đồ án thiết kế máy bào giường

MỤC LỤC MỤC LỤC CHƯƠNG I CHỌN CƠNG SUẤT TRUYỀN ĐỘNG CHÍNH MÁY BÀO GIƯỜNG 1.1 Giới thiệu chung máy bào giường 1.1.1 Đặc điểm công nghệ 1.1.2 Hoạt động máy 1.1.3 Đồ thị vận tốc .5 1.1.4 Đồ thị phụ tải truyền động 1.2 Chọn kiễm nghiệm công suất động .8 1.2.1 Phương pháp chọn cơng suất động truyền động máy bào giường 1.2.2 Tính chọn kiểm nghiệm cơng suất động 14 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ MẠCH LỰC HỆ TRUYỀN ĐỘNG TỰ ĐỘNG ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU .21 2.1 Đặt vấn đề 21 2.2 Phân tích lựa chọn mạch lực hệ truyền động 21 2.2.1 Hệ thống truyền động máy phát-động (F-Đ) .21 2.3.2 Hệ truyền động Thyristor – Động (T-Đ) .23 2.3.3 Hệ truyền động Xung áp – Động (XA-Đ) 24 2.4 Đánh giá lựa chọn mạch lực cho hệ truyền động 25 2.4.1 Đánh giá 25 2.4.2 Lựa chọn phương án điều khiển .25 2.5 Thiết kế cấu trúc mạch T- Đ .26 2.5.1 Lựa chọn sơ đồ nối dây mạch lực 26 2.5.2 Chỉnh lưu điều khiển hình tia pha 26 2.5.3 Chỉnh lưu cầu pha 28 2.5.4 Lựa chọn phương án đảo chiều 29 2.5.6 Đảo chiều dòng điện phần ứng cách dùng công tắc tơ .30 2.5.7 Đảo chiều dòng điện phần ứng hai chỉnh lưu cầu triristor mắc song song ngược 30 2.5.8 Kết luận 31 2.6 Sơ đồ nguyên lý mạch động lực hệ truyền động 31 2.6.1 Giới thiệu sơ đồ 31 2.6.2 Nguyên lí làm việc mạch động lực 32 2.7 Tính chọn tham số mạch lực 33 2.7.1 Tính điện áp khơng tải chỉnh lưu thông số máy biến áp 33 2.7.2 Tính chọn thyristor 38 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN HỆ TRUYỀN ĐỘNG TỰ ĐỘNG 44 SVTH: Thái Tiên Dũng 3.1 Thiết kế cấu trúc điều khiển hệ truyền động T – Đ .44 3.1.1 Hệ thống truyền động tự động CL – Động chiều dùng khuếch đại tổng (T – Đ) 44 3.2 Nghiên cứu phương pháp thiết kế điều khiển 45 3.2.1 Tổng quan điều chỉnh tự động tốc độ động .45 3.2.2 Đặt vấn đề 45 3.2.3 Cơ sở lý thuyết điều khiển .46 3.4 Các phương pháp tổng hợp điều khiển 50 3.4.1 Nguyên lý tối ưu độ lớn (modun) .50 3.4.2 Nguyên lý tối ưu đối xứng .51 3.4.3 Mô để xác định chất lượng diều khiển 52 3.4.4 Thiết kế điều khiển dòng điện tốc độ cho động 52 3.4.5 Thiết kể điều khiển dòng điện .53 3.4.6 Thiết kế điều khiển tốc độ 55 CHƯƠNG IV KIỂM TRA, ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HỆ TRUYỀN ĐỘNG BẰNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG VÀ HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG 58 4.1 Kiểm tra, đánh giá chất lượng trạng thái tĩnh 58 4.2 Kiểm tra tính ổn định hệ thống .59 4.2.1 Tiêu chuẩn ổn định đại số 59 4.2.2 Xét tính ổn định hệ thống 60 4.3 Kiểm tra, đánh giá chất lượng động hệ thống phần mềm Matlab Simulink 61 4.3.1 Kiểm tra đánh giá mạch vòng dòng điện 61 4.3.2 Kiểm tra chất lượng động tốc độ sau có điều khiển