ch10 trang bi dien may xuc

5/13/2018 Ch10 Trang Bi Dien May Xuc - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/ch10-trang-bi-dien-may-xuc 1/26

156

Chươ ng 10

TRANG BỊ ĐIỆ N MÁY XÚC10-1 Khái ni ệ m chung và phân loại Máy xúc đượ c sử dụng r ộng rãi trong ngành khai thác mỏ lộ thiên, trên

công tr ườ ng xây dựng công nhiệ p và dân dụng, trên các công trình thuỷ lợ i,xây dựng cầu đườ ng và nhiều hạng mục công trình khác nhau, ở những nơ imà yêu cầu bốc xúc đất đá vớ i khối lượ ng lớ n.

Máy xúc có nhiều loại, nhưng có thể phân loại theo các chỉ tiêu sau:1.Phân loại theo tính nă ng sử d ụng a) Máy xúc dùng trong ngành xây dựng chạy bằng bánh xích, bánh lố p có

thể tích gầu xúc từ 0,25 ÷ 2m3. b) Máy xúc dùng trong ngành khai thác mỏ lộ thiên có thể tích gàu xúc từ

4 ÷ 8m3.c) Máy xúc dùng để bốc xúc đất đá có thể tích gầu xúc từ 4 ÷ 35m3

.d) Máy xúc bướ c gàu ngoạm có thể tích gàu xúc từ 4 ÷ 80m3.2. Phân loại theo cơ cấ u bố c xúca) Máy xúc có cơ cấu bôc xúc là gàu thuận, gàu xúc di chuyển vào đất đá

theo hướ ng từ máy xúc đi ra phía tr ướ c dướ i tác dụng của hai lực k ết hợ p: cơ cấu nâng - hạ gàu và cơ cấu tay gàu (h.10-1a). b) Máy xúc có cơ cấu bốc xúc là gàu ngượ c, gàu di chuyển vào đất đá theo

hướ ng từ ngoài vào trong dướ i tác dụng của hai lực k ết hợ p: cơ cấu nâng hạ gàu và cơ cấu đẩy tay gàu (h.10-1b).

c) Máy xúc có cơ cấu bốc xúc kiểu gàu cào. Gàu cào di chuyển theo mặt

phẳng ngang từ ngoài vào trong trên cần gàu dẫn hướ ng (h.10-1c).d) Máy xúc có cơ cấu bốc xúc là gàu treo trên dây, gàu di chuyển theo

hướ ng từ ngoài vào trong máy xúc dướ i tác dụng của hai lực k ết hợ p: cơ cấukéo cáp và cơ cấu nâng cáp (h.10-1d).

e) Máy xúc có cơ cấu bốc xúc kiểu gàu ngoạm, quá trình bốc xúc đất đáđượ c thực hiện bằng cách kéo khép kín dần hai nửa thành gàu dướ i tác dụngcủa cơ cấu kéo cáp và cơ cấu nâng cáp (h.10-1e). Cơ cấu bốc xúc kiểu gàungoạm có thể thay thế bằng cơ cấu móc gọi là máy xúc - cần cẩu.

g) Máy xúc rôto, có cơ cấu bốc xúc gàu quay. Gàu quay gồm một bánh xe,

có nhiều gàu xúc nhỏ gá lắ p trên bánh xe theo chu vi của bánh xe (h.10-1g).h) Máy xúc nhiều gàu xúc, gồm nhiều gàu nhỏ nối tiế p theo băng xích dichuyển liên tục (giống như băng chuyền) (h.10-1h).

Trong các loại máy xúc k ể trên, máy xúc gàu thuận (h.10-1a) có mức đứngthấ p hơ n so vớ i mức gươ ng lò (mức đất đá cần bốc xúc). Máy xúc gàu càocó mức đứng của máy xúc ngang vớ i mức của gươ ng lò, còn tất cả các máyxúc còn lại có mức đứng của máy xúc cao hơ n mức của gươ ng lò.



157

Hình 10-1 .Các loại máy xúca) máy xúc gàu thuận; b) máy xúc gàu ngượ c; c) máy xúc gàu cào;d) máy xúc gàu treo; e) máy xúc roto; h) máy xúc nhiều gàu xúc



158

3. Phân loại theo thể tích gàu xúc (hoặ c theo công suấ t)a) Máy xúc công suất nhỏ dùng trong ngành xây dựng có thể tích gầu xúc

từ 0,25 ÷ 2m3. b) Máy xúc công suất trung bình dùng trong ngành khai thác mỏ lộ thiên

có thể tích gàu xúc từ 2 ÷ 8m

3

.c) Máy xúc công suất lớ n có nhiều gàu xúc vớ i tổng thể tích của các gàuxúc từ 6 ÷ 80m3.

3) Phân loại theo cơ cấ u động l ự c (cơ cấ u sinh công)a) Máy xúc có cơ cấu sinh công là động cơ điện.

b) Máy xúc có cơ cấu sinh công là động cơ đốt trong.4. Phân loại theo cơ cấ u di chuyể na) Máy xúc chạy bằng bánh xích.

b) Máy xúc chạy bằng bánh lố p.c) Máy xúc chạy theo đườ ng ray.

d) Máy xúc chạy theo bướ c (h.10-1h).10-2 K ế t cấ u và cấ u t ạo của máy xúc

K ết cấu và cấu tạo của các loại máy xúc r ất đa dạng. Ta chỉ nghiên cứu hailoại máy xúc đặc tr ưng là máy xúc gầu thuận và máy xúc gàu treo trên dây.

1. Máy xúc gàu thuận

Hình 10-2 Máy xúc một gàu – gàu thuận



159

Cơ cấu quay (bàn quay) 1 đượ c lắ p trên cơ cấu di chuyển bằng bánh xích2. Cần gàu 6 và tay gàu 5 cùng đượ c lắ p trên bàn quay 1. Tay gàu 5 cùng vớ igàu xúc 7 di chuyển theo gươ ng lò do cơ cấu đẩy tay gàu 4 và cáp kéo 9 củacơ cấu nâng - hạ gàu. Quá trình bốc xúc đượ c thực hiện k ết hợ p giữa hai cơ

cấu: cơ cấu đẩy tay gàu tạo ra bề dày lớ p cắt, cơ cấu nâng - hạ gàu tạo ra lớ pcắt là đườ ng di chuyển của gàu theo gươ ng lò. Để đổ tải từ gàu xúc sang các phươ ng tiện khác đượ c thực hiện nhờ cơ cấu mở đáy gàu 3 lắ p trên thànhthùng xe của máy xúc.

Máy xúc có ba chuyển động cơ bản: nâng - hạ gàu, ra - vào tay gàu vàquay, ngoài ra còn có một số chuyển động phụ khác như: nâng cần gàu, dichuyển máy xúc, đóng - mở đáy gàu v.v…

Chu trình làm việc của máy xúc bao gồm các công đoạn sau: đào, nâng gàuđồng thờ i quay gàu về vị trí đổ tải, quay gàu về vị trí đào và hạ gàu xuốnggươ ng lò. Thờ i gian của một chu trình làm việc khoảng từ 20 ÷ 60s.

Cơ cấu nâng hạ gàu và cơ cấu tay gàu của máy xúc thườ ng xuyên làm việcquá tải (gọi là quá tải làm việc) do gàu bốc xúc phải đất đá cứng hoặc lớ p cắtquá sâu.

Các cơ cấu chính của máy xúc làm việc ở chế độ ngắn hạn lặ p lại vớ i hệ số tiế p điểm tươ ng đối TĐ% = (25 ÷ 75)%

2. Máy xúc gàu treo trên dây.

Hình 10-3. Máy xúc gàu treo trên dâyTất cả thiết bị điện và thiết bị cơ khí của máy xúc đượ c lắ p đặt trên bàn

quay 1. Có thể quay vớ i góc quay tớ i hạn trên bệ 2. Di chuyển máy xúc thựchiện bằng cơ cấu tạo bướ c tiến 3 và hai kích thuỷ lực 4. Máy xúc di chuyểnđượ c nhờ tấm tr ượ t 5 lắ p ở hai bên thành của bàn quay 1. Cần gàu 6 lắ p cố định trên bàn quay bằng hệ thống thanh giằng 9. Gàu xúc 8 đượ c treo trên



160

dây cáp nâng 10. Quá trình bốc xúc đất đá đượ c thực hiện nhờ cáp kéo 7,kéo gàu theo hướ ng từ ngoài vào trong máy xúc.

