Thiết kế thay thế hệ thống truyền động quay chi tiết máy mài trũn 3A161

LỜI NÓI ĐẦU Đất nước ta giai đoạn thực q trình cơng nghiệp hố đại hố đất nước Nhiều nhà máy nhiều khu công nghiệp, khu chế xuất đời Để đáp ứng kịp thời nhu cầu phục vụ sản xuất ngày gia tăng nhà máy, khu cơng nghiệp đòi hỏi việc tự động hố q trình hoạt động, sản xuất nhà máy khu công nghệp phải nâng cao để đưa đến hiệu quả, chất lượng công việc ngày tốt Đứng trước tình hình đòi hỏi cần phải có đội ngũ cán kĩ thuật có trình độ chun mơn cao Q trình tìm hiểu thực tế với hướng dẫn tận tình thầy giáo Phan Cung đến đồ án em hoàn thiện Đề tài “ Thiết kế thay hệ thống truyền động quay chi tiết máy mài tròn 3A161” Nhằm giúp cho máy gọn nhẹ hơn, chất lượng điều chỉnh ổn định cao Để tạo chi tiết mài xác cao đồng thời nâng cao xuất chất lượng sản phẩm CHƯƠNG I TÌM HIỂU CHUNG VỀ CƠNG NGHỆ GIA CƠNG TRÊN CÁC LOẠI MÁY MÀI * Khái niệm mài: mài trình để nâng cao độ xác độ bóng chi tiết gia cơng Máy mài dùng để gia công tinh chi tiết sau gia cơng chi tiết máy tiện phay bào I Đặc điểm công nghệ Máy mài có hai loại chính: Máy mài tròn máy mài phẳng Ngồi có máy khác nhau: máy mài vô tâm, máy mài rãnh , máy mài cắt , máy mài răng… Thường máy mài có ụ chi tiết bàn, kẹp chi tiết ụ đá mài, có trục với đá mài Cả hai ụ chặt bề máy 1/ Máy mài tròn: Máy mài tròn có hai loại : máy mài tròn ngồi máy mài tròn Trên máy mài tròn chuyển động chuyển động chuyển động quay đá mài, chuyển động ăn dao di chuyển tịnh tiến di chuyển ụ đá dọc trục ( ăn dao dọc trục) di chuyển tịnh tiến theo hướng ngang trục ( ăn dao ngang) chuyển động quay chi tiết ( ăn dao vòng).Chuyển động phụ di chuyển nhanh ụ đá chi tiết vv HìnhI.1 HìnhI.2 Máy mài mòn ngồi a) Máy mài tròn ngồi: Máy mài mòn Máy mài tròn ngồi: Chia thành máy mài tròn thơng thường , máy mài tròn vạn máy mài tròn chun dùng.Trên máy mài tròn thơng thường, bàn bên quay góc 70, mài mặt với góc đỉnh nhỏ Trên máy mài tròn vạng năng, ngồi bàn quay được, ụ gá chi tiết ụ mài quay quang trục thẳng đứng góc lớn Do máy mài mài chi tiết có độ lớn , mài mặt đầu Máy mài tròn chuyên dùng sử dụng cho số chi tiết định máy mài trục khuỷu Trên máy mài có nhiều trục Các máy mài tròn đặc trưng đường kính chi tiết chiều dài lớn cho phép chi tiết mài Với máy mài tròn thơng dụng, đường kính lớn cho phép chi tiết dao động từ : 100 ữ 1600mm, chiều dài lớn cho phép từ 150 ữ 12500mm b) Máy mài tròn trong: Chia thành máy mài tròn thơng thường, máy mài tròn vạn năng, máy mài tròn tự động chuyên dùng máy mài bán tự động Trong hầu hết máy mài tròn ( trừ máy