tốc độ .62 SVTH: Thái Tiên Dũng CHƯƠNG I CHỌN CƠNG SUẤT TRUYỀN ĐỘNG CHÍNH MÁY BÀO GIƯỜNG 1.1 Giới thiệu chung máy bào giường 1.1.1 Đặc điểm công nghệ Máy bào giường máy gia cơng chi tiết có khối lượng kích thước lớn.Chiều dài bàn máy từ 1,5-12m.Tuỳ thuộc vào chiều dài bàn máy lực kéo người ta chia máy bào giường thành loại: - Máy cở nhỏ có chiều dài Lb< 3m,lực kéo Fk=30 - Máy cở trung bình: Lb=4 - Máy cở lớn (nặng): có Lb> 5m, Fk>70 KN ¿ m, Fk=50 ¿ ¿ 50 KN 70 KN Hình 1; Hình dạng bên ngồi máy bào giường 1-chi tiết gia công 5- Xà ngang 2- Bàn máy 6- Trục máy 3- Dao cắt 7- Thân máy 4- Bàn máy 8- Hộp điều khiển SVTH: Thái Tiên Dũng 1.1.2 Hoạt động máy Chi tiết gia công kẹp chặt bàn máy, làm việc bàn máy chuyển động tịnh tiến qua lại dọc theo thân máy (đây chuyển động máy bào giường).Dao cắt kẹp chặt bàn dao đứng Bàn dao đứng gá xà ngang,xà ngang giữ cố định gia công gia công bàn máy dịch chuyển qua lại theo chu kỳ lặp lặp lại.Mỗi chu kỳ hành trình kép: gồm hành trình thuận hành trình ngược Ở hành trình ngược bàn máy chạy nhanh vị trí ban đầu khơng thực cắt gọt gọi hành trình khơng tải Khi kết thúc hành trình kép bàn dao dịch theo phương ngang khoảng S gọi lượng ăn dao(mm/hành trình kép).Chuyển động bàn dao gọi chuyển động ăn dao (từ thời điểm đảo chiều từ hành trình ngược sang hành trình thuận kết thúc trước dao ăn vào chi tiết hành trình tiếp theo).Phạm vi điều chỉnh lượng ăn dao D=(100-200)/1;lượng ăn dao cực đại đạt tới (80-100)mm/hành trình kép Cơ cấu ăn dao yêu cầu làm việc với tần số lớn, đạt tới 1000lần/giờ.Chuyển động ăn dao thường thực động khơng đồng rơto lồng sóc hộp tốc độ Lượng ăn dao hành trình kép truyền động hệ trục vít-êcu tính biểu thức: S= ωtv t.T (1) Còn hệ truyền động bánh răng-thanh : S= ω br z.t.T (2) Trong đó: ω br ,ω tv vận tốc góc bánh răng,trục vít (l/s) Z: số bánh t :là bước trục vít (mm) T:là thời gian làm việc trục vít ,thanh răng(s) Truyền động phụ đảm bảo di chuyển nhanh bàn dao,xà ngang nâng đầu dao hành trình ngược thực động không đồng nam châm điện SVTH: Thái Tiên Dũng 1.1.3 Đồ thị vận tốc Hình 1- Đồ thị vận tốc máy bào giường Đây đồ thị vận tốc máy bào giường chu kỳ làm việc giả sử bàn máy đầu hành trình thuận tăng tốc độ đến V 0=5-15m/ph(gọi tốc độ vào dao) ứng với khoảng thời gian t 1.Tốc độ giữ ổn định khoảng thời gian t2,sau dao cắt bắt đầu ăn vào chi tiết với tốc độ V khoảng thời gian t3.Sau bàn máy tăng tốc lên đến tốc độ V th ứng với khoảng thời gian t Bàn máy trì tốc độ Vth (tốc độ cắt gọt)trong khoảng thời gian t5.Lúc gần hết hành trình bàn máy giảm tốc độ từ V th xuống V0 khoảng thời gian t 0.Tốc độ V0 trì khoảng thời gian t 7và t8 dao khỏi chi tiết động truyền động thực hảm dừng khoảng thời gian t9 đảo chiều quay