Có một số thiết bị truyền động tuyến tính, thiết bị truyền tải bằng đường thẳng được dẫn động bằng trục vít, dây đai hoặc các thiết bị truyền lực cơ học.. Thiết bị truyền động quay là c
Trang 1BAO CAO CHUYEN DE CO DIEN TU
DE TAI: ROTARY ACTUATOR
( THIET BI TRUYEN DONG QUAY )
Giáo viên hướng dẫn:Phan Nguyễn Duy Minh Sinh viên thực hiện: Lê Văn Phương
Mã sinh viên: 2050441200223 Lớp học phần: 123CDCDT02
Da Nang, 21 thang 11 nam 2023 +
AS
Trang 2
MỤC LỤC
L THIẾT BỊ TRUYEN ĐỘNG QUAY, HH HHưhhhhhuiè 4
Giới thiệu về thiết bị truyền động quay: -s- 5s n1 1212 ng H2 ng Hee 4
1 Thiết bị ¡ truyền động quay là gì ? ven như te 4 1.1 Thiết bị truyền động quay được dẫn động bằng năng lượng khí nén: 4
12 Thiết bị truyền động quay được dẫn động bang thủy lực: co 5 1.3 Thiết bị truyền động quay được dẫn động bằng năng lượng điện cơ 7
2 Nguyên tắc kết hợp hệ thông truyền động cơ khí - ác rEnHHgrre rey 8 2.1 Chức năng của truyền động cơ khí - 5 St hE 21221221212 2 1g rye 9 2.2 Các dạng truyền động cơ khí chính : Truyền động ma sát, truyền động ăn khớp 9
3 Tong hop các dạng truyền động cơ khí: s2 2122121222121 re 9 kÌMN\cocaaadđiiiáđ'ầđẢẢẢÝỶÝỶÝ 9
3.1.2 Ưu điểm và nhược điểm của hai loại truyền động ma sát - ¿cv c2 10
3.2 Truyền động a ăn khớp Ắid4aãađaẳẳẳẳiiẢẢŸỶŸẢâẢŸỶÕŸÕÝŸÕẢŸẺỒẺÔỔÕỔŸÕỒỔŸÕÝÕỒÕẦŸẲẦẢỶỶ 10 3.2.3 Ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng của bộ truyền bánh răng 72- 15
d Thông số hình học của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng ào neo 16
IIL NHỮNG DAC DIEM CUA THIET BI TRUYEN DONG QUAY se se 19
Ill UNG DUNG CUA THIET BI TRUYEN ĐỘNG QUAY HH re 20
e Sur dung trong quy trình sản xuất chất bán dẫn 6c St T2 Hn n2H He 20
® - Sủ dụng trong công nghiệp tự động hóa : Robot, băng tải, oi cv 20
© _ Xử ly laser một cách chính Xác c2 1211201111111 101 111111111111 511111 110111811 1111 xer 20
® In bảng mạch ì nha 20
° Chế tạo động cơ: xe máy, ô tô, máy bay, "— <S 20
se - Thiết kế máy công nghiệp:xe múc, xe cân “0n 20
IV ỨNG DỤNG CỦA THIẾT BỊ TRUYỀN ĐỘNG QUAY TRONG ROBOT VA BANG
xì — Ô 20
,NMW j0 20
4.2 Trong lĩnh vực băng tải -.- 2 0 1 01211101 11113131211115112 12 1111111111111 1111 111111 11g rry 21
Trang 3DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1 1 Hình ảnh mơ tả về một thiết bị truyền động quay - 5 St tre sư 4
Hình 1 2 Hình ảnh thiết bị truyền động quay bằng khí nén 2-55 St rrenH rên 5
Hình 1 3 Hình ảnh cấu tạo thiết bị truyền động thủy lực - co 2 v2 2n rrrere 6
Hình 1 4 Hình ảnh cau tao thiết bị truyền động điện 00 S SH HH ryyn §
Hình 3 1 Hình ảnh vẻ truyền động má sát trực tiếp và ma sát gián tiẾp + ccccccceca 9 Hình 3 2 Hình ảnh truyền động bánh ma sát (truyền động trực tiếp) -cccsccsecsrrcei 9
