NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĂN DAO MÁY DOA NGANG Họ và tên: Nguyễn Viết Tuấn Hệ đào tạo: Đại học VLVH Lớp : ĐH Điện K8N Vinh Ngành : CNKT Điện - Điện tử Khoa điện: Điện 1. Tên đề tài: Thiết kế hệ truyền động ăn dao máy doa ngang 2. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: - Giới thiệu công nghệ máy doa 2620. - Lựa chọn phương án truyền động. - Thiết kế mạch lực hệ truyền động. - Thiết kế hệ thống điều khiển. - Xét ổn định và hiểu chỉnh hệ thống. - Thuyết minh nguyên lý làm việc hệ thống truyền động. LỜ` I NÓ% I ĐẦ( U 5 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ MÁY DOA NGANG 2620A 6 1. 1. Chức năng, công dụng của máy doa 6 1.2. Phân loại máy doa 6 1.3. Kết cấu của máy doa 2620A 7 1.4. Đặc điểm công nghệ 7 1.5. Yêu cầu đối với truyền động điện máy doa 8 1.5.1. Truyền động chính 8 1.5.2. Truyền động ăn dao 8 1.5.3. Thông số kỹ thuật 8 1.6. Các chế độ vận hành của máy 9 1.7. Các yêu cầu trang bị điện cho truyền động ăn dao của máy doa 2620A 9 1.7.1 Phạm vi điều chỉnh tốc độ 9 1.7.2. Độ trơn khi điều chỉnh 9 1.7.3. Độ ổn định tốc độ khi làm việc 10 1.7.4. Sự phù hợp giữa đặc tính điều chỉnh và đặc tính cơ 10 1.7.5. Yêu cầu tự động hạn chế phụ tải 11 1.7.6. Yêu cầu hãm dừng chính xác 11 1.7.7. Yêu cầu về đảo chiều 11 1.7.8. Yêu cầu về kinh tế 11 1.8. Sơ đồ truyền động ăn dao máy doa ngang 2620 dùng hệ thống máy điện khuếch đại – động cơ một chiều 12 1.9. Yêu cầu đối với truyền động điện và trang bị điện của máy doa ngang 2620A. 14 1.10. Truyền động ăn dao 15 CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG 16 2.1. Khái niệm chung 16 2.2. Hệ truyền động tiristo - Động cơ 18 2.3. Lựa Chọn phương án truyền động 25 CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ MẠCH LỰC HỆ TRUYỀN ĐỘNG 27 3.1. Khái quát chung 27 3.2. Hệ thống chỉnh lưu 28 3.2.1. Hệ truyền động chỉnh lưu 28 3.2.2. Một số hệ truyền động T – Đ 28 3.3. Sơ đồ khối hệ truyền động Tiristor – động cơ (T – Đ ) 30 3.3.1. Giới thiệu sơ đồ 30 3.3.2. Nguyên lý làm việc 30 3.4. Lựa chọn sơ đồ nối dây của mạch chỉnh lưu 31 3.4.1. Mạch chỉnh lưu hình tia ba pha 32 3.4.2. Sơ đồ hình cầu 35 3.5. Lựa chọn phương án đảo chiều 39 3.6. Tính chọn thiết bị mạch động lực 43 3.6.1. Chọn động cơ truyền động 43 3.6.2. Các thông số cơ bản còn lại của động cơ 43 3.6.3. Tính chọn van động lực 44 3.6.4. Tính toán máy biến áp chỉnh lưu 46 3.6.5. Tính chọn cuộn kháng cân bằng 47 3.6.6. Tính chọn cuộn kháng san bằng 48 3.6.7. Tính chọn thiết bị mạch bảo vệ 50 3.7. Bảo vệ quá nhiệt độ cho các van bán dẫn 51 3.7.1. Bảo vệ quá dòng điện cho van 51 3.7.2. Bảo vệ quá điện áp cho van 52 3.8. Sơ đồ nguyên lý mạch lực 53 CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỞ VAN 55 4.1. Các bộ phận điều khiển chính 55 4.2. Mạch đồng bộ hóa và phát xung răng cưa 56 4.3. Mạch so sánh 58 4.4. Mạch sửa xung 59 4.5. Mạch khuyếch đại xung 59 4.6. Thiết kế mạch tổng hợp và khuếch đại các tín hiệu điều khiển, mạch tạo điện áp chủ đạo 60 4.6.1 Mạch khuếch đại trung gian 60 4.6.2. Mạch tạo điện áp chủ đạo 61 4.6.3. Mạch phản hồi âm dòng có ngắt 61 4.6.4. Khâu