Các cơ cấu của máy xúc làm việc trong điều kiện môi tr ườ ng khắc nghiệtvớ i chế độ làm việc nặng nề, chao lắc mạnh, nhiều bụi, nhiệt độ môi tr ườ ng

thay đổi trong phạm vi r ộng. Một số yếu tố khác cũng gây ảnh hưở ng đếnchế độ làm việc của các cơ cấu của máy xúc như: độ nghiêng, độ chênh dọctr ục của máy xúc, gia tốc lớ n khi mở máy và hãm v.v…Do chế độ làm việccủa máy xúc nặng nề như vậy, nên các thiết bị của máy xúc phải đượ c chế tạo chắc chắn, độ bền cơ học cao và độ tin cậy làm việc cao.

10-3. Các yêu cầu cơ bản đố i vớ i hệ truyề n động các cơ cấ u của máy xúc

Chế độ làm việc của một máy xúc phụ thuộc vào cấu tạo, k ết cấu của nó vàcác đặc điểm đặc tr ưng của quá trình đào hoặc bốc xúc đất đá. Bở i vậy, cácyêu cầu đối vớ i hệ truyền động các cơ cấu của máy xúc có một gàu xúc vàmáy xúc có nhiều gàu xúc có nhiều điểm khác biệt nhau.

1. Đố i vớ i máy xúc có một gàu xúcĐối vớ i máy xúc có một gàu xúc, các

yêu cầu chính đối vớ i hệ truyền độngcác cơ cấu bao gồm:

a) Đặc tính cơ của hệ truyền độngđiện truyền động các cơ cấu chính củamáy xúc (cơ cấu nâng - hạ gàu, cơ cấuquay và cơ cấu đẩy tay gàu) phải đảm

bảo hai yêu cầu chính sau:

- Trong phạm vi tải thay đổi từ 0 đếndòng nhỏ hơ n dòng điện ngắt (Ing =2,25 ÷ 2,5Iđm), độ sụt tốc độ khôngđáng k ể để đảm bảo năng suất của máyxúc.

- Khi động cơ bị quá tải (I ≥ Ing), tốcđộ của động cơ truyền động phải giảmnhanh về không để không gây hỏng hócđối vớ i động cơ .

Để đáp ứng hai yêu cầu trên, hệ

truyền động phải tạo ra đườ ng đặc tínhcơ đặc tr ưng gọi là đặc tính “máy xúc”(đườ ng 1 hình 10-4a). Hình 10- 4 Đặc tính cơ của các

hệ truyền động cơ cấu máy xúca)Dùng để xác định hệ số lấ p đầy

b)Đặc tính cơ của một số hệ truyền động tiêu biểu

Trong thực tế không sử dụng đườ ngđặc tính cơ lý tưở ng như đườ ng 1 vìngườ i vận hành máy xúc không cảmnhận đượ c nhận đượ c thờ i điểm quá tải



161

của động cơ để giảm tốc độ hạn chế momen của động cơ nhỏ hơ n tr ị số lớ nnhất cho phép dẫn đến làm cho động cơ dễ bị cháy, mà thườ ng dùng đặc tínhmềm hơ n (đườ ng 2 hình 10-4a) Năng suất của máy xúc đượ c đánh giá bằng diện tích của tứ giác hợ p thành

giữa hệ tr ục toạ độ và đườ ng đặc tính cơ của hệ truyền động (hình 10-4a)SADCO. Để đánh giá năng suất của máy xúc, ta có hệ số lấ p đầy k. Hệ số lấ pđầy k đượ c tính theo biểu thức sau:

d ABCO

ADCO

M

mS

S

S k

0

.

ω ==

vớ i: SADCO - diện tích tứ giác hợ p thành giữa hệ tr ục toạ độ và đườ ng đặctính cơ cuả hệ truyền động;

SABCO - diện tích tứ giác hợ p thành giữa hệ tr ục toạ độ và đườ ng đặctính cơ lý tưở ng;

ω0 - tốc độ không tải của động cơ .

m - hệ số tỷ lệ.Hệ số lấ p đầy của các hệ truyền động hiện đại có thể đạt đến k = 0,8 ÷ 0,9.Trên hình 10-4b biểu diễn các đườ ng đặc tính cơ của một số hệ truyền

động các cơ cấu của máy xúc. Họ đặc tính cơ của các hệ đó cho phép đánhgiá và tính chọn hệ truyền động một cách hợ p lý đối vớ i từng loại máy xúccụ thể. Hệ truyền động xoay chiều vớ i động cơ không đồng bộ ba pha(đườ ng 1) đượ c sử dụng r ộng rãi cho các loại máy xúc công suất bé vớ i thể tích gàu xúc dướ i 1m3. Đặc biệt là khi dùng động cơ truyền động là động cơ không đồng bộ có hệ số tr ượ t lớ n cho phép hạn chế dòng của động cơ trong

giớ i hạn cho phép.Hệ truyền động xoay chiều vớ i động cơ không đồng bộ rôto dây quấn nếucó đấu thêm một điện tr ở phụ trong mạch roto của động cơ R f = (0,1 ÷0,15)R (R là điện tr ở của dây quấn roto của động cơ ) và có cuộn kháng bảohoà trong mạch stato của động cơ (đườ ng 2 hình 10-4b) ta sẽ nhận đượ cđườ ng đặc tính cơ tối ưu đối vớ i các cơ cấu của máy xúc công suất nhỏ.

Hệ truyền động máy phát một chiều có ba cuộn kích từ - động cơ điện mộtchiều (đườ ng 3 hình 10-4b) thườ ng dùng đối vớ i các loại máy xúc công suấttrung bình vớ i thể tích gàu xúc từ 2 đến 5m3. Hệ này có đườ ng đặc tính cơ gần vớ i đườ ng đặc tính cơ tối ưu, cho phép điều chỉnh tốc độ động cơ truyềnđộng trong một phạm vi khá r ộng.

Hệ truyền động máy phát - động cơ (F-Đ) có khâu khuếch đại trung gianthực hiện chức năng khuếch đại và tổng hợ p các tín hiệu điều khiển (khuếchđại trung gian có thể là máy điện khuếch đại - MĐK Đ, khuếch đại từ - K ĐT,hoặc khuếch đại bán dẫn K ĐBD) sẽ tạo ra đườ ng đặc tính cơ 4 (trên hình10-4b), đáp ứng hoàn toàn yêu cầu về truyền động các cơ cấu của máy xúc.



162

Hệ này đượ c sử dụng r ộng rãi trong các máy xúc công suất lớ n có thể tíchgàu xúc từ 10 ÷ 80m3. b) Động cơ truyền động các cơ cấu của cầu tr ục phải có độ chắc chắn về

k ết cấu và độ tin cậy làm việc cao, có khả năng chịu quá tải lớ n. Độ bền

nhiệt và độ bền chống ẩm của các lớ p cách điện trong động cơ cao, chụiđượ c tần số đóng cắt điện lớ n (400 ÷ 600) lần /h.c) Động cơ truyền động các cơ cấu chính của máy xúc phải có momen

quán tính của roto (hoặc phần ứng) đủ nhỏ để giảm thờ i gian quá độ của hệ truyền động khi tăng tốc và hãm. Nên chọn loại động cơ có roto (hoặc phầnứng) dài, đườ ng kính nhỏ.

d) Các thiết bị điều khiển dùng trong máy xúc phải đảm bảo làm việc tincậy trong điều kiện nặng nề nhất (độ rung động, chao lắc lớ n, phụ tải thayđổi đột biến và tần số đóng - cắt điện tr ở lớ n).

e) Hệ thống điều khiển các hệ truyền động các cơ cấu của máy xúc phải có

sơ đồ cấu trúc đơ n giản, độ tin cậy làm việc cao, tự động hoá quá trình điềukhiển ở mức độ cao.

2. Máy xúc nhiề u gàu xúcHệ truyền động dùng trong máy xúc nhiều gàu xúc phải đáp ứng các yêu

cầu chính sau:a) Hệ truyền động phải đảm bảo quá trình mở máy xảy ra êm, hạn chế gia

tốc và mômen trong giớ i hạn cho phép để không ảnh hưở ng đến k ết cấu cơ khí của những gàu xúc con gá lắ p trên băng xích. b) Động cơ truyền động phải có momen mở máy lớ n để khắc phục momen

quán tính lớ n của băng xích có gá các gàu xúc con, lực ma sát trong thanhdẫn hướ ng và trong các ổ đỡ .c) Hệ thống điều khiển truyền động điện phải đảm bảo quá trình mở máy

xảy ra êm và phạm vi điều chỉnh tốc độ động cơ khá r ộng (D= 10:1).d) Hệ truyền động phải tạo ra đườ ng đặc tính cơ vớ i độ cứng phù hợ p để

có thể giảm tốc độ quay của các gàu xúc khi phụ tải thay đổi, và bảo vệ quátải cho băng xích có gá các gàu xúc con một cách chắc chắn.

