Tính toán thông số Nam châm điện và lõi từ

THIẾT KẾ TÍNH TỐN CƠ CẤU CHẤP HÀNH ĐIỀU CHỈNH ÁP SUẤT PHANH 1.Tính tốn thiết kế nam châm điện 1.1.Cấu tạo nguyên lý làm việc nam châm điện Nam châm điện loại khí cụ điện dùng để biến đổi điện thành Đó cuộn dây có lõi sắt từ, có điện sinh lực hút điện từ hút vật sắt thép để gần, cắc điện lực hút điện từ theo Nam châm điện dùng rộng rãi nhiều lĩnh vực khác Ví dụ tự động hóa thiết bị rơ le, công tắc tơ, máy biến đổi có phận quan trọng nam châm điện Trong khống chế xa, nam châm điện dùng việc thao tác van hơi, van dầu, van điện từ Trong công nghiệp nam châm điện dùng cầu trục, làm phận nâng sắt thép hay sắt vụn lên cao Trong truyền động điện, nam châm điện dùng ổ ly hợp điện từ, búa điện động, hút từ máy mài ,…Lợi dụng lực hút điện từ giảm nhẹ lao công nặng nhọc mà nâng cao hiệu suất lao động chất lượng sản phẩm Chính mà kĩ thuật người ta thường dùng tới nam châm điện Người ta thây nam châm điện cực lớn máy gia tốc quay lĩnh vực nguyên tử , sinh hoạt ngày người ta thấy chuông điện dạng nam châm điện Về cấu tạo nam châm điện gồm có cuộn dây ,lõi sắt từ ,nắp Kết cấu đơn giản Cũng có loại nam châm điện khơng có nắp mà có lõi từ Đối với loại nam châm điện , vật liệu sắt thép bị hút xem nắp 1.2.Phân loại nam châm điện a).Phân loại theo nguyên tắc động có loại trí loại hút - Loại trí dùng để giữ vật liệu sắt thép , giữ chặt chi tiết để gia công khí hay chuyên chở Loại nam điện khơng có nắp , từ thơng qua vật liệu sắt thép chi tiết gia công hay chuyên chở khép kín lõi , thí dụ : ổ ly hợp điện từ , bàn hút điện từ máy mài , càu trục , kẹp máy cơng cụ - Loại hút có nắp chuyển động , cho điện vào cuộn dây ,sẽ hút nắp di chuyển khoảng cách tác động đến phận khí khác , thí dụ : loại rơ le tự động ,công tắc tơ ,van điện từ ,búa điện động , chuông điện ,vv… b).Phân loại theo dòng điện cuộn dây Loại chiều loại xoay chiều : - Loại chiều dong điện chiều cung cấp cho cuộn dây Từ thông không biến thiên theo thời gian , lõi dịng điện xốy từ trễ Vật liệu thường sắt thể khối , gia công dễ dàng Lõi thường có tiết diện trịn - Loại xoay chiều nguồn điện xoay chiều cung cấp cho cuộn dây Từ thông biến thiên theo thời gian , có hao tổn dịng điện xốy từ trễ sắt từ Dể giảm bớt hao tổn , thường dùng tôn silic xếp lại ,mà không dùng vật liệu sắt từ thể khối Lõi thường có tiết diện chữ nhật , cn dây thường làm theo hình trịn c).Phân theo cách mắc cuộn dây vào nguồn điện có : Loại mắc nối tiếp song song - Mắc nối tiếp thường cuộn dây có số vịng ,dây dẫn to điện trở điện kháng cuộn dây tương đối bé , xem ảnh hưởng khơng đáng kể mạch điện Vì trị số dịng điện cn dây mắc nối tiếp khơng phải điện trở điện cảm cuộn dây định mà phụ tải mạch điện định - Mắc song song thường cuộn dây có số vịng lớn , dây dẫn bé định Khi đấu vào nguồn điện tồn điện áp cho vào cuộn dây Điện trở điện kháng so với cuộn dây chiều lớn nhiều d).Phân theo tốc