nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống quấn dây tự động cho rô to và stator động cơ điện cỡ nhỏ

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG QUẤN DÂY TỰ ĐỘNG CHO RÔ TO VÀ STATOR ĐỘNG CƠ ĐIỆN CỠ NHỎ Giáo viên hướng dẫn: Ts Nguyễn Xuân Chung Sinh viên thực hiện: Đặng Tuấn Thành 2018606511 Nguyễn Bùi Tiến Long 2018605603 Trần Thế Anh Hà Nội-2022 2018606246 MỤC LỤC MỤC LỤC MỤC LỤC HÌNH ẢNH MỤC LỤC BẢNG BIỂU LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY QUẤN DÂY TỰ ĐỘNG CHO ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1.1 Sản xuất động điện 1.2 Các vấn đề từ trường 13 1.2.1 Động nam châm vĩnh cửu 13 1.2.2 Động roto lồng sóc 14 1.2.3 Động roto dây quấn 16 1.3 Giới thiệu loại máy quấn dây 17 1.3.1 Cấu tạo máy quấn dây 17 1.3.2 Ưu điểm máy quấn dây 17 1.3.3 Một số loại máy quấn dây tự động điển hình 18 1.4 Mục tiêu thực đề tài 21 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 22 2.1 Rotor 22 2.2 Stator 23 2.3 Cơ cấu chấp hành máy quấn dây 25 2.3.1 Máy quấn roto 25 2.3.2 Máy quấn stator 27 2.4 Thiết kế cấu máy quấn dây (stator) 28 2.4.1 Cơ cấu lắc 28 2.4.2 Cơ cấu tịnh tiến 29 2.4.3 Trục xoay 31 2.4.4 Cơ cấu tịnh tiến đưa khn stator ngồi quấn xong 32 2.4.5 Sơ đồ nguyên lý hoạt động 34 2.5 Cách thay đổi cấu 35 2.6 Dây quấn động 36 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ KẾT CẤU MÁY 38 3.1 Máy stator 38 3.1.1 Động 38 3.1.2 Bộ truyền bánh 40 3.1.3 Cơ cấu tịnh tiến mâm xoay 49 3.1.4 Cơ cấu tịnh tiến 50 3.1.6 Mâm xoay 51 3.1.7 Cơ cấu lắc 52 3.2 Máy roto 54 CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MƠ HÌNH 62 4.1 Các chi tiết 62 4.2 Lập trình sơ đồ điện máy 67 CHƯƠNG V: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO 81 5.1 Máy stato 81 5.1.1 Gia công chi tiết giá đỡ 81 5.2 Máy roto 110 5.2.1 Thiết kế quy trình cơng nghệ gia công chi tiết bánh số 110 CHƯƠNG VI LẮP GHÉP VÀ VẬN HÀNH MÁY 130 6.1 Lắp ghép 130 6.1.1 Roto 130 6.1.2 Stator 133 6.2 Vận chuyển, lắp ráp, chạy thử 137 6.3 Hướng dẫn sử dụng 139 LỜI CẢM ƠN 143 TÀI LIỆU THAM KHẢO 144 MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Sơ đồ phân loại động điện Hình 2: Vỏ động 10 Hình 3: Stato động điện 11 Hình 4: Roto động điện 12 Hình 5: Roto lồng sóc 15 Hình 6: Một loại roto động 16 Hình 7: Máy quấn dây tự động stato model: RXL3-100 18 Hình 8: Máy quấn dây tự động cho roto Model: ND-NL-RT02 20 Hình 9: Roto 22 Hình 10: Sơ đồ trải dây roto 23 Hình 11: Stator TG10870 23 Hình 12: Sơ đồ trải dây stato 24 Hình 13: Roto sau quấn dây 25 Hình 14: Lưu đồ máy quán dây roto 25 Hình 15: Sơ đồ khối máy stato 34 Hình 16: Sơ đồ động máy quấn stator 34 Hình 17: Biểu đồ trạng thái cấu trình quấn dây 35 Hình 18: Cuộn dây đồng sử dụng quấn dây 36 Hình 19: Động servo 38 Hình 20: Cơ cấu chuyện động tịnh tiến ( Vít me) 49 Hình 21: Cơ cấu tay quay trượt 50 Hình 22: Khớp nối 51 Hình 23: Mâm xoay khí 51 Hình 24: Cơ cấu tay quay