tổng hợp và phản hồi âm tốc độ 61 4.7. Thiết kế khâu phản hồi 62 4.8. Thiết kế nguồn nuôi một chiều 62 4.9. Thiết kế mạch điều chỉnh với hai vòng phản hồi tốc độ và dòng điện 65 CHƯỜNG 5 XÉ% T TI%NH Ó2 N ĐI3NH VẦ` HIÉ53 U CHI6NH HÉ53 THÓ7 NG 74 5.1. Mục đích và ý nghĩa 74 5.2 Xét ổn định của hệ thống 75 CHƯỜNG 6 THUYÉ7 T MINH SỜ ĐÓ( NGUYÉ5 N LY% HÉ53 TRUYÉ( N ĐÓ53 NG 78 6.1. Giới thiệu sơ đồ 78 6.1.1. Mạch động lực 78 6.1.2. Mạch điều khiển 78 6.2. Nguyên lý hoạt động của sơ đồ. 78 KÉ7 T LUẦ35 N 82
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT VINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĂN DAO MÁY DOA NGANG Họ tên: Nguyễn Viết Tuấn Lớp : ĐH Điện K8N Vinh Khoa điện: Điện Hệ đào tạo: Đại học VLVH Ngành : CNKT Điện - Điện tử Tên đề tài: Thiết kế hệ truyền động ăn dao máy doa ngang Nội dung phần thuyết minh tính tốn: - Giới thiệu cơng nghệ máy doa 2620 - Lựa chọn phương án truyền động - Thiết kế mạch lực hệ truyền động - Thiết kế hệ thống điều khiển - Xét ổn định hiểu chỉnh hệ thống - Thuyết minh nguyên lý làm việc hệ thống truyền động Bản vẽ biểu đồ (ghi rõ tên kích thước vẽ) - Bản vẽ sơ đồ mạch lực hệ truyền động:A3 - Bản vẽ sơ đồ mạch điều khiển hệ truyền động:A3 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: Ngày 15 tháng 01 năm 2018 Ngày hoàn thành đồ án: Ngày tháng năm 2018 Trưởng Bộ môn: (ký ghi rõ họ tên) Giáo viên hướng dẫn (ký ghi rõ họ tên) Nguyễn Minh Thư NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Vinh, ngày tháng năm 2018 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Vinh, ngày tháng năm 2017 MỤC LỤC LỜ` I NÓ% I ĐẦ( U CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ MÁY DOA NGANG 2620A 1 Chức năng, công dụng máy doa 1.2 Phân loại máy doa 1.3 Kết cấu máy doa 2620A 1.4 Đặc điểm công nghệ 1.5 Yêu cầu truyền động điện máy doa 1.5.1 Truyền động 1.5.2 Truyền động ăn dao 1.5.3 Thông số kỹ thuật 1.6 Các chế độ vận hành máy 1.7 Các yêu cầu trang bị điện cho truyền động ăn dao máy doa 2620A .9 1.7.1 Phạm vi điều chỉnh tốc độ 1.7.2 Độ trơn điều chỉnh 1.7.3 Độ ổn định tốc độ làm việc 10 1.7.4 Sự phù hợp đặc tính điều chỉnh đặc tính 10 1.7.5 Yêu cầu tự động hạn chế phụ tải 11 1.7.6 Yêu cầu hãm dừng xác 11 1.7.7 Yêu cầu đảo chiều 11 1.7.8 Yêu cầu kinh tế 11 1.8 Sơ đồ truyền động ăn dao máy doa ngang 2620 dùng hệ thống máy điện khuếch đại – động chiều 12 1.9 Yêu cầu truyền động điện trang bị điện máy doa ngang 2620A 14 1.10 Truyền động ăn dao 15 CHƯƠNG LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG 16 2.1 Khái niệm chung 16 2.2 Hệ truyền động tiristo - Động 18 2.3 Lựa Chọn phương án truyền động 25 CHƯƠNG THIẾT KẾ MẠCH LỰC HỆ TRUYỀN ĐỘNG 27 3.1 Khái quát chung 27 3.2 Hệ thống chỉnh lưu 28 3.2.1 Hệ truyền động chỉnh lưu 28 3.2.2 Một số hệ truyền động T – Đ 28 3.3 Sơ đồ khối hệ truyền động Tiristor – động (T – Đ ) 30 3.3.1 Giới thiệu sơ đồ 30 3.3.2 Nguyên lý làm việc 30 3.4 Lựa chọn sơ đồ nối dây mạch chỉnh lưu 31 3.4.1 Mạch chỉnh lưu hình tia ba pha 32 3.4.2 Sơ đồ hình cầu 35 3.5 Lựa chọn phương án đảo chiều 39 3.6 Tính chọn thiết bị mạch động lực 43 3.6.1 Chọn động truyền