thiết kế hệ thống trang bị điện cho truyền động chính máy tiện

§å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Khoa §iÖn Trêng §HSPKT Vinh SV : NguyÔn Trung Phong  1  GVHD : Th¸i H÷u Nguyªn §å ¸n Trang BÞ §iÖn NguyÔn Trung Phong Tù §éng Ho¸ B K32 Đồ án môn học Trang Bị Điện Khoa Điện Trờng ĐHSPKT Vinh Lời Nói Đầu Đất nớc ta đang bớc vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá, khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển, nhiều thành tựu mới đã đợc áp dụng vào lĩnh vực công nghệ sản xuất, tăng năng suất lao động, nâng cao chất lợng, kỹ thuật của quá trình sản suất và giảm nhẹ cờng độ lao động. Việc tăng năng suất máy và giảm giá thành thiết bị là hai yếu tố của hệ truyền động điện hay một cơ cấu nào đó là rất khó khăn. Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó và cùng với những kiến thức sau khi học xong chơng trình môn học Trang bị điện, em đợc khoa điện và bộ môn Trang bị điện giao nhiệm vụ đồ án môn học : Tên đề tài : Thiết kế hệ thống trang bị điện cho truyền động chính máy tiện Nội dung của đồ án bao gồm : Phần I : Tính chọn công suất động cơ truyền động. Phần II : Lựa chọn phơng án truyền động. Phần III: Xây dựng sơ đồ mạch điều khiển, mạch động lực. Phần IV: Thuyết minh sơ đồ nguyên lý. Đề tài này có ý nghĩa quan trọng trong việc đánh giá kết quả học tập, nghiên cứu của mối sinh viên. Nhng điều quan trọng là đề tài này giúp cho chúng em thực hiện tính rèn luyện tính sáng tạo, tạp làm quen với công việc thiết kế một cơ cấu truyền động. Bên cạnh đó còn củng cố thêm kiến thức cho bản thân về các môn học thuộc của chuyên nghành nh : Trang bị điện, Truyền động điện, máy điệnCũng nh một số môn học khác. Trong thời gian làm đồ án vừa qua, với sự cố gắng, nỗ lực của bản thân, đợc sự giúp đỡ và chỉ đạo tận tình của các thầy, cô giáo trong khoa, các bạn cùng lớp. Đặc biệt là sự giúp đỡ và hớng dẫn tận tình của thầy giáo hớng dẫn SV : Nguyễn Trung Phong 2 GVHD : Thái Hữu Nguyên Đồ án môn học Trang Bị Điện Khoa Điện Trờng ĐHSPKT Vinh thầy Thái Hữu Nguyên , giáo viên bộ môn thầy Vũ Anh Tuấn đến nay em đã hoàn thành bản đồ án. Trong quá trình thiết kế đồ án, với kiến thức còn hạn chế, nên bản đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy em rất kính mong nhận đợc sự góp ý bổ sung của các thầy, cô giáo để đồ án của em ngày càng hoàn thiện hơn. Em xin gửi tới thầy giáo hớng dẫn cùng toàn thể thầy cô giáo trong bộ môn lời cảm ơn chân thành nhất! Vinh, ngày tháng 3 năm 2009 Sinh viên thực hiện : Nguyễn Trung Phong SV : Nguyễn Trung Phong 3 GVHD : Thái Hữu Nguyên Đồ án môn học Trang Bị Điện Khoa Điện Trờng ĐHSPKT Vinh phần i TíNH CHọN CÔNG SUấT TRUYềN Động. PHầN I : TíNH CHọN CÔNG SUấT TRUYềN Động. I. Khái niệm chung . 1. Đặc điểm công nghệ. Nhóm máy tiện rất đa dạng, gồm các máy tiện đơn giản, máy tiện vạn năng, chuyên dùng máy tiện đứng Trên máy tiện có thể thực hiện đợc nhiều công nghệ tiện khác nhau: tiện trụ ngoài, tiện trụ trong, tiện mặt đầu, tiện côn, tiện định hình. Trên máy tiện cũng có thể thực hiện doa, khoan và tiện ren bằng các dao cắt, dao doa, tảô ren Kích thớc gia công trên máy tiện có thể từ cỡ vài mili đến hàng chục mét. SV : Nguyễn Trung Phong 4 GVHD : Thái Hữu Nguyên Đồ án môn học Trang Bị Điện Khoa Điện Trờng ĐHSPKT Vinh Hình 1: Hình dạng bên ngoài của máy tiện. Cấu tạo của máy tiện bao gồm những bộ phận sau: 1, Thân máy.làm băng gang trên đó lắp các chi tiết máy. 2, ụ trớc. Là một hộp đúc bằng gang bên trong lắp: trục chinh, hộp tốc độ 3, Bàn dao. (Thực hiện sự di chuyển dao cắt dọc và ngang so với chi tiết). 