10-4. Bi ể u đồ phụ t ải của các cơ cấ u chính của máy xúc

1. Biể u đồ phụ ải của máy xúc một gàu thuậnMuốn xây dựng đượ c biểu đồ phụ tải chính xác của các hệ truyền động

chính của máy xúc cần có các thông số sau:- Thông số k ỹ thuật của động cơ truyền động.- Các tham số của mạch điều khiển.- Mômen quán tính của cơ cấu quy đổi về tr ục động cơ trong các chế độ

làm việc khác nhau của hệ truyền động.- Mômen cản t ĩ nh của các cơ cấu trong các chế độ làm việc khác nhau của

hệ truyền động.



163

Để tính chọn sơ bộ công suất động cơ truyền động chỉ cần dựa trên biểu đồ phụ tải tối giản của hệ truyền động trong đó chỉ tính đến mômen cản t ĩ nh củacơ cấu, không tính đến mômen động của cơ cấu trong chế độ quá độ. Việctính toán chính xác các yếu tố đặc tr ưng cho chế độ làm việc của các cơ cấu

của máy xúc là một vấn đề phức tạ p. Bở i vậy, để tiến hành tính chọn côngsuất động cơ truyền động các cơ cấu của máy xúc có thể sử dụng biểu đồ phụ tải gần giống vớ i biểu đồ phụ tải thực của các cơ cấu chính của máy xúc biểu diễn trên hình 10-5.

Chu trình làm việc của cơ cấu nâng - hạ gàu của máy xúc (h.10-5a) baogồm giai đoạn chính sau:

• t1: thờ i gian tăng tốc cho quá trình bắt đầu đào bốc đất đá• t2: thờ i gian nâng tay gầu trong giai đoạn bốc xúc đất đá• t3: thờ i gian dừng gầu sau lúc bốc xúc xong• t4: thờ i gian giữ tay gầu cân bằng khi quay gầu về vị trí đổ tải

• t5: thờ i gian đổ tải, momen cảu động cơ giảm trong trình đổ tải• t6: thờ i gian tăng tốc khi hạ gầu không xuống gươ ng lò• t7: thờ i gian hạ gầu vớ i tốc độ không đổi• t8: thờ i gian hãm gầu tr ướ c khi hạ gầu xuống gươ ng lò

Từ biểu đồ phụ tải, ta rút ra k ết luận sau:- Động cơ truyền động cơ cấu nâng - hạ gàu làm việc dài hạn vớ i hệ số tiế p

điện tươ ng đối TĐ% = 100%.- Tr ị số của mômen động cơ truyền động xác định bằng mômen cản t ĩ nh

của phụ tải, mômen cản t ĩ nh của cớ cấu nâng - hạ có tính thế năng.

Biểu đồ phụ tải của động cơ truyền động cơ cấu đẩy tay gàu đượ c biểudiễn trên hình 10-5b. Chu k ỳ làm việc của cơ cấu đẩy tay gàu gồm các giaiđoạn sau:

• t1: thờ i gian tăng tốc đưa tay gàu vào đất k ết hợ p vớ i cơ cấu nâng• t2: thờ i gian gàu đi lên để xúc đất đá• t3: thờ i gian đảo chiều để lùi tay gầu• t4: thờ i gian tay gàu di chuyển vớ i tốc độ không đổi theo hướ ng đi lên• t5: thờ i gian hãm tay gàu• t6: thờ i gian ngh ĩ khi máy quay tay gàu về vị trí đổ tải• t7: thờ i gian tăng tốc để đẩy tay gàu ra k.cách xa nhất để đổ tải

• t8: thờ i gian tăng tốc để đẩy tay gàu di chuyển vớ i tốc độ không đổi• t9: thờ i gian hãm khi di chuyển tay gàu• t10: thờ i gian ngh ĩ khi đổ tải• t11: thờ i gian tăng tốc để kéo tay gàu vào• t12: thờ i gian kéo tay gàu vào vớ i tốc độ không đổi• t13: thờ i gian hãm tay gàu tr ướ c khi hạ tay gàu xuống đất



164

H.10-5. Biểu đồ phụ tải của các cơ cấu chính của máy xúc một gàu - gàu thuận



165

Biểu đồ phụ tải của động cơ truyền động cơ cấu truyền động cơ cấu quay biểu diễn trên hình 10-5c

• t1: thờ i gian ngh ĩ khi gàu di chuyển vào đất đá• t2: thờ i gian tăng tốc khi gàu đầy tải

•

t3: thờ i gian quay tay gàu đầy tải vớ i tốc độ không đổi• t4: thờ i gian hãm• t5: thờ i gian ngh ĩ khi đổ tải• t6: thờ i gian tăng tốc để quay gàu không về vị trí bốc xúc• t7: thờ i gian quay gàu không vớ i tốc độ không đổi• t8: thờ i gian hãm của cơ cấu quay

Trong một số tr ườ ng hợ p, để đơ n giản trong việc tính toán, biểu đồ phụ tảikhông tính đến chế độ động của hệ truyền động. Ví dụ như đối vớ i cơ cấuđẩy tay gàu có thể giả thiết r ằng: M1 = M2 ; M3 = M4 ; M4 = M5 ; M6 = M7 ;M8 = M9 và M10 = M11 . Cũng tươ ng tự như vậy có thể xây dựng biểu đồ phụ

tải tối giản cho động cơ truyền động cơ cấu nâng - hạ gàu.2. Biểu đồ phụ tải của máy xúc gàu treo dây. (hình 10-6)Biểu đồ phụ tải của cơ

cấu kéo cáp gồm cácgiai đoạn sau (h.10-6a):

t1 - thờ i gian tăng tốcc

q

củađ

i gian nghỉ,tr

tăng tốcc

ng gàuvớ i tốc độ khộng đổi,

ủa động cơ truyềnđộng để đưa gàu xúcxuống gươ ng lò.

t2 - thờ i gian bốc xúc.t3 - thờ i gian k ết thúcuá trình bốc - xúc.Biểu đồ phụ tảiộng cơ truyền động cơ

cấu nâng - hạ gàu(h.10-6b)

t1 - thờ

H.10-6. Biểu đồ phụ tải của các cơ cấu chính của máy xúcgàu treo trên dây

a) Cơ cấu kéo; b) Cơ cấu nâng - hạ

ong khi cơ cấu kéogàu đi thực hiện quá

trình bốc xúc;t2 - thờ i gianủa cơ cấu nâng gàu

khi gàu xúc bắt đầu r ờ ikhỏi gươ ng lò;

t3 - thờ i gian nâ



166

đi gian đổ tải;

ủa cơ cấu đồng thờ i động cơ truyền động cơ cấu đảoc

g lò vớ i tốc độ không đổi, đồng thờ i quaygấu để đưa gàu vào gươ ng lò.

trên dây tươ ng tự n

truyề n động các cơ cấ u chính của

m

họn đượ c công suất động cơ truyền động các cơ cấu của máy xúcc

c.

m việc của cơ cấu.…

c k ết cấu của máyx

ấu truyền lực trung gian có thể tính toán đượ c

d

(sẽ trình bàysa

truyền động (trong sổ taytr

om

ng pháp

dải.

đổi hệ số tiế p điện (TĐ%) phùh

ng - hạ gàu của máy xúc gàu thuận tính

mômen động cơ sinh ra khi thực hiện bốc xúc, nâng gàu đầy tải, đổ tải, hạ

ồng thờ i quay gàu về vị trí đổ tải;t4 - thờ t5 - thờ i gian hãm chiều để hạ gàu xuống gươ ng lò;

t6 - thờ i gian hạ gàu xuống gươ nàu theo hướ ng ngượ c lại.t7 - thờ i gian hãm của cơ cBiểu đồ phụ tải của cơ cấu quay của máy xúc gàu treohư của máy xúc một gàu - gàu thuận.10-5. Tính chọn công suấ t động cơ áy xúc.Để tính cần phải có các dữ kiện ban đầu sau đây:- Sơ đồ động học của cơ cấu.

