trang bi điện máy tiện T620

Bộ mơn Điều khiển Tự động hóa - - ĐỒ ÁN MÔN HỌC Thiết kế hệ trang bị điện cho truyền động máy tiện T620 LỜI NĨI ĐẦU Ngày phát triển nhanh chóng cách mạng khoa học kỹ thuật nói chung lĩnh vực điện - điện tử - tin học nói riêng làm cho mặt xã hội thay đổi ngày Trong hồn cảnh đó, để đáp ứng điều kiện thực tiễn sản xuất đòi hỏi người kĩ sư điện tương lai phải trang bị kiến thức chuyên ngành cách sâu rộng Trong q trình học mơn thiết kế hệ thống tự động hóa q trình em nhận đề tài: Thiết kế hệ trang bị điện cho truyền động máy tiện T620 Do kiến thức hạn chế, phạm vi thời gian có hạn, lượng kiến thức lớn nên khơng khỏi có sai sót Em mong nhận góp xây dựng thầy, giáo bè bạn để đồ án hoàn thiện Trong trình làm đồ án em nhận giúp đỡ, hướng dẫn, bảo nhiệt tình thầy, giáo góp ý xây dựng bạn bè Đặc biệt giúp đỡ thầy giáo NGUYỄN ĐIÌNH LONG thầy cô giáo công tác khoa điện Em xin chân thành cảm ơn ! Nghệ An, tháng năm 2021 Sinh viên thực MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU CHƯƠNG PHÂN TÍCH YÊU CẦU CƠNG NGHỆ 1.1 Đặc điểm cơng nghệ máy tiện Hình 1.1: Máy tiện Nhóm máy tiện đa dạng, gồm máy tiện đơn giản, Rơvonve, máy tiện vạn năng, chuyên dùng, máy tiện cụt, máy tiện đứng Trên máy tiện thực nhiều cơng nghệ tiện khác nhau: Tiện trụ ngoài, tiện trụ trong, tiện mặt đầu, tiện cơn, tiện định hình Trên máy tiện thực doa, khoan tiện ren dao cắt, dao doa, tarơ ren Kích thước gia cơng máy tiện từ cỡ vài milimét đến hàng chục mét (Trên máy tiện đứng) Hình 1.2: Hình dạng bên ngồi máy tiện Trong đó: 1: Thân máy, 2: Ụ trước, 3: Bàn dao, 4: Ụ sau Chuyển động máy tiện làm việc chế độ dài hạn, chuyển động quay mâm cặp, chuyển động tịnh tiến liên tục bàn dao Các chuyển động phụ gồm chuyển động phanh cầu dao ụ sau, kéo phôi, bơm nước, nâng hạ, kẹp nới xà v.v Ở máy cỡ nhỏ, người ta thường dùng động lồng sóc để kéo truyền động Loại động có ưu điểm mặt kinh tế, đơn giản đặc tính cứng Điều chỉnh tốc độ phương pháp khí, phạm vi khơng rộng Khi máy yêu cầu phạm vi tốc độ rộng thường sử dụng động lồng sóc hai hay nhiều tốc độ Một đặc điểm máy tiện cỡ nặng yêu cầu điều chỉnh tốc độ động phạm vi rộng Vì phần nhiều, người ta dùng động điện chiều kết hợp với tốc độ 3-4 cấp Điều chỉnh tốc độ điện khí thực cách thay đổi từ thông động cơ, phương pháp điều chỉnh vùng 1.2 Các thông số đặc trung chế độ cắt dọt máy tiện 1.2.1 Tốc độ cắt Là tốc độ di chuyển tương đối bàn dao so với chi tiết điểm tiếp xúc Đây thông số để xác định chế độ làm việc máy để tính tốn chế độ cắt gọt máy, phụ thuộc vào yếu tố vật liệu làm dao chi tiết gia công - Lượng ăn dao : S (mm/vg) Chiều sâu cắt : t (mm) Tuổi thọ dao : T Tốc độ cắt xác đinh theo biểu thức kinh nghiệm: Vz = CV (m / ph) T t xV S yV m Trong đó: - t chiều sâu cắt T tuổi thọ (độ bền) dao S lượng ăn dao chi tiết quay vòng CV, xV, yV, m hệ số mũ phụ thuộc vào chi tiết gia công, vật liệu làm dao phương pháp gia công Vật liệu gia công gang, thép CT45 vật liệu làm dao thép hợp kim cường độ cao, nên chọn: CV = 40 ữ 260  lấy CV = 200; xV = 0,15 - 0,2 chọn: xV = 0,2; yV = 0,35-0,8 chọn: yV = 0,35; m = 0,1-0,2 chọn: m = 0,1; T = 60 ữ 80 ph