lắc 52 Hình 25: Sơ đồ cấu lắc đồ gá stato 53 Hình 26: Hình vẽ đồ gá stato 53 Hình 27: Bộ mạch Arduino 62 Hình 28: Bộ mạch điều khiển 65 Hình 29: Cơng tắc hành trình 65 Hình 30: Sơ đồ đấu dây cho cơng tắc hành trình 66 Hình 31: Sơ đồ mạch điện cho máy quấn dây stato 67 Hình 32: Bản vẽ lồng phơi 83 Hình 33: Nguyên công 1: Phay mặt A 84 Hình 34: Ngun cơng 2: Khoan lỗ ∅30 90 Hình 35: Ngun cơng 4: Kht doa lỗ ∅32 95 Hình 36: Nguyên công - Khoan lỗ ∅24 100 Hình 37: Ngun cơng 6: Khoan – Taro lỗ M16 106 Hình 38: Sơ đồ định vị kẹp chặt ngun cơng I 114 Hình 39: Sơ đồ định vị kẹp chặt nguyên công II 120 Hình 40: Sơ đồ định vị kẹp chặt nguyên công III 124 Hình 41: Sơ đồ định vị kẹp chặt nguyên công IV 127 Hình 42: Sơ đồ định vị kẹp chặt ngun cơng V 128 Hình 43: Lắp ghép thân đồng hồ vào đế 130 Hình 44:Lắp bánh răng, trục vào thân hộp đồng hồ 130 Hình 45: Lắp ke gá cuộn đồng hồ, lăn vào đế 131 Hình 46: Lắp động vào đế 131 Hình 47: Lắp puli, đai vào động trục tay quấn 131 Hình 48: Lắp tay quấn vào trục quấn vit M4 132 Hình 49: Lắp trục đỡ roto vào đế 132 Hình 50: Lắp roto vào trục đỡ, cố định đai ốc M16 132 Hình 51: Lắp định hướng dây quấy 133 Hình 52: Lắp truyền vít me vào đế 133 Hình 53: Lắp hồn chỉnh truyền bánh 134 Hình 54: Lắp truyền bánh vào đế 134 Hình 55: Lắp ráp cấu dẫn dây vào đế 135 Hình 56: Lắp cấu tay quay lắc vào máy 135 Hình 57: Lắp mâm xoay lên vít me 136 Hình 58: Bàn đỡ khuôn gá stato lên mâm xoay 136 Hình 59: Hồn chỉnh máy quấn dây stato 137 MỤC LỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Thông số loại roto 22 Bảng 2: Thông số stato TG10870 24 Bảng 3: Các phương án cho cấu lắc 28 Bảng 4: Các phương án cho cấu tịnh tiến luồn dây 29 Bảng 5: Các phương án cho cấu trục xoay 31 Bảng 6: Các phương án cho cấu tịnh tiến khuôn 32 Bảng 7: Các phương pháp thay đổi cấu lắc 35 Bảng 8:Thông số trục truyền bánh 39 Bảng 9: Hệ số chỉnh dịch 44 Bảng 10: Bảng tính tốn thơng số bánh 44 Bảng 11: Thông số kích thước bánh 48 Bảng 12: Thông số kỹ thuật động điện YL90-4 55 Bảng 13: Thơng số kích thước đai thang loại A 56 Bảng 14: Bảng thông số truyền đai 60 Bảng 15: Thông số mạch điều khiển 63 Bảng 16: Phương pháp chế tạo phôi 111 Bảng 17: Thông số chế độ cắt nguyên công 120 Bảng 18: Thông số chế độ cắt nguyên công 123 Bảng 19: Thông số chế độ cắt nguyên công 126 Bảng 20: Thông số chế độ cắt nguyên công 128 Bảng 21: Thông số chế độ cắt nguyên công 129 CHƯƠNG VI LẮP GHÉP VÀ VẬN HÀNH MÁY 6.1 Lắp ghép 6.1.1 Roto Trình tự lắp ráp máy quấn roto - Lắp thân đồng hồ vào đế bulong đai ốc M6 Hình 43: Lắp ghép thân đồng hồ vào đế - Lắp bánh răng, trục vào thân hộp đồng hồ: Hình 44:Lắp bánh răng, trục vào thân hộp đồng hồ - Lắp ke gá cuộn đồng hồ, lăn vào đế bu lông, đai ốc M6: 130 Hình 45: Lắp ke gá cuộn đồng hồ, lăn vào đế - Lắp động vào đế bu lơng, đai ốc M6: Hình 46:Lắp động vào đế - Lắp puli, đai vào động trục tay quấn: Hình 47: Lắp puli, đai vào