làmviệc theo phương pháp chạy dao hưóng kính) ụ mài mang trục đá ụ trước mang chi tiết thực chuyển độnh tịnh tiến Trên máy mài tròn thơng dụng, kho mài lỗ có đường kính từ 6ữ800mm, ụ mài thực chuyển dộng tịnh tiến khứ hồi, ụ trước gá chi tiết quay đứng chỗ Vì ụ mài có khối lượng nhỏ ụ trước nhiều, sơ đồ chuyển động theo phưong án cho phép trình mài êm , độ xác lỗ gia cơng cao ảnh hưỏng lực ma sát Ngoài ụ trước cố định tạo điều kiện trang bị cấu khí nén thuỷ lực để tháo gá chi tiết dễ dàng, cấu kiểm tra kích thước lỗ mài, cấu cấp phôi tự động cho máy… Máy mài tròn sử dụng để mài lỗ thơng khơng thơng có tiết diện trụ côn, mài lỗ mài mặt đầu lần gá 2/ Máy mài phẳng Máy mài phẳng có hai loại : Mài biên đá mặt đầu mặt đầu Chi tiết kẹp chặt bàn máy tròn chữ nhật máy máy mài biên đá , đá mài quay tròn chuyển động tịnh tiến ngang so với chi tiết, bàn máy mang chi tiết chuyển động tịnh tiến qua lại Chuyển động quay đá chuyển động chính, chuyển động ăn dao di chuyển đá ( ăn dao ngang ) chuyển động chi tiết ( ăn dao dọc ) máy mài mặt đầu đá bàn tròn chữ nhật, chuyển động quay đá mài chuyển động chính, chuyển động ăn dao di chuyển ngang đá ( ăn dao ngang ) chuyển động tịnh tiến qua lại bàn mang chi tiết ( ăn dao dọc ) Một tham số quan trọng chế độ mài : v = 0,5d ựd 10-3 ( m/s) Trong : d - đường kính đá mài, mm ự d - tốc độ quay đá mài rad/s Thông thường v = 30 ữ 50 m/s II Các đặc điểm truyền động điện trang bị điện máy mài 1/ Truyền động Thơng thường máy mài khơng yêu cầu điều chỉnh tốc độ, nên sử dụng động khơng đồng rơ to lồng sóc máy mài cỡ nặng để trì tốc độ cắt khơng đổi mòn hay kích thước gia cơng thay đổi, thường sử dụng truyền động động có phạm vi điều chỉnh tốc độ D = 2ữ /1 với công suất không đổi máy mài trung bình nhỏ v = 50 ữ 80 m/s nên đá mài có đường kính lớn tốc độ quay đá 1000vg/ ph máy mài có đường kính nhỏ tốc độ đá cao Động truyền động động đặc biệt, đá mài gắn trục động cơ, động có tốc độ ( 2400 ữ 4800 vg/ ph ) , lên tới ( 150000 ữ 200000vg/ ph) Nguồn động biến tần, máy phát tần số cao ( BBTquay), biến tần tĩnh ( BBT thyristor) Mô men cản tĩnh trục động thường 15 ữ 20 % mơ men định mức Mơ men qn tính đá và cấu truyền lực lại lớn: 500 ữ 600% mơ men qn tính động cần hãm cưỡng động quay đá Khơng yêu cầu đảo chiều quay động quay đá / Truyền động ăn dao a Máy mài tròn : máy mài cỡ nhỏ truyền động quay chi tiết dùng động không đồng nhiều cấp tốc độ ( điều chỉnh số đôi cực P) với : D= (2ữ 4) /1 máy cỡ lớn dùng hệ thống biến đổi - động điện chiều (BBĐ- ĐM) , hệ số KĐT- ĐM có D=10/1với điều chỉnh điện áp phần ứng