động 43 3.6.2 Các thơng số cịn lại động 43 3.6.3 Tính chọn van động lực 44 3.6.4 Tính toán máy biến áp chỉnh lưu 46 3.6.5 Tính chọn cuộn kháng cân 47 3.6.6 Tính chọn cuộn kháng san 48 3.6.7 Tính chọn thiết bị mạch bảo vệ 50 3.7 Bảo vệ nhiệt độ cho van bán dẫn 51 3.7.1 Bảo vệ dòng điện cho van 51 3.7.2 Bảo vệ điện áp cho van 52 3.8 Sơ đồ nguyên lý mạch lực 53 CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỞ VAN 55 4.1 Các phận điều khiển 55 4.2 Mạch đồng hóa phát xung cưa 56 4.3 Mạch so sánh 58 4.4 Mạch sửa xung 59 4.5 Mạch khuyếch đại xung 59 4.6 Thiết kế mạch tổng hợp khuếch đại tín hiệu điều khiển, mạch tạo điện áp chủ đạo 60 4.6.1 Mạch khuếch đại trung gian 60 4.6.2 Mạch tạo điện áp chủ đạo 61 4.6.3 Mạch phản hồi âm dịng có ngắt 61 4.6.4 Khâu tổng hợp phản hồi âm tốc độ 61 4.7 Thiết kế khâu phản hồi 62 4.8 Thiết kế nguồn nuôi chiều 62 4.9 Thiết kế mạch điều chỉnh với hai vòng phản hồi tốc độ dòng điện 65 CHƯỜNG XÉ% T TI%NH Ó2 N ĐI3NH VẦ` HIÉ53 U CHI6NH HÉ53 THÓ7 NG 74 5.1 Mục đích ý nghĩa 74 5.2 Xét ổn định hệ thống 75 CHƯỜNG THUYÉ7 T MINH SỜ ĐÓ( NGUYÉ5 N LY% HÉ53 TRUYÉ( N ĐÓ53 NG 78 6.1 Giới thiệu sơ đồ 78 6.1.1 Mạch động lực 78 6.1.2 Mạch điều khiển 78 6.2 Nguyên lý hoạt động sơ đồ 78 KÉ7 T LUẦ3 N 82 LỜI NÓI ĐẦU Hiện cơng cơng nghiệp hố đất nước, u cầu tự động hoá máy sản xuất ngày cao, điều khiển linh hoạt, tiện lợi, gọn nhẹ hiệu suất sản xuất cao Mặt khác, với công nghệ thông tin công nghệ điện tử phát triển ngày cao nhu cầu người ngày đòi hỏi ngững sản phẩm sản xuất đạt độ xác độ thẩm mỹ cao Trong thời đại phân xưởng, nhà máy, xí nghiệp cắt gọt kim loại ln địi hỏi máy cắt gọt kim loại đại Có khả tự động hố cao, độ xác tuyệt đối Có khả điều chỉnh tốc độ trơn, rộng phẳng, kết cấu gọn nhẹ, hiệu xuất cao chi phí vận hành đảm bảo tính kinh tế Trong q trình thực làm đồ án thân hướng dẫn tận tình thầy giáo tạo điều kiện cho tơi hồn thành đồ án Tuy có nhiều cố gắng, song Kiến thức rộng thực tế cịn hạn chế nên khó tránh khỏi sai sót, tơi mong bảo cô giáo Nguyễn Minh Thư để đồ án tơi hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Vinh, tháng 01 năm 2018 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Viết Tuấn CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ MÁY DOA NGANG 2620 1 Chức năng, công dụng máy doa Máy doa ngang 2620A nằm nhóm máy cắt gọt kim loại thứ ba Đây loại máy có vai trị quan trọng cơng nghiệp Loại máy có hệ thống trang bị điện đại, gia cơng nhiều loại chi tiết khác nhau, khả cơng nghệ dùng để doa, khoan, khoét, phay với nguyên công sau: - Ngun cơng doa: Thường doa lỗ hình cơn, hình trụ, mặt phẳng vng góc với có độ định tâm cao - Nguyên công tiện: Khi nắp lưỡi dao tiện tiện trong, cắt mặt đầu, cắt ren Với ngun cơng cắt ren truyền động ăn dao truyền từ trục - Ngun cơng khoan: Khi cần gia cơng lỗ có độ định tâm cao ta thực máy doa, nguyên công thường nặng nề - Nguyên công phay: Phay mặt đầu, phay mặt phẳng, phay mặt trong, phay mặt 1.2 Phân loại máy doa Máy doa có nhiều loại khác với kích cỡ, cơng dụng mức độ chun mơn hố khác Ta phân loại máy doa theo cách sau: - Phân loại theo chức năng, công