Đồ án: Thiết kế trang bị điện cho truyền động chính máy bào giường

Đồ án Thiết kế trang bị điện cho truyền động chính máy bào giường trình bày tổng quan về máy bào giường, tính chọn động cơ truyền động chính máy bào giường, phân tích lựa chọn phương án truyền động,... Đây là tài liệu tham khảo hữu ích cho các bạn chuyên ngành Điện - Điện tử.

 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH       CỘNG HỒ XàHỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM             KHOA ĐIỆN                                      Độc lập – Tự do – hạnh phúc ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỔNG HỢP HỆ THỐNG ĐIỆN CƠ Khố: 7 Sinh Viên thực hiện: TRƯƠNG HỮU Q Giáo viên hướng dẫn:TRẦN DUY TRINH Tên đề tài:  “Thiết kế trang bị điện cho truyền động chính máy bào dường.” Các tham số cho trước: Chế độ cắt Lượng chạy dao S mm/htkép Chiều   sâu  cắt   t S1 = 3.5 mm t1 = 8 mm S2 = 2,2 mm t2 = 12 mm S3 = 1,4.mm t3 = 20 mm Nội dung thực hiện:  ­ Tổng quan về máy bào dường                    ­ Tính chọn cơng suất động cơ cho truyền động trục chính máy bào dường                    ­ Phân tích lựa chọn phương án truyền động.                     ­ Tính chọn thiết bị mạch động lực và hệ thống điều khiển ­ Xét ổn định và hiệu chỉnh hệ thống Ngày nhận đề tài…29/01/2016……….Ngày hoàn thành……29/02/2016…………           Duyệt                                                             Ngày 29 tháng…01…  năm 2016                                                                                             Giáo viên hướng dẫn                                                                                                                                                                                            Tr ần Duy Trinh LỜI NĨI ĐẦU Trong những năm gần đây cùng với việc phát triển ngày càng mạnh mẽ của các  lĩnh vực khoa học,  ứng dụng của chúng vào các ngành cơng nghiệp nói chung và các   ngành điện nói riêng. Các lĩnh vực sản xuất của nền kinh tế quốc dân, cơ  khí hố có   liên quan chặt chẽ đến điện khí hố và tự động hố. Hai yếu tố sau cho phép đơn giản   kết cấu cơ  khí của máy sản xuất, tăng năng suất lao động, nâng cao chất lượng kĩ   thuật của q trình sản xuất và giảm nhẹ cường độ lao động Việc tăng năng suất lao động và giảm giá thành thiết bị điện của m¸y là hai u   cầu chủ  yếu đối với   hệ  thống truyền động điện và tự  động hố nhưng chúng mâu  thuẫn nhau. Một bên đòi hỏi sử dụng các hệ thống phức tạp, một bên lại u cầu hạn  chế  số  lượng thiết bị  chung trên máy và số  thiết bị  cao cấp. Vậy việc lựa chọn một   hệ thống truyền động điện và tự động hố thích hợp cho máy là một bài tốn khó Mơn học trang bị điện đề cập đến phần điện của các máy gia cơng kim loại là   những máy chủ yếu và quan trọng trong cơng nghiệp nặng của nền kinh tế quốc dân Mỗi loại máy có đặc điểm làm việc và phương pháp xác định phụ  tải, cơng   suất động cơ truyền động cho máy và các đặc điểm u cầu đối với hệ thống trang bị  của máy, các khâu điển hình và sơ đồ điều khiển riêng biệt     Qua việc thiết kế đồ  án đã giúp em hiểu rõ hơn những gì mình đã được học trong   mơn Trang bị điện và Điện tử cơng suất. Hiểu được những ứng dụng thực tế của các  thiết bị cơng suất trong đời sống cũng như trong cơng nghiệp. Em xin chân thành cảm   ơn các thầy cơ giảng dạy bộ  mơn Điện ­ Điện tử  cơng suất, đặc biệt là thầy  Trần  Duy Trinh đã hướng dẫn em hồn thành đồ án này                                                                                         Em xin chân thành cảm ơn!                                                                                         Sinh viên:Trương Hữu Qúy Chương I: TỔNG QUAN VỀ MÁY BÀO GIƯỜNG 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY BÀO GIƯỜNG 1.Khái niệm chung      Máy bào mặt phẳng hay còn gọi là máy bào giường hiện nay được sử  dụng rộng  rãi. Trong các loại máy cơ khí, nó được dùng để gia cơng bề mặt các chi tiết kim loại   có biên d ́ ạng lớn. Ngồi ra máy bào mặt phẳng còn được dùng để xẻ  rãnh hình T, V,   đi én. Máy bào có thể  gia cơng bề  mặt các chi tiết   mức độ  thơ hoặc tinh khác  nhau. Truyền động chính trong máy bào mặt phẳng là chuyển động tịnh tiến của bàn   máy, bàn máy được kéo bằng một động cơ  điện. Chất lượng và năng suất của máy   bào mặt phẳng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như tốc độ bàn máy, lực cắt, mơ men cắt   của dao…. Vì vậy việc điều khiển động cơ truyền động cho bàn máy là hết sức quan  trọng mà ta cần nghiên cứu và giải quyết 2.Phân loại     Máy bào mặt phẳng hiện nay có nhiều chủng loại, dựa vào kiểu phân loại ta chia   thành các nhóm máy bào mặt phẳng như sau: *Dựa vào số trụ phân ra :     Máy bào một trụ : ví dụ như các kiểu máy  710 ; 71120 ; 7116     Máy bào hai trụ : ví dụ như các kiểu máy  7210 ; 7212 ; 7216 *Dựa vào chiều dài (Lb) của bàn máy và lực kéo bàn (Fk) ta phân ra:     Máy cỡ nhỏ:  Chiều dài bàn Lb  5 (m) ;  Lực kéo Fk >  70 (KN) 3.kết cấu máy bào mặt phẳng      Máy bào giường được cấu tạo từ nhiều chi tiết phức tạp, nhiều khối khác nhau. Ở  đây ta chỉ mơ tả kết cấu bên ngồi và các bộ phận chủ yếu của máy        Hình 1.1. Hình dáng bên ngồi của máy bào giường hai trụ *Đế máy (thân máy)      Được làm bằng gang đúc để đỡ bàn và trụ  máy để có khối thế tạo vững chắc cho   máy. Đế được xẻ rãnh hình chữ nhật và chữ V để cho bàn máy chuyển động dọc theo  đế máy *Bàn máy      Được làm bằng gang đúc dùng để  mang chi tiết gia cơng. Trên bàn máy có 5 rãnh  chữ T để gá lắp chi tiết cần gia cơng. Bàn máy được kéo tịnh tiến trên đế máy nhờ lực  kéo của động cơ truyền động *Giá chữ U        Được cấu tạo từ  hai trụ  thép vững chắc và có một dầm ngang trên cùng. Trong   dầm đặt một động cơ để di chuyển xà ngang lên xuống, dọc theo trục có xẻ  rãnh, có   trục vít nâng hạ và dao động để di chuyển xà *Xà ngang      Chuyển động lên xuống theo hai trụ, xà được kẹp chặt khi gia cơng *Các bàn dao máy       Gồm hai bàn dao đứng và hai bàn dao hơng, trục bàn có giá đỡ dao. Giá máy có thể  dịch chuyển một góc nào đó để gia cơng chi tiết, khoảng dịch chuyển lớn nhất của các   con trượt là 300 mm, góc quay giá đỡ là  600.  *Bộ phận truyền động            Gồm các máy điện xoay chiều, một chiều chuyển động quay và qua các hộp   truyền động truyền chuyển động cho các bộ phận của máy Tóm lại: Máy bào giường được cấu tạo hồn chỉnh sẽ  có kết cấu chắc chắn, gọn,   đảm bảo tính kỹ thuật, kinh tế, thẩm mỹ II.CÁC TRUYỀN ĐỘNG CỦA MÁY BÀO GIƯỜNG 1. Truyền động chính của bàn máy       Truyền động của bàn là truyền động chính của máy là chuyển động tịnh tiến và có  tính chất chu kỳ lặp lại, mỗi chu kỳ có hai hành trình là hành trình thuận và hành trình  ngược 1.1 Hành trình thuận        Là hành trình gia cơng chi tiết nên còn gọi là hành trình cắt gọt. Ở hành trình này có   nhiều giai đoạn khác nhau như khởi động, ăn dao, vào chi tiết, cắt gọt ổn định, dao ra   khỏi chi tiết.  