Truyền động ăn dao dọc bàn máy tròn cỡ lớn thực theo hệ BBĐ- ĐM với D= ( 20 ữ 25)/1 Truyền động ăn dao ngang sử dụng thuỷ lực b Máy mài phẳng : Truyền động ăn dao ụ đá thực lặp lại nhiều chu kì, sử dụng thuỷ lực Truyền động ăn dao tịnh tiến qua lại bàn dùng hệ truyền động chiều với D = (8 ữ 10) /1 / Truyền động phụ Sử dụng động khơng đồng ro to lồng sóc / Đặc tính máy mài: Đặc tính cấu sản xuấ khái quát phương trình  ω   M c = M o + ( M dm− M 0)  ω  dm q Trong đó: Mw: Mơ men ứng với tốc độ w = Mđm: Mô men ứng với tốc độ định mức wđm Mc: Mô men ứng với tốc độ w q: Số mũ phụ thuộc vào loại cấu sản xuất với máy mài nói riêng máy cắt gọt kim loại nói chung, q thường nhận hai giá trị q = (ứng với truyền động Mc = 1/w p = Const) q = (ứng với truyền động ăn dao Mc = Mđ = Const) Trong thực tế, đặc tính cấu sản xuất không giữ cố định theo quy luật toàn phạm vi điều chỉnh tốc độ mà thay đổi theo điều kiện công nghệ điều kiện tự nhiên Đối với truyền động máy mài mòn, nói chung cơng suất khơng đổi (p = Const) tốc độ thay đổi mơ men tỷ lệ ngược với tốc độ Mc = 1/w Như vậy, tốc độ thấp mơ men lớn nên kích thước phận khí phải chọn lớn lên, điều khơng có lợi Mặt khác, thực tế sản xuất cho thấy tốc độ thấp dùng cho chế độ làm việc nhẹ (Fz pz phải nhỏ) vùng tốc độ thấp, người ta giữ mơ men khơng thay đổi cơng suất thay đổi theo quan hệ bậc với tốc độ Đối với truyền động ăn dao nói chung, mơ men không thay đổi điều chỉnh tốc độ Tuy nhiên, vùng tốc độ thấp, lượng ăn dao nhỏ, lực cắt F z bị hạn chế chiều sâu cắt tới hạn t Trong vùng này, tốc độ ăn dao giảm, lực ăn dao mô men ăn dao giảm theo Ở vùng tốc độ cao, tương ứng với tốc độ Vz truyền động phải lớn, giữ F ad lớn cũ cơng suất truyền động q lớn, cho phép giảm nhỏ lực ăn dao vùng này, mô men truyền động ăn dao giảm theo F2 Fad V O Vgh VZ O V1 V2 Vad Hình I.3 Truyền động Hình I.4 Truyền động ăn dao Một hệ thống truyền động điện có điều chỉnh gọi tốt đặc tính điều chỉnh giống đặc tính máy Khi đó, động sử dụng hợp lý tức làm việc đồng tải tốc độ Nhờ đó, hệ thống truyền động đạt tiêu lượng cao Nói cách khác, lựa chọn động có kích thước nhỏ cho máy Đặc tính điều chỉnh truyền động điện quan hệ công suất mô men động với tốc độ động chiều kích từ độc lập, điều chỉnh điện áp M.P M P W O Wmi Vgh Vma n x W HìnhI.5: Quan hệ M(w) p(w) động chiều kích từ độc lập Phần ứng từ thơng máy khơng đổi ta có: M = K.φ Iu = Const; p = M.ω = ω Khi điều cỉnh từ thông, điện áp phần cứng khơng đổi M = K.