Truyền động đai

 Cấu tạo chính và nguyên lý làm việc của truyền động đai:

Bộ truyền đai hoạt động theo nguyên lý ma sát: công suất truyền từ bánh chủ động (1) truyền cho bánh bị động (2) nhờ vào ma sát sinh ra giữa dây đai (3) và bánh đai (1), (2).

CBHD: Ths. Nguyễn Văn Mƣớt SVTH: Trần Minh Thuận

Ks. Trần Lê Trung Chánh Trần Văn Triều

17

Hình 2.1.4 Bộ truyền động đai [5] Ma sát sinh ra giữa hai bề mặt xác định theo công thức: Fms = f.N

Nhƣ vậy,để có lực ma sát thì cần thiết phải có áp lực pháp tuyến. Trong bộ truyền đai, để tạo lực pháp tuyến thì phải tạo lực căng đai ban đầu, ký hiệu là F0.

 Ưu - nhược điểm và phạm vi sử dụng của bộ truyền đai

Ƣu điểm:

- Có thể truyền động các trục cách xa nhau (<15 m).

- Làm việc êm không gây ồn nhờ vào độ dẻo của đai nên có thể chuyển động với vận tốc lớn.

- Nhờ vào tính chất đàn hồi của đai nên tránh đƣợc dao động sinh ra do tải trọng thay đổi tác dụng lên cơ cấu.

- Nhờ vào sự trƣợt trơn của đai nên đề phòng quá tải xảy ra trên động cơ. - Kết cấu và vận hành đơn giản.

Nhƣợc điểm:

- Kích thƣớc bộ truyền đai lớn so với các bộ truyền khác.

- Tỉ số truyền thay đổi do hiện tƣợng trƣợt trơn giữa đai và bánh đai( ngoại trừ đai răng).

- Tải trọng tác dụng lên trục và ổ lớn (thƣờng gấp 2,3 lần bộ truyền bánh răng) do phải có lực căn đai ban đầu.

- Tuổi thọ của bộ truyền đai thấp (1000 - 5000 giờ). 1

2 3

Phạm vi sử dụng:

Bộ truyền đai thƣờng dùng để truyền công suất không quá 40-50kw, vận tốc thông thƣờng khoảng 5-30 m/s. Tỷ số truyền I của đai dệt thƣờng không quá 5, đối với đai thang không quá 10.

 Các thông số hình học chính của bộ truyền đai: Đường kính bánh đai:

- Đƣờng kính bánh đai nhỏ d1 theo công thức 4.42[5]:

  1 3 1 1 1100 1300 P, d mm n   Với d1: đƣờng kính bánh đai nhỏ (mm) n1: số vòng quay bánh đai nhỏ (vg/ph) P1: Công suất trên trục dẫn (Kw)

- Đƣờng kính bánh đai lớn d2 đƣợc tính theo công thức 4.10[5]: 2 1. .(1 )

d d u 

Với u=n1/ n2: tỉ số truyền

=(0.010.02) hệ số trục

Các đƣờng kính bánh đai d1 và d2 nên quy tròn theo tiêu chuẩn (tra bảng), thƣờng chọn d1 về phía tăng, d2 về phía giảm.

Góc ôm:

Nếu tính theo độ ta có góc ôm bánh đai nhỏ công thức 4.4[5]: 0  2 1 0 1 180 d d .57

A

   

Nếu tính theo độ ta có góc ôm bánh đai lớn: 0  2 1 0

2 180 d d .57

A

   

Cần kiểm tra điều kiện:11500 đối với đai dẹt; 0 2 120

  đối với đai thang. Chiều dài đai theo công thức 4.4[5]:

- Giả sử biết d1,d2 và A cần xác định    2 12 2 1 2 ( ) 2 4 d d L A d d mm A       .

CBHD: Ths. Nguyễn Văn Mƣớt SVTH: Trần Minh Thuận

Ks. Trần Lê Trung Chánh Trần Văn Triều

19

- Đối với đai dẹt, ta cắt dây theo chiều dài vừa tính và cộng thêm khoản 100400 mm để nối dây đai.

- Đối với đai thang, vì chiều dài đai thang chọn theo tiêu chuẩn. Nên ta phải tính lại khoảng cách trục A (mm).

Khoảng cách trục:

- Giả sử biết d1,d2 và L cần xác định A theo công thức 4.4[5]:

    2   2 1 2 1 2 2 1 1 2 4 2 2 d d d d A L L  d d                         

- Khoảng cách trục A càng lớn thì 1 càng lớn, tần số thay đổi ứng suất trong đai giảm. Do đó đối với đai dẹt nên lấy A2d1d2. Đối với đai thang khoảng cách trục A tối thiểu: Amin 0.55d1d2h (h: chiều cao đai thang)

- Để hạn chế kích thƣớc, giảm giá thành và ngăn ngừa dao động ngang của đai, đói với đai thang cần hạn chế AAmax 2d1d2.

