Đồ án thiết kế chế tạo máy mài

-Máy mài có bàn máy hình tròn Là bàn máy chuyển động quay tròn, đá mài cũng chuyển động quay tròn và tịnh tiến , ngoài ra máy mài còn được chia thành :máy mài ren và máy mài vạn năng b

Lời Nói Đầu

Ngày nay sự phát triển mạnh mẽ và vượt bậc của khoa học kỹ thuật thì truyền động điện

là một lĩnh vực có vai trò then chốt trong sự phát triển này, hàng loạt các hệ thống truyền độngđiện ứng dụng các linh kiện hiện đại ra đời nhằm đáp ứng những yêu cầu công nghệ chính xác

và chất lượng cao Chúng gọn nhẹ nhưng lại tinh vi hơn, có thể đảm nhiệm được các công việckhó khăn hơn rất nhiều so với hệ thống cũ

Các tiến bộ khoa học kỹ thuật được đặc trưng bởi sự biến đổi không ngừng của việc tựđộng hoá sản xuất trong tất cả các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân Tự động hoá nhằm tăngnăng suất lao động, giảm giá thành sản phẩm và nâng cao trình độ sản xuất Chính vì vậy màmột trong các yếu tố để đánh giá nền sản xuất hiện đại là trình độ áp dụng tự động hoà trongcác nghành sản xuất

Trong khi trình bày em đã thể hiện sát nội dung và các yếu tố trên Qua việc tính toán vàkhảo sát đã rót ra nhiều kết luận cần thiết để đánh giá chất lượng và trọn các thôm số của hệthống Tuy nhiên do thời gian và trình độ có hạn nên trong đồ án này vẫn còn nhiều sai sót

Em rất mong các thầy cô giáo thông cảm và ân cần chỉ bảo cho em

Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy Lâm Tự Tiến cùng các thầy côgiáo trong khoa đã giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án này

Thái nguyên: Ngày tháng năm

Sinh viên

Mai Văn Thụ

phần i :

mô tả công nghệ mài vàyêu cầu trang bị điện cho máy mài

I.1 khái niệm chung về máy mài

I.11-Chức năng, công nghệ của máy

Mài là phương pháp gia công, cắt gọt kim loại Nguyên công mài dùng để cắt bỏ mặt

lớp kim loại mà độ dây tuỷ thuộc mài thô hay mài tinh Khi mài dao cắt là đá mài, được coinhư vô số các lưỡi dao là các hạt mài được liên kết với nhau bằng chất kết dính

Mài là phương pháp gia công kim loại có tính cơ học cao, khó gia công Máy mài chiếmkhoảng 30% số máy cắt gọt kim loại Mài không chỉ gia công tạo độ bóng mà nó còn sử dụng

để gia công thô nhằm tăng năng suất lao động và đạt được hiệu quả kinh tế cao

I.1.2-Các chỉ tiêu chất lượng đạt được khi gia công trên máy

Mài có thể gia công được nhưng chi tiết nặng 1251 tấn, trên những máy có công suất250KW có thể cắt gọt (250300 Kg) kim loại/giờ, nhờ tốc độ cao từ 50-80m/s và tốc độ quaychi tiết lớn nhất là 300m/s Do vậy năng suất mài khá cao Khi mài tinh có thể đạt độ bóng bềmặt từ 713 với cấp chính xác 12

Đặc điểm của phương phháp gia công này là tốc độ cắt lớn, nhưng sản phẩm bé vì tốc độcắt và góc cắt lớn nên trong quá trình mài sinh ra nhiệt lượng lớn Do đó phải có hệ thống làmmát để khỏi gây biến dạng tinh thể, ngoài ra do không điều chỉnh được hạt mài nên quá trìnhmài gặp nhiều khó khăn

Do yêu cầu của công nghệ cắt gọt kim loại rất da dạng, các chi tiết đòi hỏi độ bóng khácnhau, mặt phẳng mài, góc mài, mài trong hay mài ngoài mà cần phải có nhiều loại máy màikhác nhau Chung qui lại ta phân máy mài thành hai loại chính

+ Máy mài tròn

+ Máy mài phẳng

I.2.1Trong đó Máy mài tròn gồm

a –Máy mài tròn ngoài

- Mài có tâm là một phương pháp có tính vạn năng cao, chi tiết mài được gá vào 2 lỗ tâmhoặc một đầu vào mâm cặp , cài đầu kia chống tâm Có hai kiểu ăn dao

+Ăn dao dọc

+ Ăn dao ngang

- mài vô tâm được thực hiện theo hai cách dọc và ngang

+ chi tiết mài được cắt giữa hai đá , một đá làm nhiệm vụ dùng cho chi tiết hai chuyểnđộng quay và chuyển động tịnh tiến (đá dẫn), một đá làm nhiệm vụ cắt phôi phía dưới cóthamh đỡ đặt song song với trục mài và nâng tâm khi chi tiết lên cao hơn một khoảng 0,5-1R

R : là bán kính của chi tiết

+ Mài vô tâm chạy dao ngang như mài có tâm ăn dao ngang Nếu sửa đá chính xác , cóthể mài côn, mài định hình Yêu cầu độ cứng vững tốt , mặt gia công ngắn

+ Mài vụ tõm được sử dụng chủ yếu khi mài cỏc chi tiết cú dạng hỡnh cầu , nú được mụ tảnhư hỡnh vẽ sau

* Ưu nhược điểm của phương phỏp mài vụ tõm

- Ưu điểm chớnh của mài vụ tõm là giảm được thời gian gỏ lắp chi tiết , quỏ trỡnh gia cụngmặt chuẩn dễ tự động hoỏ , độ cứng vững cao hơn mài cú tõm

