Thiết kế bộ điều khiển động cơ một chiều kích từ độc lập

Cùng với sựphát triển của các ngành kỹthuật điện điện tử, công nghệ thông tin, ngành kỹ thuật điều khiển và tự động hoá đã và đang đạt được nhiều tiến bộmới

Tài liệu tham khảo 1 LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây cả nước ta đang bước vào công cuộc công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước, sự giáo dục đóng vai trò quan trọng trong công cuộc này đặc biệt là đào tạo ra đội ngũ có tay nghề cao biết kết hợp chặt chẽ lý thuyết và thực tiễn vào lao động sản xuất. Cùng với sự phát triển của các ngành kỹ thuật điện điện tử , công nghệ thông tin, ngành kỹ thuật điều khiển và tự động hoá đã và đang đạt được nhiều tiến bộ mới. Tự động hoá quá trình sản xuất đang được phổ biến rộng rĩa trong các hệ thống công nghiệp trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng. Tự động hoá không những làm giảm nhẹ sức lao động cho con người mà còn góp phần rất lớn trong việc nâng cao năng suất lao độ ng, cải thiện chất lượng sản phẩm. Với mục tiêu công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước, ngày càng có thêm nhiều xí nghiệp mới sử dụng kỹ thuật cao, đòi hỏi cán bộ kỹ thuật và kỹ sư điện những kiến thức về điện tử công suất, về truyền động điện, về vi mạch và xử lý trong công tác kỹ thuật hiệ n tại. Để đáp ứng những nhu cầu khó khăn đó em được giao nhiệm vụ làm đồ án "Thiết kế bộ điều khiển động cơ một chiều kích từ độc lập". Việc làm đồ án tốt nghiệp đã giúp em ôn lại phần lý thuyết đã được học ở trường kết hợp với thực tiễn lao động sản xuất của nhà máy trong thời gian em thực tập đã giúp em hiểu sâu hơn, biết vận dụng được lý thuyết được học ở trường vào thực tiễn. Đồ án của em gồm có 5 chương, giới thiệu về công nghệ cán thép nóng, các biểu thức tính toán, đưa ra phương án chọn công suất động cơ. Vấn đề điều chỉnh tốc độ, động cơ điện một chiều, phân tích tính toán mạch lực và mạch đi ều khiển. Tổng hợp hệ thống truyền động điện động cơ một chiều và mô phỏng bằng Simulink. Tài liệu tham khảo 2 CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM VỀ CÔNG NGHỆ CÁN 1.1. LÝ THUYẾT CÁN Cán là một hình thức gia công bằng áp lực để làm thay đổi hình dạng và kích thước của vật thể kim loại dựa vào biến dạng dẻo của nó. Yêu cầu quan trọng trong quá trình cán là ứng suất nội biến dạng dẻo, không được lớn, đồng thời kim loại vẫn giữ được độ bền cao. Cán là phương pháp biến dạng kim loại giữa hai trục cán quay ngược chiều, phôi được biến dạng liên tục và di chuyể n nhờ sự quay liên tục của trục cán, ma sát giữa trục cán và phôi. Phôi cán ăn vào trục cán nhờ lực ma sát tiếp xúc giữa phôi và trục cán, do cấu tạo trục quay nên khi phôi bị lực ma sát T kéo vào khe hở giữa hai trục cán phát sinh ra lực P, lực P ta gọi là lực cán. Dưới tác dụng của lực cán P vật cán bị giảm chiều cao từ H tơi h, phần kim loại bị biến dạng trên chủ yếu làm cho vật cán dài ra, còn một phần làm cho vật cán giãn r ộng từ B tới b. Hình 1.1: Sơ đồ quá trình cán trong trục phẳng Tài liệu tham khảo 3 1.2. MÁY CÁN Máy cán là loại máy gia công kim loại bằng áp lực để cán ra sản phẩm có hình dạng và kích thước nhất định, máy gồm 3 bộ phận chính như hình H1.2 Giá cán là một thiết bị nằm trong máy cán mà tại đó xảy ra quá trình cán. Cấu tạo giá cán như hình H1.3 Động cơ điện dùng động cơ một chiều, nguồn một chiều được cấp từ bộ chỉnh lưu riêng. Hình 1.2: Cấu tạo máy cán Tài liệu tham khảo 4 H1.3. Cấu tạo giá cán 1.3. CÁC BIỂU THỨC TÍNH TOÁN VÀ ĐIỀU KIỆN CÁN Khi cho phôi kim loại vào hộp cán thì phôi bị kẹp và ép chặt giữa hai trục cán quay ngược chiều nhau, kết quả là bề dày của phôi giảm đi, chiều dài của phôi tăng lên, chiều rộng cũng tăng chút ít. Coi máy cán có hai trục cán giống hệt nhau, quay ngược chiều nhau với cùng tốc độ và phôi cán có cơ tính đồng đều, kí hiệu các đại lượng của phôi. Tài liệu tham khảo 5 H 1.4. Sơ đồ cán phôi H: Bề dày B: Chiều rộng L: Chiều cao F: Tiết diện L 2 > L 1 , H 2 < H 1 , B 2 > B 1 , F 2 < F 1 1.3.1. Các thông số cơ bản a. Hệ số kéo dài Là tỷ số chiều dài sau khi cán và trước khi cán () 2 1 L 1 L λ= > (1-1) Sau n lần cán, hệ số kéo dài toàn phần i n λ= λ π (1-2) Nếu coi thể tích phôi không đổi (V 1 ≈ V 2 ) thì Tài liệu tham khảo 6 2221 1112 LV/FF LV/FF λ= = = (1-3) Nếu coi độ mở rộng là không đáng kể (B 1 ≈B 2 ) thì 22 11 1 11 22 2 LFHBH LFHBH λ= = = = (1-4) b. Cung ngoạm Là cung tròn trên trục cán tiếp xúc với phôi cán (cung AB ở hình H1.5). c. Góc ngoạm Là góc tâm α ứng với cung ngoạm vùng biến dạng và vùng gạch chéo của phôi cán trên hình H1.5 Tại mỗi thời điểm cho cùng biến dạng là thể tích kim loại giới hạn bởi cung ngoạm α và các mặt phẳng thẳng đứng tại đầu và trục của kim loại và tại đầu ra khỏi trục của kim loại tương ứng qua các đi ểm A và B. Tài liệu tham khảo 7 1.3.2. Điều kiện để trục cán ngoạm được kim loại: H1.5. Lực của trục cán tác dụng lên phôi Trục cán ngoạm phôi và cán ép được là nhờ lực ma sát tiếp xúc xuất hiện trên cung ngoạm AB khi trục quay. Nhưng ngoài trục kéo vào do trục cán gây ra còn lực đẩy ra. Nếu lực đẩy lớn hơn lực kéo vào thì trục cán không ngoạm được phôi. Lúc ngoạm phôi trục cán tác dụng phôi lực P → , đồng thời lực ma sát T → tiếp tuyến với mặt tròn trục cán có xu hướng kéo phôi vào trục cán, phân tích P → và T → theo các phương yy và xx ta thấy. Nếu P x >T x thì trục cán không ngoạm được phôi Nếu P x <T x thì trục cán ngoạm được phôi Vậy, điều kiện ngoạm phôi là T x ≥ P x hay T ≥ T tgα (1-5) Vì lực ma sát trượt T = P Kms = Ptgδms Trong đó Kms: hệ số ma sát trượt δms: góc ma sát trượt, nên biểu thức (1-5) có thể viết lại như sau: PKms = P lg δms ≥ P tgα. Suy ra, điều kiện trục ngoạm được phôi