Đồ án: Thiết kế hệ thống truyền động ăn dao máy doa ngang 2620 dùng hệ Chỉnh lưu – động cơ một chiều

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đồ án: Thiết kế hệ thống truyền động ăn dao máy doa ngang 2620 dùng hệ

Chỉnh lưu – động cơ một chiều

GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn - 1 - SVTH: Nguyễn Thị Thắm

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với các thầy giáo, cô giáo

trong Khoa Điện – trường Đại học SPKT Vinh đã dạy dỗ và trang bị cho em những

kiến thức chuyên ngành quý giá trong những năm học vừa qua. Đặc biệt là Th.S

Vũ Anh Tuấn - Người đã trực tiếp hướng dẫn em thực hiện đề tài này.

Qua đây em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè đã giúp

đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp của mình.

Do trình độ và thời gian nghiên cứu có hạn chế, nên không tránh khỏi

những thiếu sót, nhược điểm. Vì vậy, em rất mong nhận được sự quan tâm, đóng

góp ý kiến một cách thẳng thắn, chân thành của các thầy, cô giáo trong Khoa và

độc giả để đề tài ngày càng hoàn thiện, đầy đủ, có ý nghĩa cả trong lý luận và

ngoài thực tiễn.

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!

Vinh, ngày 30 tháng 3 năm 2011.

Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Thị Thắm

GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn - 2 - SVTH: Nguyễn Thị Thắm

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ TRONG ĐỒ ÁN

Hình 1-1: Hình dạng bên ngoài của máy doa ...........Error: Reference source not found

DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT

TT KÝ HIỆU NỘI DUNG

1. Đ Động cơ

2. ĐB Đồng bộ

3. BBĐ Bộ biến đổi

4. STĐ Sức từ động

5. MFT Máy phát tốc

GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn - 3 - SVTH: Nguyễn Thị Thắm

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

6. MBA Máy biến áp

7. BAX Biến áp xung

8. KĐTG Khuếch đại trung gian

9. KĐTT Khuếch đại thuật toán

10. MĐKĐ Máy điện khuếch đại

MỤC LỤC

GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn - 4 - SVTH: Nguyễn Thị Thắm

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI NÓI ĐẦU

Cuộc cách mạng khoa học công nghệ ngày càng phát triển mạnh mẽ đáp ứng

được các yêu cầu đặt ra trong lĩnh vực hiện đại hóa các trang thiết bị máy móc phục

vụ cho quá trình sản xuất. Để đáp ứng được công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại

hóa, nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm được sức lao động và tiết kiệm chi phí,

hạ giá thành thì việc thiết kế, tính toán để chế tạo máy móc là một khâu rất quan

trọng đòi hỏi người thiết kế phải nắm vững quy trình sản xuất của từng loại máy.

Đồng thời, dựa vào việc so sánh các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của các phương án

nhằm mục đích đảm bảo được các máy móc thiết bị khi chế tạo ra là tối ưu nhất.

Chính vì vậy, qua đợt làm đồ án tốt nghiệp này là một lần nữa giúp em có

thêm cơ hội, thời gian để tìm hiểu và học tập một cách sâu hơn, cụ thể hơn về lý

thuyết trang bị điện. Đó chính là bài học kinh nghiệm quan trọng và vô cùng ý

nghĩa đối với những kỹ sư tương lai như chúng em. Nhận thức tầm quan trọng đó

em đã làm việc với tinh thần nghiêm túc, vận dụng những kiến thức của bản thân,

những ý kiến đóng góp của bạn bè và đặc biệt là sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của

Th.S Vũ Anh Tuấn đã giúp em khắc phục được những thiếu sót và yếu điểm của

mình.

Xuất phát từ những yêu cầu thực tế, bản đồ án này sẽ nghiên cứu “Thiết kế

hệ thống truyền động ăn dao máy doa ngang 2620 dùng hệ Chỉnh lưu – động cơ

một chiều”.

GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn - 5 - SVTH: Nguyễn Thị Thắm

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Nội dung các phần thuyết minh và tính toán cụ thể như sau:

1. Giới thiệu về máy doa 2620A

2. Thiết kế mạch lực hệ truyền động

3. Thiết kế mạch phát xung điều khiển

4. Xây dựng và thuyết minh sơ đồ nguyên lý hệ truyền động

5. Xây dựng sơ đồ cấu trúc của hệ truyền động

6. Xét ổn định và hiệu chỉnh hệ thống

7. Mô phỏng hệ thống và chạy trên phần mềm Matlab.

PHẦN I: GIỚI THIỆU VỀ MÁY DOA NGANG 2620A

1. Chức năng, công dụng của máy doa

Máy doa ngang 2620A nằm trong nhóm máy cắt gọt kim loại thứ ba. Đây là

loại máy có vai trò quan trọng trong nền công nghiệp. Loại máy này có hệ thống

trang bị điện hiện đại, nó có thể gia công được nhiều loại chi tiết khác nhau, khả

năng công nghệ của nó có thể dùng để doa, khoan, khoét, phay với các nguyên

công sau:

- Nguyên công doa: Thường doa các lỗ hình côn, hình trụ, các mặt phẳng

vuông góc với nhau có độ định tâm cao.

- Nguyên công tiện: Khi nắp lưỡi dao tiện thì có thể tiện trong, cắt mặt đầu,

cắt ren... Với nguyên công cắt ren thì truyền động ăn dao được truyền từ trục chính.

- Nguyên công khoan: Khi cần gia công các lỗ có độ định tâm cao ta có thể

thực hiện trên máy doa, nguyên công này thường nặng nề nhất.

- Nguyên công phay: Phay mặt đầu, phay mặt phẳng, phay mặt trong, phay

mặt ngoài.

2. Phân loại máy doa

Máy doa có nhiều loại khác nhau với kích cỡ, công dụng và mức độ chuyên

môn hoá khác nhau. Ta có thể phân loại máy doa theo các cách sau:

- Phân loại theo chức năng, công dụng:

+ Máy khoan, khoét

+ Máy doa

GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn - 6 - SVTH: Nguyễn Thị Thắm

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

- Phân loại theo chuyển động:

+ Doa đứng: Dao quay theo phương thẳng đứng

+ Doa ngang: Dao quay theo phương nằm ngang

- Phân loại theo mức độ trang bị điện:

+ Loại đơn giản: Thường dùng động cơ KĐB không có điều chỉnh tốc

độ về điện.

+ Loại trung bình thường dùng động cơ KĐB điều chỉnh tốc độ bằng

cách thay đổi số đôi cực hoặc dùng động cơ một chiều nhưng là hệ thống hở.

+ Loại phức tạp: Dùng động cơ một chiều kích từ độc lập điều khiển

theo hệ kín hoặc có thể điều khiển theo chương trình. Đây là loại máy doa gia công

có độ chính xác rất cao.

- Phân loại theo trọng lượng của máy ta có:

+ Loại nhỏ: Trọng lượng của máy nhỏ hơn 10 tấn

+ Loại trung bình: Trọng lượng của máy từ 10 - 100 tấn

+ Loại lớn: Trọng lượng máy lớn hơn 100 tấn.

3. Kết cấu của máy doa 2620A

Thân máy: Là phần cố định so với bệ máy, có kết cấu hình chữ U, hai đầu có

hai ụ

Ụ chính: Nằm trên thân máy, có thể chuyển động tịnh tiến so với thân máy.

Động cơ trục chính được gắn vào thân máy cùng với hộp tốc độ, quá trình di

chuyển được thực hiện nhờ trục chính hoặc động cơ chạy dao.

Ụ trục phụ: Nằm trên thân máy, có thể chuyển động tịnh tiến nhờ động cơ ăn

dao hoặc bằng tay. Khi gia công chi tiết có đòi hỏi độ chính xác cao thì nó có tác

dụng giữ dao.

Bàn máy: Được bố trí giữa hai ụ, có thể di chuyển ngang, dọc, qua trái, qua phải.