chọn: T = 60 ph Để đảm bảo suất cao nhất, sử dụng máy triệt để q trình gia cơng phải ln đạt tốc độ tối ưu, xác định thơng số như: độ sâu cắt t, lượng ăn dao S tốc độ trục ứng với đường kính chi tiết xác định Khi tiện ngang chi tiết có đường kính lớn, q trình gia cơng đường kính chi tiết giảm dần, để trì tốc độ cắt (m/s) tối ưu số phải tăng liên tục tốc độ góc trục theo quan hệ: Vz = 0,5.d ct ω ct 60.10− (m / ph) Trong đó: - dct: đường kính chi tiết (mm) - ω ct : tốc độ góc chi tiết (rad/s) 1.2.2 Lực cắt Là lực tác động điểm tiếp xúc dao chi tiết, lực đẩy điểm tiếp xúc gọi lực pháp tuyến chia làm ba thành phần: Hình 1.3: Các loại lực cắt - Lực tiếp tuyến Fz: chống lại quay chi tiết, Lực dọc trục Fx: chống lại di chuyển bàn dao Lực hướng kính Fy: Chống lại tì dao chi tiết Tỉ lệ thành phần lực: Fz:Fy:Fx = : 0,4 : 0,25 Lực cắt thông số quan trọng xác định từ chế độ cắt máy Thông thường lực cắt xác định theo công thức kinh nghiệm: FZ = 9,81.CF t xF S yF VZ n ( N ) Trong đó: CF, XF, YF, n hệ số mũ phụ thuộc vào vật liệu làm dao, chi tiết gia công phương pháp gia công 1.2.3 Công suất cắt Là công suất yêu cầu cấu chuyển động Q trình tiện xảy với cơng suất cắt số xác định PZ = FZ VZ (kW ) 60.103 Bởi lực cắt lớn Fmax sinh lượng ăn dao độ sâu ăn dao lớn, tương ứng với tốc độ cắt nhỏ Vzmin; gọi lực cắt lớn Fmax xác định t, s tương ứng với tốc độ cắt Vzmin; nghĩa tương ứng với hệ thức : Fmax.Vzmin = Fmin.Vzmax Sự phụ thuộc lực cắt vào tốc độ hình vẽ: Hình 1.4: Quan hệ lực cắt tốc độ cắt 1.2.4 Thời gian máy Là thời gian để gia cơng chi tiết, cịn đợc gọi thời gian công nghệ hay thời gian hữu ích Để tính thời gian máy phải vào yếu tố chế độ cắt gọt phương pháp gia công L.10−3 tM = (s) Vad tM = L ( ph) n.S Trong đó: - L: chiều dài gia công Vad: tốc độ ăn dao - S: lượng ăn dao N: tốc độ quay chi tiết vg/ph Như để giảm thời gian gia công, ta phải tăng tốc độ cắt, lượng ăn dao suất tăng 1.3 Phụ tải cấu truyền động máy tiện 1.3.1 Trong truyền động máy tiện lực cắt lực hữu ích máy phụ thuộc vào chế độ cắt ( t, S, V) vật liệu chi tiết làm dao • Chuyển động máy tiện chuyển động quay xác định: MZ = FZ d ( N m) Trong đó: - FZ: lực cắt (N) d: đường kính gia cơng (m) Mơ men hữu ích trục động : M hi = • FZ d ( N m) 2.i - i tỉ số truyền từ trục động đến trục máy Đối với chuyển động chuyển động tịnh tiến : Mhi = FZ - • ρ (N.m) ρ bán kính quy đổi lực cắt trục động Mô men cản tĩnh trục động : Mc = - M hi ( N m) η η : hiệu suất truyền từ trục động đến trục Với máy tiện đứng có chuyển động trượt băng máy nên có xuất lực ma sát nơi gờ trượt máy Fms = FN µ = [g (mb + mct) + Fy ] µ - (N) FN: lực đẩy tác dụng lên gờ trượt 10  π  π  cos  ÷+ T1 Ts m cos  + θ ÷ = T1    6  T m sin  π + θ  = T sin  π  + T  ÷  ÷  s 6 6  Giải hệ phương trình để tìm T1 T2: π  cos  ÷ 2 π  sin  ÷ 2 3.24 π  π  cos  + θ ÷ cos  + θ ÷ 6  =T m 6  ⇒ T1 = Ts m s 2 π  cos  ÷ 6 π π π   π  ⇔ T1 = Ts m cos  + θ ÷ = Ts m cos  −  − θ ÷÷ = Ts m sin  − θ ÷  3  6  2 3 ⇒ T2 = Ts m π  π  π sin  + θ ÷ − Ts m cos  + θ ÷sin 6  6   π  π π  π ⇔ T2 = Ts m  sin  + θ ÷cos − cos  + θ ÷sin   6  6  6 π π ⇔ T2 = Ts m sin  + θ − ÷ = Ts m sin ( θ ) 6 6 Suy