độ tác động có loại tác động nhanh ,tác động trung bình tác động chậm Trên sở nam châm điện tác động trung bình , dùng thêm số phương pháp đặc biệt biến đổi thành nam châm điện tác động nhanh hay chậm e).Phân theo hình thức chuyển động nắp có loại : hút thẳng hút quay f).Phân theo số lượng lõi từ : nam châm lõi từ ,2 lõi từ g).Phân theo kết cấu lõi từ Kết luận : Ta chọn phương án thiết kế nam châm điên lõi từ 1.3.Tính tốn chi tiết Sơ đồ bố trí Chọn sơ số vòng dây : W = 1700 vòng ; I = 0,8 A Chia nhánh suy IW1 = IW2 = 1700.0,8 = 1360 ampevong −8 Hệ số từ dẫn kẽ khơng khí µ0 = 1,25.10 (Henry/cm) Nhiệt chênh cho phép : θ = 65 Nhiệt độ môi trường xung quanh t = 40 C , Vì lõi nam châm điện chiều vật truyền nhiệt tốt , nên chọn hệ số −4 tỏa nhiệt µ m = 12,04.10 (W/cm C) Theo bảng -1 trang 60 (Tính tốn nam châm điện) lk β = − =6 chọn bk lk bk - chiều cao bề rộng cuộn dây Theo bảng 4- trang 60 (Tính tốn nam châm điện) ,Điện trở suất dây đồng ứng với nhiệt chênh cho phép lớn θ = 65 cộng với 0 nhiệt độ môi trường xung quanh t = 40 C , nghĩa ứng với nhiệt độ 105 C ς 105 = 0,02339(mm / m) Vì đường kính dây dẫn chưa tính , nên hệ số nhét đầy chọn theo kinh nghiệm trị số trung bình fk = 0,45 Ta tính bề rộng cuộn dây : ς (IW) bk = 20 µ m f k θ β = 0,02339.13602 =3 20.12,04.10 −4.0,45.65.6 = 11,95 Đường kính tiết diện d = cm, khe hở đường sức δ = 0,2cm d2 32 Suy S = S = π = 3,14 = 7,65cm Từ dẫn khe hở khơng khí G : S 7,65 1 µ = µ0 = 19,125µ G G G = = 2= δ 0, Suy từ thông φ φ = φ = IW1.G = 1360.19,125.1,25.10 -8 = = 32512,5 ⇒ Lực từ  φ  F = 2F1 = 2.2  5000 ÷ S =    32512,5  = 2.2  5000 ÷ 7,65 = 22,1(KG)   Với bk = 11,95 ,ta chọn bk = 12 mm Tính đường kính dây dẫn Biết đường kính lõi 30 mm lúc tính sơ ,chọn đường kính cuộn dây Dq = đường kính lõi ,vậy đường kính trung bình cuộn dây : Dcp = 30 + 12 = 42 mm = 0,042 m Theo – trang 58 (Tính tốn nam châm điện ) ta tính đường kính dây dẫn : d= 4ς Dcp IW U = 40,02339.0,042.1360 12 = 0,667 Tra bảng phụ lục trang 129 suy ddây = 0,67 mm Suy ddây(cả cách điện) = 0,72 mm d day 0,67 = 3,14 = 0,3526 Diện tích tiết diện dây : S = π 4 Mật độ dòng điện i : Chọn i = 2,3 Suy I = 0,3826.2,3 = 0,81 A IW Số cuộn dây : W= 0,81 = 1677 vòng Tiết diện cuộn dây : Qk Qk = W.Sd 1677.0,3526 = f 0,45 = 1314 mm Chiều cao cuộn dây : lk lk = Q k 1314 = = 109,5 bk 12 ≈ 110mm Điện trở dây dẫn R : R= ς l 0,02339.3,14.0,42.1677 = S 0,3526 = 14,68Ω Từ ta có cường độ dòng điện I : I = U/R = 12/14,68 = 0,87 A ⇒ IW = 0,87.1677 = 1370 > 1360 ampevong (thỏa mãn) 2.Kiểm nghiệm 2.1.Kiểm nghiệm lực : ta có lcp = (7,4 + 11 + ).2 = 42,8 φδ = 32512,5 Ta chọn φδ = 28000 Suy B = φS 28000 = = 3660,1 S 7,65 Tra bảng B = 3660,1 ⇒ H = 1,65 H.lcp 108 1,65.42,8.108 = Suy RM = φδ 28000 = 2,52.10 Ω Suy từ thông : IW.108 1360.108 φδ = = 1 (R M + ) (2,52.105 + ) G 19,125.10−8 = 30665,1 Từ ta có lực từ F = 2.2.