4, ụ sau. (Đặt mũo chống tâm dùng để giữ chặt chi tiết trong quá trình gia công, hoặc để gá mũi khoan, mũi doa khi khoan, doa chi tiết). Dạng gia công của máy tiện 2. Các dạng chuyển động và các dạng gia công trên máy. a) Các chuyển động trên máy tiện. SV : Nguyễn Trung Phong 5 GVHD : Thái Hữu Nguyên Chi tiết Dao cắt ( )Thân máy ụ tr ớc ( ) ụ sau ( ) Mâm cặp ổ dao Hộp b ớc tiến Thanh răng Máng hứng phoi Bàn dao( ) Trục trơn Bảng điều khiển Mặt phẳng tr ợt Gđoạn 1 Gđoạn 2 Gđoạn 3 Gđoạn 4 Đồ án môn học Trang Bị Điện Khoa Điện Trờng ĐHSPKT Vinh Khái niệm về gia công cắt gọt: Cắt gọt kloại là một trong nhng phơng pháp gia công chi tiết máy đợc sử dụng rộng rãi trong nghành chế tạo cơ khí. Thực chất của phơng pháp cắt gọt kim loại là lấy đi trên bề mặt của phôi một l- ơng d để đạt đợc hình dáng,kích thớc và độ trơn bằng của chi tiết theo ý muốn ( hay phơng pháp cắt bỏ phần thừa nhờ dao cắt). Máy tiện nằm trong hệ máy gia công cắt gọt (kim loại), gồm có 2 loại chuyển động cơ bản: Chuyển động cơ bản: Là chuyển động nhằm đảm bảo cho quá trình cắt gọt. Đó là sự di chuyển tơng đối của dao cắt so với phôi trong quá trình gia công. - Chuyển động chính: Là chuyển động đa dao cắt ăn vào chi tiết - Chuyển động ăn dao: Là chuyển động xê dịch của lỡi dao hoặc của phôi để tạo ra các lớp phoi mới. Chuyển động phụ: Là các chuyển động không liên quan đến quá trình cắt gọt, nhng cần thiết cho sự hoạt động của máy. - Bơm nớc làm mát - Bơm dầu bôi trơn - Di chuyển nhanh của bàn dao, bàn máy Quá trình cắt gọt kim loại là một hiện tợng vật lý phức tạp trong đó trong đó diễn ra sự biến dạng dao và biến dạng đàn hồi của kim loại, sự phát nhiệt trên chi tiết gia công và trên dao cắt. Thông thờng ngời ta chia làm 4 giao đoạn nh sau: - Giai đoạn 1: Dao cắt bắt đầu tiếp xúc phoi vặt liệu cắt. - Giai đoạn 2: Lỡi dao ăm sau vào kim loại làm cho kim loại bị dồn nén. - Giai đoạn 3: Lực đảy của dao cắt thắng lực liên kết giữa các phần tử kim loại. - Giai đoạn 4: Dao tiếp tục chuyển động làm cho các phần tử kim loại bi bóc ra khỏi vật gia công và tạo thành phôi. b) Các dạng gia công trên máy tiện: SV : Nguyễn Trung Phong 6 GVHD : Thái Hữu Nguyên Đồ án môn học Trang Bị Điện Khoa Điện Trờng ĐHSPKT Vinh Chuyển động chính tiêu thụ phần lớn công suất máy. Khi vật quay tròn, nếu đa dao vào cắt gọt sẽ tạo thành vòng tròn trên bề mặt vật gia công. Muốn tạo đợc mặt trụ cần phải cho dao tinh tiến dọc theo đờng tâm của phôi. Gia công tiện là quá trình cắt gọt trên máy tiện đợc thực hiện chủ yếu bằng sự phối hợp giữa 2 chuyển động khi chi tiết cố định trên mâm cặp là: chuyển động quay của vật gia công và chuyển động tịnh tiến của dao ( là chuyển động của dao trong quá trình cắt gọt bảo đảm cho dao ăn liên tục vào các lớp kim loại mới). Trong đồ án đợc giao có tiện cắt và tiện trụ có sơ đồ nh sau: 3. Các thông số đặc trng cho chế độ cắt gọt của máy tiện. a) Tốc độ cắt. Là tốc độ chuyển động dài tơng đối của chi tiết so với dao cắt tại điểm tiếp xúc. Tốc độ cắt là thông số quan trọng để tính toán chế độ cắt, lực cắt, công suất cắt. Tốc độ cắt phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh: vật liệu dao, vật liệu chi tiết gia công, chiều sâu cắt, lợng ăn dao Theo công thức kinh nghiệm để tính tốc độ cắt nh biểu thức sau: Trong đó: * t (mm): Chiều sâu cắt (lợng tiến dao sau một hành trình cắt để tạo lớp phoi mới). SV : Nguyễn Trung Phong 7 GVHD : Thái Hữu Nguyên )/( phm stT C V vv yx m v Z = L 1 L 2 L 4 L 3 d Đồ án môn học Trang Bị Điện Khoa Điện Trờng ĐHSPKT Vinh * S : Lợng ăn dao (mm/vg hoặc mm/1 hành trình kép) * Cv,Xv, Yv, m: là hệ số và số mũ phụ thuộc vào vật liệu chi tiết, vật liệu dao và phơng thức gia công (đợc tra ở sổ tay kỹ thuật). Để đảm bảo năng suất cao nhất, sử dụng máy triệt để nhất thì trong quá trình gia công phải luôn đặt tốc độ cắt tối u, nó đợc xác định bởi các thông số:độ sâu cắt t, lợng ăn dao s và tốc độ trục chính ứng với đờng kính chi tiết xác định. Khi tiện ngang chi tiết có đờng kính lớn, trong quá trình gia công, đờng kính chi tiết giảm dần, để duy trì tốc độ cắt (m/s) tối u là hằng số, thì phải tăng liên tục tốc độ góc của trục chính theo hệ: V = 0,5 . d ct . ct Với : d ct : Đờng kính chi tiết. c : Tốc độ góc của chi tiết. b) Lực cắt. Lực tổng cộng tác dụng tại điểm tiếp xúc giữa dao và chi tiết (gọi là lực pháp tuyến) gồm 3 thành phần: Lực tiếp tuyến chống lại sự quay của chi tiết Lực dọc trục chống lại sự di chuyển của bàn dao Lực hớng kính chống lại sự tì của dao vào chi tiết. Lực FZ đợc gọi là lực cắt và chống lại chuyển động chính của máy, do đó là thông số quan trọng để tính công suất cắt của máy, từ đó để chọn động cơ cho truyền động chính. F z = 9,81 . C F . t X F . S Y F . Vn (N) Trong đó : C F , x F , y F , n: là các hệ số mũ phụ thuộc vào chi tiết gia công và ph- ơng pháp gia công. x F : lực dọc trục ( chống lại sự di chuyển của bàn dao). Y F : lực đờng kính ( chống lại sự tì của dao lên chi tiết). Lực cắt cũng phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh: vật liệu dao, vật liệu chi tiết gia công, chiều sâu cắt, lợng ăn dao, tốc độ cắt Tỷ lệ giữa các thành phần lực đợc xác định theo công thức : F Z : F Y : F X = 1: 0,4: 0,25 SV : Nguyễn Trung Phong 8 GVHD : Thái Hữu Nguyên Đồ án môn học Trang Bị Điện Khoa Điện Trờng ĐHSPKT Vinh c) Công suất cắt. Là công suất yêu cầu của chuyển động chính: )(, 1000.60 . kw vF P z z = Quá trình tiện xảy ra với công suất cắt là hằng số (P C = const) Với: P Z : công suất cắt (Kw) F Z : lực cắt (N) V Z : vận tốc cắt (m/phút) Bởi vì lực cắt lớn nhất F Max sinh ra khi lợng an dao và độ sau cắt lớn, tơng ứng với tốc độ cắt nhỏ V min và ngợc lại. Sự phụ thuộc của lực cắt vào tốc độ nh : Đồ thị phụ tải của truyền động chính máy tiện ở trên. d) Thời gian mở máy : Là thời gian dùng để gia công chi tiết, nó còn đợc gọi là thời gian công nghệ hay thời gian hữu ích. Để tính thời gian máy phải căn cứ vào các yếu tố của chế độ cắt gọt và phơng pháp gia công. sv LD t D v n sn L t mm 10.60 . .10.60 , . 