôi

Page

1


Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU...............................................................................................................1
Chương I: KHÁI QUÁT TRUNG VỀ CẦN TRỤC................................................... 4
1.1.Máy nâng và cần trục. ...............................................................................................4
1.1.1.Giới thiệu chung về máy nâng hạ....................................................................... 4
1.1.2.Phân loại cần trục............................................................................................... 5
1.1.2.1. Phân loại theo trọng tải nâng chuyển hàng hóa........................................... 5
1.1.2.2. Phân loại theo đặc điểm công tác................................................................ 5
1.1.3.Những đặc điểm cơ bản của hệ truyền động điện cầu trục................................. 9
1.1.3.1. Hệ truyền động điện.................................................................................... 9
1.1.3.2.Môi trường làm việc. ..................................................................................10
1.1.3.3.Yêu cầu về điều khiển ................................................................................10
1.2. Tổng quan về cần trục KONE ................................................................................10
1.2.1. Tổng quan về cần trục KONE .........................................................................10
1.2.4. Một số định nghĩa về các thông số của cần trục.............................................. 14
1.3.Cơ cấu nâng hạ hang cần trục kone 4691 ................................................................15
1.3.1.Cấu trúc cơ cấu nâng hạ ...................................................................................15
1.3.2. Các yêu cầu điều khiển truyền động cơ cấu nâng hạ cần trục. .........................16
1.3.2.1. Cần đảm bảo tốc độ nâng chuyển với tải trọng định mức. ........................16
1.3.2.2. Có khả năng thay đổi tốc độ trong phạm vi rộng .......................................16
1.3.2.3. Có khả năng rút ngắn thời gian quá độ ......................................................16
1.3.2.4. Có trị số hiệu suất cosφ cao .......................................................................17
1.3.2.5. Đảm bảo an tồn hàng hố ........................................................................17
1.3.2.6. Điều khiển tiện lợi và đơn giản .................................................................17
1.3.2.7. Ổn định nhiệt cơ và điện ...........................................................................18
1.3.2.8. Tính kinh tế và kỹ thuật cao ......................................................................18
Chương II. TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ...................................19
2.1. Đặc tính phụ tải. .....................................................................................................19
2.2.Lựa chọn hệ truyền động cho cơ cấu nâng hạ hàng cho cần trục kone 4691 ...........20
2.2.1. Khái niệm ........................................................................................................20

2.2.2. ý nghĩa của việc lựa chọn:............................................................................... 21
Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14
GVHD: ThS.Trần Văn Khôi

Page

2


Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691

2.2.3. Truyền động điện .............................................................................................21
2.2.4. Hệ truyền động MF-ĐC 1 chiều. .....................................................................22
2.2.5.

hệ thyristor – Đc điện một chiều ..................................................................23

2.2.6. Hệ truyền động động cơ KĐB roto dây quấn – Phanh điện từ điều chỉnh tốc độ. .....24
2.2.7. Hệ truyền động biến tần - động cơ roto long sóc ...........................................27
2.4.Tính chọn thiết bị trong cơ cấu nâng hạ. .................................................................30
2.4.1. Tính chọn động cơ. ..........................................................................................30
2.4.2. Tính các cấp điện trở .......................................................................................31
2.5.Tính chon các thiết bị đóng cắt. ..............................................................................35
2.5.1.Chọn Rơ le nhiệt ...............................................................................................35
2.5.2.Chọn cơng tăc tơ ...............................................................................................36
2.5.3.Tính chọn phanh hãm. ......................................................................................36
2.5.4. Chọn bộ điều khiển phanh cho cơ cấu nâng hạ cần trục kone 4691 .................37
Chương III: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN .......................................................41
3.1. Bộ không chế. ........................................................................................................41
3.2.Các loại rơle được dùng trong mạch điện điều khiển ..............................................42

3.3. Chức năng các phần tử trong mạch điều khiển...................................................... 45
3.4. Nguyên lý làm việc của sơ đồ điện điều khiển cơ cấu nâng hạ hàng .....................45
3.4.1. Tiến hành điều khiển hệ thống nâng hạ hàng ...................................................45
3.4.2.Các bảo vệ của cơ cấu nâng hạ hàng cần trục KONE K4691 ...........................51
CHƯƠNG IV : KẾT LUẬN .......................................................................................53
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................54

Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14
GVHD: ThS.Trần Văn Khôi

Page

3


Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691

Chương I: KHÁI QUÁT TRUNG VỀ CẦN TRỤC
1.1.Máy nâng và cần trục.
1.1.1.Giới thiệu chung về máy nâng hạ.
Máy nâng chuyển là các loại máy công tác dùng để thay đổi vị trí của
đối tượng cơng 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, ngồi ra cịn 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
khơng gian làm việc củanó.

Để đáp ứng u cầu và địi 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 hóa 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 chõ
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 tốn 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 cơng việc chúng giúp cho con người cơ khí hóa, tự
động hóa các khâu trong cơng việc và giảm sức lao động của con người, tăng
năng xuất và chất lượng công việc.

Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14
GVHD: ThS.Trần Văn Khôi

Page

4


Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691

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 mơi 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 khơng 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 cơng 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 dùng các loại như: ngồm, móc, nam châm điên…

Hình 1.1 Cần trục chân đế
Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14
GVHD: ThS.Trần Văn Khôi

Page

5


Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691

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 cơng 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.

Hình 1.2 cần trục lắp đặt trên phương tiện đương thủy

Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14
GVHD: ThS.Trần Văn Khôi

Page

6


Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691

c. Cần cẩu cẩu hàng trên tầu.
Cầ cẩu – tời hàng trên tầu biển khi cập cảng tham gia vào q 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
tùa thủy phụ thuộc vào yếu tố góc nghieng của tầu trong q trình bốc xếp hàng
hóa, góc nghiêng trong q 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
cao, thời gian đưa vào làm việc nhanh hơn tời kép. Nhược điểm của loại này địi
hỏi cơng xuất đặt lớn hơn so với tời kép.

Hình 1.3 cần trục trên tàu biển

Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14
GVHD: ThS.Trần Văn Khôi

Page

7


Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691

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.

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.

Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14
GVHD: ThS.Trần Văn Khôi

Page

8


Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691

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 dùng để biến đổi
điện năng thành cơ năng cho các bộ phận công tác của máy đồng thời dùng để
điều khiển các bộ phận cơng 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 cịn có những bộ
phận đặc biệt dùng để biến đổi điện năng với mục dích thay đổi các thơng 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 mơi trường
- Hoạt động tương đối êm 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
Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14
GVHD: ThS.Trần Văn Khôi

Page

9


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 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 ngồi trời. Trong các mơi 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 khơng gian, cho nên tường
phải phối hợp hai hay ba chuyền động cùng một lúc.

- Chuyển dịch hàng hóa khơng 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
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
Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14
GVHD: ThS.Trần Văn Khôi

Page 10


Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691

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 cơng
nghiệp thường lắp đặt các loại cần trục để vận chuyển nguyên vật liệu, thành và
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
GVHD: ThS.Trần Văn Khôi

Page 11


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
GVHD: ThS.Trần Văn Khôi

Page 12


Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691

Bảng điều khiển cabin chính

STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9

10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22

Chi tiết
Tay điều khiển
Tay điều khiển
Tay điều khiển
Tay điều khiển
Công tắc nút ấn
Công tắc nút ấn
Đèn báo

Chức năng
Slew left
Slew right
Luff up
Luff down
Control on
Control off

Lamp test

Công tắc

của cần cẩu
Luffword/maintenance Chọn chế độ làm việc của

Đèn báo
Đèn báo
Đèn báo

cơ cấu nâng cần
Cơ cấu nâng cần sẵn sàng
Cơ cấu quay mâm sẵn sàng
Báo ngắt cuối của cơ cấu

Luff ready
Slew ready
Luff endpoint

Công dụng VH
Quay cần sang trái
Quay cần sang phải
Nâng cần lên
Hạ cần xuống
Bật điều khiển
Tắt điều khiển
Ấn để thử chế độ làm việc

nâng cần hoạt động

maintain Dừng chế độ nâng hạ cần

Đèn báo

Luff

Công tắc nút ấn

endpoint
Litmit bypass

khi chọn chế độ bảo dưỡng
Ấn để bỏ qua chế độ ngắt

Rail brake up

cuối
Ấn để nhấc phanh ray trước

Rain brake down
Spare
Gantry left
Gantry right
Hoist up
Hoist down
Main/aux . hoist

khi cơ cấu dừng
Ấn để hạ phanh ray
Bật nguồn dự trữ

Di chuyển cẩu sang trái
Di chuyển cẩu sang phải
Nâng hàng
Hạ hàng
Chọn cơ cấu nâng hạ ( chế

Main hoist ready

độ phụ)
Chế độ nâng chính sẵn sàng

Công tắc nút ấn
Công tắc nút ấn
Công tắc nút ấn
Tay điều khiển
Tay điều khiển
Tay điều khiển
Tay điều khiển
Công tắc bật
Đèn báo

Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14
GVHD: ThS.Trần Văn Khôi

Page 13


Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691

23

24
25
26

Đèn báo
Công tắc nút ấn
Công tắc nút ấn
Công tăc tơ nút

Gantry ready
E – stop
Main contactor on
Main contactor off

Chế độ di chuyển sẵn sàng
Dừng mọi hoạt động
Bật công tắc tơ chính
Bật cơng tắc tơ chính

27

ấn
Cơng tăc tơ nút

Solalart buzzer

Bật cịi báo

28

ấn
Cơng tăc tơ nút

Volt switch

Bật đồng hồ vơn kế

ấn
29
Bảng điều khiển (nằm ở phía dưới cẩu)
STT
1
2
3
4
5

Chi tiết
Cơng tắc
Cơng tắc
Công tắc
Công tắc
Công tắc

Chức năng
Gantry left
Gantry right
Gantry stop
Rail brake up

Công dụng VH
Di chuyển cẩu sang trái
Di chuyển cẩu sang phải
Dừng di chuyển
Ấn để nhấc phanh ray trước

Rail brake down

khi cơ cấu chân đế di chuyển
Ấn để hạ phanh ray sau khi cơ
cấu chân đế dừng

Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14
GVHD: ThS.Trần Văn Khôi

Page 14


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 gơm 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 mét.