-Nhược điểm chớnh của phương phỏp này là khụng cú khả năng đảm bảo độ đồng tõm giữacỏc mặt nờn dựng để gia cụng mặt trũn

b - Mài trũn trong

Mài lỗ cú khả năng gia cụng lỗ trục đạt yờu cầu chớnh xỏc khỏ cao nhưng lại đắt tiền nhất là cỏc lỗ cú kớch thước nhỏ Mài lỗ cú tõm được thực hiện trờn cỏc mỏy mài trũn Trong mỏy mài vạn năng cú bộ phận mài lỗ hoặc dựng mỏy tiện vạn năng mài lỗ thụng thường Việc chọn mỏy nào gia cụng là phụ thuộc vào dạng sản xuất và kớch thước , cỏch thức mài ứng với từng chi tiết cụ thể Mài lỗ

vụ tõm được thực hiện trờn mỏy vụ tõm Chuyển động cắt và bản chất của quỏ trỡnh mài hoàn toàn giống nhau như mài trũn ngoài vỡ kớch thước của đỏ mài hoàn toàn phụ thuộc vào kớch thước của lỗ mài Nếu đường kớnh của chi tiết gia cụng càng nhỏ thỡ đường kớnh của đỏ mài càng nhỏ sự ăn mũn nhanh kớch thước của đỏ nhỏ , trục mang đỏ nhỏ khiến cho độ cứng vững của nú kộm , ảnh hưởng khụng ít đến độ chớnh xỏc của chi tiết gia cụng Mặc dự vậy mài lỗ vẫn

cú ưu thế sử dụng rộng rói và phỏt huy được ưu điểm trong những trường hợp sau :

- Mài cỏc vật liệu chi tiết đó qua tụi hay vật liệu mềm

- Mài vật đỳc cú độ cứng khụng đều

- Mài lỗ cú kết cấu khụng thuận lợi cho cỏc phương phỏp gia cụng khỏc

Đá dẫn

Chi tiết

Đá mài

Thanh đỡ

- Mài có yêu cầu độ chính xác cao hoặc có mục đích sửa chữa lạivị trí tương quan của bềmặt do các nguyên công khác để lại.

Mài tròn trong được thể hiện bằng 2 cách

Chi tiết gá cố định trên máy, trục mang đá thực hiện các chuyển động : Chuyển động quay

đá, chuyển động chạy dao, chuyển động của hành trình dá quay xung quanh tâm lỗ đá

Cách mài được dùng để gia công những chi tiết lớn như thân động cơ, máy nén khí, các loạihộp khâu rất thuận lợi

Dùng cách quay bàn đá để mài hình côn Ta quay bàn đá đi một góc độ nào đó cần thiết

so với phương của máy Góc độ được khắc bên phải hay bên trái của bàn máy Góc lớn nhất

từ 6070 Đặc biệt mài hình côn có góc ở đỉnh có thể tới 120140

Cách lắp máy : mặt ngoài chi tiết mài song song với mặt làm việc của đá Khi mài thì chitiết mài tiến dọc , đá mài tiến ngang

I.2.2 Máy mài phẳng gồm hai loại

a -Máy mài có bàn máy hình tròn

Là bàn máy chuyển động quay tròn, đá mài cũng chuyển động quay tròn và tịnh tiến , ngoài

ra máy mài còn được chia thành :máy mài ren và máy mài vạn năng

b.- Máy mài có bàn máy hình chữ nhật

Chi tiết được kẹp trên bàn máy , bàn máy chuyển động tịnh tiến còn đá mài chuyển độngquay tròn

II đăc điểm của máy mài

So với một số phương pháp gia công kim loại khác , gia công kim loại bằng phương phápmài có đặc điểm sau:

- Tốc độ mài và góc cắt rất lớn do đó cần phải có đung dịch làm mát để khi gây biến dạngtinh thể của vật liệu làm chi tiết

- Dụng vụ mài có lưỡi cắt không liên tục, do không điều chỉnh được vị trí hình dạng của hạtmài của đã viên điều chỉnh đá trong quá trình mài là rất khó khăn

- Quá trình công nghệ mài được thực hiện theo những phương pháp khác nhau Khi tiếnhành mài đá mài ăn vào chi tiết bằng những chuyển động như:

+ Chuyển động quay đá mài

+ Chuyển động ăn dao

+ Chuyển động ăn chi tiết

Nguyên tắc của quá trình mài là chi tiết gia công và đá là quay ngược chiều nhau để tạo ralực cắt

II.1 Các chuyển động trên máy mài

Máy mài tròn có chuyể động chính là:

Chuyển động quay đá mài Chuyển động ăn dao là chuyển động quay chi tiết cần gia công(ăn dao vòng) chuyển động dọc trục mài của bàn máy(ăn dao dọc) và chuyển động tịnh tiếncủa ụ đá(ăn dao theo chu kỳ)

II.1.1 Chuyển động ăn dao.

Chuyển động ăn dao là chuyển động tịnh tiến củabàn chữ nhật hoặc chuyển động quay củabàn tròn (ăn dao dọc), chuyển động tịnh tiến của đá hoặc của bàn theo phương thẳng góc vớiphương ăn dao dọc (ăn dao ngang) chuyển động của đá theo phương thẳng đứng từng khoảngbằng chiều sâu cắt (ăn dao theo chu kỳ).

II.1.2 Đăc điểm của chuyển động chính

Thường không yêu cầu điều chỉnh tốc độ tuy nhiên ở máy mài cỡ nặng để duy trì tốc độ cắtkhông đổi khi đá mài bị mài mài hoắc thay đổi kích thước chi tiết(mài tròn) có yêu cầu phạm

Đối với đá mài không yêu cầu đổi chiều quay của đá thì tốc độ của đá mài là 30-50 m/s nếutốc độ đá nhanh thì hạt mài rơi nhiều gây mòn đá Còn nếu nhanh quá có thể gây vỡ đá do lực

li tâm lớn

II.1.3 Đặc điÓm chuyển động quay chi tiết

Là truyền động quay chi tiết gia công Tốc độ quay phụ thuộc và yêu cầu, độ bóng, nhẵn của

bề mặt gia công, đường kính ngoài, lượng chạy dao dọc, lượng chạy dao ngang, độ cứng vữngcủa đá ở máy mài truyền động quay chi tiết yêu cầu tốc độ ổ định trong phạm vi điều chỉnhtương đối cao không cần đảo chiều quay.Do vậy tốc đọ của chi tiết gia công có ý nghĩa rất lớn

về phương diện năng suất và chất lượng khác của quá trình mài

II.2 Các yêu cầu đối với máy mài

II.2.1 Yêu cầu khi mài

Trong quá trình mài chi tiết để đảm bảo được các yêu cầu về tạo hình dáng, độ bóng cầnthiết thì phải định trước được chế độ mài như chọn đá mài sao cho thích hợp để trong suốt quátrình mài không làm sai lệch quá trình

II.2.2 Chọn đá mài

Mài có thể gia công được các chi tiết là vật liệu cứng nhưng lại không thể gia công được cácchi tiết là nhưng vật liệu mềm Vì phôi của vật liệu quá mềm sẽ bám vào nhưng khe hở giữanhưng hạt đá làm cho đá không mài được Vì vậy việc chọn đá mài hợp lý có liên quan đến

chaats lượng của chi tiết gia công và năng suất lao động Do đó khi chọn đá mài ta cần chú ýđến những vấn đề sau.