dụng: + Máy khoan, khoét + Máy doa - Phân loại theo chuyển động: + Doa đứng: Dao quay theo phương thẳng đứng + Doa ngang: Dao quay theo phương nằm ngang - Phân loại theo mức độ trang bị điện: + Loại đơn giản: Thường dùng động KĐB khơng có điều chỉnh tốc độ điện + Loại trung bình thường dùng động KĐB điều chỉnh tốc độ cách thay đổi số đôi cực dùng động chiều hệ thống hở + Loại phức tạp: Dùng động chiều kích từ độc lập điều khiển theo hệ kín điều khiển theo chương trình Đây loại máy doa gia cơng có độ xác cao Phân loại theo trọng lượng máy ta có: + Loại nhỏ: Trọng lượng máy nhỏ 10 + Loại trung bình: Trọng lượng máy từ 10 - 100 + Loại lớn: Trọng lượng máy lớn 100 1.3 Kết cấu máy doa 2620A Thân máy: Là phần cố định so với bệ máy, có kết cấu hình chữ U, hai đầu có hai ụ Ụ chính: Nằm thân máy, chuyển động tịnh tiến so với thân máy Động trục gắn vào thân máy với hộp tốc độ, trình di chuyển thực nhờ trục động chạy dao Ụ trục phụ: Nằm thân máy, chuyển động tịnh tiến nhờ động ăn dao tay Khi gia cơng chi tiết có địi hỏi độ xác cao có tác dụng giữ dao Bàn máy: Được bố trí hai ụ, di chuyển ngang, dọc, qua trái, qua phải 1.4 Đặc điểm công nghệ Đặc điểm máy doa gia cơng đồng thời nhiều lỗ có trục song song trục thẳng góc với Máy doa ngang dùng để gia công chi tiết cỡ trung bình nặng Hình dạng máy mơ tả sau: Hình 1-1: Hình dạng bên ngồi máy doa Trên bệ máy đặt trụ trước 6, có ụ trục Trụ sau có đặt giá đỡ để giữ trục dao q trình gia cơng Bàn quay gá chi tiết dịch chuyển theo chiều ngang dọc bệ máy Ụ trục chuyển động theo chiều thẳng đứng trục Bản thân trục chuyển động theo phương ngang Chuyển động chuyển động quay dao doa (trục chính) Chuyển động ăn dao chuyển động ngang, dọc bàn máy mang chi tiết hay di chuyển dọc trục mang đầu dao Chuyển động phụ chuyển động thẳng đứng ụ dao vv… 1.5 Yêu cầu truyền động điện máy doa 1.5.1 Truyền động Yêu cầu cần phải đảo chiều quay, phạm vi điều chỉnh tốc độ D = 130/1 với công suất không đổi, độ trơn điều chỉnh = 1,26 Hệ thống truyền động cần phải hãm dừng nhanh Hiện hệ truyền động máy doa thường sử dụng động khơng đồng Roto lồng sóc hộp tốc độ (động có hay nhiều cấp tốc độ) Ở máy doa cỡ nặng sử dụng động điện chiều, điều chỉnh tốc độ trơn phạm vi rộng Nhờ giảm kết cấu, mặt khác hạn chế mômen vùng tốc độ thấp phương pháp điều chỉnh tốc độ hai vùng 1.5.2 Truyền động ăn dao Phạm vi điều chỉnh tốc độ truyền động ăn dao D = 1500/1 Lượng ăn dao điều chỉnh phạm vi 2mm/ph 600mm/ph Khi di chuyển nhanh đạt tới 2,5m/ph 3m/ph Lượng ăn dao (mm/ph) máy cỡ nặng yêu cầu giữ khơng đổi tốc độ trục thay đổi Đặc tính cần có độ cứng cao, với độ ổn định tốc độ < 10%, hệ thống truyền động ăn dao phải đảm bảo độ tác động nhanh cao, dừng máy xác đảm bảo liền động với truyền động làm việc tự động Ở máy doa cỡ trung bình nặng, hệ thống truyền động ăn dao sử dụng hệ thống khuếch đại máy điện - động chiều hệ thống T – Đ 1.5.3 Thông số kỹ thuật Máy doa ngang 2620A loại máy doa vạn dùng để gia công lỗ khoan khoét mà kích thước tâm lỗ yêu cầu độ xác tuyệt đối cao từ cấp đến cấp = 6,3 ÷ 1,25μm Với dao doa có chất lượng tốt, chọn chế độ cắt để lượng dư phù hợp, doa đạt độ xác cấp Doa đạt độ cứng vững cao, lưỡi cắt thường bố trí khơng đối xứng nên khắc phục độ rung động Ngoài cịn thực số ngun cơng phụ khác như: khoan, phay dao phay mặt đầu, gia công ren Máy doa 2620A máy có kích thước cỡ trung bình Đường kính trục chính: 90 (mm) Cơng suất truyền động chính: 10(kw) Tốc độ quay trục điều chỉnh phạm vi: (12,5 1600) vg/ph Công suất động ăn dao: 2,1(kw) Tốc độ ăn dao điều chỉnh phạm vi: (2,1 1500)vg/ph tốc độ lớn đạt tới 3000vg/ph 1.6 Các chế độ vận hành máy Truyền dộng ăn dao nhờ hai chế độ vận hành tay tự động Trong q trình vận hành thưc chạy nhanh bàn dao phương pháp giảm từ thông động Chỉnh định tọa độ ụ, trục nhờ hệ kính phóng đại quang học Điều khiển máy nhờ nút bấm tay gạt, chúng bố trí hai ụ máy 1.7 Các yêu cầu trang bị điện cho truyền động ăn dao máy doa 2620A Trong máy doa ngang 2620A truyền động ăn dao truyền động phức tạp nhất, địi hỏi hệ thống trang bị điện có mức độ tự động hố cao Truyền động dùng động chiều kích từ độc lập có yêu cầu tiêu chất lượng như: 1.7.1 Phạm vi điều chỉnh tốc độ Truyền động ăn dao máy doa ngang 2620A có yêu cầu phạm vi tốc độ rộng, dải điều chỉnh đặc trưng hệ số: nmax 1500 D= n = 1.7.2 Độ trơn điều chỉnh Vì máy làm việc nhiều chế độ gia công khác doa lỗ có đường kính lớn cần tốc độ nhỏ, cịn phay cần tốc độ lớn Để đảm bảo chất lượng gia công bề mặt có độ bóng từ cấp ÷ tốc độ phải điều chỉnh vô cấp ni1 ni 1 1.7.3 Độ ổn định tốc độ làm việc Để đảm bảo trì ổn định tốc độ đạt mức xác cao tốc độ truyền động thay đổi Khi phụ tải biến đổi từ Mmax yêu cầu độ sụt tốc độ là: n (35) n nd 0i n mi 0i 1.7.4 Sự phù hợp đặc tính điều chỉnh đặc tính Truyền động ăn dao máy bao gồm chuyển động tịnh tiến, mô men cản MC lực kéo ăn dao qui định phải đảm bảo phụ tải có mơ men M lớn Nếu yêu cầu mô men M = const Mmax xác định lực ăn dao, bao gồm: lực kéo Fx, tổn hao ma sát gờ trượt máy Trong hầu hết phạm vi điều chỉnh vùng tốc độ thấp lực ăn dao bị hạn chế chiều sâu cắt F x không đạt tới trị số cực đại mà phụ tải vào tốc độ ăn dao Mà vùng tốc độ cao, lực ăn dao cịn phụ thuộc vào cơng suất truyền động chính, cấp ăn dao cực đại sử dụng với cấp tốc độ xác cực đại, dẫn tới tải gây nguy hiểm cho truyền động Mặt khác, với cấp tốc độ thường dùng để gia công tinh lên lực ăn dao không cần lớn, có kể đến biến đổi lực ma sát gờ trượt ảnh hưởng tới tốc độ lực kéo bàn Qn biểu diễn hình vẽ sau: Mc,Pc F,Q mc q®m f®m pc n n0 n1 n2 Ở vùng tốc độ gia cơng ta có: M=const ; P tỉ lệ với U v ... cho truyền động ăn dao máy doa 2620A Trong máy doa ngang 2620A truyền động ăn dao truyền động phức tạp nhất, địi hỏi hệ thống trang bị điện có mức độ tự động hố cao Truyền động dùng động chiều... nhanh cao, dừng xác, đảm bảo liên độngvới hệ truyền động trục chế độ máy làm việc tự động - Trong máy doa ngang hệ truyền động ăn dao hệ truyền động chiều T-Đ Hệ đảm bảo dải điều chỉnh tốc độ rộng... nhanh cao, dừng máy xác đảm bảo liền động với truyền động làm việc tự động Ở máy doa cỡ trung bình nặng, hệ thống truyền động ăn dao sử dụng hệ thống khuếch đại máy điện - động chiều hệ thống T –