- Chế độ làm việc của máy xú- Tốc độ di chuyển của cơ cấu.- Thờ i gian của một chu trình là- Loại đất đá hoặc quặng và một số dữ kiện khác v.vTất cả các thông số trên có thể nhận đượ c từ kích thướ úc vớ i năng suất (thể tích gàu xúc) xác định. Chế độ động của cơ cấu trong

quá trình làm việc như tăng tốc, hãm, thay đổi tốc độ ảnh hưở ng r ất đáng k ể đến năng suất của máy xúc.

Mômen quán tính của cơ c

ựa trên sơ đồ động học của cơ cấu, còn mômen quán tính của động cơ chỉ tính đượ c sau khi đã chọn sơ bộ công suất động cơ . Bở i vậy để tính chọnchính xác công suất động cơ , phải tiến hành theo các bướ c sau:

- Xây dựng biểu đồ phụ tải tối giản dựa trên các công thứcu) và xác định công suất cản t ĩ nh của động cơ .- Tiến hành tính chọn sơ bộ công suất động cơ a cứu) và xây dựng đườ ng đặc tính cơ tự nhiên của động cơ truyền động.- Xây dựng biểu đồ phụ tải chính xác của động cơ truyền động cơ cấu chột chu trình làm việc có tính đến chế độ động của hệ truyền động.- Kiểm tra động cơ đã chọn theo điều kiện phát nóng bằng phươ

òng điện hoặc mômen đẳng tr ị.- Kiểm tra động cơ theo khả năng quá tCông suất của động cơ đã chọn phải quiợ p vớ i hệ sô tiế p điện quy chuẩn. 1. Động cơ truyề n động cơ cấ u nâĐể xây dựng biểu đồ phụ tải cơ cấu - hạ gàu (hình 10-7) cần phải



167

gàu v.v… Mômen của động cơ khi thực hiện bốc xúc đất đá đượ c tính theo biểu thức sau:

η i

g RGGGGM

t C tg g .)5,0(2

+++

= [N.m] (10-1)

T rong đó: Gg - khối lượ ng của gàu, kg;G - khối lượ ng đất đá trong gàu, kg;g;

ơ cấu bốc xúc;lực;

động của lực cắt Fc, kg.

Gtg- khối lượ ng của tay gàu, k R t - bán kính của tay nâng, m;i - tỷ số truyền từ động cơ đến c

η - hiệu suất của cơ cấu truyềng - gia tốc tr ọng tr ườ ng, m/s2;Gc- khối lượ ng tươ ng ứng vớ i sự tác

g Gc [kg] (10-

F c 2)

hối lượ ng đất đ ong gàu tính theo biểu thức:G = V1γ [kg] (10-3)

u, m3

[m ] (10-4)rong đó 2;

của một đườ ng cắt, m;

ực cắt đư

K á tr

Trong đó V1 - thể tích đất đá chiếm chỗ trong gà γ - khối lượ ng riêng của đất đá, kg/m3

3V1 = S.h.bT S - tiết diện cắt ngang của một lớ p cắt, m

h - chiều dài b - hệ số tớ i, xố p của đất đá (0,6 ÷ 0,8).

L ợ c tính theo biểu thức sau:41. −bV 10.=

h f F c [N] (10-5)

rong đó: f - suất lực cản ủa đất đá, N/cm2

r ị số của f phụ thuộc vào tính chất của đất đá, quặng và cơ cấu bc

ớ i máy xúc có thể tích gàu xúc dướ i 2m , vg = (0,4 ÷0

c:

T cắt cT ốc xúcủa từng loại máy xúc.Tốc độ nâng của gàu đượ c chọn theo kinh nghiệm và phụ thuộc vào năng

suất của máy xúc. Đối v 3

,5)m/s; thể tích gàu xúc (2 ÷ 3)m3, vg = (0,5 ÷ 0,9)m/s và thể tích gàu xúctừ (3 ÷ 6)m3, vg = (0,9 ÷ 1,6) m/s.

Mômen của động cơ khi gàu r ờ i khỏi gươ ng lò hoặc khi giữ gàu đầy tảitrên không đượ c tính theo biểu thứ

η i

g RGGGM

t tg g .).5,0(4

++

= [N.m] (10-6)

M bằng:ômen động cơ khi hạ gàu không tải

i

M 7 g RGG t tg g ..)5,0( η +

[N.m] (10-7)=



168

T hi xây dựng biểu đồ phụ tải tối giản cóể 1,5M ; hãm sau khi gàu r ờ i khỏi gươ ng

ất cả các tr ị số mômen động cơ k th lấy bằng: tăng tốc khi đào M1 = 2

lò M3 = 0,8M2; tăng tốc khi hạ gàu M6 = M2; hãm tr ướ c khi bắt đầu quá trìnhđào, bốc xúc M8 = 1,5M2. Dựa vào biểu đồ phụ tải của hệ truyền động cơ

cấu nâng - hạ gàu, có thể xác định đượ c mômen đẳng tr ị của động cơ :

8654321

2287

27

2265

254

243

23

2221

21

t t t t t t t t

t M t M t M t M t M t M t M t M M

t

dt +++++++

+++++++

= [N.m](10-8)

Để tính đượ c thờ i gian quá độ (t1, t3, t6 và t8), tr ướ c hết phải tlàm việc của động cơ ở chế độ xác lậ p. Thờ i gian đào, bốc xúc t2 phụ thuộcv

động cơ đượ c chọn dựa trên hai đại lượ ng: mômen đẳng tr ị M

c định bở i các tr ị số ngoại lực tác dụng lên tay gàu của máy xúc. Cáclự

c α đượ c hợ p thành giữa hai tr ục: tr ục của tay gàu và tr ục củad

tuyến và tiế p tuyến của lực đẩy tay gàu tại

ính thờ i gian

ào độ dài của đườ ng cắt h (chiều cao của gươ ng lò) và tốc độ nâng của gàuvg. Thờ i gian giữ gàu trên không khi quay về hai hướ ng t4 và t7 phụ thuộcvào tốc độ quay của cơ cấu quay của máy xúc. Thờ i gian đổ tải t5 phụ thuộcvào thể tích của gàu xúc.

Thờ i gian tổng của một chu trình làm việc của cơ cấu nâng - hạ gàu có thể đượ c tính bằng:tck = Σt = (1,15 ÷ 1,2)(t2 + t4 + t5 + t7) [s] (10-9)

Công suất củađt và tốc độ nâng gàu vg.2. Động cơ truyề n động cơ cấ u đẩ y tay gàu của máy xúc một gàu - gàu

thuận. Công suất động cơ truyền động cơ cấu đẩy tay gàu của máy xúc gàu thuận

đượ c xác đó thay đổi phụ thuộc vào vị trí của tay gàu so vớ i cần gàu của máy xúc,

phụ thuộc vào chế độ làm việc của cơ cấu đẩy tay gàu để tạo ra chuyển độngtinh tiến hoặc giữ tay gàu tại chỗ. Để tay gàu di chuyển tịnh tiến đượ c ra

phía tr ướ c, cơ cấu đẩy tay gàu phải tạo ra lực đẩy song song vớ i tr ục tay gàutheo hướ ng từ đầu tay gàu ra đến gàu xúc. Trong đó thành phần lực đẩy hữuích tạo ra để khắc phục thành phần pháp tuyến của lực cản khi cắt đất đá vàthành phần lực Fn (hình 10-7) gàu có hướ ng song song vớ i tr ục của tay gàu.

Các vị trí tính toán của tay gàu: b, c, d và e, các bản vẽ véc tơ lực tác dụnglên tay gàu.

Thành phần lực chủ đạo để đẩy tay gàu là lực nâng Fn, lực nâng Fn tỷ lệ

nghịch vớ i góây cáp kéo của cơ cấu nâng. Giá tr ị của lực nâng Fn lớ n hơ n nhiều lần sovớ i lực cản cắt của đất đá Fc. Khi giữ tay gàu trên không, cơ cấu đẩy tay gàuchụi một lực đẩy Fđ do khối lượ ng của tay gàu, gàu vớ i đất đá trong gàu vàlực nâng tác dụng lên tay gàu.