( 30665 ) 5000 7,65 = 19,7 Kg 2.2.Kiểm nghiệm hế số tỏa nhiệt : Hệ số tỏa nhiệt cuộn dây chọn : µ m = 0,001204(W/cm ) Diện tích tỏa nhiệt cuộn dây ,theo ( – 11 ) S = π (D H + D1 ).lk = 3,14.(54 + 30).110 = 29013,6(mm ) = 290,1(cm2) Theo ( – 10 ) tính nhiệt chênh cuộn dây : θ= U2 (1,1.12) = R µm S 14,68.0,001204.290 = 340C Ta thấy nhiệt chênh bé 65 0C nên đạt yêu cầu chế tạo có sai số - 10 0C , nên cần thiết dự trữ 3.Tính tốn đề xuất phương án điều khiển Sơ đồ nguyên lý 10 Co cau dieu khien Co cau chap hanh Co cau phanh Xy lanh chinh Do đặc tính chấp hành điều chỉnh áp suất dầu hệ thống phanh nên ta thiêt kế mạch tạo xung vuông ap suat dau nguoi lai tac dong p ap suat dau bo dieu chinh t Đồ thị áp suất dầu phanh Thiết kế mạch tạo xung vuông Sơ đồ mạch tao xung vuông: 11 in + 12 v R1 out R2 555 C1 C2 Nguyên lý hoạt động : Tính chọn linh kiện : T : thời gian chu kì toàn phần (s) T = Tm + Ts Tm : thời gian điện mức cao Ts : thời gian điện mức thấp Tm Ts T Chọn R1 = R2 = R C1 = 10 µ F C2 = 10 nF U = 12 v f = 10 Hz 1 từ công thức f = ln 2.C ( R + R ) = ln 2.C 3R 1 12 1 suy R = f ln 2.C = 3.10.0, 693.10.10−6 = 4809 Ω chọn R = 5K Ω tính lại tần số f ta : f = 0, 693.10.10−6.3.5.103 = 9,62 Hz Ta có : Tm = ln2.(R1 +R2).C1 3 −6 = 0,693 ( 5.10 + 5.10 ) 10.10 = 0,0693 (s) Ts = ln2.R2.C1 = 0,693 5.103.10.10−6 = 0,0346 (s) T = 0,0693 + 0,0346 = 0,1039 ( s) 4.Kiểm nghiệm thực tế Kiểm nghiệm lực : 5.Kết cấu nam châm điện - Bản vẽ chi tiết : - Mơ hình thực tế : 13 11 12 13 14 A 110 150 10 15 16 17 A 110 A-A 38 76 120 14 THIẾT KẾ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT LÕI TỪ TRONG NAM CHÂM ĐIỆN 1.Giới thiệu chi tiết M 12 1.1.Phân tích chức điều kiện làm việc chi tiết 110 Hình 4.1: Lõi từ nam châm điện Chức : Là chi tiết để dây điện xung quanh 1.2.Phân tích kết cấu chi tiêt yêu cầu kĩ thuật Chi tiết lõi từ nam châm điện có dạng hình trụ bậc có u cầu sau: -Độ khơng vng góc bề mặt A, B so với đường tâm không 0,05 mm - Độ không song song bề mặt Φ 30 so với đường tâm không 0,05 mm - Độ côn , độ ô van bề mặt trụ Φ 30 không 0,04 mm 15 - Các kích thước khác phải đảm bảo xác gia cơng cao kích thước vị trí , hình dáng hình học bề mặt tương quan - Bề mặt Φ 30 phải có độ bóng cao để lắp kín khít lên đế nam châm điện - Các bề mặt khác có độ nhám Ra = 80 µm 2.Q trình cơng nghệ gia cơng chi tiết * Phương pháp chế tạo phôi - Do đặc điểm phôi : + Sản xuất với số lượng + Chi tiết nhỏ, đường kính d = 30 ( mm ) + Chọn vật liệu thép từ Ta chọn phơi phơi cắt * Quy trình cơng nghệ gia cơng bao gồm ngun cơng sau : - Nguyên công 1: + Tiện thô mặt đầu + Tiện thơ mặt ngồi + Tiện thơ bậc + Tiện tinh mặt + Tiện cắt đứt - Nguyên công : Khoan lỗ - Nguyên công : ta dô ren - Nguyên công : Kiểm tra 3.Phân tích tính tốn ngun cơng * Ngun công : + Tiện thô mặt đầu - Sơ đồ ngun cơng : Hình 16 s Hình4 2: Tiện thô mặt đầu - Tiện thô mặt đầu : + Tiện thơ kích thước Φ 31 mm + Định vị chi tiết bề mặt trụ phôi, kẹp phôi lên máy tiện 