Khi tăng tiếp xúc giữa đá và chi tiết, do nhiệt cắt tăng lên gây ra mòn đá Do vậy khi vật liệugia công cứng thì ta dùng đá mềm Khi mài vật liệu cạnh sắc như trục, then hoa đá mài sẽ vỡthì ta dùng đá mài có độ cứng cao

II.2.3 Chọn chế độ mài

Chọn chế độ mài có nghĩa là phải chọn tốc độ của đá mài và tốc độ quay của chi tiết, lượngchạy dao, lượng ăn dao Chế độ mài ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và năng suất laođộng

Nếu tốc độ của đá mài quá bé thì trong những điều kiện khác nhau tạo nên áp lực cắt tăng vìvậy mà hạt mài rơi ra nhanh làm cho đá chóng mòn Còn nếu tốc độ mài cao quá thì lực li tâmrất lớn có thể vỡ đá gây nguy hiểm Do đó tốc độ của đá mài phụ thuộc vào phương pháp mài,kết cấu đá mài, cụ thể là chất kết dính của đá mài Thông thường tốc độ của đá mài là 30-50m/s Tốc độ quay của chi tiết phụ thuộc vào yêu cầu độ bóng, nhẵn của bề mặt gia công,đường kính vật mài , lượng chạy dao dọc, lượng chạy dao ngang, độ cứng vững của đá Tốc độcủa chi tiết gia công có một ý nghĩa rất lớn về phương diện và chất lượng khác của quá trìnhmài

Nếu tốc độ quay của chi tiết quá lớn thì đá mài sẽ bị mài mòn nhanh Thông thường tốc độquay của chi tiết vào khoảng 1-5% tốc độ quay của đá

Lượng chạy dao ngang phụ thuộc vào độ nhẵn trong bề mặt, mật độ mài và công suất củamáy Thông thường lượng chạy dao ngang theo một hành trình khép kín của bàn máy vàokhoảng Sn = 0.06  0.15 (mm)

Lượng chạy dao dự tính theo một vòng quay chi tiết, nó phụ thuộc vào đường kính gia công,

độ nhẵn bóng của bề mặt khi tiện thô Đối với thép thì

Sd= 0.30.7 bề rộng Đối với gang thì Sd= 0.050.95 bề rộng Khi mài tinh thì Sd= 0.5 bềrộng

II.2.4 Lượng dư khi gia công

Khi mài cần phải đảm bảo tốn Ýt thời gian nhấtmà vẫn giữ được kích thước quy địnhcủa chitiết Lượng dư lớn sẽ gây lãng phí về thời gian, làm tăng giá thành sản phẩm Sản phẩm yêucầu càng chính xác thì lấy lượng dư càng lớn Căn cứ vào yêu cầu kính thước mặt kim loại hay

bị xước nhỏ, có vết đen hoặc không có vết đen mà cần hay không cần lượng dư khi gia công

II.2.4 Làm mát khi gia công

Khi gia công, bề mặt của chi tiết phát nhiệt lớn gây hậu quả ứng nhiệt lớn trên bề mặt chi tiết

và đá Hiện tượng này cần phải tránh với tất cả mọi sản phẩm vì khi đó bề mặt của chi tiết bịbiến đổi về cấu trúc kim loại làm sấu chất lượng của sản phẩm Do vậy mà phải có biện pháplàm lạnh cụ thể là dùng dung dịch làm lạnh

Yêu cầu đối với dung dịch làm lạnh là phải trong để dễ quan sát, đồng tthời phải có tácdụng làm bóng bề mặt của vật mài, chống han gỉ khi gia công Khi làm mát thì phải làm máttoàn bộ chi tiết gia công, vật gia công cứng tốc độ càng lớn thì đòi hỏi làm mát càng nhiều.Trong thực tế người ta thường làm mát bằng nuớc trong hoặc trộn một Ýt xà phòng

I Yêu cầu trang bị điện cho máy mài

Do yêu cầu sản phẩm đòi hỏi kích thước, độ nhạy, độ bóng cao, đồng thời đảm bảo được antoàn cho người vận hành Hệ thồng trang bị điện được chọ dựa vào các đặc điểm sau:

- Đồ thị phụ tải yêu cầu có mô men bằng hằng số:

MH

0P,M

%100Dt

0

0 0

-ω

ω-ω

- Truyền động khôngyêu càu đảo chiều quay

- Trong quá trình làm việc

đòi hỏi tốc độ phải ổn định :

n

% ≤ 5%

- Đặc tính cơ phải cứng,

trong quá trình làm việc nó có

động năng tích luỹ lớn cho

nên muốn dừng máy để dừng

từ từ thì rất lâu Vì vậy phải

hãm cưỡng bức Ta dùng

phương pháp hãn độngnăng để

hãm động cơ

- Đồ thị phụ tải của máy

mài: M = Const trong suốt

dải điều chỉnh, công suốt tỷ lệ

với tốc độ

- Đặc tính của phụ tải yêu

cầu: Pc = f(n)=Mc n

Mc=f(n) khi làm việc ổn định thì : Mc= const

Đoạn 1: Từ n1  n2 Là đoạn mô men tỷ lệ với lượng ăn dao

Đoạn 2: Từ n2  n3 Máy làm việc ổn định đảm bảo chất lượng cho chi tiết

Đoạn 3: Từ n3  n4 Là đoạn mô men giảm kết thúc quá trình mài chi tiết

- Điều kiện kinh tế: Đây là chỉ tiêu quan trọng trong khi thiết kế, đảm bảo tính ưu việt củaphương án truyền động điện, vốn đầu tư thấp, cos cao