Để tính chọn đượ c công suất động cơ truyền động cơ cấu đẩy tay gàu, cần phải tính toán thành phần pháp



169

điểm A (hình 10-7a). Để thực hiện đượ c điều đó phải tiến hành tổng hợ p cácthành phần lực tác dụng lên tay gàu tại các vị trí khác nhau của tay gàu (hình10-7b,c và d), các thành phần lực tác dụng bao gồm: lực cắt Fc, lực nâng Fn = Gn/g, Gtg và Gg. Từ đó có thể xác định đượ c tr ị số và hướ ng tác dụng của

lực Fa tại điểm A. Thành phần lực cản cắt của đất đá có thể tính đượ c theo biểu thức sau:

g r Gr Gr Gr

F c )...(1

++= [N] (10-10) g tg n 321

rong đó: r1, r2, r3 - cánh tay đòn củak ối lượ ng tay gàu và khối lượ ng gàu xú

ấu đẩy tay gàu của máy xúc gàu thuận.

T các lực tươ ng ứng: lực cắt, lực nâng,h c so vớ i tr ục của cần gàu.

Hình 10-7 Biểu đồ lực dùng để tính chọn công suất động cơ truyền độngcơ c



170

Sau khi tiến hành phân tích lực FA thành hai thành phần: lực F’d vuông gócvớ i tr ục của tay gàu và lực Fđ song song vớ i tr ục của tay gàu (hình 10-7E)ứ g vớ i vị trí I của tay gàu (hình 10-7A). Lúc đó góc nghiêng của cầu gàu cótr

đó xác định đượ c tr ị số mômen trung bình M2 (h

ên.

nị số lớ n nhất vớ i γ = 600.

Để tính toán sự thay đổi thay đổi của mômen phụ thuộc vào góc nâng củatay gàu (α) cần phải xây dựng biểu đồ lực tác dụng lên tay gàu ứng vớ i (8 ÷10) vị trí của tay gàu. Sau

ình 10-7B). Thờ i gian t2 đượ c tính bằng thờ i gian đào - bốc xúc (hình 10-7A).

Tr ị số mômen của động cơ cầu khi thu tay gàu vào cho một lần bốc xúcmớ i và vươ n tay gầu ra xa nhất để đổ tải cũng đượ c tiến hành theo các bướ cnhư tr

Tốc độ di chuyển của cơ cấu đẩy tay gàu đượ c chọn từ điều kiện khi đẩytay gàu ra xa nhất trong quá trình đào - bốc xúc.

d

d t

v = [m/s] (10-11)

Trong đó: I

tg I max

của tay gàu, m;đ - thờ n đào - bốc xúc (tđ = t2).

Tốc độ lùi tay gàu để thực hiện một chu trình bốc xúc mớ i thườ ng lấy bằng(1 đượ c chọn

b

2; M10 = 0,4M2; M1 = M5 = M6 = 1,5M2; M3 =1,2M2; M8 = 0,9M2 vàM

truyề n động cơ cấ u quay của máy xúc một gàu - gàu thuận.

hành và thiết k ế hệ truyền động cơ cấu quay củam tr ị số mômen cản t ĩ nh và mômen động của độngc u quay liên quan vớ i nhau vớ i một tỷ lệ nhất định. Bở iv

tg.max - hành trình di chuyển xa nhấtt i gia

,5 ÷ 2)vđ. Tốc độ trung bình của cơ cấu đẩy tay gàu thườ ngằng:

vđtb = (0,45 ÷ 0,72)vg [m/s] [10-12]Các tr ị số của mômen còn lại đượ c tính theo kinh nghiệm: M4 = 0,8M2; M7

= 0,6M11 = M2 .Các bướ c tính toán tiế p theo đượ c thực hiện theo 4 bướ c như tính chọn

công suất động cơ truyền động cơ cấu nâng - hạ gàu.3. Động cơ Công suất động cơ truyền động cơ cấu quay của máy xúc một gàu - gàu

thuận đượ c tính toán dựa trên:- Tr ị số mômen quán tính của các phần quay của máy xúc J.- Mômen cản t ĩ nh Mc.- Tốc độ quay cực đại ωmax

- Tr ị số góc quay β Theo kinh nghiệm vậnáy xúc rút ra k ết luận r ằng

ơ truyền động cơ cấậy, chỉ cần tiến hành tính toán tr ị số mômen cản t ĩ nh Mc, sau đó mômen

động của động cơ (Mđg) có thể tính chọn theo tr ị số của Mc. Mômen cản t ĩ nh



171

của động cơ truyền động Mc và tốc độ quay cực đại ωmax đượ c tính toán theocác bướ c sau:

a) Chọn thờ i gian của một chu trình làmviệc của máy

Hình 10-8 Sự phụ thuộc của thờ igian chu trình làm việc của máy xúcvào thể tích gàu xúc.1. Máy xúc xâydựng; 2. Máy xúc bốc đất đá; 3. Máyxúc gàu treo trên dây

xúc tck theo các đườ ng cong

tr ủa một chu trình làm việc

c

n đào, giả thiết r ằng tốc độ tr

ên hình 10- 8Khi máy xúc bốc đất đá r ờ i không k ếtdính, thờ i gian cảu máy xúc tăng lên: (5 ÷ 10)% đối vớ i

máy xúc gàu thuận và gàu treo trên dây,10% đối vớ i máy xúc gàu ngượ c, 15% đốivớ i máy xúc gàu ngoạm. Khi máy xúc bốcxúc đất đá mềm, thờ i gian của một chu trìnhgiảm đi hai lần. b) Xác đinh thờ i gian đào - bốc xúc (tđ).

Khi tính thờ i giaung bình khi nâng gàu bằng tốc độ trung

bình của động cơ khi làm việc vớ i phụ tảiđịnh mức.

g

d v

H t = [s] (10-13)

Trong đó:H - chiều dài quỹ đạo khi đào đất đá (một cách gần đúng là chiều cao của

g ;

đạo khi đào có thể tính đượ c dựa trên các kích thướ c cơ bảnc gàu phụ thuộc vào tính chất của đất đác

i vào phươ ng tiện vận chuyển (ô tô, toa tàuh

tầm vươ n xa của gàu khi đổ tải.tải bao gồm: thờ i gian quay gàu về đúng vị trí đổ tải, thờ i

g gàu) và thờ i gian đổ tải.

ổ tả

ươ ng lò), m

vg - tốc độ di chuyển của gàu, m/s.Chiều dai quỹủa máy xúc. Tốc độ di chuyển củaó thể tính chọn từ 0,5 ÷ 3,5m/s.c) Tính thờ i gian đổ tải (tđt). Thờ i gian đổ tải phụ thuộc vào các yếu tố sau:- Đặc điểm, công nghệ khi đổ tảoặc bãi thải).- Loại đất đá.- Chiều cao vàThờ i gian đổ ian khở i động cơ cấu đổ tải (cơ cấu đóng mở đáyThờ i gian khở i động của hệ truyền động cơ cấu đổ tải thườ ng đượ c chọn

trong phạm vi (0,4 ÷ 3)s. Thờ i gian đổ tải trong phạm vi (0,25 ÷ 2)s khi đi ra bãi tha ma, (0,5 ÷ 6)s khi đổ tải vào các phươ ng tiện vận tải khác như

tàu hoả hoặc ôtô.



172

d) Tính thờ i gian quay gàu (tq)

3 01 J

t q =

J

t t t dt d ck

+

−−

[s] (10-14)

Trong đóJ0 - mômen quán tính của các phần quay của máy xúc khi quay gàu không,k

ực nghiệm. Thờ i gian quay có thể lấy bằng tq = (0,8 ÷ 0,85)tck .

gm2;J - mômen quán tính của các phần quay của máy xúc khi quay gàu đầy tải,

kgm2.

Tr ị số của mômen quán tính có thể tính một cách gần đúng theo côngthứcư th

e) Tính công suất cực đại của động cơ truyền động cơ cấu quay.

η 3max

736,0 qat P = [kW] β η 22 )37,1( J + (10-15)

rong đó: η - hiệu suất cơ c utruyền lực của cơ cấu quay;

đặc tính cơ của hệ truyềnđ

óc quay β = (90 ÷ 110) đối

v

nh cơ trên hình 10-9

T ấ

Hình 10-9 Dạng đặc tính cơ của hệ truyềnđộng máy xúc để xác định các hệ số a và c

β - góc quay của máyxúc, rad;

a - hệ số tính đến dạngcủa đườ ng

ộng.Khi tính toán có thể lấy η = (0,85 ÷

0,9), g 0

ớ i máy xúc gàu thuận, β = (120 ÷150)0 đối vớ i máy xúc gàu treo trêndây.