1K62 mâm cặp chấu Tiện thô Φ 30 với: Chän dao: T15K6 Chiều sâu cắt: t=5 mm Lợng chạy dao: s = 0.3 mm/vòng Vận tốc cắt : v= 90 mm/phút Số vòng quay trục theo tính toán : nt = 1000.v π d = 1000.90 = 1145 vßng/phót 3,14.25 Chọn số vòng quay theo tiêu chuẩn máy n m= 1000 vòng/phút Tốc độ cắt thực tế Vt= π d n m 3,14.25.1000 = = 78,5 mm/phót 1000 1000 + Tiện thơ mặt ngồi 17 - Sơ đồ ngun cơng : s Hình 4.3 Tiện thơ mặt ngồi Tiện thơ mặt ngồi : + Suốt chiều dài chi tiết, tổng chiều dài 125 mm Sau quay đầu chi tiết tiện thơ đàu cịn lại + Định vị chi tiết bề mặt trụ phôi, kẹp phôi lên máy tiện 1K62 mâm cặp chấu + Dụng cụ : Chän dao: BK3 ChiÒu sâu cắt: t= mm Lợng chạy dao: s = 0.2 mm/vòng Vận tốc cắt : v= 90 mm/phút Số vòng quay trục theo tính toán : nt = 1000.v π d = 1000.90 = 1145 vßng/phót 3,14.25 Chọn số vòng quay theo tiêu chuẩn máy n m= 1000 vòng/phút Tốc độ cắt thực tế Vt= π d n m 3,14.25.1000 = = 78,5 mm/phót 1000 1000 + Tiện thô bậc - Sơ đồ nguyên cơng : 18 12 s 15 Hình 4.4 : Tiện thô bậc - Tiện bậc Φ 12 + Chế độ cắt t = 1,5 mm + Lượng chạy dao s = 0,3 mm/vòng v = 62 mm/phút + Với số vòng quay n = 145 vòng /phút + Tiện tinh mặt ngồi bậc - Sơ đồ ngun cơng : Hình 5.5 19 12 s 15 Hình 4.5 : Tiện tinh mt ngoi Chọn dao: BK3 Chiều sâu cắt: t=0,35 mm Lợng chạy dao: s = 0.05 mm/vòng Vận tốc cắt : v= 300 mm/phót Sè vßng quay cđa trơc chÝnh theo tÝnh to¸n : nt = 1000.v π d = 1000.300 = 3980vòng/phút 3,14.25 Chọn số vòng quay theo tiêu chuẩn máy n m= 3500 vòng/phút Tốc độ cắt thực tế Vt= d n m 3,14.25.3500 = = 274,8 mm/phót 1000 1000 + Tiện cắt đứt Sơ đồ ngun cơng: Hình 5.7 20 s s 12 110 15 Hình 4.6: Tiện cắt đứt Dùng mâm cặp chấu để định vị chi tiết - Cắt đứt chi tiết với + Chế độ cắt : t = mm + Lượng chạy dao s = 0,06 mm/ vòng v = 145 mm/phút + Dụng cụ dùng dao tiện chế tạo từ thép P9 c • Ngun cơng : Khoan lỗ ,ta rô ren 21 φ12 17 Hình 4.7 :Khoan lỗ, Ta rơ ren - Khoan lỗ Φ 12 trục - Dụng cụ dùng mũi khoan Φ 12 , chế tạo từ thép P9 Sử dụng máy khoan đứng 2A125 - Chế độ cắt : v = 70 mm/phút n = 1200 vòng /phút - Ta rô ren φ12 * Nguyên công 3: Ta rơ ren ngồi Hình 4.8 : Ta rơ ren ngồi 22 *Ngun cơng : Kiểm tra - Kiểm tra chi tiết khơng u cầu độ xác cao dùng thước cặp có độ xác 1/50 - Đường kính Φ 30 - Kiểm tra thước kẹp Hình 4.9 Kiểm tra kích thước φ12 110 15 23 ... f).Phân theo số lượng lõi từ : nam châm lõi từ ,2 lõi từ g).Phân theo kết cấu lõi từ Kết luận : Ta chọn phương án thiết kế nam châm điên lõi từ 1.3 .Tính tốn chi tiết Sơ đồ bố trí Chọn sơ số vịng dây... việc chi tiết 110 Hình 4.1: Lõi từ nam châm điện Chức : Là chi tiết để dây điện xung quanh 1.2.Phân tích kết cấu chi tiêt yêu cầu kĩ thuật Chi tiết lõi từ nam châm điện có dạng hình trụ bậc có... (W/cm C) Theo bảng -1 trang 60 (Tính tốn nam châm điện) lk β = − =6 chọn bk lk bk - chiều cao bề rộng cuộn dây Theo bảng 4- trang 60 (Tính tốn nam châm điện) ,Điện trở suất dây đồng ứng với nhiệt