giới thiệu máy mài vạn năng

Phạm vi đường kính gia công vật mài lớn nhất 8  30 nm

Đưòng kính lớn nhất của vật mài 450 nm

Đưòng kính đá lớn nhất 300 nm

Tốc độ đá mài 2230 vòng/phút

Dịch chuyển lớn nhất của bàn máy 550 nm

Góc quay lớn nhất của bàn máy 60 70

Phạm vi điều chỉnh tốc độ D = 10

Phạm vi đường kính gia công 250  500 nm

Công suất động cơ quay đá mài 3Kw

Khối lượng máy 3600 Kg

2.1 ý nghĩa mục đích củ việc chọn phương án

Trong lĩnh vực kinh tế việc tạo ra sản phẩm bằng máy móc thì một trong những yếu tốquyết định đến giá thành sản phẩm là việc sử dụng, bố trí hợp lý các thiết bị Vì vậy ngườithiết kế phải đưa ra nhiều phương án truyền động khác nhau Muốn phân tích và lựa chọnphương án tốt nhất đòi hỏi người thiết kế phải hiểu chắc chẵn các yêu cầu công nghệ của máy

cũng như các đặc điểm của hệ thống truyền động điện để lựa chọn được hệ thống tốt, đảm bảo

độ tin cậy cao, làm việc chắc chẵn, sửa chữa, bảo dưỡng tiện lợi, đơn giản, dễ vận hành Vậy việc phân tích và lựa chọn phương án nhằm mục đích sau:

- Chất lượng gia công của sản phẩm phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật

- Đảm bảo năng suất lao động, độ tin cậy cao và làm việc chắc chẵn, giá thành hợp lý

2.2 phân tích và lựa chọn phương án truyền động

Truyền động quay chi tiết máy mài tròn yêu cầu tốc độ ổn định trong phạm vi điêù chỉnhtương đối rộng, độ trơn điêù chỉnh tốc độ sắp xỉ bằng 1 Vì vậy để có phương án truyền độngđiện hợp lý ta phải chọn loại động cơ và phương pháp điều chỉnh tốc độ phù hợp cũng như hệthống truyền động với mạch phản hồi cần thiết trong khi phải thoả mãn các yêu cầu về kinh tế

Do vậy phương án truyền động bao gồm các bước sau:

- Chọn động cơ quay chi tiết

th

th th

aS2S

SSS

)S.a1(M2M

Sth: Hệ số trượt của động cơ

a: Hệ số phụ thuộc sơ đồ nối mạch Stato

-Đoạn Wolà đoạn đặc tính làm việc của động cơ và có độ cứng  là:

0 th

thw.S

M2

β

 Nhận xét

Dộng cơ không sử dụng điện trực tiếp lưới điẹn 3 pha (xoay chiều Vì vậy việc điều chỉnhtốc độ và khống chế các quá trình, quá độ để thoả mãn các chỉ tiêu kỹ thuật đề ra là khó khănnên nó Ýt được sử dụng trong các hệ thống truyền động có điều chỉnh tốc độ

Riêng động cơ Rôto lồng sóc có các chỉ tiêu khởi động xấu (Mmm nhá, Imm lớn ) Khi làmviệc với tải lớn hệ thống truyền động dễ mất ổn định

Đặc biệt khi thay tốc độ bằng cách thay đổi điện áp hay điện trở, điện kháng Stato thì độcứng  thay đổi dẫn đến độ sụt tốc độ lớn, không đáp ứng được yêu cầu

Với động cơ Rôto dây cuốn ta có thể thay đổi tốc độ bằng cách thay dổi tổng trở Rôto song

độ cứng đặc tính cơ cũng thay đổi nên không đáp ứng được yêu cầu

Bù lại những nhược điểm trên động cơ không đồng bộ có cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ so vớiđộng cơ 1 chiều và vận hành tin cậy, chắc chẵn

b.- Động cơ 1 chiều kích từ nối tiếp

Phương trình đặc tính cơ của động co điện 1 chiều kích từ nối tiếp

Từ phương trình đặc tính cơ của động cơ điện 1 chiều

- φ

φ k

I R k

u

W  u u (1)

Vì Iư=I1(dòng phần ứng và dòng kích từ).Có nghĩa từ thông  phụ thuộc vào Iư Thực chất là

nó phụ thuộc vào phụ tải

Nếu mạch từ chưa bão hoà:φ = C I u(k,c là hệ số tỉ lệ) thay vào phương trình (1) ta có

C.K

RI.C.K

u

u-

 (2)Khi : U = const

R = const

Từ (2) ta có  = I B

Au

1

Trong đó A1= U/K.C; B=Rư/K.C

Mặt khác ta có M =Tư.K. =K.C.Iư2

 Iư =

C K M

Thay vào phương trình (2) ta có

M

A B M

C K

C

KT

Động cơ 1 chiều kớch từ nối tiếp cú đặc tớnh cơ mềm và độ cứng  thay đổi theo phụ tải Do

đú khụng nờn sử dụng động cơ này cho những truyền động cú yờu cầu độ ổn định cao màdựng cho hệ thống truyền động cú yờu cầu tốc độ thay đổi theo phụ tải

Khả năng quỏ tải lớn về mụmen nhờ cuộn kớch từ nối tiếp nờn ở vựng Iư>Iđm thỡ >đm vỡ vậyMụmen tăng nhanh hơn so với sự tăng của dũng điện (I)