Vận tốc và tỉ số truyền:

- Vận tốc vòng trên các bánh đai theo công thức 4.6, 4.7[5]: Trên bánh dẫn 1 1 1 6000 d n v  và trên bánh bị dẫn 2 2 2 6000 d n v  Trong đó: d1, d2 là đƣờng kính bánh dẫn và bánh bị dẫn (mm). n1, n2 là vòng quay bánh dẫn và bánh bị dẫn (vòng/phút)

Vận tốc bộ truyền đai thang không vƣợt quá 30m/s vì khi đó xảy ra hiện tƣợng dao động xoắn, tăng lực ly tâm, nóng dây đai, giảm tuổi thọ và hiệu suất bộ truyền. Vận tốc

tốt nằm trong khoảng 2025m/s. Nếu vận tốc nhỏ hơn 5m/s thì không tiện sử dụng bộ

truyền đai. Đối với bộ truyền đai dẹt khi vận tốc lớn dễ hình thành các túi khí giữa bề mặt dây đai và bánh đai.

Do sự trƣợt đàn hồi giữa đai và bánh đai nên v1v2 và giữa chúng có liên hệ: công thức 4.8[5]:

1 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 v v v d n v v d n        từ đây suy ra v2 v11

Trong đó là hệ số trƣợt tƣơng đối, phụ thuộc vào tải trọng,  0.01 0.02 . - Tỉ số truyền của bộ truyền đai công thức 4.10[5]:

  1 1 2 2 2 2 1 1 1 n v d d u n v d d         

Do đó tỷ số truyền của bộ truyền đai không phải là một hằng số. Tuy nhiên, vì giá trị  nhỏ nên ta có thể lấy gần đúng theo công thức 4.11[5]: 2

1 d u d  . 2.1.4 Truyền động xích

 Khái niệm chung

Nguyên lý :

Hình 2.1.5 Bộ truyền xích [5]

Bộ truyền xích thực hiện truyền động từ bánh xích chủ động sang bánh xích bị động nhờ vào sự ăn khớp giữa răng trên đĩa xích và các mắc xích.

Phân loại:

Theo công dụng chung, xích đƣợc chia làm ba loại: - Xích kéo.

- Xích tải.

- Xích truyền động.

 Ƣu nhƣợc điểm và phạm vi sử dụng:

CBHD: Ths. Nguyễn Văn Mƣớt SVTH: Trần Minh Thuận

Ks. Trần Lê Trung Chánh Trần Văn Triều

21

- Không có hiện tƣợng trƣợt nhƣ bộ truyền đai, có thể làm việc khi có quá tải đột ngột, hiệu suất cao.

- Không đòi hỏi phải căng xích, nên lực tác dụng lên trục và ổ nhỏ hơn. - Kích thƣớc bộ truyền nhỏ hơn bộ truyền đai nếu cùng công suất.

- Góc ôm không có ý nghĩa nhƣ bộ truyền đai nên có thể truyền cho nhiều bánh xích bị dẫn.

Nhƣợc điểm:

- Bản lề xích bị mòn nên gây tải trọng động, tiếng ồn.

- Có tỉ số truyền tức thời thay đổi, vận tốc tức thời của xích và bánh bị dẫn thay đổi. - Phải bôi trơn thƣờng xuyên và phải có bánh điều chỉnh xích.

- Mau bị mòn trong môi trƣờng có nhiều bụi hoặc bôi trơn không tốt.

Phạm vi sử dụng

- Truyền công suất và chuyển động giữa trục có khoảng cách xa, cho nhiều trục đồng thời trong trƣờng hợp n < 500v/p.

- Công suất truyền thông thƣờng < 100 kW. - Tỉ số truyền < 6, hiệu suất 0,950,97

 Thông số hình học bộ truyền xích

Bƣớc xích pc : Là thông số cơ bản bộ truyền xích.

- Bƣớc xích càng lớn thì khả năng tải càng cao. Đồng thời tải trọng động, va đập và tiếng ồn cũng tăng theo, nhất là khi làm việc với vận tốc cao.

- Để tăng khả năng tải có thể tăng số dãy xích (xích ống con lăn) hoặc tăng chiều rộng xích (xích răng).

- Bƣớc xích đƣợc chọn theo tiêu chuẩn. Số răng đĩa xích

- Thông thƣờng Z1 < Z2, nếu số răng nhỏ thì xích mau bị mòn (vì góc xoay bản lề lớn) và tải trọng động cũng nhƣ va đập.