4. Đặc điểm công nghệ

Đặc điểm của máy doa là có thể gia công đồng thời nhiều lỗ có trục song

song hoặc trục thẳng góc với nhau.

Máy doa ngang dùng để gia công các chi tiết cỡ trung bình và nặng. Hình

dạng của máy được mô tả như sau:

GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn - 7 - SVTH: Nguyễn Thị Thắm

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 1-1: Hình dạng bên ngoài của máy doa

Trên bệ máy 1 đặt trụ trước 6, trên đó có ụ trục chính 5. Trụ sau 2 có đặt giá

đỡ 3 để giữ trục dao trong quá trình gia công. Bàn quay 4 gá chi tiết có thể dịch

chuyển theo chiều ngang hoặc dọc bệ máy. Ụ trục chính có thể chuyển động theo

chiều thẳng đứng cùng trục chính. Bản thân trục chính có thể chuyển động theo

phương ngang.

Chuyển động chính là chuyển động quay của dao doa (trục chính). Chuyển

động ăn dao có thể là chuyển động ngang, dọc của bàn máy mang chi tiết hay di

chuyển dọc của trục chính mang đầu dao. Chuyển động phụ là chuyển động thẳng

đứng của ụ dao vv…

5. Yêu cầu đối với truyền động điện máy doa

5.1. Truyền động chính

Yêu cầu cần phải đảo chiều quay, phạm vi điều chỉnh tốc độ D = 130/1 với

công suất không đổi, độ trơn điều chỉnh ϕ = 1,26. Hệ thống truyền động chính cần

phải hãm dừng nhanh.

Hiện nay hệ truyền động chính máy doa thường sử dụng động cơ không

đồng bộ Roto lồng sóc và hộp tốc độ (động cơ có một hay nhiều cấp tốc độ). Ở

những máy doa cỡ nặng có thể sử dụng động cơ điện 1 chiều, điều chỉnh tốc độ

trơn trong phạm vi rộng. Nhờ vậy có thể giảm kết cấu, mặt khác có thể hạn chế

được mômen ở vùng tốc độ thấp bằng phương pháp điều chỉnh tốc độ hai vùng.

5.2. Truyền động ăn dao

Phạm vi điều chỉnh tốc độ của truyền động ăn dao D = 1500/1.

Lượng ăn dao được điều chỉnh trong phạm vi 2mm/ph ÷ 600mm/ph. Khi di

chuyển nhanh có thể đạt tới 2,5m/ph ÷ 3m/ph.

Lượng ăn dao (mm/ph) ở những máy cỡ nặng yêu cầu được giữ không đổi

khi tốc độ trục chính thay đổi.

Đặc tính cơ cần có độ cứng cao, với độ ổn định tốc độ < 10%, hệ thống

truyền động ăn dao phải đảm bảo độ tác động nhanh cao, dừng máy chính xác đảm

bảo sự liền động với truyền động chính khi làm việc tự động.

GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn - 8 - SVTH: Nguyễn Thị Thắm

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Ở những máy doa cỡ trung bình và nặng, hệ thống truyền động ăn dao sử

dụng hệ thống khuếch đại máy điện - động cơ một chiều hoặc hệ thống T – Đ.

5.3. Thông số kỹ thuật

Máy doa ngang 2620A là loại máy doa vạn năng dùng để gia công lỗ đã

khoan hoặc khoét mà kích thước giữa các tâm lỗ yêu cầu độ chính xác tuyệt đối cao

từ cấp 9 đến cấp 7 và ra = 6,3 ÷ 1,25μm. Với dao doa có chất lượng tốt, chọn chế độ

cắt và để lượng dư phù hợp, doa có thể đạt độ chính xác cấp 6. Doa đạt độ cứng

vững cao, lưỡi cắt thường bố trí không đối xứng nên khắc phục được độ rung động.

Ngoài ra còn thực hiện một số nguyên công phụ khác như: khoan, phay

bằng dao phay mặt đầu, gia công ren....

