4.3. Tính tốn, thiết kế cụm trục tịnh tiến
4.3.2. Kiểm tra bền
4.3.2.1. Tải trọng riêng dọc trục
Theo [giáo trình chi tiết máy], cơng thức tính tải trọng riêng dọc trục:
Trong đó: , , . , , , ( ) Chọn .
SVTH: Lê Văn Báu 53 Đặng Trung Thành
Nguyễn Hoàn Tân
Thay vào (3.2),
4.3.2.2. Khe hở tương đối
Theo [giáo trình chi tiết máy]
Từ đồ thị (H3.4), với tra ra được
SVTH: Lê Văn Báu 54 Đặng Trung Thành
Nguyễn Hồn Tân
4.3.2.3. Sơ đồ truyền động
Hình 4.16 Sơ đồ truyền động của trục vit me
Các thông số đầu vào: Tải khối lượng .
Vận tốc lớn nhất của đai ốc: .
Đồ thị vận tốc có dạng hình thang, tốc độ ban đầu bằng 0, và gia tốc là hằng số ở cả giai đoạn khởi đầu và hãm (Thời gian khởi động xấp xỉ 20% thời gian 1 vịng chu kì).
SVTH: Lê Văn Báu 55 Đặng Trung Thành
Nguyễn Hoàn Tân
Thời gian thực hiện hết 1 chu trình là:
Từ đó ta có:
. Lực dọc trục lớn nhất:
Chọn trục vít me theo tiêu chuẩn SKF:
Từ những thống số trên ta chọn được trục vít me bi hỗ trợ bạc chặn KFL08 (H3.7)
Hình 4.18 Bạc chặn KFL08
Theo [giáo trình chi tiết máy], + Tuổi bền của cơ cấu:
( )
Trong đó: - Tuổi thọ (triệu vòng quay)
- Tải trọng động cơ bản,
- Lực dọc trục trung bình (kN)
SVTH: Lê Văn Báu 56 Đặng Trung Thành
Nguyễn Hoàn Tân
Thay vào công thức (3.):
Tốc độ giới hạn của trục vít me (rpm):
Trong đó:
- Hệ số tốc độ. Với kết cấu 1 đầu gối tựa, một đầu cố định;
- Đường kính chân ren của trục vít,
- Khoảng cách hai gối đỡ
- Tổng hành trình Thay vào (3.4), Vận tốc thiết kế lớn nhất: ( ) ( ) . Với .
Vậy nên trục vít hoạt động tốt. + Kiểm tra tải:
Vậy nên trục vít hoạt động tốt. + Hiệu suất lý thuyết của bộ truyền:
SVTH: Lê Văn Báu 57 Đặng Trung Thành
Nguyễn Hoàn Tân + Hiệu suất thực tế:
Hình 4.19 Thơng số hình học của trục vít me SD/BD 8x2 4.3.3. Tính chọn động cơ trục vít me
+ Mơ men xoắn cần truyền vào trục vít me:
Từ các thông số trên. Chọn động cơ truyền động cho trục vít me sau: Ta chọn động cơ NEMA17 1,5 A-42*48 mm
SVTH: Lê Văn Báu 58 Đặng Trung Thành
Nguyễn Hoàn Tân
Động cơ NEMA17 có một số thơng số kỹ thuật như sau:
- Kích thước mặt bích: 42*42mm
- Chiều dài thân: 48mm
- Dòng chịu tải: 1,5A
- Momen xoắn: 0,55Nm
- Góc bước: 1,8 độ/ bước.
Hình 4.21 Thơng số kích thước động cơ NEMA17 4.3.4. Chọn bạc dẫn hướng và khớp nối lò xo
SVTH: Lê Văn Báu 59 Đặng Trung Thành
Nguyễn Hồn Tân
Hình 4.22 Bạc dẫn hướng LMF 8UU
SVTH: Lê Văn Báu 60 Đặng Trung Thành
Nguyễn Hồn Tân
4.4. Tính chọn động cơ trục cuốn dây
Khối lượng cuộn dây lớn nhất là: 0,5 kg. + Mô men xoắn cần truyền vào trục cuốn dây:
Từ các thông số trên. Chọn động cơ truyền động cho trục cuốn dây sau: Ta chọn động cơ NEMA17 1,5 A-42*48 mm
Động cơ NEMA17 có một số thơng số kỹ thuật như sau:
- Kích thước mặt bích: 42*42mm;
- Chiều dài thân: 48mm;
- Dòng chịu tải: 1,5A;
- Momen xoắn: 0,55Nm;
- Góc bước: 1,8 độ/ bước.