Ứng với mỗi giai đoạn là một tốc độ  u cầu khác nhau phụ  thuộc vào   các yếu tố của chế độ cắt gọt 1.2 Hành trình ngược       Sau khi kết thúc hành trình thuận, bàn máy được đảo chiều và bắt đầu hành trình  ngược. Hành trình này bàn máy chạy khơng tải trở  về vị  trí ban đầu để  chuẩn bị  cho   chu kỳ làm việc tiếp theo. Tốc độ của bàn máy ở hành trình ngược thường lớn hơn ở  hành trình thuận (khoảng 23 lần) để nâng cao năng suất làm việc của máy Truyền động của bàn được thực hiện bằng một  động cơ  điện qua hộp giảm tốc  truyền động tới trục vít thanh răng biến chuyển động quay của động cơ thành chuyển  động tịnh tiến của bàn. Tốc độ  bàn máy được biểu diễn theo thời gian trong một chu   kỳ gia cơng như hình 1.2                       Hình 1.2  Đồ thị tốc độ bàn máy theo thời gian trong một chu kỳ bào      Do đặc điểm chuyển động của bàn máy là đảo chiều với tần số làm việc lớn nên   q trình q độ  chiếm thời gian khá lớn trong một chu kỳ  làm việc. Chiều dài hành  trình (hay chiều dài bàn) càng lớn thì quá trình quá độ chiếm tỷ lệ càng nhỏ. Năng suất   của máy được xác định là số hành trình kép trên một đơn vị thời gian, vậy muốn đảm   bảo năng suất của máy ta cần tìm hiểu về tốc độ yêu cầu của máy theo thời gian làm  việc trong một chu kỳ: Giả  thiết bàn máy đang ở  đầu hành trình thuận, bàn máy được tăng tốc đến vận   tốc V0 trong thời gian t1. Thường thì vận tốc V0 = 515(m/phút) gọi là tốc độ vào  dao Sau khi chạy ổn định với tốc độ V0 trong khoảng thời gian t21 thì dao cắt bắt đầu  vào chi tiết. Dao cắt vào chi tiết ở tốc độ thấp nhằm mục đích tránh sứt mẻ dao   hoặc chi tiết tdao cắt vào chi tiết và cắt với tốc độ V0 cho đến hết thời gian t22 t3 là khoảng thời gian bàn máy tăng tốc từ tốc độ V0 đến tốc độ Vth gọi là tốc độ  cắt gọt t4 là khoảng thời gian gia cơng chi tiết với tốc độ cắt gọt Vth khơng đổi tGần hết hành trình thuận, bàn máy sơ bộ giảm tốc độ  từ  tốc độ  cắt gọt về tốc   độ V0 trong khoảng thời gian t5 t61 là thời gian tiếp tục gia cơng nhưng ở tốc độ V0 t62 là khoảng thời gian dao được đưa ra khỏi chi tiết nhưng bàn máy vẫn chạy với   tốc độ V0 t7 là thời gian bàn máy được giảm tốc về 0 để đảo chiều sang hành trình ngược t8  là thời gian bàn máy tăng tốc nhanh sau khi đảo chiều sang hành trình ngược  đến tốc độ Vng gọi là tốc độ khơng tải t9  là khoảng thời gian bàn máy chạy ngược ở tốc độ Vng khơng đổi t10Gần hết hành trình ngược, bàn máy được giảm tốc về tốc độ  V 0 trong khoảng  thời gian t10 t11 là khoảng thời gian bàn máy vẫn chạy ngược với tốc độ  V0 và bắt đầu giảm  tốc về 0 để đảo chiều tlà thời gian vận tốc giảm về 0 và đảo chiều để kết thúc một chu kỳ làm việc             và chuẩn bị cho chu kỳ làm việc tiếp theo        Bàn dao được di chuyển bắt đầu từ  thời điểm bàn máy đảo chiều từ  hành trình   thuận sang hành trình ngược và kết thúc di chuyển trước khi dao cắt vào chi tiết. Tổng   thời gian từ khi bắt đầu hành trình thuận cho đến hết hành trình ngược gọi là chu kỳ  làm việc của máy bào giường TCK     Tốc độ hành trình thuận được xác định tương ứng với chế  độ  cắt gọt, thường thì   Vth = 5120 m/ph. Tốc độ bàn máy lớn nhất có thể đạt V max = 75120 m/ph. Để tăng năng  suất máy, tốc độ hành trình ngược chọn lớn hơn tốc độ hành trình thuận V ng = k.Vth và  thường thì k = 2  3      Năng suất của máy phụ thuộc vào số hành trình kép trong một đơn vị thời gian:                                                                                         (1­1) TCK – thời gian một chu kỳ làm việc của bàn máy (s) tth  thời gian bàn máy chuyển động ở hành trình thuận (s) tng  thời gian bàn máy chuyển động ở hành trình ngược (s) Giả sử gia tốc bàn máy lúc tăng hay giảm tốc độ là khơng đổi thì ta có:                          ;                (1­2)                *Trong đó:  Lth , Lng : là chiều dài hành trình của bàn máy tương ứng với tốc độ ổn định Vth,  Vng của hành trình thuận và hành