3 3 === Trong đó: D : là đờng kính chi tiết gia công (mm). L : là chiều dài gia công (mm). v, s : là các thông số đã biết. Vì vậy muốn tăng năng suất máy, phải tăng tốc độ cắt và lợng ăn dao, do đó ngời ta sử dụng phơng pháp cắt cao tốc. 4. Phụ tải của động cơ truyền động. a) Phụ tải truyền động chính. Trong tuyền động chính của máy cắt kim loại, lực cắt là lực hu ích phụ thuộc vào chế độ cắt, vật liệu chế tạo và dao. SV : Nguyễn Trung Phong 9 GVHD : Thái Hữu Nguyên Fx V Đồ án môn học Trang Bị Điện Khoa Điện Trờng ĐHSPKT Vinh - Với chuyển động chính là chuyển động quay nen Mômen trên trục chính đ- ợc xác định: ].[ 2 . mN dF M z z = Trong đó : F Z : lực cắt (N). d : đờng kính chi tiết (mm). Mômen hữu ích của động cơ là: ].[ .2 . mN i dF M z hi = Trong đó : i là tỉ số truyền từ trục động cơ đến trục chính của máy. - Với chuyển động chính là chuyển động tịnh tiến của máy nên Mômen hữu ích của động cơ là : M hi = F Z . [ N.m] : là bán kính quy đổi lực cắt về trục động cơ = 60 V Mômen cản tĩnh trên trục động cơ : hik c M M = Do có chuyển động trợt trên băng máy nên xuất hiện lực ma sát nơi gờ trợt của máy: F msf = F N .à = [g(m b + m ct ) + F Y ].à [N] F N lực tổng tác dụng lên gờ trợt. à hệ số ma sát trợt phụ thuộc vào tốc độ bàn hoặc mâm cặp. Ơ chế độ xác lập: F K = F Z + F msf = F Z + [g(m b + m ct ) + F Y ].à [N] Mômen trên trục động cơ ứng với chuyển động quay và tịnh tiến là: Truyền động chính của máy tiện đứng có hai đặc thù riêng về cấu trúc và kích thớc với các máy tiện thờng. Trên máy tiện đứng gia công chi tiết có kích thớc lớn và đợc đặt trên mâm cặp. SV : Nguyễn Trung Phong 10 GVHD : Thái Hữu Nguyên . ; 2 . F M i dF M c k c == [...]... động cho máy sản xuất, máy sản xuất đợc cấp điện phần ứng từ máy phát F Động cơ sơ cấp kéo máy phát F và động cơ một chiều KĐB ĐK, động cơ ĐK củng kéo máy phát tự kích từ K để cấp điện kích từ cho động cơ Đ và máy phát F - Hệ thống F - Đ là hệ truyền động mà BBĐ điện là máy phát điện một chiều KTĐL Máy phát này do động cơ sơ cấp KĐB 3 pha AK quay và có tốc độ quay của máy phát là không đổi - Động cơ... định mức Động cơ cần khởi động và hãm êm Tốc độ di chuyển bàn dao của máy tiện cỡ nặng và của máy tiện đứng cần liên hệ với tốc độ quay chi tiết để đảm bảo nguyên lợng an dao ở máy tiện cơ nhỏ thờng truyền động ăn dao đợc thực hiện từ động cơ truyền động chính, còn ở những máy tiện nặng thì truyền động ăn dao đợc thực hiện từ một động cơ riêng là động cơ 1 chiều cấp điện từ khuếch đại máy điện hoặc... truyền động 1 Phơng án 1 :Hệ truyền động máy phát - Động cơ (F - Đ) Trong hệ truyền động máy phát - Động cơ (F - Đ) nguồn cung cấp phần ứng động cơ là bộ biến đổi máy điện (máy phát điều khiển kích từ độc lập) Sơ đồ nguyên lý : SV : Nguyễn Trung Phong Thái Hữu Nguyên 34 GVHD : Đồ án môn học Trang Bị Điện Khoa Điện Trờng ĐHSPKT Vinh nD = var AK R n= const a) Giới thiệu sơ đồ : - Động cơ Đ truyền động. .. 