SVTH: Lê Văn Báu 61 Đặng Trung Thành
Nguyễn Hoàn Tân
CHƯƠNG V
THI CƠNG, MƠ HÌNH THỰC TẾ
5.1. Mơ hình 3D mấy quấn dây tự động ( Phần cơ Khí )
SVTH: Lê Văn Báu 62 Đặng Trung Thành
Nguyễn Hoàn Tân
5.2. Mạch Động lực
5.3. Sơ đồ mạch thiết kế Altium
Altium Designer trước kia có tên gọi là Protel DXP, là một trong những công cụ vẽ mạch điện tử mạnh nhất hiện nay. Được phát triển bởi hãng Altium Limited, Altium Designer là một phần mềm chuyên ngành được sử dụng trong thiết kế điện tử. Nó là một phần mềm mạnh với nhiều tính năng thú vị, tuy nhiên phần mềm này ít được biết đến hơn so với các phần mềm cùng chức năng khác như ORCAD hay PROTEUS.
SVTH: Lê Văn Báu 63 Đặng Trung Thành
Nguyễn Hoàn Tân
Altium Designer có một số đặc trưng sau:
Giao diện thiết kế, quản lí và chỉnh sửa thân thiện, dễ dàng biên dịch, quản lí file,
quản lí phiên bản các tài liệu thiết kế.
Hỗ trợ mạnh mẽ cho việc thiết kế tự động, đi dây tự động theo thuật toán tối ưu,
phân tích lắp ráp linh kiện. Hỗ trợ cho việc tìm các giải pháp thiết kế hoặc chỉnh sửa mạch, linh kiện có sẵn trước theo các tham số mới.
Mở, xem và in các file thiết kế mạch dễ dàng với đầy đủ các thông tin linh kiện,
dữ liệu bản vẽ, kích thước và số lượng.
Hệ thống các thư viện linh kiện phong phú, chi tiết và hoàn chỉnh bao gồm tất cả
các linh kiện nhúng, số và tương tự.
Đặt và sửa đối tượng trên các lớp cơ khí, định nghĩa các luật thiết kế, tùy chỉnh
các lớp mạch in, chuyển từ schematic sang PCB, đặt vị trí linh kiện trên PCB.
Mơ phỏng mạch PCB 3D, đem lại hình ảnh, mạch điện trung thực trong khơng
gian 3 chiều, hỗ trợ MCAD-ECAD, liên kết trực tiếp với mơ hình STEP, kiểm tra khoảng cách cách điện , cấu hình cả 2D và 3D.
SVTH: Lê Văn Báu 64 Đặng Trung Thành
Nguyễn Hoàn Tân
Hình 5.3 Sơ đồ mạch ngun lí của mạch điều khiển
SVTH: Lê Văn Báu 65 Đặng Trung Thành
Nguyễn Hoàn Tân
SVTH: Lê Văn Báu 66 Đặng Trung Thành
Nguyễn Hoàn Tân
SVTH: Lê Văn Báu 67 Đặng Trung Thành
Nguyễn Hồn Tân
5.5. Mơ hình thực tế
SVTH: Lê Văn Báu 68 Đặng Trung Thành
Nguyễn Hoàn Tân
SVTH: Lê Văn Báu 69 Đặng Trung Thành
Nguyễn Hồn Tân
Hình 5.7 Mơ hình thực tế 3
Sản phẩm thực tế đã thêm một số cơ cấu nhôm bên dưới giúp máy chắc chắn hơn. Cùng với đó là 1 số cải tiến so với mơ hình 3D giúp cho máy chạy chính xác ổn định hơn
SVTH: Lê Văn Báu 70 Đặng Trung Thành
Nguyễn Hồn Tân
Q trình hoạt động
Bước 1: Setup máy ( chuẩn bị ống dây và cuộn dây )
Bước 2: Tăng giảm số vòng dây
SVTH: Lê Văn Báu 71 Đặng Trung Thành
Nguyễn Hoàn Tân
CHƯƠNG VI
ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, KẾT LUẬN
6.1. Kết quả và đánh giá kết quả 6.1.1. Kết quả đạt được 6.1.1. Kết quả đạt được
Nghiên cứu , đánh giá được các loại máy quấn dây điện từ trên thị trường
Thiết kế, chế tạo được máy quấn dây điện từ có điều khiển
Máy điện có điều khiển có đầy đủ thơng số kỹ thuật và hướng dẫn sử dụng
6.1.2. Ưu điểm
Được điều khiển tự động thay vì quấn dây bằng tay
Nhỏ gọn, tiện lợi cho vận chuyển, sử dụng, vệ sinh và bảo dưỡng máy móc
Tiết kiệm nhiều công sức lắp đặt và sửa chữa
Là sản phẩm thực hành tốt cho sinh viên và trợ giúp giảng dạy cho giảng viên
trong nhà trường
6.1.3. Hạn chế
Gia cơng cơ khí có độ chính xác chưa cao
Cơng suất động cơ cịn nhỏ
Ngoại hình thơ sơ, chưa có tính thẩm mỹ
SVTH: Lê Văn Báu 72 Đặng Trung Thành
Nguyễn Hoàn Tân
6.2. Kết luận
Thiết bị này thiết thực phục vụ cho việc giảng dạy và học tập của Khoa điện – Tự động hóa. Nếu nhận được sự quan tâm của các thầy cô giảng viên trong nhà trường, đây sẽ là một đề tài nghiên cứu đáng tham khảo, phục vụ cho việc chế tạo các thiết bị phục vụ cho việc đào tạo của nhà trường do chính các giảng viên trực tiếp giảng dạy tự làm. Từ đó tăng cường kỹ năng thực hành, giảm thiểu thời gian và công sức cho các sinh viên theo học.