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 mét.
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
GVHD: ThS.Trần Văn Khôi

Page 15


Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691

3
4
5
6
8

7
2
1

Hình 1.9 Cơ cấu nâng hạ hang dùng động cơ điện của cần trục kone.
12345678-

Móc cầu .
Puly nâng.
Bloc đầu cần.
Cáp.
Trống tời.
Bộ truyền.
Cơ cấu hãm.
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 địi 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 hố.
Thơng 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

GVHD: ThS.Trần Văn Khôi

Page 16


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
khơng hay tải trọng nhẹ với tốc độ cao, cịn khi có u cầu khai thác phải có tốc
độ thấp và ổn định để hạ hàng hoá vào đúng vị trí u 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 cơng nghệ bốc xếp hàng hố 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 đóng 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 mơmen
khởi động lớn; Giảm mơmen qn tính của các bộ phận quay; Dùng 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
dịng 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

mơmen khởi động có thể đạt 1,5I đm, cịn với động cơ khơng đồng bộ rotor dây
quấn về ngu n tắc mơmen khởi động có thể chọn bằng mơmen 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
GVHD: ThS.Trần Văn Khôi

Page 17


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 tồn hàng hố
Đảm bảo an tồn cho hàng hố, thiết bị và cơng 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 tồn cho cơng tác v hành và điều khiển
cần trục trong q trình hoạt động.Trong q trình tính tốn 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. Ngồi ra cịn 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 mơi trường cơng 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
GVHD: ThS.Trần Văn Khôi

Page 18


Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691

Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14
GVHD: ThS.Trần Văn Khôi

Page 19


Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691

Chương II. TÍNH TỐN 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 khơng
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
GVHD: ThS.Trần Văn Khôi

Page 20


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 khơng 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 khơng 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 cơng tác mà có
những u cầu khác nhau cần thiết cho việc ổn định tốc độ, mơ men với độ
chính xác cao nào đó trước sự biến đổi của tải và các thơng 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 hịa giữa các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật.
Với những hệ thống truyền động đơn giản, khơng có u cầu cao về
chất lượng và truyền động thì ta nên dùng đơng 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
GVHD: ThS.Trần Văn Khôi

Page 21

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 cơng 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 dùng để biến đổi điện năng thành cơ năng cho các
bộ phận công tác của máy đồng thời dùng để điều khiển các bộ phận cơng 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 cịn có những bộ
phận đặc biệt dùng để biến đổi điện năng với mục dích thay đổi các thơng 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 mơi trường
- Hoạt động tương đối êm 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
GVHD: ThS.Trần Văn Khôi

Page 22


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 Kđ 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 cơng xuất
động cơ chấ hành, Ngồi 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
GVHD: ThS.Trần Văn Khôi

Page 23


Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cơ Cấu Nâng Hạ Hàng Cần KONE 4691

Hình 2.3 Đặc tính có do hệ F-Đ máy điện một chiều tạo ra
2.2.5. hệ thyristor – Đc điện một chiều
Cấu trúc:
Trong hệ truyền động chỉnh lưu điều khiển – động cơ điện một chiều
(CLĐ), bộ biến đổi điện là các mạch chỉnh lưu điều khiển có sdd E đ phụ thuộc
vào giá trị của ha xung điều khiển. Chỉnh lưu có thể dùng làm nguồn điều chỉnh
điện áp phần ứng hoặc dịng điện kích thích động cơ. Tùy theo yêu cầu cụ thể
của truyền động mà có thể dùng các sơ đồ chỉnh lưu thíc hợp.
Ưu điểm: Ưu điểm nổi bật của hệ T-Đ là độ tác động nhanh cao, không
gây ồn và dễ tự động hóa do các van bán dẫn có hệ số khuếch đại cơng suất rất
cao, điều đó rất thuận tiện cho việc thiết lập các hệ thống tự động điều chỉnh
nhiều vịng để nâng cao chất lượng các dặc tính tĩnh động của hệ thống.
Nhược điểm: nhược điểm chủ yếu của hệ F-Đ là do các van bán dẫn có
tính phi tuyến, dạng điện áp chỉnh lưu ra có biên độ đậ mạch cao, gây tổn thất
phụ trong máy điện, và ở các truyền động có cơng xuất lớn cịn làm xấu dạng
điện áp của nguồn và lưới điện xoay chiều. Hệ số cơng suất cosφ của hệ nói
chung là thấp.

Nguyễn Thế Cương – TBĐ CN K14
GVHD: ThS.Trần Văn Khôi

Page 24