động trục tay quấn 131 - Lắp tay quấn vào trục quấn vit M4: Hình 48:Lắp tay quấn vào trục quấn vit M4 - Lắp trục đỡ roto vào đế: Hình 49: Lắp trục đỡ roto vào đế - Lắp roto vào trục đỡ, cố định đai ốc M16: Hình 50: Lắp roto vào trục đỡ, cố định đai ốc M16 132 - Lắp định hướng dây quấy stato quạt trần, hồn thiện máy quấn dây quạt trần: Hình 51: Lắp định hướng dây quấy 6.1.2 Stator - Lắp truyền vít me vào đế: Hình 52: Lắp truyền vít me vào đế - Lắp hồn chỉnh truyền bánh răng: 133 Hình 53: Lắp hồn chỉnh truyền bánh - Lắp truyền bánh vào đế: Hình 54: Lắp truyền bánh vào đế - Lắp ráp cấu dẫn dây vào đế: 134 Hình 55: Lắp ráp cấu dẫn dây vào đế - Lắp cấu tay quay lắc vào máy: Hình 56: Lắp cấu tay quay lắc vào máy - Lắp mâm xoay lên vít me: 135 Hình 57: Lắp mâm xoay lên vít me - Bàn đỡ khn gá stato lên mâm xoay: Hình 58: Bàn đỡ khn gá stato lên mâm xoay - Hồn chỉnh máy quấn dây stato: 136 Hình 59 : Hồn chỉnh máy quấn dây stato 6.2 Vận chuyển, lắp ráp, chạy thử a Bảo quản vận chuyển - Bảo quản: Sau chế tạo thành công máy phải làm sạch, sau sơn chống rỉ sơn trang trí Các chi tiết khác như: trục, ổ bi, động phải bảo quản tốt tránh trường hợp bụi bẩn v.v… - Vận chuyển: Trong trình vận chuyển máy tới nơi lắp đặt phải tháo kết cấu liên kết bulông Khi vận chuyển chi tiết, cụm chi tiết cần phải tránh va đập, bị ẩm ướt.v.v… b Lắp ráp chạy thử - Các bước chuẩn bị trước lắp ráp: + Kiểm tra mối ghép + Kiểm tra lại toàn chi tiết, cụm chi tiết thiết bị 137 + Đưa thiết bị vào vị trí lắp đặt + Kiểm tra khơng gian lắp hệ thống điện phục vụ việc lắp đặt - Lắp ráp: + Trước lắp đặt phải kiểm tra lại không đảm bảo phải điều chỉnh lại - Các bước lắp đặt: + Lắp chi tiết liên kết chúng lại liên kết bulông + Lắp đặt động điện.v.v… - Chạy thử: + Trước chạy thử phải tiến hành kiểm tra toàn cấu truyền động phần Sau đảm bảo yêu cầu kỹ thuật phép đóng điện chạy thử phần nguyên lý, sau tới động lực Các bước nghiệm thu máy Việc thử nghiệm để nghiệm thu tiến hành nhằm đánh giá chất lượng máy trước đưa vào sử dụng - Thử nghiệm tĩnh: + Trong thử nghiệm tĩnh máy thử nghiệm vòng 10 phút 10 phút sau xem xét kỹ chi tiết, cụm chi tiết chủ yếu mà không thấy biến dạng hay xuất vết nứt đạt yêu cầu kỹ thuật + Mục đích việc thử nghiệm tĩnh kiểm tra độ bền chung máy, độ bền chi tiết, cụm chi tiết, độ ổn định máy - Thử nghiệm động Sau hoàn nghiệm tĩnh máy nghiệm thu thử nghiệm động hai chế độ: 138 Thử nghiệm không tải + Tiến hành cho máy chạy khơng tải suốt hành trình làm việc, nhằm đánh giá ổn định hệ thống, thiết bị điện, puly, động Nếu trình làm việc khơng xảy cố như: có tiếng ồn, hành trình chạy đứt quảng v.v… trình nghiệm thu đảm bảo Thử nghiệm có tải Được thực theo hai chế độ: + Thử nghiệm tải: máy làm việc công suất + Thử nghiệm tải: Được tiến hành nghiệm thu máy làm việc với trọng lượng lớn 25% trọng lượng cho phép.Sau thử nghiệm xong tiến hành kiểm tra toàn kết cấu, chi tiết, cụm