Hình 3 3 Hình ảnh truyền động đai ma sát (truyền động gián tiếp) - ccccccensrre 10 Hình 3 4 Hình ảnh truyền động bánh rang - 52: s2 2 E2 2212112112121 erree 11 Hình 3 5 Hình ảnh truyền động xích 2 5c S3 E22 22122122 21212121 ng re re 11 Hình 3 6 Hình ảnh truyền động trục vít bánh vít - 2-6-5: 2212712212122 2 re, 11 Hình 3 7 Hình ảnh bộ truyền phẳng - 1-21 SE E12 22221221 122g He ray 13 Hình 3 8 Hình ảnh bộ truyền khơng gian 5 5c 1 SE 2 2212211211212 121 re 13 Hình 3 9 Hình ảnh bộ truyền khơng trụ - 2-52 1 1 2 1221221121121 2.212 ng tre 13 Hình 3 10 Hình ảnh bộ truyền răng nĩn - 2-56 SE t2 1212211221221 rrye 14 Hình 3 11 Hình ảnh bộ truyền răng chữ V 5 5c 1E 2E 122 2121 12t tre re 14 Hình 3 12 Hình ảnh bộ truyền thân khai 22 S6 EE51251122112271122212 2122 errre 14 Hình 3 13 Bộ truyền Xiclọt 56: 5c 2212212212712 112211221221 11121212 ràu 15 Hình 3 14 Hình ảnh bộ truyền NoviCOV 56c S1 THỰ 1n 121212 an He ray 15
Hình 4 1 Hình ảnh động cơ ghép trực tiếp với bàn quay, - 5s nh tre Hee 18
Hình 4 2 Hình ảnh thiết bị truyền động quay - 5 ST 2 211211011 21 re 20
Trang 4THIET BI TRUYEN DONG QUAY
I THIET BI TRUYEN DONG QUAY
Giới thiệu về thiết bị truyền động quay:
Thiết bị truyền động quay là thiết bị truyền động Các thiết bị truyền động mang trong mình
nhiều những tính năng nỗi bật khác nhau Có một số thiết bị truyền động tuyến tính, thiết bị
truyền tải bằng đường thẳng được dẫn động bằng trục vít, dây đai hoặc các thiết bị truyền lực
cơ học Bên cạnh đó, vẫn còn tổn tại một loại thiết bị truyền động cung cấp chuyên động
quay đề định vị tải trọng hướng tâm xung quanh I trục cố định đó là thiết bị truyền động quay
1 Thiết bị truyền động quay là gì ?
Thiết bị truyền động quay là các thiết bị truyền động được dẫn động bằng năng lượng khí
nén, năng lượng thủy lực hoặc điện cơ, trong đó thiết bị truyền động khí nén với thiết bị truyền động điện cơ là được sử dụng phô biến nhất trên thị trường Thiết bị này được thiết kế
đề di chuyên tải theo góc tăng dần với mức độn chính xác cao cho dù tất cả các thiết bị
truyền động quay có khả năng quay 360 độ
Hình 1 1 Hình ảnh mô tả về một thiết bị truyền động quay 1.1 Thiết bị truyền động quay được dẫn động bằng năng lượng khí nén:
1.1.1 Định nghĩa và nguyên lý:
Thiết bị truyền động khí nén(cơ cầu chấp hành khí nén) là một thiết bị chuyên đổi năng lượng
thường ở dạng khí nén thành chuyên động cơ học Trong ngành công nghiệp, thiết bị truyền
động khí nén được biết tới bằng những tên gọi khác như xi lanh khí nén
Bộ truyền động khí nén: Piston, xi lanh và van hoặc công
Nguyên lý: Khi được cấp khí nén từ bên ngoài lập tức các cơ cấu chấp hành xy lanh sẽ có nhiệm vụ chuyên đổi năng lượng áp suất thành chuyên động cơ học quay hoặc thắng phụ
Trang 5thuộc vào việc ứng dụng đang sử dụng của thiết bị truyền động quay khí nén hay thiết bị
truyền động tuyến tính Thiết bị truyền động tuyến tính rất phù hợp đề lắp với van điều khién
góc ngồi được chế tạo cho các ứng dụng nhiệt độ cao và hơi nước Trong khi thiết bị truyền
động quay khí nén thì phù hợp hơn để lắp với van một phân tư tùy theo đặc điểm kỹ thuật của
ứng dụng
Hình 1 2 Hình ảnh thiết bị truyền động quay bằng khí nén