tăng tốc độ hành trình ngược lên giá trị V ng khoảng thời gian t10 Tốc độ Vng trì khoảng thời gian t11.Gần cuối hành trình ngược bàn máy giảm tốc độ xuống tốc độ V0 ứng với khoảng thời gian t12 ,tốc độ V0 trì khoảng thời gian t12 sau động lại thực hảm dừng để chuẩn bị đảo chiều quay sang chiều thuận hành trình tiếp theo.Thời gian khoảng thời gian t 14 Q ua việc phân tích đồ thi vận tốc bàn máy ta thấy truyền động máy bào giường trình tốc độ lớn (đó khoảng thời gian t1,t4 ,t6,t9,t10,t14) Động truyền động làm việc điều kiện nặng nề,tần số đảo chiều lớn Tốc độ hành trình thuận V th xác định tương ứng với chế độ cắt định thường có giá trị từ 5-75mm/ph.tốc độ cơng suất lớn đạt từ 75120mm/ph Để tăng suất máy người ta thiết kế cho tốc độ không tải V ng có giá trị lớn gấp (2-3)lần Vth.Tuy nhiên tốc độ Vng tăng cao kéo theo thời SVTH: Thái Tiên Dũng gian độ hai chu kỳ làm việc tăng lên suất máy cải thiện.Vì điều cần lưu ý thiết kế truyền động cho máy bào giường phải giảm thời gian độ.Một biện pháp để đạt mục đích phải xác định tỷ số truyền tối ưu cấu truyền động tự động đến cấu làm việc đảm bảo máy khởi động với gia tốc lớn Tỷ số truyền tối ưu xác định biểu thức: MC itư= M √( MC M ) + Jm Jp (3) Trong đó: Mc: Mômen cản trục làm việc (Nm) M: Mômen lúc khởi động (Nm) Jp: Mơmen qn tính động (kgm) Jm: Mơmen qn tính máy (kgm) itư: Tỷ số truyền tối ưu máy Hình 2: Biểu đồ quan hệ quán tính với chiều dài máy bào giường Việc lựa chọn tỷ số truyền tối ưu máy bào giường quan trọng.Thời gian q độ phụ thuộc vào mơmen qn tính máy,mơmen quán tính máy tăng tỷ lệ với chiều dài bàn máy.Sự phụ thuộc thể đồ thị hình Jb: momen qn tính bàn Jct: momen quán tính chi tiết SVTH: Thái Tiên Dũng Jt: momen quán tính truyền J=Jb+Jct+Jt (4) Tuy nhiên thời gian độ giảm nhỏ lực động phát sinh hệ thống thời gian độ phải đủ lớn để di chuyển đầu dao 1.1.4 Đồ thị phụ tải truyền động Phụ tải truyền động xác định lực kéo tổng tổng thành phần lực: lực cắt Fz lực ma sát Fms gờ trượt với bàn máy Ta có : Fk=Fz+Fms - (5) Ở hành trình thuận : + Lực ma sát : Fms= μ [ F y + g ( mb +mct ) ] Fms= (6) μ ( F y +Gct +Gb ) Trong : μ hệ số ma sát bàn máy gờ trươt (0,05-0,08) Fy: Thành phần thẳng đứng lực cắt (Fy=0,4Fz) (N) Gct: Trọng lượng chi tiết (N) Gb: Trọng lượng bàn máy (N) Lực cắt : Fz=9,81.CF.txF.SyF.Vn (7) ( Các hệ số cF,xF,yF,n tra bảng ) - Ở hành trình ngược : Fz=0l; Fms= μ ( Gct +G b ) Khi lực kéo tổng hợp là: Fk=Fms= μ ( Gct +G b ) (8) (9) Qua trình bào chi tiết máy bào giường tiến hành với công suất gần không đổi P=const.Nghĩa lực cắt lớn ứng với tốc độ nhỏ ngược lại Tuy nhiên máy cở nặng đồ thị phụ tải có sơ đồ dạng SVTH: Thái Tiên Dũng Jct Hình Đồ thị phụ tải truyền độngchính máy bào giường + Ở vùng 0