- Do đó, ta hạn chế số răng nhỏ nhất. Thông thƣờng, khi v >= 2m/s. thì zmin >=19, khi v <=2m/s. thì zmin=1115. Trong thiết kế có thể tính theo công thức: z1 = 29 - 2u

- Để tránh tuôn xích khi xích mòn, phải hạn chế số răng lớn nhất. zmax <=100120 (xích con lăn)

zmax <= 120140 (xích răng).

- Số răng đĩa xích nên lấy theo số lẻ vì khi đó mỗi răng xích sẽ lần lƣợt ăn khớp với tất cả các mắt xích, nhƣ vậy răng xích sẽ mòn đều hơn.

Đƣờng kính vòng chia

+ Vòng tròn chia: đi qua tâm bản lề xích, đƣợc xác định theo công thức 5.1[5]:

(Vì / z tƣơng đối nhỏ nên sin /z /z)

+ Đƣờng kính vòng ngoài đĩa xích theo công thức 5.2[5] :

 

0.5 cotg 180 /

a c

d  p   z 

d là Khoảng cách trục a và số mắt xích x.

- Khoảng cách trục amin đƣợc giới hạn bởi khe hở nhỏ nhất của hai đĩa xích từ 3050mm + Khi u <= 3 công thức 5.5[5]:     min a1 a2 / 2 30 50 a  d d   + Khi u > 3 công thức 5.6[5]:  1 2   min 9 2 10 a a d d u a   

- Sơ bộ, trong thực tế có thể chọn: a = (3050)pc công thức 5.4[5]. - Chiều dài xích xác định theo công thức:  2

1 2 1 2 2 2 4 d d d d L a a           - Số mắt xích X tính theo công thức 5.8[5]: sin c c p p z d z          

CBHD: Ths. Nguyễn Văn Mƣớt SVTH: Trần Minh Thuận

Ks. Trần Lê Trung Chánh Trần Văn Triều

23     2 1 2 1 2 / 2 2 2 c c c L X p z z p z z a p a            => Nên chọn X chẳn

- Sau khi tính số mắt xích. Cần xác định lại chính xác khoảng cách trục a theo công thức 5.9[5]:     2 2 1 2 1 2 1 2 0.25 8 2 2 2 c z z z z z z a p X X                               

Thƣờng giảm a một khoảng a = (0,0020,004)a để tạo độ chùng cho bộ truyền xích. - Lực tác dụng lên đĩa xích Fr do lực vòng Ft và trọng lƣợng xích gây nên, đƣợc tính gần đúng theo công thức 5.19[5]:  c t t t r k F k x Znp F  *  *6 107/

Trong đó kt- hệ số xét đến tác dụng của trọng lƣợng xích lên trục, khi bộ truyền nằm ngang kt=1.15; khi bộ truyền nằm thẳng đứng kt=1.05; Z và n – số răng và số vòng quay trong một phút của đĩa dẫn( hoặc đĩa bị dẫn); R- công suất bộ truyền Kw.

 Động học truyền động xích

- Vận tốc trung bình bộ truyền xích công thức 5.10[5]: * z* p

60000

c n

v m/s

n – số vòng quay của đĩa xích z – số răng của đĩa xích pc – bƣớc xích

- Tỉ số truyền trung bình công thức 5.11[5]: u = n1 / n2 = z2 / z1

Thông thƣờng u <= 8, đối với các bộ truyền có vận tốc thấp thì tỷ số truyền có thể lên tới 15.

2.2 PHẦN MẠCH ĐIỆN

2.2.1 Nguồn điện

 Nguồn điện 24VDC

Nguồn một chiều 24V: bộ đổi nguồn xoay chiều thành nguồn một chiều 24V đƣợc sử dụng để chuyển đổi điện áp đầu vào 220V cho các thiết bị sử dụng điện 24V DC. Thông số kỹ thuật:

- Nguồn 24V/6A.

- Công suất ngõ ra 46W. - Có đèn Led báo mở. - Làm mát bằng không khí

- Vỏ làm bằng hợp kim nhôm chống sét, chống rỉ, tản nhiệt tốt. - Bảo vệ ngắn mạch và bảo vệ ngƣợc cực khi kích sai

 Nguồn xoay chiều:

Khái niệm: Điện xoay chiều là dòng điện có chiều và cƣờng độ biến thiên theo thời gian. Dòng điện xoay chiều thƣờng đƣợc tạo ra từ các máy điện xoay chiều hoặc đƣợc biến đổi từ nguồn điện một chiều bởi một mạch điện thƣờng đƣợc gọi là bộ nghịch lƣu dung các Thyristor.