1.1.2 Cấu tạo của thiết bị truyền động quay bằng khí nén:
Vỏ : Hay còn được gọi là thân của bộ điều khiến khí nén, được ché tạo từ hợp kim
nhôm nguyên khối hoặc thép không gỉ, bề ngoài còn có phủ thêm lớp sơn tính điện
giúp khả năng cách điện tốt, chịu được nhiệt độ cao, chống oxy hóa và tudi thọ cao Bánh răng và PIston : Là 2 bộ phận được kết nối lại với nhau để tạo chuyên động
xoay cho trục van khi cấp khí vào
Bulong : Có nhiệm vụ điều chỉnh góc độ đóng mở van sao cho hợp lý
Vòng bị : Có chức năng làm cho quá trình hoạt động của thiết bị được diễn ra một cach dé dang, tron tru
Trục bánh răng : Là bộ phận nhận momen xoắn từ piston và truyền lực quay đó đến
trục van, khi đó đĩa van sé tạo trạng thái đóng mở của van
Chốt định vị : Giúp cho các bộ phận bên trong thiết bị hoạt động theo đúng l quy
trình, 1 định dạng nhất định
Lò xo đàn hồi : Chỉ được sử dụng dưới dạng tác động đơn, có chức năng làm đàn hồi lai piston voi co ché hoat động nâng lên, hạ xuống nhờ lực đây của khí nén và sự
chênh lệch áp suất bên trong bộ khí nén
Vong bi bao vệ : Có chức năng bảo vệ trục bánh răng tránh khỏi các va đập mạnh
Bulong : Là bộ phận giúp cố vỏ ốp ngoài với lưng bộ điều khiển
Trang 6® _ Nắp bộ điều khiến : Có 2 màu thê hiện 2 trạng thái đóng mở của van
1.2 Thiết bị truyền động quay được dẫn động bằng thủy lực:
1.2.1 Định nghĩa và nguyên lý:
Thiết bị truyền động thủy lực( cơ cầu chấp hành thủy lực) là một xi lanh thủy lực hoặc piston
thủy lực có chức năng biến đổi công suất thủy lực thành công cơ học hữu ích Chuyên động
cơ học được tạo ra có thê là chuyển động thăng, quay hoặc dao động
Thành phần và nguyên lý hoạt động của thiết bị truyền động thủy lực:
Piston là một trong các thiết bị truyền động thuy lực điển hình Nó bao gồm một xi lanh,
piston, lò xo, đường cung cấp và hôi lưu thủy lực, thân Piston trượt theo phương thắng đứng bên trong xylanh và ngăn xylanh thành hai khoang Khoang trên chứa lò xo và khoang dưới
chứa dầu thủy lực
động của pIston đến một van
Ban đầu, không có áp suất chất lỏng thủy lực, lực lò xo giữ van ở vị trí đóng Khi chat lỏng đi vào khoang dưới, áp suất trong khoang tăng lên Áp suất này tạo ra một lực tác dụng lên đáy piston ngược với lực do lò xo gây ra Khi lực thủy lực lớn hơn lực lò xo, piston bắt đầu chuyên động lên trên, lò xo nén và van bắt đầu mở
Trang 7Khi áp suất thủy lực tăng lên, van tiếp tục mở Ngược lại, khi dầu thủy lực được xả ra khỏi xi
lanh, lực thủy lực trở nên nhỏ hơn lực lò xo, piston đi chuyên xuống và van đóng lại Bằng
cách điều chính lượng dầu được cung cấp hoặc xả từ bộ truyền động, van có thể được định vị
giữa mở hoàn toản và đóng hoản toàn
1.3 Thiết bị truyền động quay được dẫn động bằng năng lượng điện cơ:
1.3.1 Dinh nghia:
Thiết bị truyền động điện là một thiết bị cơ học được sử dụng đề biến đổi điện năng thành
động năng trong một chuyên động thẳng hoặc quay Nó điều khiên van một cách tự dong dé