Rất thớch hợp cho những truyền động làm việc

thường cú quỏ tải lớn và yờu cầu Mụmen khởi động

lớn : Vớ dụ như mỏy khoan, cầu trục , mỏy gạt

Do đặc tớnh cơ mềm và cú đặc tớnh thay đổi theo

phụ tải nờn với hệ thống cần ổn định tốc đọ ta

khụng sử dung động cơ này

c -Động cơ 1 chiều kớch từ độc lập

Động cơ này cú từ thụng kớch từ là hằng số

(kt=const)nờn phương trỡnh đặc tớnh cơ của động cơ

cú dạng

.M

)k(

RRk

2

R R

Đường đặc tớnh cơ là đường thẳng và nú làm việc ổn định Khi động cơ này

làm việc với tốc độ ổn định (khụng đổi) thỡ Mụmen điện từ bằng Mụmen cản trờn trục động

cơ, điểm làm việc của nú tương ứng với giao điểm giữa đặc tớnh cơ của động cơ và đặc tớnhMụmen cản của phụ tải

Nú cú cỏc phương phỏp điều chỉnh đơn giản và khụng giõy tổn hao phụ

Phạm vi điều chỉnh tốc độ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như độ bền cơ khớ của phần ứng họcRụto động cơ, khả năng chuyển mạch của vành gúp độ chớnh xỏc duy trỡ và tốc độ đặt khi cú

-U+

RđE

-W

M0

Sơ đồ động cơ nguyên lý động cơ một chiều kích từ độc lập

Đặc tính cơ bản của động cơ một chiều kích từ độc lập

giao động của phụ tải tĩnh trên trục động cơ Động cơ 1 chiều kích từ đoọc lập bìng thường chỉcho phép tốc độ tăng lên đến 10-20% tốc độ định mức Nhưng với loại động cơ đặc biệt thì cóthể cho phép tốc độ từ 3-5 lần

Động cơ 1 chiều kích từ độc lập có Mômen mở máy lớn và phạm vi điều chỉnh rộng cho lênđược sử dụng rộng rãi Trông công nghiệp nhất là trông các truyền động đòi hỏi kỹ thuật caonhư là phải đảm bảo được tốc độ yêu cầu, đảo chiều nhanh và phạm vi điều chỉnh rộng

 Nhận xét chung

Trong các loại động cơ đã xét ở trên ta thấy động cơ 1 chiều kích từ độc lập có các tính năngtốt hơn so với các loại động cơ khác Vì vậy nên em chọn động cơ này cho hệ truyền độngquay chi tiết máy mài

2.2.2Chọn phương pháp điêù chỉnh tốc độ

Để đảm bảo cho quá trình công nghệ của máy được hợp lý thường ta phải điều chỉnh tốc

độ chuyển động của các bộ phận làm việc Ví dụ khi đường kính chi tiết gia công thay đổi, khiđặc điểm gia công thay dổi.v.v ta cần phải điều chỉnh tốc độ chuyển động của các bộ phận làmviệc Trong mọi trường hợp việc điều chỉnh tốc độ cho phép ta sử dụng máy móc một cáchhợp lý nhất đảm bảo các chế độ làm việc tối ưu và thường cho phép giảm nhỏ năng lượng tiêuthụ

Về nguyên tắc có 2 khả năng điều chỉnh tốc độ của bộ phận làm việc là biến đổi tốc độquay của động cơ và biến đổi tỷ số truyền của bộ phận truyền cơ khí đặt giữa động cơ và bộphận làm việc Điều chỉnh tốc độ bằng cách biến dổi tỷ số truyền của bộ truyền cơ khí làm chokết cấu thêm phức tạp, kém chắc chẵn hơn nỡa điều chỉnh tốc độ bằng cách này không đảmbảo độ trơn điều chỉnh cao Do đó việc điều chỉnh tốc độ cho truyền động quay chi tiết máymài, yêu cầu ta phải điều chỉnh tốc độ động cơ điện Mặt khác điều chỉnh tốc độ động cơ điệncòn cho phép ta ổn định tốc độ quay chi tiết một cách tự động nhờ một hệ thống phù hợp.Điều chỉnh tốc độ động cơ điện là biến đổi tốc độ động cơ một cách chủ động theo các yêucầu đạt ra cho các quy luật của các bộ phận của hệ thống làm việc Như đã biết tốc độ củađộng cơ điện có thể được biến đổi khi thay đổi các thông số của mạch điện hay nguồn cungcấp Còn lượng biến đổi thì chỉ gây ra độ sai lệch tốc độ so với trị số đặt vào mà thôi

Chất lượng của hệ thống truyền động điện điều chỉnh được đánh giá qua dải điều chỉnh, độcứng của đặc tính cơ, độ trơn điều chỉnh cũng như qua các chỉ tiêu kinh tế như vốn đầu tư vàphí tổn vận hành

Trong thực tế có 3 phương pháp cơ bản để điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều kích từđộc lập:

+ Thay đổi điện trở phụ

+ Thay đổi từ thông

+Td điện áp đặt vào phần ứng động cơ

a, Phương pháp thay đổi điện trở phụ

Phương trình đặc tính cơ

dm

dm f u dm.K

I)

RR(U

Muốn thay đổi điện trở mạch phần ứng ta nối

thêm điện trở phụ (Rf) vào mạch phần ứng

Trong trường hợp này tốc độ không tải lý tưởng

2 dmRR

)K(M

Từ phương trình đặc tính cơ ta thấy

+ Khi Rf càng tăng thì  càng giảm

+ Phạm vi điều chỉnh D không lớn,

nó phụ thuộc vào tính chất và vị trí của phụ tải

+ Chỉ điều chỉnh được có cấp vì: Dòng điện mạch phần ứng thường rất lớn nên khó chế tạođược biến trở điều chỉnh trơn

+ Với phương pháp này gây ra tổn thất năng lượng lớn dẫn đến khó đạt được sai lệch tĩnh St

RK

Udm

0 còng thay đổi Khi  giảm thì 0

tăng

M.)K(

RI

 Nhận xét.