1- Động cơ truyền động 2- Hộp giảm tốc 3- Trục vít 4- Bánh vít (Ê cu trục vít) 5- Bàn dao 6- Băng máy Trong hệ truyền động ăn dao, Sơ đồ động học hiẹntruyền động cơ thực của di chuyển bàn dao hoặc động ăn dao máy tiện chi tiết để đảm bảo quá trình cắt Hệ thống truyền động ăn dao đợc thực hiện bằng nhiều phơng án khác nhau Dạng sơ đồ động học điển hình là hệ truyền động trục vít Chuyển động quay của động. .. thức vận tốc và công suất truyền động ăn dao, nhận thấy công suất truyền động ăn dao rất nhỏ, thờng chỉ khoảng 1% công suất truyền động chính Do đó trong các máy tiện nằm ngang, ngời ta không bố trí động cơ truyền động ăn dao riêng Trong các máy tiện đứng do có yêu cầu điều chỉnh tốc độ góc khi tiện cắt ngang nên có sử dụng động cơ truyền động ăn dao riêng Động cơ đợc sử dụng là động cơ một chiều kích... phơng pháp rẽ mạch phần ứng Đối với máy tiện đứng, do có sự chuyển động của mâm cặp trên băng máy trong quá trình gia công nên ngoài lực cắt, động cơ truyền động trục chính còn phải khắc phụ thêm lực ma sát khi chuyển động Lực tổng cộng mà cơ cấu phải khắc phục là lực kéo II Chọn công suất động cơ cho truyền động chính máy tiện 1 Kết cấu cơ khí của máy a Động cơ điện b Bộ điều tốc SV : Nguyễn Trung... lại, động cơ đợc chọn phụ thuộc tảI trọng chu kỳ Bớc 2: Kiểm nghiệm động cơ theo những điều kiện cần thiết Tuỳ vào đặc điểm của cơ cấu truyền động mà động cơ chọn đợc kiểm nghiệm theo điều kiện phát nóng, quá tải và mở máy 3 Phơng pháp chọn công suất động cơ cho truyền động chính máy tiện Truyền động chính máy tiện thờng làm việc ở chế độ dài hạn.Tuy nhiên, khi gia công các chi tiết ngắn, ở các máy. .. điện xoay chiều với hệ thống truyền động đơn giản Với hệ thống truyền động phức tạp có yêu cầu cao về công nghệ, chất lợng nh điều chỉnh trơn, dải điều chỉnh rộng thì phải dùng động cơ diện một chiều Các hệ điều chỉnh kèm theo phải đảm bảo các yêu cầu công nghệ và có khã năng tự động hóa cao Nh vậy, để chọn đợc hệ thống truyền động phù hợp thì chúng ta phải dựa vào công nghệ của máy, công suất làm việc... min d ct min ở nhng máy tiện cỡ nhỏ v trung bình, hệ thống truyền động điện chính thờng l động cơ không đồng bộ roto lồng sóc v hộp tốc độ có v i cấp tốc độ ở các máy tin cỡ nặng, máy tiện đứng, hệ thống truyền động chính điều chỉnh 2 vùng, sử dụng bộ biến đổi động cơ diện 1 chiều(BBĐ- Đ) v hộp tốc độ : khi v< vgh đảm bảo M = const; khi v> v gh thì P= const Bộ biến đổi có thể l máy phát một chiều hoc... công nghệ sản xuất, tăng năng suất lao động các máy sản xuất ngày càng đa dạng dẫn đến hệ thống trang bị điện ngày càng phức tạp và đòi hỏi sự chính xác và tin cậy cao Một hệ thống truyền động không những phải đảm bảo đợc yêu cầu công nghệ, mà còn phải ổn định Tuỳ theo loại máy công tác mà có những yêu cầu khác nhau, rất cần thiết cho giữ ổn định tốc độ, mô men với độ chính xác nào đó trứơc sự biến động . môn Trang bị điện giao nhiệm vụ đồ án môn học : Tên đề tài : Thiết kế hệ thống trang bị điện cho truyền động chính máy tiện Nội dung của đồ án bao gồm : Phần I : Tính chọn công suất động. các máy tiện đơn giản, máy tiện vạn năng, chuyên dùng máy tiện đứng Trên máy tiện có thể thực hiện đợc nhiều công nghệ tiện khác nhau: tiện trụ ngoài, tiện trụ trong, tiện mặt đầu, tiện côn, tiện. thị phụ tải truyền động chính và truyền động ăn dao máy tiện Đồ án môn học Trang Bị Điện Khoa Điện Trờng ĐHSPKT Vinh kiểm tra theo điều kiện momen khởi động. Công suất ăn dao của máy tiện đợc xác