ra: Trong đó:  π  T1 = Ts m sin  − θ ÷    T2 = Ts m sin ( θ ) T = T − T − T  0−7 s  m tỉ số điều biên 3.25 Ts chu kỳ điều rộng xung θ góc lệch Vr Vn Ta nhận thấy việc giải phương trình 2-29 để tìm T1, T2 Ts khơng phụ thuộc vào hai vector giới hạn vùng 48 Hình 3.35: Vector khơng gian Vs vùng Dựa kết phương trình 2-32, ta xây dựng cơng thức tổng qt phương trình (2.33) sau đây:  π  TA = Ts m sin  − θ ÷    TB = Ts m sin ( θ ) T = T − T − T s A B  0−7  3.26 • Phân bố trạng thái đóng ngắt Vẫn xét trường hợp vector VS nằm vùng 1, với kết từ phương trình 2-11  π  T1 = Ts m sin  − θ ÷    T2 = Ts m sin ( θ ) T = T − T − T s A B  0−7  • Kỹ thuật thực điều chế vector không gian Thông thường, tiêu chuẩn để lựa chọn giản đồ đóng kích linh kiện cho giảm thiểu tối đa số lần chuyển mạch linh kiện => giảm tổn hao q trình đóng ngắt chúng Số lần chuyển mạch ta thực trình tự điều khiển sau: 49 Hình 3.36: Giản đồ đóng cắt linh kiện • Giản đồ đóng ngắt khóa để tạo Vector Vs sector Các khóa cơng suất nhánh đóng ngắt đối nghịch Để đơn giản hóa sơ đồ, ta vẽ trạng thái khóa cơng suất phía Ba khóa cịn lại có trạng thái đối nghịch với khóa theo cặp sau: + S0 – S1 + S2 – S3 + S4 – S5 50 51 Hình 3.37: Vector Vs vùng tử 0-6 3.2.4 Kết luận Dựa vào ưu nhước điểm phương pháp trình bày trên, để phù hợp với yêu cầu truyền động em thiết kế biến tần truyền thống (6 khóa) ba pha điều khiển động KĐB theo phương pháp V/f điều chế SINPWM 52 CHƯƠNG MƠ PHỎNG 4.1 Sơ đồ mơ Hình 4.38: Sơ đồ mơ Hình 4.39: Khâu điều chế SINPWM Hình 4.40: Khối nghịch lưu Hình 4.41: Khối thơng 4.2 Kết mơ Hình 4.42: Dịng điện stator, Đáp ứng momen, Đáp ứng tốc độ 57 Nhận xét: Trong trường hợp ta thấy đáp ứng đầu tốc độ bám theo giá trị đặt, khơng có sai lệch tĩnh, độ q điều chỉnh nhỏ, thời gian đáp ứng 0,1 s Về momen, lúc đầu động cần momen để khởi động nên momen tăng vút lên, sau khởi động momen giảm xuống chưa đóng tải, đóng tải momen lại nâng lên ổn định giá trị giá trị momen cản 58 Hình 4.43: Tín hiệu điều chế SinPWM 59 60 Hình 4.44: Điện áp pha đầu nghịch lưu 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bùi Quốc Khánh Nguyễn Văn Liễn, Cơ sở truyền động điện, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [2] Phạm Quốc Hải, Hướng dẫn thiết kế điện tử công suất, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 2009 [3] Nguyễn Phùng Quang, Điều khiển vector truyền động điện xoay chiều ba pha, Nhà xuất Bách Khoa Hà Nội, 2020 [4] Nguyễn Mạnh Tiến, Vũ Quang Hồi, Trang bị điện-điện tử máy gia công kim loại, Nhà xuất Giáo dục, 2008 62 ... cơng nghệ máy tiện Hình 1.1: Máy tiện Nhóm máy tiện đa dạng, gồm máy tiện đơn giản, Rơvonve, máy tiện vạn năng, chuyên dùng, máy tiện cụt, máy tiện đứng Trên máy tiện thực nhiều cơng nghệ tiện khác... tiện khác nhau: Tiện trụ ngoài, tiện trụ trong, tiện mặt đầu, tiện cơn, tiện định hình Trên máy tiện thực doa, khoan tiện ren dao cắt, dao doa, tarô ren Kích thước gia cơng máy tiện từ cỡ vài... vài milimét đến hàng chục mét (Trên máy tiện đứng) Hình 1.2: Hình dạng bên ngồi máy tiện Trong đó: 1: Thân máy, 2: Ụ trước, 3: Bàn dao, 4: Ụ sau Chuyển động máy tiện làm việc chế độ dài hạn, chuyển