Phương pháp này cho ta thấy độ cứng đặc tính cơ giảm dải điều chỉnh Động cơ không lớn.Phương pháp này có thể điều chỉnh vô cấp vì mạch kÝch từ có công suất nhỏ nên ta dễ dàngdùng các thiết bị bán dẫn Như vậy sẽ dễ tự động hoá và có khả năng mở rộng khoảng cáchđiều chỉnh và năng cao đặc tính cơ

Phương pháp này Ýt tốn năng lượng, tổn thất công suất nhỏ Nó phù hợp với tải Mc tỷ lệ vớitốc độ

c, Phương pháp thay đổi điện áp đặt vàp phần ứng động cơ

Khi thay đổi điện áp ta sẽ được một họ đường đặc tính cơ Rf = 0 ,  = đm

dm 0

K

U W



 ;

constM

.)K(

RI

u u

2 dm







Ta nhận thấy các đặc tính cơ của động cơ kích

từ độc lập khi giảm điện áp đặt vào phần ứng

động cơ thì độ cứng  không thay đổi và khi đó

nhận được họ đặc tính là các đường song song

với đường đặc tính cơ tự nhiên nên W bằng nhau Với phương pháp này đảm bảo điều chỉnhtrơn được tốc độ

M = KIư không phụ thuộc vào điện áp  M =

const

Do vậy mà khả năng đạt tốc độ sai lệch tĩnh St 

5%

 Kết luận.

Từ những phân tích trên ta thấy rằng để đáp ứng

được cho hệ thống truyền động

W0

W1W

ở chế đo xác lập ta có thể viết phương trình đặc tuyến

b

I.K

RRK

EW

Trong đó Eb : Là sức điện động của bộ biến đổi

Rb : Là điện trở bộ biến đổi

Do từ thông  = const nên độ cứng  = const vậy W0 phụ thuộc vào Uđk của hệ thống Do đóphương pháp này là tối ưu

2.2 Phân tích chọn bộ biến đổi.

Cấu trúc mạch động lực của hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động cơ điện bao giờ cũng cầncho bộ biến đổi Các bộ biến đổi cung cấp điên cho mạch phần ứng động cơ hay kích từ củađộng cơ Cho đến nay trong công nghiệp sử dụng 4 loại biến đổi chính bao gồm:

- Bộ biến đổi máy điện

- Bộ biến đổi từ

- Bộ biến đổi chỉnh lưu bán dẫn

- Bộ biến đổi xung áp một chiều

Tương ứng với các bộ biến đổi trên mà ta có các hệ truyền động

- Hệ truyền động máy phát động cơ

§Æc tÝnh  cña hÖ thèng

- Hệ truyền động mỏy điện khuyếch đại động cơ

- Hệ truyền động khuyếch đại từ động cơ

- Hệ truyền động van – động cơ

- Hệ truyền động xung ỏp động cơ

Phương trỡnh đặc tớnh cơ :

.M

)K(

RKK

EW

2 ud uf è

CKF

(Sơ đồ cấu trúc hệ thống F-D)

Từ phương trình đặc tính ta có dạng tính cơ như sau:

Nhận xét

Hệ thống máy phát động cơ có các chỉ tiêu chất lượng của hệ thông điện áp nhưng nó cũng

có nét đặc trưng

Phạm vi điều chỉnh Đ có liên quan đến từ thông dư của máy phát

Do điều chỉnh mạch kích từ của máy phát có công suất nhỏ cho nên dễ dàng điều chỉnh trơn

và dễ tạo ra hệ thống mở rộng phạm vi điều chỉnh và nâng cao đặc tính cơ

Mọi chế độ làm việc của động cơ đều làm việc trên mạch kích từ của máy phát

Hệ thống rất linh hoạt chuyển từ chế độ làm việc này sang chế độ làm việc khác

Nó có thể làm việc ở chế độ động cơ ứng với góc phần tư thứ nhất hoặc thứ ba (quay thuậnhoặc quay ngược) và nó cũng có thể làm việc ở chế độ ứng với góc phần tư thứ hai và thứ tư,đồng thời có thể làm việc ở chế độ hãm động năng IKF = 0 lúc này động cơ đóng vai trò nhưmột điện trở Nó có thể làm việc ở chế độ hãm được giới hạn bởi trục hoành và IKF = 0

 Nhược điểm của hệ thống

Công suất đạt lớn hơn 3 lần công suất yêu cầu chiếm nhiều diện tích, cồng kềnh

Do sử dụng nhiều máy điện nên khi làm việc gây nhiều tiếng ồn hiệu suất thấp

F-Đ = ĐS.S.Đ

Do máy có từ dư nên đặc tính từ hoá trễ vì vậy khó điều chỉnh tốc độ

( I )( II )

0

W

MTN

IKF=0

2.3.2Hệ thống khuyếch đại từ - động cơ

* Nhận xét :

Hệ thống khuyếch đại từ động cơ là phần tử tĩnh làm việc không gây tiếng ồn

Làm việc tin cậy dễ tự động hoá

Để tạo ra những hệ thông truyền động điện chất lương cao với những truyền động, động cơcông suất nhỏ thì người ta mắc trực tiếp vào mạch phần ứng

Với những hệ thống truyền động công suất lớn người ta có thêt khuyết đại từ để cung cấpcho hệ thông kích từ của máy phát Khi đó khuyếch đại từ vừa làm nhiệm vụ cung cấp kích từvừa làm nhiệm vụ phân tích tổng hợp tín hiệu phản hồi

Là phần tử phi tuyến, nó có quán tính lớn

Đặc tính cơ của hệ thống tồn tại những vùng không điều chỉnh đó là

Iđm max thì Xk không thể bằng 0

Iđm min thì Xk không thể bằng vô cùng

Vùng điều chỉnh D bị thu hẹp lại

Hiệu suất thấp máy cồng kềnh

2.3.3 Hệ thống van - Động cơ

Trong hệ thống truyền động chỉnh lưu điều khiển động cơ

một chiều bộ biến đổi chỉnh lưu có sức điện động Eb phụ thuộc

vào giá trị xung điều khiển theo yêu cầu của hệ thống truyền

động mà ta có thể các sơ đồ chỉnh lưu một pha, ba pha, sáu pha, hình tia, hình cầu đối xứnghoặc không đối xứng.