Máy doa 2620A là máy có kích thước cỡ trung bình

Đường kính trục chính: 90 (mm)

Công suất truyền động chính: 10(kw)

Tốc độ quay trục chính điều chỉnh trong phạm vi: (12,5 ÷ 1600) vg/ph

Công suất động cơ ăn dao: 2,1(kw)

Tốc độ ăn dao có thể điều chỉnh được trong phạm vi: (2,1 ÷ 1500)vg/ph và

tốc độ lớn nhất có thể đạt tới 3000vg/ph.

6. Các chế độ vận hành của máy

Truyền dộng ăn dao nhờ hai chế độ vận hành bằng tay hoặc tự động.

Trong quá trình vận hành có thể thưc hiện chạy nhanh bàn dao bằng phương

pháp giảm từ thông động cơ. Chỉnh định tọa độ của ụ, trục nhờ hệ kính phóng đại

quang học.

Điều khiển máy nhờ các nút bấm và tay gạt, chúng được bố trí trên hai ụ

máy.

7. Các yêu cầu trang bị điện cho truyền động ăn dao của máy doa 2620A

Trong máy doa ngang 2620A truyền động ăn dao là truyền động phức tạp

nhất, nó đòi hỏi hệ thống trang bị điện có mức độ tự động hoá cao. Truyền động

dùng động cơ một chiều kích từ độc lập có các yêu cầu về chỉ tiêu chất lượng như:

7.1 Phạm vi điều chỉnh tốc độ

Truyền động ăn dao của máy doa ngang 2620A có yêu cầu phạm vi tốc độ

rộng, dải điều chỉnh được đặc trưng bởi hệ số:

1

1500

min

max = =

n

n

D

7.2. Độ trơn khi điều chỉnh

GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn - 9 - SVTH: Nguyễn Thị Thắm

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Vì máy làm việc ở nhiều chế độ gia công khác nhau như doa lỗ có đường

kính lớn thì cần tốc độ nhỏ, còn khi phay thì cần tốc độ lớn. Để đảm bảo chất lượng

gia công bề mặt có độ bóng từ cấp 6 ÷ 9 thì tốc độ phải được điều chỉnh vô cấp.

ϕ = =

n +

n

i

i

1

1

7.3. Độ ổn định tốc độ khi làm việc

Để đảm bảo duy trì ổn định tốc độ đạt mức chính xác cao ngay cả khi tốc độ

truyền động chính thay đổi. Khi phụ tải biến đổi từ 0 ÷ Mmax thì yêu cầu độ sụt tốc

độ là:

∆n

n n

n

i dmi

i

=

−

≤ ÷

0

0

(3 5)%

7.4. Sự phù hợp giữa đặc tính điều chỉnh và đặc tính cơ

Truyền động ăn dao của máy bao gồm các chuyển động tịnh tiến, nếu mô

men cản MC do lực kéo ăn dao qui định thì nó phải đảm bảo phụ tải có mô men M

lớn nhất.

Nếu yêu cầu mô men M = const thì Mmax này được xác định bởi lực ăn dao,

bao gồm: lực kéo Fx, tổn hao ma sát trên gờ trượt của máy.

Trong hầu hết phạm vi điều chỉnh ở vùng tốc độ thấp lực ăn dao bị hạn chế

bởi chiều sâu cắt do Fx không đạt tới trị số cực đại mà phụ tải vào tốc độ ăn dao.

Mà vùng tốc độ cao, lực ăn dao còn phụ thuộc vào công suất của truyền động

chính, vì những cấp ăn dao cực đại chỉ sử dụng với các cấp tốc độ chính xác cực

đại, do đó có thể dẫn tới quá tải và gây nguy hiểm cho truyền động chính. Mặt

khác, cũng với cấp tốc độ này thường dùng để gia công tinh lên lực ăn dao không

cần lớn, nếu có kể đến sự biến đổi của lực ma sát trên gờ trượt ảnh hưởng tới tốc độ

thì lực kéo bàn là Qn và được biểu diễn như hình vẽ sau:

GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn - 10 - SVTH: Nguyễn Thị Thắm

Mc

,Pc

n

0

n

1

n

2

mc

p

c

F,Q

v

n

q

®m

f

®m

0