tăng hiệu quả trong quá trình làm việc Tuy vào nhiệm vụ chính trong mỗi hệ thống, bộ
truyền động điện sẽ có các thiết kế khác nhau sao cho phù hợp Chính vì thế, chúng cũng có
các kích thước khác nhau
Động cơ của thiết bị truyền động điện có thể hoạt động trên mọi điện ấp và được sử dụng
trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau Các điện áp phổ biến nhất được sử dụng trong
động cơ một pha là 115 VAC, 24 VAC, 12 VDC, 24 VDC, 208 VAC, 230 VAC Ngoài các mức điện áp trên, động cơ ba pha cũng sử dung dién ap 230VAC va 460 VAC
1.3.2 Cấu tạo và nguyên lý:
Thiết bị truyền động điện, một động cơ điện sẽ tạo ra chuyên động quay khi trục quay, hoặc
roto quay Trục chính của động cơ được liên kết trực tiếp với một vít xoắn, thông qua trục
truyền động, trục này sẽ quay theo một đai Ốc vitme bi Khi trục quay quay, đai ốc bi được
truyền động về phía trước hoặc ngược lại dọc theo trục vít xoắn
Một thanh piston rong duoc gan vào đai ốc bị, khi khởi động thiết bị, nó sẽ tạo ra chuyên
động thắng hoặc chuyên động quay theo cùng chiều kim đồng hồ hoặc ngược chiều kim đồng
hồ
Động cơ được điều khiên bằng bộ truyền động điện, cho phép thay đổi tốc độ quay một cách
nhanh chóng va đễ dàng Nó có thê được lập trình đề di chuyển đến một vị trí nhất định,
dừng lại và sau đó tiếp tục hoặc quay trở lại vị trí nghỉ của nó
Và trong các trường hợp không có sẵn nguồn cung cấp khí nén thì thiết bị truyền động điện được xem là một giải pháp thay thế phù hợp,
Trang 8Solenoid Actuator Linear Actuator
Connection
Hình 1 4 Hình ảnh cấu tạo thiết bị truyền động điện
1.3.3 Nguyên tắc thiết kế bộ truyền động quay:
Bộ truyền động quay có 2 nguyên tắc chính đó là: Nguyên tắc kết hợp hệ thống truyền động
cơ khí và nguyên tắc có động cơ được ghép trực tiếp với bàn quay Tuy nhiên, cả hai trường hợp này đều có một mã hóa quay tuyệt đối hoặc tương đối tùy theo tiêu chuân chẳng hạn như được tích hợp vào cụm cơ cầu chấp hành và phanh thường Đề giúp cho tải trọng quay đơn giản, hầu hết các thiết kế đều sử dụng ô bị quay tròn hoặc ô lăn chéo hướng tâm
Trong trường hợp truyền động bằng dây đai, có thê đạt được việc chuyên số thông qua các bộ phận bánh răng khác hoặc có thể sử dụng bằng cách thông qua các đường kính khác nhau cho động cơ và puli bàn Khi đó bộ truyền động quay sẽ trực tiếp sử dụng các kiêu động cơ servo
có cầu tạo mặt phăng hay còn được gọi là mô tơ mô men xoăn hoặc động cơ pancake
Cơ cấu truyền động quay thường được sử dụng đề làm trục quay cho các hệ thống nhiều trục
như xe đạp, xe máy, oto, robot, đặc biệt là sử dụng các bộ truyền động trực tiếp Do thiết bị
truyền động quay điện cung cấp khả năng kiêm soát chặt chẽ vẻ tốc độ cũng như độ chính xác của vị trí nên chúng thường được lựa chọn trong các ứng dụng in ấn, gia cong, lap rap va
kiểm tra thay cho thiết bị khí nén vả thủy lực
Nguyên lý hoạt động: Với các truyền động cơ khí khác nhau sẽ tạo ra các dạng chuyên động
và vận tốc khác nhau