trình ngược Lg.th  , Lh.th : là chiều dài hành trình bàn trong q trình tăng tốc (gia tốc) và q   trình giảm tốc (hãm) ở hành trình thuận Lg.ng  , Lh.ng : là chiều dài hành trình bàn trong q trình tăng tốc (gia tốc) và q  trình giảm tốc (hãm) ở hành trình ngược     Thay (1­2) vào (1­1) ta có:                                          (1­3) *Trong đó: L = Lth + Lg.th + Lh.th = Lng + Lg.ng + Lh.ng là chiều dài hành trình máy k =   là tỷ số giữa tốc độ hành trình ngược và hành trình thuận tđc là thời gian đảo chiều của bàn máy     Từ cơng thức (1­3) ta thấy rằng khi đã chọn tốc độ cắt gọt ở hành trình thuận là Vth  thì năng suất của máy phụ thuộc vào hệ số k và thời gian đảo chiều t đc. Khi k tăng thì  Vng tăng nên năng suất của máy tăng, tuy nhiên khi k > 3 thì năng suất của máy tăng  khơng đáng kể vì lúc đó thời gian đảo chiều tđc lại tăng. Nếu chiều dài bàn máy Lb > 3  m thì thời gian tđc ít  ảnh hưởng đến năng suất mà chủ  yếu là hệ  số  k. Khi chiều dài  bàn Lb bé và nhất là khi tốc độ  V  = Vmax = 75120 (m/ph) thì tđc  ảnh hưởng nhiều đến  năng suất của máy. Vì vậy một trong các điều kiện cần chú ý khi thiết kế truyền động  cho bàn máy của máy bào giường là cần giảm thời gian quá trình quá độ càng nhỏ càng   tốt            Một trong những biện pháp giảm thời gian quá trình quá độ  là xác định tỷ  số  truyền tối  ưu của cơ  cấu truyền động từ  động cơ  đến trục làm việc, đảm bảo máy   làm việc với gia tốc cao nhất *Kêt luân ́ ̣ :Từ  những phân tích   trên ta rút ra các yêu cầu về  truyền động chính của  máy bào giường như sau:  *Phạm vi điều chỉnh tốc độ:       D =            (1­4) Trong đó :  Vngmax : là tốc độ lớn nhất của bàn máy ở hành trình ngược, thường Vngmax= 75120  (m/ph) Vthmin  : là tốc độ  nhỏ  nhất của bàn máy   hành trình thuận, thường V thmin  = 46  (m/ph)    Như vậy phạm vi điều chỉnh tốc độ nằm trong khoảng D = (12,530)/1 * Đặc tính phụ tải của truyền động chính: Thơng thường, để  đảm bảo cho cơng suất đặt là nhỏ  nhất cho động cơ  truyền động   (thường là động cơ  một chiều) thì hệ  truyền động thường được điều khiển theo hai  vùng điều chỉnh, ta có đặc tính của đồ thị phụ tải như sau:                               Hình 1.3  Đặc tính của phụ tải máy bào giường   *Vùng I: là vùng thay đổi điện áp phần  ứng trong dải điều chỉnh D = (56)/1 với mơ  men trên trục động cơ khơng đổi ứng với tốc độ bàn máy thay đổi từ Vmin = (46) m/ph  đến Vgh = (2025) m/ph. Khi đó lực kéo bàn máy là khơng đổi và cơng suất kéo P c tăng  dần lên    *Vùng II: là vùng điều chỉnh bằng cách giảm từ  thơng động cơ  trong phạm vi D =   (45)/1 kủa bộ biến đổi (K ) ta xây dựng đặc tính biểu diễn  quan hệ Ud = f(Uđk) sau đó tuyến tính hố đặc tính này ra đặc tính hệ số góc của đoạn  đặc tính đó. Hệ số của đoạn đặc tính cơ là hệ số khuếch đại của bộ biến đổi  ... đảm bảo tính kỹ thuật, kinh tế, thẩm mỹ II.CÁC TRUYỀN ĐỘNG CỦA MÁY BÀO GIƯỜNG 1. Truyền động chính của bàn máy      Truyền động của bàn là truyền động chính của máy là chuyển động tịnh tiến và có  tính chất chu kỳ lặp lại, mỗi chu kỳ có hai hành trình là hành trình thuận và hành trình ...  mơn trang bị điện,  đặc biệt là sự  giúp đỡ  tận tình   của thầy giáo hướng dẫn Trần Duy Trinh, em đã hồn thành xong bản thiết kế của   mình về đề tài  Thiết kế trang bị điện cho truyền động chính máy bào giường . Trong ...  cao cấp. Vậy việc lựa chọn một   hệ thống truyền động điện và tự động hố thích hợp cho máy là một bài tốn khó Mơn học trang bị điện đề cập đến phần điện của các máy gia cơng kim loại là   những máy chủ yếu và quan trọng trong cơng nghiệp nặng của nền kinh tế quốc dân