Trong mạch điện tử, song sin đƣợc dùng để ám chỉ điện xoay chiều đặt trên những linh kiện điện tử vì sóng sin là một dạng sóng tuần hoàn điều hòa

 t V t

V 0sin [11]

V0 là biên độ (điện áp đỉnh)

là vận tốc góc t là thời gian  pha ban đầu

CBHD: Ths. Nguyễn Văn Mƣớt SVTH: Trần Minh Thuận

Ks. Trần Lê Trung Chánh Trần Văn Triều

25

PLC (Programmable Logic Controllers): PLC là những bộ điều khiển lập trình đƣợc. Chúng đƣợc ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp hay trong thƣơng mại. PLC theo dõi các trạng thái ngõ vào, ra các quyết định theo chƣơng trình định sẵn và xuất các tín hiệu điều khiển ra ngõ ra để tự động hóa quá trình (process) hay máy móc (machine).

Hình 2.2.1 Input và Output [4]

Các bộ phận chính của PLC:

Bộ xử lý trung tâm (CPU) điều hành toàn bộ hoạt động của hệ thống. RAM: chứa dữ liệu và chƣơng trình ngƣời dùng.

ROM: chứa hệ điều hành

I/O: các thanh ghi trạng thái vào và ra của PLC Sensor: lấy thông tin đối tƣợng và gởi về cho CPU

Actuator: nhận tín hiệu điều khiển từ CPU và tác động đến đối tƣợng đƣợc điều khiển.

Hình 2.2.2 Các phần tử cơ bản của PLC [4]

 Ứng dụng PLC: PLC đƣợc sử dụng rộng rải trong đời sống và công nghiệp - Điều khiển đèn giao thông.

- Điều khiển máy đóng gói.

- Điều khiển motor, trạm điều hành xe lửa. - Các dây truyền sản xuất tự động.

- Rất nhiều ứng dụng khác nữa….

 Ƣu điểm PLC:

- Lập trình dể dàng , ngôn ngữ lập trình dể học . - Gọn nhẹ, dể dàng bảo quản.

- Dung lƣợng bộ nhớ lớn để có thể chứa đƣợc những chƣơng trình phức tạp . - Hoàn toàn tin cậy trong môi trƣờng công nghiệp .

- Giao tiếp đƣợc với các thiết bị thông minh khác nhƣ : máy tính , nối mạng , các Modul mở rộng.

CBHD: Ths. Nguyễn Văn Mƣớt SVTH: Trần Minh Thuận

Ks. Trần Lê Trung Chánh Trần Văn Triều

27

 Nguyên lý làm việc: CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC. Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chƣơng trình đƣợc chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong chƣơng trình, sẽ đóng hay ngắt các đầu ra. Các trạng thái ngõ ra ấy đƣợc phát tới các thiết bị liên kết để thực thi. Và toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào chƣơng trình điều khiển đƣợc giữ trong bộ nhớ.

PLC thực chất chạy bằng mã máy với hệ thống số nhị phân, do đó tốc độ quét vòng chƣơng trình có thể đạt đến vài phần ngàn giây, các Software dùng để lập trình PLC tích hợp cả phần biên dịch. Các dòng lệnh khi lập trình chúng ta đƣa từ chƣơng trình vào thì trình biên dịch sẽ chuyển đổi sang mã máy và ghi từng bit “0” hay bit “1” lên đúng vào vị trí có địa chỉ đã đƣợc quy ƣớc trƣớc trong PLC lên PC đƣợc thực thi xảy ra ngƣợc lại và trình biên dịch đã làm xong nhiệm vụ của mình trƣớc khi trả chƣơng trình lên Monitor.

Hệ thống Bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đƣờng tín hiệu song song:

+ Address Bus: Bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các Modul khác nhau. + Data Bus: Bus dùng để truyền dữ liệu.

+ Control Bus: Bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thì và điều khiển đồng

bộ các hoạt động trong PLC.

- Trong PLC các số liệu đƣợc trao đổi giữa bộ vi xử lý và các modul vào ra thông qua Data Bus. Address Bus và Data Bus gồm 8 đƣờng, ở cùng thời điểm cho phép truyền 8 bit của 1 byte một cách đồng thời hay song song.

- Nếu một modul đầu vào nhận đƣợc địa chỉ của nó trên Address Bus, nó sẽ chuyển tất cả trạng thái đầu vào của nó vào Data Bus. Nếu một địa chỉ byte của 8 đầu ra xuất hiện trên Address Bus, modul đầu ra tƣơng ứng sẽ nhận đƣợc dữ liệu từ Data bus. Control Bus sẽ chuyển các tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động của PLC. Các địa chỉ và số liệu đƣợc chuyển lên các Bus tƣơng ứng trong một thời gian hạn chế.