2 Nguyên tắc kết hợp hệ thống truyền động cơ khí:
Kết hợp các truyền động lại với nhau thành một truyền động phức tạp gồm nhiều cơ cầu khác nhau và chúng thường được truyền cơ năng từ động cơ đến các bộ phận của máy Hệ thống gồm nhiều chỉ tiết dùng để truyền hay thay đối tính chất của truyền động ở dạng năng lượng
cơ học ( lực hay vận tốc )
Trang 92.1 Chức năng của truyền động cơ khí:
Truyền động cơ khí có chức năng truyền công xuât, chuyên động từ nguôn ( từ động cơ ) đến
bộ phận khác Chúng còn thay đôi dạng và quy luật chuyên động từ liên tục thành gián đoạn,
từ quay thành tịnh tiến và ngược lại, giúp thay đổi phương chiều chuyên động
Bên cạnh thay đổi phương và chiêu chuyên động, truyền động cơ khí còn giúp biến đôi tốc
độ Cụ thể như chuyên động nhanh thành chậm (chậm dân), thay đổi tốc độ phân cấp (hộp tốc độ), vô cáp (bộ biến tốc)
2.2 Các dạng truyền động cơ khí chính : Truyền động ma sát, truyền động ăn khớp
3 Tổng hợp các dạng truyền động cơ khí:
3.1 Truyén động ma sát
Truyền động ma sát là cơ cầu chuyên động quay dựa vào lực ma sát giữa các mặt tiếp xúc của
vật dẫn và vật bị dẫn Dạng truyền động nảy có nhiệm vụ thực hiện truyền suất nhỏ hoặc
Hình 3 2 Hình ảnh truyền động bánh ma sát (truyền động trực tiếp)
b Truyền động đai ma sát:
Trang 10Truyền động đai ma sát (truyền động gián tiếp) này được thực hiện bằng phương thức kéo dây đai, dây curoa và có khả năng truyền momen xoắn và tốc độ giữa 2 trục với khoảng cách
lớn hơn bộ truyền bánh răng
Hình 3 3 Hình ảnh truyền động đai ma sát (truyền động gián tiếp)
3.1.2 Ưu điểm và nhược điểm của hai loại truyền động ma sát
Ưu điểm:
se Cau tao don giản
© Hoat déng ém ái và ít phát sinh tiếng ồn
© _ Có khả năng điều chỉnh tốc độ vô cấp
© - Cung cấp khả năng truyền động giữa các trục xa nhau
Nhược điểm:
e® - Trục và ô chịu lực tác động lớn
© _ Có hiện tượng trượt giữa các bánh khi vận hành dẫn đến tý số truyền không ổn định
© - Cung cấp khả năng tải thấp so với bánh răng
3.2 Truyền động ăn khớp
Truyền động ăn khớp là một cặp bánh răng hoặc đĩa - xích truyền động cho nhau
3.2.1 Các dạng truyền động ăn khớp
a Truyền động bánh răng ( bộ truyền bánh răng ) : bánh dẫn và bánh bị dẫn Truyền động
bánh răng là truyền chuyên động giữa hai trục song song, giao hoặc chéo nhau Khi đưa vào
sử dụng, chuyên động quay sẽ chuyên thành chuyên động tịnh tiến và ngược lại Nhờ vậy,
quá trình hoạt động của các chỉ tiết được liên kết với nhau
10
Trang 11Hình 3 6 Hình ảnh truyền động trục vít bánh vit
Đặc điểm của chuyên động trục vít bánh vít:
® - Dạng chuyên động nảy có tính chất là bánh răng hoặc đĩa xích nảo có răng ít hon thi
sẽ quay nhanh hơn
se - Đề hai bánh răng ăn khớp được với nhau thì khoảng cách giữa hai răng kề nhau trên bánh này phải bằng khoảng cách hai răng kê nhau trên bánh kia
® - Và đề đĩa ăn khớp được với xích thì cỡ răng của đĩa và cỡ xích phải tương ứng
Ưu và nhược điểm của truyền động ăn khớp:
11