Hệ số a đượ c tính chọn theo dạngđặc tí

Đườ ng I, a = 26,5; đườ ng II, a = 41,65,5.

5; đườ ng III, a = 40,7 và đườ ng IV, a =

f) Tốc độ quay cực đại

)23,1(maxω =

J 7

736,0 max

η

η

+

cP [rad] (10-16)

rong đó: c - hệ số có tính đế ạng đặc tính co của hệ độngĐườ ng I, c = 87,5; đườ ng II, c=167; đườ ng III, c = 137 và đườ ng IV, c=

2

ng các sổ tay tra cứu.

T n d truyền .

20,5.Theo k ết quả Pmax, ωmax để tính chọn công suất động cơ truyền động cơ cấu

quay tro



173

10-6. Các hệ truyề n động thườ ng dùng trong máy xúc

Hệ truyền động cơ cấu của máy xúc phải đáp ứng các yêu cầu công nghệ c ư phạm vi điều chỉnh tốc độ, dạng đặc tính cơ , chế độ độngc iều kiện làm việc

k

phát một chiều.ến

đuất thấ p (dướ i 150m /h), thườ ng dùng hệ truyền

đh của máy xúc

đ

ch đại, khuếch đại từ, hoặc khuếch đại bán dẫn. Hệ điềuk

EKG - 4 là loại máy xúc một gàu - gàu thuận thườ ng đượ c sử

d ện, trên các công tr ườ ngk lộ thiên.

y điện sau:gồm các máy điện như hình 10-10.

ủa máy xúc, nhủa cơ cấu, đảm bảo làm việc vớ i độ tin cậy cao trong đ

hắc nghiệt và chế đô làm việc nặng nề. Bở i vậy việc chọn hệ truyền độngđể truyền động các cơ cấu của máy xúc chỉ giớ i hạn trong một số hệ truyềnđông chất lượ ng cao. Các hệ truyền động thông dụng dùng trong máy xúc

bao gồm:- Hệ truyền động xoay chiều vớ i động cơ không đồng bộ rôto dây quấn.- Hệ truyền động F-Đ có khuếch đại trung gian là nguồn cấ p cho cuộn kích

từ của máy- Hệ truyền động vớ i động cơ điện một chiều, đượ c cấ p nguồn từ bộ biổi t ĩ nh (bộ chỉnh lưu có điều khiển dùng Thyristor hệ T-Đ).Trong các máy xúc năng s 3

ộng nhóm. Động cơ truyền lực có thể là động cơ đốt trong (động cơ điezen)hoặc động cơ không đồng bộ. Để truyền động các cơ cấu chín

ượ c thực hiện từ tr ục chính thông qua các cơ cấu truyền lực như tr ục cam,khớ p ly hợ p ma sát v.v…

Trong các máy xúc năng suất trung bình (dướ i 400m3/h) thườ ng dùng hệ truyền động riêng r ẽ: hệ máy phát điện một chiều có ba cuộn kích từ - độngcơ điện một chiều.

Trong các máy xúc năng suất lớ n (dướ i 1500m3/h), thườ ng dung trong hệ F-Đ có khuếch đại trung gian làm nguồn cấ p cho cuộn kích từ của máy phát

như: máy điện khuếhiển truyền động là hệ kín vớ i nhiều mạch vòng phản hồi về dòng điện,điện áp và tốc độ để nâng cao chất lượ ng t ĩ nh và chất lượ ng động của hệ truyền động.

Các hệ truyền động phụ khác của máy xúc (như đóng -mở đáy gàu, máy bơ m, quạt gió, máy nén khí v.v..) thườ ng dùng động cơ không động bộ rôtolồng sóc.

10-7 M ột số sơ đồ khố ng chế máy xúc đ i ể n hình

1. Máy xúc ЭКГ -4 (EKG-4)Máy xúc

ụng trên công tr ườ ng xây dựng, công trình thuỷ đihai thác mỏ theo phươ ng phápa) Thông số k ỹ thuật+ Thể tích gàu xúc: 4m3.Trên máy xúc đượ c trang bị các loại má+ Tổ hợ p biến đổi bao



174

Hình 10-10 Tổ hợ p biến đổi của máy xúc EKG-4 - Động cơ sơ cấ p kéo các máy phát điện một chiều dùng loại động cơ

không đồng bộ lồng sóc cao áp 3 pha vớ i điện áp định mức 6kV, Pđm =

2Máy phát điện một chiều 2 làm nguồn cấ p cho động cơ truyền động cơ

c ạ gàu vớ i Uđm = 451V; Pđm = 192kW.

hát điện một chiều 1làm nguồn cấ p cho các động cơ truyền độngc

o các cuộn kích từ của tấtc

vớ i Uđm = 115V; Pđm =12kW.+5kW;

U

Pđm = 50kW; Uđm = 306V; nđm

iảm mômen

kW; Uđm = 360V; nđm =

59kW.-ấu nâng - h- Máy phát điện một chiều 4 làm nguồn cấ p cho động cơ truyền động cơ

cấu quay vớ i Uđm= 395V; Pđm= 54kW.- Máy pơ cấu đẩy tay gàu và cơ cấu di chuyển vớ i Uđm = 395V; Pđm = 54kV.- Máy phát điện một chiều 5, làm nguồn cấ p chả các máy phát và động cơ một chiều truyền đông các cơ cấu chính của

máy xúc và động cơ đóng - mở đáy gàuCác động cơ truyền động của cơ cấu chính- Động cơ điện một chiều kích từ độc lậ p Đ N (h.10-10) vớ i Pđm = 17

đm = 460V; nđm = 755vg/ph, truyền động cơ cấu nâng - hạ gàu.- Động cơ điện một chiều kích từ độclâp ĐĐ vớ i Pđm = 40kW; Uđm = 360Vnđm= 1110vg/ph, truyền động cơ cấu đẩy tay gàu.- Hai đông cơ điện một chiều ĐQ1, ĐQ2 vớ i= 910vg/ph, truyền động cơ cấu quay bàn (một động cơ quay theo chiềuthuận, động cơ còn lại quay theo chiều ngượ c) vớ i mục đích gquán tính của hệ truyền động.

- Động cơ điện một chiều ĐĐC, vớ i Pđm = 401110vg/ph, truyền động cơ cấu di chuyển máy xúc.

- Động cơ điện một chiều ĐG, vớ i Pđm = 1,1kW; Uđm =11v; nđm =1450vg/ph, truyền động cơ cấu đóng mở gàu.



175

b) Sơ đồ cung cấ p điện cho máy xúc EKG-4Sơ đồ cung cấ p điện từ lướ i điện quốc gia đến máy xúc đượ c thể hiện trên

hình 10-11.

Nguồn điện cao áp (3 hoặc 6kV) đượ c lấy từ lướ i điện quốc gia cấ p điệnđến tủ phân phối 4 bằng đườ ng cáp mềm ba pha cao áp 5. Nguồn từ tủ phân

phối 4 cấ p điện đến máy xúc bằng đườ ng cáp mềm 5 đến máy xúc - đến hộ pnối đầu vào trên 3 giá đỡ sứ cao áp 7 và bộ tiế p điện 8 lắ p trên bệ của máyxúc. Nguồn từ bộ tiế p điện cấ p vào tủ phân phối đặt trong máy xúc. Trong tủ

phân phối gồm các thiết bị cao áp như: cầu dao cách ly CD1 (hình 10-11),máy cắt dầu MC, biến áp tự dùng BA1 vớ i S = 20kVAr, U1/U2 =

6kV/0,22kV và một số thiết bị hạ áp khác.Biến áp tự dùng BA1 (hình 10-11) dùng làm nguồn cấ p cho các thiết bị

điều khiển hạ áp, nguồn chiếu sáng làm việc và các động cơ truyền động phụ là động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc (truyền động bơ m nướ c, bơ m dầu,quạt làm mát, v.v..)