Bộ biến đổi là một bộ phận chỉnh lưu mà điện áp đầu ta có thể thay đổi được bằng cách thayđổi thời điểm mở Tiristor do vậy có thể điều chỉnh được điện áp đặt vào động cơ để thay đổitốc độ

.M

)K(

RRK

UE

W

2 bd u V BBD

EBBĐ : Sức điện động của bộ biến đổi

Rbđ : Điện trở biến đổi

Rư : Điện trở mạch phần ứng động cơ

Uv : Lượng sụt áp trên van

Dạng đặc tính của hệ thống

Đặc điểm của BBĐ van

Đặc tính cơ chỉ tồn tại ở một nửa mặt phẳng toạ độ do tính dẫn dòng một chiều

Hệ thống truyền động Van-Động cơ làm việc kém linh hoạt hơn hệ thống máy phát độngcơ

Khi dùng hệ thống Van- Động cơ thì máy điện có thể làm việc ở những chế độ sau:

+ Nếu ta điều chỉnh 0 <  <900  Eb > 0 bộ biến đổi làm việc ở chế độ động cơ

+ Tăng góc  > 900  Eb < 0 bộ biến đổi làm việc ở chế độ ngịch lưu

+ Nếu phụ tải của động cơ co dạng thế năng mà kéo cho động cơ quay ngược lại, trong khi

đó E > Eb lúc này động cơ làm việc ở chế độ hãm tái sinh

+ Nếu  = 900 trước đó động cơ đang làm việc ở chế độ động cơ quay thuận (Eb = 0) Nếu cóphụ tải thế năng kéo cho động cơ quay ngược lại thì Eb Động cơ làm việc ở chế độ hãm độngnăng ở chiều quay thuận

+ Nếu góc mở <900 bộ biến đổi làm viẹc ở chế độ chỉnh lưu (Eb>0) Nếu có phụ tải thếnăng kéo theo cho động cơ quay ngược lại (Eb<0) máy điện làm việc ở chế độ hãm ngược ởchiều quay thuận

+Bộ biến đổi van làm việc ở hiệu suất cao, tác động nhanh và dễ tự động hoá

+ bền về cơ , làm việc gọn nhẹ và không có tiếng ồn

 Nhược điểm

+ Sửa chữa khó

+ Cần trả nhiệt cho các van tốt và phù hợp với chế độ làm việc

+Quá trình làm việc so với van của sơ đồ chỉnh lưu nhiều thì khả năng chuyển mạch nhiều

 Kết luận :

Qua phân tích ở trên và so sánh ưu nhược điểm của 3 hệ thống máy phát động cơ , khuyếchđại từ động cơ , truyền động Van-Động cơ Đôi với hệ thông truyền động mà đồ án yêu cầuthì ta chọn bộ biến đổi Van- Động cơ là thích hợp nhất

Do yêu cầu của hệ thống truyền động không cần đảo chiều quay nên ta xét các sơ đồ biếnđổi sau

2.4, Phân tích chọn sơ đồ biến đổi.

Bộ biến đổi Van-Động cơ có rất nhiều loại sơ đồ, song để thực hiện tốt các yêu cầu côngnghệ thì ta phải tiến hành phân tích các sơ đồ và chọn ra một sơ đồ biÕn đổi phù hợp với yêucầu công nghệ đặt ra Vì mỗi loại sơ đồ có ưu nhược điểm khác nhau và thích hợp cho từngloại yêu cầu công nghệ

2.4.1,Sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha.

Máy biến áp đơn giản hơn so với các sơ đồ khác và nó tận dụng máy biến áp tốt

Khi điện áp lưới cung cấp phù hợp có thể không cần dùng máy biến áp

 Nhược điểm : Sử dụng nhiều Van và điện áp ra không tốt

Giản đồ dòng diện và điện áp:

2.4.2 Sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha

Sơ đồ nguyên lý

Trên sơ đồ nguyên lý có

BA : máy biến áp cung cấp điện cho sơ

đồ chỉnh lưu

T1 T6 Các van chỉnh lưu biến điện áp

xoay chiều thành một chiều

Nguyên lý làm việc của sơ đồ cầu 3 pha:

Và từ 1 sơ đồ lại lặp lại trạng thái ban đầu

Dạng điện áp của sơ đồ cầu 3 pha

V y t ng m i nhóm khi mét Tiristor m , nó s khoá ngay Tiristor d n dòng trở, nó sẽ khoá ngay Tiristor dẫn dòng trước đó ẽ khoá ngay Tiristor dẫn dòng trước đó ẫn dòng trước đó ước đó đó c ó

Dước đó đó i ây l b ng tóm t t th i i m m c a các Tiristor.à bảng tóm tắt thời điểm mở của các Tiristor ảng tóm tắt thời điểm mở của các Tiristor ắt thời điểm mở của các Tiristor ời điểm mở của các Tiristor đó ểm mở của các Tiristor ở, nó sẽ khoá ngay Tiristor dẫn dòng trước đó ủa các Tiristor

I

I2  T  d ; Kba

3

2 I

Với BA là máy biến áp 3 pha dùng để cung cấp cho sơ đồ chỉnh lưu.

T1 , T2 , T2 là các Tiristor dùng để biến điện áp xoay chiều 3 pha bên thứ cấp máy biến áp

BA thành điện áp một chiều trên tải

Rd; Ld; Ed: Là các phần tử của bộ chỉnh lưu

ia; ib; ic: Là dòng điện sơ cấp máy biến áp

ia; ib; ic: Là dòng điện thứ cấp máy biến áp

it1; it2; it3: Là dònh điện các van chỉnh lưu

id: Là dòng chỉnh lưu

 Nguyên lý làm việc của sơ đồ

Vì mắc điôt D0 nên lúc này bộ biến đổi tương đương với tải là điện trở D0 chỉ làm vịêckhi  lớn hơn 300 TRong nhiều trường hợp để hạn chế chế độ dòng điện gián đoạn qua phụtải của bộ chỉnh lưu khi giá trị Ld và khi sơ đồ không cần làm việc ở chế độ nghịch lưu- Khicần tăng hệ số công suất của bộ chỉnh lưu thì người ta dùng sơ đồ bộ chỉnh lưu có điều khiểndùng điôt D0 Điôt D0 được mắc song song với phụ tải bộ chỉnh lưu Katốt nối về phía cựcdương còn Anốt nối về phía cực âm Vậy khi Udlớn hơn không thì trên D0 có điện áp ngược

t t t

Giản đồ điện áp bộ biến đổi tia 3 pha

Giả sử cho sơ đồ làm việc với góc  > 300

Ld Nên khi Ua chuyển sang âm và như vậy khi Uaâm thì Do mở

Vậy ta có UD0= 0  Ud= 0  Ut1< 0  T1 khoá lại

Khi T2 chưa có tín hiệu điều khiển thì dòng qua phụ tải vẫn được duy trì qua điốt Do dưới tácdụng của sức điện động tự cảm trong L