φ = 1/w; p = Mw = Const Kết hợp hai phương pháp điều chỉnh ta có đồ thlị hình 1-2 Đặc tính điều chỉnh vùng có dạng giống đặc tính truyền động Một tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng hệ thống truyền động điện độ ổn định tốc độ cao Nói chung, truyền động ăn dao yêu cầu ∆ω% ≤ (5 ÷ 10%) truyền động u cầu ∆ω% (5 ÷ 15%) CHƯƠNG II TÌM HIỂU VỀ TRANG BỊ ĐIỆN MÁY MÀI TRỊN 3A161 Máy mài tròn 3A161 dùng để gia công mặt trụ chi tiết có chiều dài 1000mm đường kính 280 mm; đường kính đá mài lớn 600mm II.1 Tìm hiểu sơ đồ điện máy mài 3A161 Máy mài 3A161 có sơ đồ điện sau Hình vẽ CHƯƠNG V THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN V.1 Sơ đồ khối: U ~ ĐF RC SS TX KĐX Uđk Hình V-1 Sơ đồ gồm khâu: - Khâu khâu đồng pha - Khâu khâu cưa - Khâu khâu so sánh - Khâu khâu tạo xung - Khâu khâu khuếch đại xung Khâu đồng pha nhằm tạo tín hiệu đồng pha với điện áp lưới Sau góc điều hiển phát xung tính từ thời điểm điện áp anốt Thyrsitor dương điện áp catốt Thyristor Sau khối tạo cưa tạo điện áp Uo so sánh với điện áp điều khiển biến đổi xuất liên xung điều khiển Sau khuếch đại, chỉnh xung đảm bảo đủ biên độ, độ rộng đưa vào cực điều khiển Thyrsitor V.1.1 Khối đồng pha: R2 u θ O uA θ O Hình V-2 Nguyên lý làm việc Khâu đồng pha khâu tạo tín hiệu xung có dạng xung vng có pha trùng với pha điện áp nguồn Để đưa tới khâu so sánh khâu tạo xung Trong trường hợp ta thay đổi độ rộng xung vuông Tuy nhiên để dải điều chỉnh điện áp đạt tối đa thơng thường độ rộng xung vuông phải lớn giới hạn cho phép điều chỉnh V.1.2 Khối tạo xung cưa: +E d4 R5 R3 R4 T2 r T1 d3 c1 T3 VR1 R6 -E θ uA UC Uđk θ Hình V-3 Nguyên lý làm việc Mạch tạo xung cưa có chất lượng tương đối tốt ta tạo dòng phóng cho tụ nguồn dòng Trên sơ đồ Transistor T làm việc chế độ nguồn dòng điện áp điện trở emiter VR1 + R7 Khi có tín hiệu điều khiển vào Transistor T mở Tụ C nạp nhanh đến nguồn theo đường +un, R6, T2, C1 điểm trung tính nguồn Khi T2 bị khố lúc tụ C phóng điện qua nguồn dòng tạo Transistor T3 V.1.3 Khâu so sánh: Sơ đồ: R26 R7 OA2 + UC Uđk θ UD θ Hình V-4 Nguyên lý hoạt động Gồm hai điện trở hạn chế dòng khuếch đại OA OA2 làm việc trigger trạng thái thay đổi Urc = Uđk Khi Urc > Uđk Uss = + Ubh Khi Urc < Uđk Uss = - Ubh Khi Urc = Uđk Uss = Góc điều khiển tăng khoảng từ ÷ 180o điện áp tải tương ứng thay đổi từ Uđm ngược lại Các xung đầu củ so để tạo xung chùm đưa vào khuếch đại xung xung điều khiển khuếch đại đạt công suất biên độ thoả mãn điều kiện mở van V.1.4 Khối tạo xung chùm: Sơ đồ: +E R15 D7 R16 555 C2 C3 Hình V-5 Udd tnạp C2 = 0,693R11C2 tphóngC2 = 0,693R11C2 TCK = tn + tph f = 1/TCK V.1.5 Khâu khuếch đại xung Sơ đồ: D5 +15 V D6 D4 R11 R12 