chi tiết không xảy biến dạng, vết nứt v.v… Thì máy đạt yêu cầu phép cho vào sử dụng 6.3 Hướng dẫn sử dụng Trước vận hành máy: - Để đảm bảo cho máy vận hành liên tục, an toàn ổn định Tăng tuổi bền cho phận tăng tuổi thọ máy ta cần tuân theo bước vận hành sau: + Làm vệ sinh bề mặt làm việc quan trọng máy + Kiểm tra chi tiết, phận máy trước khởi động, kiểm tra xem thử cấu, chi tiết động điện có bị vướng kẹp hay không Kiểm tra điều chỉnh khe hở thiết bị bảo vệ điện + Kiểm tra bên máy có tạp chất khơng, dùng tay cho chạy tự nhiên, phải khơng có tượng ma sát + Khi máy chạy khơng tải có tiếng kêu va đập phải ngừng máy để kiểm tra Sau loại bỏ chướng ngại vật tiếp tục cho máy khởi động 139 Trong trình vận hành máy: - Theo dõi máy làm việc bình thường kiểm tra để đề phòng cố - Sản phẩm tạo kiểm tra, định lượng xếp - Trước ngừng máy, kiểm tra dùng hết ngừng phận cấp để máy đẩy hết sản phẩm cuối phận Tiến hành ngừng điện hoàn toàn máy Sau vận hành máy: - Khi ngừng máy, việc trước tiên ngắt nguồn điện - Sau lần máy làm việc ta phải làm máy Tra dầu mỡ cấu truyền động - Nếu thời gian ngừng máy tương đối dài phải vệ sinh máy - Sau sử dụng thời gian thấy trục máy rung mạnh cần kiểm tra kết cấu treo có hư hỏng sửa chữa - Định kì, ta cần phải kiểm tra lại kỹ thuật máy Nội dung kiểm tra bao gồm sau: + Kiểm tra khe hở vòng bi, điều chỉnh thay Bảo dưỡng thay - Bảo dưỡng thay việc làm thiếu thiết bị, máy móc trình hoạt động máy Chính mà người thiết kế luôn phải ý đến nhiệm vụ bảo dưỡng chi tiết quan trọng - Việc bảo dưỡng cần phải thường xuyên, việc thay cần phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật chi tiết thay - Việc bảo dưỡng cần phải đáp ứng kịp thời để tạo điều kiện giảm thời gian dừng máy để sửa chữa - Đối với máy nên ý phận sau: 140 + Bộ truyền tay quay trượt tay quay lắc + Các ổ bi - Bôi trơn ổ lăn: truyền đai làm việc bình thường ta cần phải bôi trơn lăn Do đai làm việc với vận tốc cao nên ta chọn dầu có độ nhớt cao đai làm việc 50 đến 60 bơi lần Bôi trơn ổ lăn cần thiết để chống rỉ, giảm ma sát ổ, ngồi bơi trơn ổ cịn có tác dụng làm nguội bề mặt cục ổ giảm tiếng ồn Việc bảo dưởng chia thành phần sau: Bảo dưỡng phần dẫn động khí: Bao gồm phần đế, ổ bi, trục truyền động phần lồng chứa - Bảo dưỡng phần điện: + Bảo dưỡng động điện + Bảo dưỡng dây dẫn Vấn đề an toàn: - Trong q trình vận hành máy, cơng tác khơng thể thiếu người sử dụng phải tuân thủ nghiêm ngặt chế độ an toàn lao động, đề phịng cố bất thường xảy Bởi liên quan tới tính mạng, sức khỏe người mà thực tế xảy tai nạn đáng tiếc liên quan tới khơng tn thủ quy tắc an tồn - Để đảm bảo an toàn phải nghiêm chỉnh chấp hành theo quy định sau: Không sử dụng máy nơi dể bắt lửa Không sử dụng vào việc vận chuyển chất nổ, dể cháy, chất độc, axít Khơng sử dụng máy nơi khơng khí có độ ẩm cao nơi có điện cao Cấm người không chuyên môn vận hành máy Cấm hành vi đùa giỡn vận hành 141 Khi