Hình 10-11. Sơ đồ nguyên lý mạch lực của

máy xúc EKG-4

Hình 10-11. Sơ đồ nguyên lý mạch lực của

máy xúc EKG-4



176

Hình10-12.Sơ đồ cung cấp điện cho máy xúc ЭKГ-4 (EKG-4)

1. Dây điện cao thế; 2. Van chống sét; 3. cột điện; 4. tủ phân phối; 5. đường cáp

mềm 3 pha cao áp; 6. máy xúc; 7. sứ đỡ cao áp đầu vào; 8. bộ tiếp điện

Hình10-12.Sơ đồ cung cấp điện cho máy xúc ЭKГ-4 (EKG-4)

1. Dây điện cao thế; 2. Van chống sét; 3. cột điện; 4. tủ phân phối; 5. đường cáp

mềm 3 pha cao áp; 6. máy xúc; 7. sứ đỡ cao áp đầu vào; 8. bộ tiếp điện

Biến áp an toàn BA2 vớ i S= 0,25kVAr, U1/U2 = 220V/12V làm nguồn

chiếu sáng khi sửa chữa máy xúc.c) Hệ truyền động các cơ cấu chính của máy xúc EKG-4

ất cả các cơ cấu chính của máy xúc EKG -4: cơ cấu nâng - hạ gàu, cơ cấuđ ơ cấu quay và cơ cấu di chuyển đượ c truyền động bằng hệ truyền động một chiều: máy phát ba cuộn kích từ - động cơ điện một chiều.

ừ động sinh ra trong cuộn CKF3 ngượ c chiều vớ i sứctừ động sinh ra trong hai cuộn dây. Sức từ động tổng của máy phát bằng:

Tẩy tay gàu, c

Mạch điều khiển hệ truyền động của các cơ cấu về cơ bản là như nhau. Sơ đồ nguyên lý mạch lực và mạch điều khiển hệ truyền động cơ cấu nâng - hạ gàu đượ c giớ i thiệu trên hình 10-13.

Điều khiển động cơ truyền động cơ cấu nâng - hạ gàu thực hiện bằng bộ khống chế từ KC có 5 vị trí về phía nâng và 5 vị trí về phía hạ gàu. Đảochiều quay và điều chỉnh tốc độ động cơ truyền động thực hiện bằng cáchthay đổi chiều và tr ị số dòng điện chảy trong cuộn dây kích từ độc lậ p

CKF1. Cuộn kích từ song song CKF2 đấu song song vớ i phần ứng của độngcơ và máy phát qua biến tr ở hạn chế r 5. Cuộn kích từ nối tiế p CKF3 đấu nốitiế p vớ i phần ứng của động cơ và máy phát.

Cuộn kích từ độc lậ p của máy phát CKF1 đượ c cấ p từ máy phát kích từ FKT (hình 10-11). Sức từ động sinh ra trong cuộn CKF1 và CKF2 cùngchiều nhau, còn sức t



177

FΣ = FCKF1 + FCKF2 - FCKF3 (10-17)Do tính chất khử từ của cuộn kích từ CKF3, khi phụ tải của động cơ truyền

động nằm trong dải 0< Iư < Ing (dòng điện ngắt Ing = 2,25 ÷ 2,5Iđm) tính chấtkhử từ của cuộn kích từ nối tiế p không lớ n lắm, độ sụt tốc độ không lớ n đảm

bảo năng suất của máy xúc đúng như khi thiết k ế. Trong tr ườ ng hợ p động cơ truyền động bị quá tải (I ≥ Ing) tác dụng khử từ của cuộn CKF3 r ất lớ n làmcho điện áp phát ra của máy phải giảm nhanh về không, k ết quả tốc độ độngcơ giảm nhanh về không. Tác dụng của cuộn kích từ nối tiế p CKF3 là hạnchế tr ị số mômen dừng trong giớ i hạn cho phép Md = (1,5 ÷ 2)Mđm, tạo rađườ ng đặc tính cơ gãy gục khi quá tải.

Đảo chiều quay động cơ truyền động bằng các công tắc tơ KN và KH, cònđiều chỉnh tốc độ bằng các công tắc tơ gia tốc 1G ÷ 3G.

F Đ

CKTĐCKF3CKF2CKF1

KCB

VR5

KN

1G

2G

3G

KH

KCB

K1

K2

K3

K4

K5

KN

4 3 2 1 1 2 3 4

N âng H ạ+ -

KH

KH

2G 3G

r1

r2

r3

r4

KN

KN

+ -

+

-

1G

F Đ

CKTĐCKF3CKF2CKF1

KCB

VR5

KN

1G

2G

3G

KH

KCB

K1

K2

K3

K4

K5

KN

4 3 2 1 1 2 3 4

N âng H ạ+ -

KH

KH

+

-

KN

1G

2G 3G

r1

r2

r3

r4

KN

+ - b)a)

Hình 10-13. Hệ truyền động cơ cấu nâng hạ gàu máy xúc EKG -4.a) Sơ đồ nguyên lý điện b) Họ đặc tính cơ



178

Khi chuyển tay gạt của bộ khống chế từ KC từ vị trí 1 đến vị trí 5 sang bên

trái hoặc sang bên phải sẽ nhận đượ c họ đặc tính cơ của hệ truyền động 1,2,3và 4 (hình 10-13b) hoặc 1c, 2c, 3c và 4c.

Ở vị trí “1” bên trái của bộ khống chế từ KC, công tắc tơ KN tác động,dòng điện trong cuộn kích từ CKF1 nhỏ nhất (cuộn dây CKF1đượ c đấu nốitiế p vớ i các điện tr ở r 1, r 2, r 3 và r 4), mômen của động cơ khi khở i động khikhở i hành bằng 0,5Mđm, tốc độ động cơ thấ p nhất (đườ ng đặc tính 1 hình 10-13b) dùng để kéo căng sơ bộ cáp kéo của cơ cấu nâng - hạ gàu, khắc phụckhe hở trong các khâu truyền lực và đưa gàu xúc ăn từ từ vào đất đá, bắt đầuq

vớ i các đườ ng đặctính 2,3 và 4. Khi quay bộ khống chế về vị trí “0”, các công tắc tơ gia tốc

ạ gàu bằng cách quay bộ khống chế KC sang vị trí bên phải, công tắc tơ KH có điện, đóng điện cuộn kích từ CKF1 vào điện áp có cực tính ngượ c lại,đ ng cơ đảo chiều quay và làm việc trên các đườ ng đặc tính cơ 1c ÷ 4c. Tạicác vị trí này, công tắc tơ cưỡ ng bức kích từ KCB mất điện, cuộn CKTĐ đượ c nối tiế p vớ i điện tr ở phụ làm giảm từ thông Φ nhằm tăng tốc hạ gàută g năng suất của máy.

rong chế độ quá độ, tr ị số mômen và tốc độ của động cơ phụ thuộc r ất lớ nv i hai đại lượ ng: quán tính điện từ của các cuộn kích từ của máy phát và

quán tính cơ của hệ truyền động. Do cuộn kích từ nối tiế p CKF3 có hằng số th i gian r ất lớ n nên tr ị số mômen cực đại đượ c hạn chế tớ i tr ị số M x=1,3Mđm .

. Máy xúc EKG-4,6áy xúc EKG-4,6 là máy xúc có

n ất trung bình vớ i thể tích gàuxúc bằng 4,6 m3. Máy xúc EKG-4,6đượ c cải tiến dựa trên cơ sở của máyxúc EKG-4. Về hình dáng và k ết cấuc ấy so vớ i

máy xúc EKG-4, nhưng hệ truyềnđ ng các cơ cấu của máy xúc khách ớ i EKG-4. Hệ truyền độngm y phát cđ n một ch Đ có khuếchtrung gian.

uá trình đào - bốc xúc. Nếu chuyển dần bộ khống chế từ “1” sang vị trí “2”,“3”, “4” và “5”, tốc độ động cơ truyền động tăng dần ứng

1G, 2G và 3G lần lượ t mất điện, động cơ chuyển sang làm việc ở chế độ

hãm tái sinh (đườ ng “0” trên hình 10-13b)H

ộ

nTớ

ờ ma

Hình 10-14 Sơ đồ đấu của cuộn kích từ độc lậ p của máy phát

2Măng su

ơ khí không khác xa m

ộẳn so vá ó ba cuộn dây - động cơ

hiều đượ ciệ thay thế bằngđại từ (K ĐT)ệ F-



179

Khuếch đại từ trung gian là nguồn cấ p cho cuộn kích từ độc lậ p của máy p

đượ c chế tạo thành hai nửa cuộn

d

hát CKF (hình 10-14) có chức năng tổng hợ p và khuếch đại các tín hiệuđiều khiển.