R14 Q3 R13 Q4 Hình V-6 Ngun lý làm việc: Vì cơng suất tín hiệu nhận đầu so sánh thường nhỏ khơng thể kích mở Thyristor ta phải khuếch đại xung Bộ khuếch đại xung nhằm tạo đồng với tín hiệu từ đầu so sánh Xung đầu khuếch đại tạo xung đưa vào cực điều khiển Thyristor công suất qua biến áp xung Bộ khuếch đại tạo xung dùng cặp Transistor mắc kiểu darlington Cặp darlington coi tương đương với transistor Khi chưa có xung vào cực bazơ Q Q3 Q4 bị khố nên khơng có dòng qua biến áp xung Nên đầu biến áp xung khơng có xung Khi có xung dương đặt vào cực bazơ Q làm cho Q3 Q4 thông điện áp +Ec đặt nên cuộn sơ cấp biến áp xung Ở thứ cấp biến áp xung có xung kích mở Thyristor Khi xung vào tắt làm cho Q3 Q4 khoá biến áp xung ngắt dòng Lúc điốt D thơng làm triệt tiêu sức điện động làm Thyristor không bị áp điốt D ngăn chặn xung âm có Thyristor khố V.2 Tính chọn phần tử mạch điều khiển V.2.1 Tính khâu đồng pha: Chọn R1 = 5kΩ điot D1, D2 loại 1N5402 V.2.2 Tính mạch tạo xung cưa: Điện áp tụ C nạp là: Uc = ) I cdt( I c = const c∫ Điện áp tụ C phóng là: U c = − I ct + U cm (1) c Ta có: I βT = E R I c = βT3.I β T3 = βT3 E R (2) Thay (2) vào (1) ta có: Uc = − E βT3 t + U cm C R Tại t2 = 9m/s Uc = ⇒ U cm = Ta có: R = E βT3 t2 C R βT3.Et C.U cm Chọn C = 1µF Ucm = 6V E1 = 15V T2 = 9m/s Chọn T3 làm Transitor C828 có thơng số sau: UCE = 35V ICE = 250ma β = 10÷ 150 Chọn Ic = 40mA β = 10 10.15.9.10−3 Ta có: R = VR + R = = 22,5K Ω 6.1.10−3 Chọn T2 transitor Mπ41 có thơng số sau: Ic = 150mA β = 30 Ta có: I βT = R5 = R6 = 150 = 5mA 30 U cm = = 1,2K Ω βT2 5.10−3 E 12 = = 10.10−3( A ) R 1,2.10 I 10 = I βT = CT2 = = 1mA βT2 10 I ET = I CT2 = I Cl Chọn T1 transitor D163 có: I βT1 = R3 = R2 = I CT1 = = 0,1mA βT2 10 E I βT1 U ng I βT1 = 12 = 120K Ω 0,1 = 0,6 = 6K Ω 0,1 V.2.3 Tính khâu so sánh: Chọn R8 = R9 = R10 = 10KΩ Chọn khuếch đại thuật tốn loại µa741 V.2.4 Tính khâu khuếch đại xung: Biến áp xung: Chọn Thyristor loại Tc10 có thơng số sau: I2 = iđk = 0,42A U2 = Uđk = 10V Chọn n = E1 = 15V Ta có: U = n.U = 2.10= 20V I1 = I 0,42 = = 0,21A n Chọn Q4 transitor D163 làm việc chế độ xung có thơng số sau: Uc = 85V Icmax = 6A f = 15µHz β = 10 ÷ 320 Ta có: I βQ4 = R 22 = I cQ4 β Q4 E1 I βQ4 = 0,21 = 10mA 20 = 15 = 1,5( K Ω ) 10.10−3 Chọn Q3 transitor D 163 làm việc chế độ xung có thơng số sau: I cmax = 6a β Q3 = R14 = I cQ3 β Q3 E1 I bQ3 = 10 = 0,5mA 50 = 15 = 30K Ω 0,5.10−3 Chọn R16 = 25Ω R17 = 7kΩ Các điot D5, D6 chọn loại 1N5402 V.2.5 Tính máy biến áp xung: Chọn vật liệu sắt Ferit dạng hình xuyến làm việc phần đặc tính từ có ∆B = 0,3 Tecla ∆H = 30A/m Độ từ thẩm lõi sắt từ là; µ tb = ∆B 0,3 = = 8.103 H / m −6 µ o∆H 1,25.10 30 Thể tích lõi sắt từ là: V = Q.1= µ tb.