máy vận hành cấm đưa đầu vào lịng quay khơng đưa tay vào tủ điện Khi máy vận hành, không dùng xẻng, gổ dụng cụ khác để hãm Nếu chừng cần giảm tốc máy ngắt điện dùng phanh để hãm máy Cấm để vật dụng cụ lên máy quay, phòng rơi vào gây cố Khi thao tác phải sử dụng dụng cụ phòng hộ cá nhân theo quy định 10 Cấm không tiến hành sửa chữa máy chạy 11 Khi kiểm tra sửa chữa làm thiết bị, phải treo bảng an tồn cơng tắc, cầu dao điện làm việc 142 LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học trường Được giúp đỡ, tận tình bảo q thầy cơ, giúp chúng em có vốn kiến thức chuyên ngành, hiểu biết rộng sâu thêm ngành nghề mình, giúp chúng em yêu nghề có niềm tin vào tương lai Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cô khoa khí nói riêng, tồn thể q thầy tận tình dạy dỗ chúng em thời gian qua, giúp chúng em có kiến thức để hồn thành tốt nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp Đồng thời chúng em gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Nguyễn Xuân Chung ân cần giúp đỡ, hướng dẫn tận tâm để chúng em hồn thành đồ án Tuy nhiên, thời gian có hạn, khối lượng kiến thức lớn, kiến thức thực tế cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi số thiếu sót, mong đóng góp ý kiến thầy cô giáo bạn sinh viên Chúng em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 143 tháng năm 2022 TÀI LIỆU THAM KHẢO - [1] Tạp chí Khoa học cơng nghệ xây dựng https://stce.nuce.edu.vn/index.php/vn/article/view/1405/798 -[2] https://vi.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1y_h%E1%BB%A7y_gi%E1%BA %A5y - [3] Tính tốn thơng dụng ngành khí 2000 Nguyễn Hạnh NXB Trẻ -[4] Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy, Pgs-Pts - Trần Văn Địch – NXB KH&KT-1999 - [5] Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập, Nguyễn Đắc Lộc; Lê Văn Tiến; Ninh Đức Tốn – NXB KH&KT - 2001 - [6] Đồ gá khí hố tự động hố, Lê Văn Tiến; Trần Văn Địch; Trần Xuân Việt - NXB KH&KT – 2000 - [7] Công nghệ chế tạo máy tập, Nguyễn Đắc Lộc tác giả khác.– NXB KH&KT – 2000 - [8] Cơ sở máy công cụ, Phạm Đắp.- ĐHBKHN – 1976 - [9] Hướng Dẫn làm tập dung sai, Ninh Đức Tốn – 2000 - [10] Thiết kế chi tiết máy 2005 Nguyễn Trọng Hiêp, Nguyễn Văn Lâm NXB Giáo Dục - [11] Vẽ kỹ thuật khí 2002 Trần Hữu Quế - NXB Giáo Dục Tập I,II 144 ... máy quấn dây tự động - Thiết kế máy quấn dây cho rotor stator động điện cỡ nhỏ - Lập quy trình chế tạo số chi tiết điển hình máy quấn dây - Lập quy trình lắp ráp máy 21 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG... số loại máy quấn dây tự động điển hình - Máy quấn dây tự động cho stator: Hình 7: Máy quấn dây tự động stato model: RXL3-100 18 Hiệu suất cao tính máy này, đáp ứng cuộn dây cuộn dây động 2/4/6... đầu roto 11 + Đặc tính: Roto phần chuyển động, phần động, phần quay máy động điện hay máy phát điện, phần ngược lại stator Roto động điện chia làm nhiều loại: Roto động điện pha Roto động điện