Đến thời điểm t = 2 van T2 có tín hiệu điều khiển Ut2> 0 Vậy T2 mở

 Ut2 = 0  Ud2= Ub: UDo= -Ud-Ub < 0 Lúc này dòng điện phụ tải khép kín qua T2 dưới tácdụng của nguồn Ub

Đến thời điểm t =  + 2/3  Ub = 0 và bắt đầu chuyển động sang âm Tương tự như thờiđiÓm t =  Lúc này điốt D0 mở và T2 khoá lại

Từ đồ thị điện áp chỉnh lưu ta thấy Ud 0 Vậy sơ đồ này không có chế độ nghịch lưu

Dòng qua điốt D0 do năng lượng Ld cung cấp.

Từ thời điểm 0  2/6 hay 3  2 + 2/6 van T3 dẫn dòng T1; T2; D0 khoá lại

Qua phân tích ở trên ta rót ra kết luận sau:

Sơ đồ hình cầu một pha bán khống chế là đơn giản nhất, nhưng chất lượng điện áp khôngcao và không phù hợp với yêu cầu công nghệ của máy mài

Sơ đồ cầu 3 pha có chất lượng điện áp tương đối bằng phẳng nhưng số lượng van nhiều,mạch điều khiển phức tạp

Nếu sơ đồ cầu và tai 3 pha đều sử dụng điốt D0 thì sơ đồ hình tia 3 pha làm việc vớigóc  > 500còn sơ đồ hình cầu 3 pha điốt D0 làm việc với góc  > 600

Với cùng điẹn áp Ud thì:

U2cầu 3 pha < U2tia 3 pha

Mà

tia 2 tia

max ng

cau 2 cau

max ng

U 6 U

U 6 U





Vậy Ung max tia > Ung max cầu

Với cùng dòng điện thì Iđ cả hai sơ đồ đều như nhau

Sơ đồ hình tia 3 pha đơn giản hơn, số lượng Van trong sơ đồ Ýt hơn trong sơ đồ hình cầu 3pha Sơ đồ hinh tia 3 pha tạo ra chất lượng điện áp khá cao nên trong hệ thống này ta dùng bộbiến đổi hình tia 3 pha

Hãm tái sinh xảy ra khi tốc độ quay của động cơ

xảy ra khi tốc độ quay của động cơ lớn hơn tốc độ

quay không tải lý tưởng Khi hãm tái sinh Eư > Uư

Động cơ làm việc như một máy phát điện mắc song

song với lưới Dòng điện và mômen hãm đổi chiều và

được xác định theo biểu thức

0R

K

KR

Dấu [ < 0 ] thể hiện dòng điệnvà mômen đảo dấu

Vì sơ đồ mạch động lực vẫn không đổi nên phương trình đặc tính cơ có dạng :

.M

)K(

RRK

UW

2 u u

P = ( E – U ).I Đây là phương pháp hãm kênhkinh tế nhất vì động cơ sinh ra năng lượnghữu Ých

2.5.2 Hãm ngược.

Trạng thái hã ngược xẩy ra khi phần ứng

dưới tác dụng điện năng tích luỹ trong các

bộ phận truyền động, hoặc do mômen thế

năng quay ngược chiều với mômen điện từ

của động cơ Mômen sinh ra của động cơ

khi đó chống lại sự chuyển động của cơ

cấu sản xuất

Có 2 trường hợp hãm ngược

+ Đưa diện trở vào mạch phần ứng

+ Đảo chiều điện áp mạch phần ứng

W0

W

ab

-Mcc

Giả sử động cơ đang làm việc tại điểm a trên đặc tính tự nhiên tải Mc Đổi chiều điện ápphần ứng và đưa thêm điện trở phụ vào mạch.

Khi đó:

f u

u u h

RR

EUI







Với phương pháp này dòng điện hãm có chiều ngược với chiều dòng điện làm việc ban đầu

và nó có giá trị lớn Do đó điện trở phụ đưa vào phải có giá trị đủ lớn để hạn chế dòng điệnhãm ban đầu

Ih  ( 2  2.5)Iđm

Phương trình đặc tính cơ có dạng:

)K(

RRK

U

2 f u u

Hãm động năng là trạng thái động cơ làm việc như một máy phát mà năng lượng của động

cơ đã được tích luỹ trong quá trình làm việc trước đó biến thành điện năng tiêu tán trong mạchhãm dưới dạng nhiệt Có 2 trạng thái hãm động năng:

+ Hãm động năng tự kích

+ Hãm động năng kích từ độc lập

ở đây ta đang xét phương pháp hãm động năng kích từ độc lập khi động cơ đang quay muốnhãm động năng ta cắt phần ứng của động cơ ra khỏi lưới điện một chiều và đóng vào điện trởhãm Mạch kích từ vẫn nối với nguồn như cũ

Tại thời điểm ban đầu tốc độ động cơ vẫn có giá trị  nên:

E = K..

Và dòng điện hãm ban đầu:

0 I K M

0 R R

K R R

E I

h h

h u h u h

Ih và Mh ngược chiều với Iư và M

Khi hãm động năng Uư = 0 nên ta có phương trình đặc tính sau:

.M

)K(

RRI.K

RR

2 h u u h u

Chó ý :

Cần chọn Rh sao cho dòng điện hãm ban đầu nằm trong giới hạn cho phép :

Ih = ( 2  2,5).Iđm

Khi hãm động năng kích từ độc lập, năng lượng chủ yếu được tạo ra do dộng năng của động

cơ tích luỹ được nên công suất tiêu tán chỉ nằm trong mạch kích từ