Cuộn kích từ độc lậ p của máy phát FN

ây CKF và hai điện tr ở cân bằng R cb nối theo sơ đồ cầu. Hai khuếch đại từ (đượ c cấ p nguồn độc lậ p) nối vào hai đườ ng chéo của cầu đó là K ĐT1 vàK ĐT2. Khi dòng điều khiển của K ĐT1 và K ĐT2 bằng không, I1 = I2, sức từ động sinh ra trong cuộn kích từ CKF bằng 0 và điện áp ra của máy phát FN

bằng không. Khi dòng điều khiển của K ĐT1 và K ĐT2 khác không, I1 ≠ I2 ,điện áp ra của máy phát FN khác không, cực tính điện áp của máy phát FN

phụ thuộc vào tr ị số của hai thành phần dòng I1 và I2 chảy trong hai cuộnkích từ độc lậ p CKF.

~

(b)

Hình 10-15. Hệ truyền động cơ cấu nâng -hạ gàu máy xúc EKG-4.a) Sơ đồ nguyên lý điện b) Họ đặc tính cơ

K ĐT1 K ĐT2

CKF CKF

Rcb

Rcb

FN FNCSF

KĐ5

r1 r2

r3

r4RDC

CPF CPĐ

-

CKTĐ

+

6

T

r5 r

KK

VR3KĐ4

BA

KĐ3

KĐ2

-+

V1 V2Đg

Ir7

KĐ1

2KC

VR1

NângHạ 1KC

VR2

KKT

IV

VVI

I

II

III

II

2KC

NC

Đg

III

+-

1KC M

RDC Đg

D

~

-K ĐT1 K ĐT2 +

6

T

CKF CKF

Rcb

Rcb

FN FNCSF

KĐ5

r1 r2

r3

r4RDC

CPF CPĐ

CKTĐ

r5 r

KK

VR3KĐ4

BA

KĐ3

KĐ2

-+

V1 V2Đg

Ir7

KĐ1

2KC

VR1

NângHạ 1KC

VR2

KKT

IV

VVI

I

II

III

II

2KC

NC

Đg

III

+-

1KC M

RDC Đg

D

(a)



180

Sơ đồ nguyên lý của hệ truyền động cơ cấu nâng - hạ gàu của máy xúcEKG-4,6 đượ c giớ i thiệu trên hình 10-15a.

Khuếch đại từ kép K ĐT1, K ĐT2 có các cuộn dây khống chế sau:

điểm II, III và IV của 1KC dùng để điều chỉnh tốc độ đ ơ (thay đổi tr ị số điện tr ở VR2 đấu nối tiế p vớ i cuộn khống chế K Đ1).

động cơ khi hạ gàu không. Khi 1KC ở các vị trí (1 ÷ 4) ở chế độ hạ gàu,công tắc tơ KKT mất điện, r 6 đượ c loại khỏi mạch kích từ của đông cơ CKTĐ. Đặc tính cơ của hệ truyền động cơ cấu nâng ở các vị trí 1 ÷ 4 của bộ k ống chế từ 1KC (ở chế độ nâng gàu) đượ c thể hiện trên hình 10-15a.

) Cuộn phản hồi âm điện áp máy phát - K Đ2 thực hiện chức năng sau: Nâng cao độ tác động nhanh của hệ truyền động và nâng cao độ ổn định

c ệ truyền động.Thực hiện hãm động cơ khi bộ khống chế 1KC chuyển về vị trí “0”.ức từ động sinh ra trong cuộn K Đ2 ngượ c chiều vớ i sức từ động sinh ra

trong cuộn chủ đạo K Đ1.) Cuộn phản hồi âm dòng có ngắt K Đ3 thực hiện chức năng hạn chế tr ị số dòng điện và mômen khi động cơ truyền động bị quá tải. Sức từ động sinh ratrong cuộn K Đ3 ngượ c chiều vớ i sức từ động sinh ra trong cuộn K Đ1. Khidòng điện của động cơ Iư < Ing .

∆U1

rong đó: ∆U1 - điện áp r ơ i trên hai cuộn dây của cực từ phụ của động cơ và máy phát

Uss - điện áp so sánh Uss = Uab (hoặc U bc) lấy trên VR4.hi đó dòng chảy trong cuộn K Đ3 bằng không. Ngượ c lại, khi Iư ≥ Ing ;

∆ 1 ≥ Uss, dòng chảy trong các cuộn K Đ3 khác không, tác dụng khử từ củang tổng củ máy phát giảm nhanh về 0,

ơ giảm nhanh về 0, hạn chế đượ c tr ị số mômen của

ồi âm mềm dòng đ phần ứng của động cơ K Đ4 thực hiệnc c năng đảm bảo hệ truyền động làm việc ổn định trong chế độ quá độ.Cuộn K Đ4 đượ c đấu vào thứ cấ p của biến áp vi phân BA qua điện tr ở hạn

a) Cuộn chủ đạo K Đ1: Thực hiện chức năng đảo chiều quay và hãm động

cơ Đ N thực hiện bằng cách thay đổi chiều và tr ị số dòng điện chảy trongcuộn khống chế K Đ1 bằng bộ khống chế từ 1KC.Cuộn khống chế K Đ1 đượ c đấu vào phần ứng của máy phát kích từ FKT

qua hai biến tr ở VR1 và VR2. Tr ị số và chiều của dòng điện trong cuộn K Đ1thay đổi nhờ bộ khống chế từ 1KC mà không cần đến các loại công tắc tơ .Bộ khống chế từ có 4 vị trí về phía nâng và 4 vị trí về phía hạ gàu. Tiế p điểmI, V của 1KC dùng để đảo chiều quay động cơ (thay đổi chiều dòng điệntrong cuộn K Đ1). Tiế p

ộng cCòn tiế p điểm VI của 1KC dùng để giảm từ thông kích từ của động để tăng

tốc

h b-ủa h-S

c

< Uss (10-18)T

K

Ucuộn K Đ3 r ất lớ n làm cho sức từ độk ết quả tốc độ của động cđộng cơ truyền động.

d) Cuộn phản h iệnhứ



181

cK Đ4 bằng không. Khi dòng của

đ của dòngtr

c hiện chức năng ổn địnhđ

giủa khuếch đại từ K ĐT bằng:

-19)

phần ứng và điện áp phát ra của máy phát tăng,d

hế VR3, cuộn sơ cấ p là cuộn dây cực từ phụ của máy phát CPF. Khi dòngđiện của động cơ ổn định, dòng trong cuộn

ộng cơ tăng hoặc giảm, dòng trong cuộn K Đ4 khác không, chiềuong cuộn K Đ4 ngượ c hoặc cùng chiều vớ i dòng trong cuộn K Đ1, k ết quả

tác dụng trong cuộn K Đ4 sẽ làm cho dòng động cơ ổn địnhe) Cuộn phản hồi âm điện áp máy phát K Đ5 thựiện áp phát ra của máy phát FN để nâng cao chất lượ ng của hệ truyền động.

Cuộn K Đ5 đượ c nối vào đườ ng chéo của cầu vi phân cấu thành từ 4 vai cầu:điện tr ở r 1, r 2, r 4 và cuộn kích từ song song của máy phát CSF.

Khi điện áp phát ra của máy phát FN ổn định, cầu cân bằng, dòng trongcuộn K Đ5 bằng không. Ngượ c lại, khi điện áp phát ra của máy phát có xuhướ ng tăng hoặc giảm, do cuộn CSF có tính điện cảm dẫn đến cầu mất cân

bằng, dòng trong cuộn K Đ5 bằng không, chiều dòng trong cuộn K Đ5 kháchoặc cùng chiều vớ i dòng trong cuộn chủ đạo K Đ1, k ết quả điện áp phát ra

của máy phát FN sẽ ổn định, nâng cao chất lượ ng động của hệ truyền độngtrong chế độ quá tải.

f) Cuộn kích từ song song của máy phát CSF thực hiện chức năng sau:- Hạn chế phản ứng phần ứng của động cơ truyền động- Giảm công suất kích từ của cuộn kích từ độc lậ p của máy phát CKF tức làảm đượ c công suất của khuếch đại từ K ĐT và công suất của cầu chỉnh lưu.Sức từ động tổng c

FΣK ĐT = FK Đ1 – FK Đ2 – FK Đ3 ± FK Đ4 ± FK Đ5 (10Trong biểu thức 10-19, thành phần FK Đ3= 0 khi Iư < Ing , dấu (-) tươ ng ứng

vớ i tr ườ ng hợ p dòng điệnấu (+) tươ ng ứng vớ i tr ườ ng hợ p máy ngượ c lại.

ch10 trang bi dien may xuc

Documents