là α T x T ' Tài liệu tham khảo 8 Kms ≥ tgα (1-6) Hay δms ≥ α (1-7) Kết luận: trục cán chỉ ngoạm được phôi khi hệ số ma sát trượt lớn hơn tang của góc ngoạm hay góc ma sát trượt lớn hơn góc ngoạm. Khi cán nóng: Kms = m (1,05 – 0,0005t) = 0,25 ÷ 0,60 Trong đó: t: Nhiệt độ kim loại, 0 C m: Hệ số m = 1, cán nóng trên trục thép a. Độ nén (ép) Δh = H 1 – H 2 (1-8) Từ hình (1-5) ta có H 1 = H 2 + 2 BC Nên Δh = ( ) ( ) 2BC 2 OB OC 2 R RCos=−=−α (1-9) Δh = D (1 - cosα) b. Độ mở rộng (ngang) Mục đích của cán là làm nhỏ và kéo dài phôi nên việc tăng chiều rộng của phôi là điều không mong muốn. Độ mở rộng sẽ tăng khi tăng độ nén đường kính trục cán và hệ số ma sát. ΔB = B 2 – B 1 (1-10) ΔB = a.Δh (1-11) Trong đó a: hệ số do chú ý đến ảnh hưởng củ T 0 a = 0,25 khi T 0 >1000 0 C a = 0,35 khi T 0 <1000 0 C c. Sự vượt trước và chậm sau Tài liệu tham khảo 9 Khi cán, sự vượt trước là hiện tượng tốc độ ra V 2 của phôi lớn hơn tốc độ dài V của trục cán (H1.6). Độ vượt trước đặc trưng bởi tỷ số: [] 2 VV ~% V − = Trong đó V: Tốc độ dài trục cán V 2 : Tốc độ phôi ra khỏi trục cán Còn sự chậm sau là hiện tượng tốc độ và trục cán V 1 của phôi nhỏ hơn tốc độ dài V của trục cán. H1.6: Hiện tượng vượt trước chậm sau Như vậy ta có V 1 < V < V 2 Và trong vùng biến dạng, tốc độ phôi tăng dần từ V 1 đến V 2 nên sẽ có một tiết diện nào đó. Tốc độ phôi bằng tốc độ dài trục cán. Tiết diện này gọi là tiết diện tới hạn. Góc tâm tương ứng γ gọi là góc tới hạn. Lý thuyết cán cho biết, góc tới hạn tính theo công thức V γ α Tài liệu tham khảo 10 ms 1 22 ⎛⎞ ααα γ= − < ⎜⎟ 2δ ⎝⎠ (1-13) Trong đó: α là góc ngoạm δ ms là góc ma sát Tiết diện tới hạn phân bố ở nửa bên phải góc ngoạm (H1.5) là   1 NB AB 2 < có độ vượt trước có thể xác định theo góc tới hạn = 2 1 R H γ (1-14) ở đây: R – bán kính trục cán (mm) H 1 – bề dày phôi trước khi cán (mm) d. Áp lực lên trục cán khi cán Khi cán, trục cán đặt một ngoại lực lên phôi để thắng nội trở biến dạng của phôi. Phản lực của phôi gây ra áp lực lên trục cán. Nếu ngọi P th là áp suất ép trung bình (N/mm 2 ) và F tx là diện tích tiếp xúc giữa phôi và trục cán (mm 2 ) thì phản lực toàn phần đặt lên 1 trục cán là P = P th . F tx [N] Trị số áp suất ép trung bình phụ thuộc vào thành phần hoá học của phôi, T 0 là bề dày phôi, độ nén và tốc độ cán Hệ số ma sát và nhiều yếu tố khác nữa. F tx = B tb . l Trong đó B th = 12 BB 2 + l: dây cung AB chắn góc ngoạm α l =   AB AC Dsin 2 α ≈= [...]... cho phộp trờn trc ng c gim rt nhanh Ngay c khi gi nguyờn dũng in phn ng thỡ cng c tớnh c cng gim rt nhanh, khi gim t thụng kớch thớch ( K ) = 2 R 30 Ti liu tham kho rbk I + Udk rk Lk E wk Đặc tính cơ bản a b ikwk Uđk dm c H 2.9 nguyờn lý iu chnh t thụng ng c: a) s thay th, b) c tỡnh iu chnh khi iu chnh t thụng ng c; c) quan h (ikt) S thay th (a) c tớnh iu chnh khi iu chnh t thụng ng c (b) quan