µ o.tx S.U 1.I µ ∆B2 (1) Trong đó: Q: Là tiết diện lõi sắt từ µtb: Là độ từ thẩm lõi sắt từ µ0: Là độ từ thẩm khơng khí tx: Là độ rộng xung tx = 600µs S: Là mức sụt biên độ xung S = 0,15 U1: Là điện áp sơ cấp biến áp xung U1 = 20V I1: Là dòng điện sơ cấp máy biến áp xung I1 = 0,21A Thay vào (1) ta có: 8.103.1,25.10−6.0,15.20.0,21 V= = 3,78cm3 0,3 Lấy hệ số an tồn 1,5 ta có: V = 3,78 1,5 = 5,67cm3 Chọn biến áp hình xuyến loại 0215/40 có thơng số sau: D = 45mm a = 7,5mm v = 6,5mm Q = 0,39cm2 d = 25mm Số vòng sơ cấp biến áp xung U = W1.Q Ut dB 20.6.10−4 ⇒ W1 = x = = 1025vòng dt ∆B.Q 0,3.0,39.10−4 Số vòng cuộn thứ cấp là: W2 = W1 1025 = = 512vòng n Tiết diện cuộn dây sơ cấp là: S1 = I 0,21 = = 0,06mm2 J 3,5 Tiết diện cuộn dây thứ cấp là: S2 = I 0,42 = = 0,12mm2 J 3,5 Chọn J = 3,5A/mm2 Đường kính dây quấn sơ cấp là: d1 = 4S1 4.0,06 = = 0,276mm π 3,14 Đường kính dây quấn thứ cấp là: d2 = 4S2 4.0,12 = = 0,39mm 3,14 HèNH V Đồ án tốt nghiệp KT LUẬN Qua trình thiết kế đồ án tốt nghiệp giúp em hiểu rõ sâu vấn đề lý thuyết, thực tế liên quan đến đề tài nhằm củng cố cho em kiến thức học trường Đồng thời giúp em có thêm số ký thiết kế hệ thống cụ thể thực tế Vì thời gian kiến thức có hạn em hoàn thành cách tương đối nhiệm vụ giao phần khơng tránh khỏi thiếu sót Vậy em mong bảo thêm thầy để đồ án em có kết tốt Trong trình làm đồ án em nhận giúp đỡ tận tình thầy giáo mơn giúp chúng em hồn thành tt bn ỏn ny Đồ án tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO - Điện tử công suất Nguyễn Bính 2- Truyền động điện Bùi Quốc Khánh Nguyễn Văn Liễn Nguyễn Thị Hiền 3- Trang bị điện - điện tử máy gia công kim loại Nguyễn Mạnh Tiến 4- Khí cụ điện Vũ Quang Hồi Phạm Văn Chới Bùi Tín Hữu Nguyễn Tiến Tơn Kỹ thuật điện Đặng Văn Đảo Điện tử công suất Lê Văn Doanh Vụ Trung Học chuyên nghiệp dạy nghề §å ¸n tèt nghiƯp MỤC LỤC Hình III-15a 37 ... công nghệ Máy mài có hai loại chính: Máy mài tròn máy mài phẳng Ngồi có máy khác nhau: máy mài vô tâm, máy mài rãnh , máy mài cắt , máy mài răng… Thường máy mài có ụ chi tiết bàn, kẹp chi tiết. .. đá chi tiết vv HìnhI.1 HìnhI.2 Máy mài mòn ngồi a) Máy mài tròn ngồi: Máy mài mòn Máy mài tròn ngồi: Chia thành máy mài tròn thơng thường , máy mài tròn vạn máy mài tròn chun dùng.Trên máy mài. .. 600% mơ men qn tính động cần hãm cưỡng động quay đá Không yêu cầu đảo chi u quay động quay đá / Truyền động ăn dao a Máy mài tròn : máy mài cỡ nhỏ truyền động quay chi tiết dùng động không đồng nhiều