Đây là bộ thiết bị được chế tạo lần đầu và đơn chiếc, khơng tránh khỏi các thiếu sót trong gia cơng chế tạo, cần thêm nhiều cải tiến để hồn thiện hơn, từ đó đưa vào sản xuất và sử dụng đại trà. Rất mong nhận được thêm nhiều sự quan tâm đến từ bộ môn và nhà trường để cải tiến và chế tạo các bộ máy quấn dây điện phục vụ cho hệ thống phịng thí nghiệm bộ mơn Điện - Tự đơng hố.
SVTH: Lê Văn Báu 73 Đặng Trung Thành
Nguyễn Hoàn Tân
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Sách giáo trình, bài giảng
[1] Kỹ thuật quấn dây – Lê Thị Hồng Gấm – Nhà xuất bản giáo dục
[2] Giáo trình Kỹ thuật vi xử lý- TS . Vũ Khánh Lâm - Nhà xuất bản Thông tin và truyền thơng
[3] Giáo trình Vi Điều khiển ARM – TS.Nguyễn Vũ Quỳnh – KS.Phạm Quang Huy-Nhà Xuất bản Thanh Niên
[4] Tự Động Hóa và Điều khiển thiết bị điện – Trần Văn Thịnh – Nhà xuất bản giáo dục
[5] Động cơ bước (STEP), phân loại, ứng dụng và điều khiển . 8/6/2019 .
https://vietmachine.com.vn/cac-loai-dong-co-buoc-step-phan-loai-ung-dung- va-dieu-khien.html
SVTH: Lê Văn Báu 74 Đặng Trung Thành
Nguyễn Hoàn Tân
PHỤ LỤC
Code Control_Step_Motor
/*
* Control_Step_Motor.h *
* Created on: Mar 6, 2020 * Author: Phieu Du */ #ifndef CONTROL_STEP_MOTOR_H_ #define CONTROL_STEP_MOTOR_H_ //============================================================= ============ #include "stdint.h" #include "stm32f0xx_hal.h" //============================================================= ============
/* Define Control Pin */
#define MotorX_ENA GPIOC,GPIO_PIN_15 #define MotorY_ENA GPIOB,GPIO_PIN_8 #define MotorZ_ENA GPIOB,GPIO_PIN_13
SVTH: Lê Văn Báu 75 Đặng Trung Thành
Nguyễn Hoàn Tân
#define MotorX_DIR GPIOC,GPIO_PIN_13 #define MotorY_DIR GPIOB,GPIO_PIN_7 #define MotorZ_DIR GPIOB,GPIO_PIN_14 #define MotorX_PUL GPIOC,GPIO_PIN_14 #define MotorY_PUL GPIOB,GPIO_PIN_6 #define MotorZ_PUL GPIOB,GPIO_PIN_15 #define SensorX GPIOA,GPIO_PIN_12 #define SensorY GPIOA,GPIO_PIN_11 #define SensorZ GPIOF,GPIO_PIN_2 #define EMG_Button GPIOA, GPIO_PIN_1
//============================================================= ============
/* Define Control Direction */
#define MotorX_CW HAL_GPIO_WritePin(MotorX_DIR, RESET) #define MotorX_CCW HAL_GPIO_WritePin(MotorX_DIR, SET) #define MotorY_CW HAL_GPIO_WritePin(MotorY_DIR, RESET) #define MotorY_CCW HAL_GPIO_WritePin(MotorY_DIR, SET) #define MotorZ_CW HAL_GPIO_WritePin(MotorZ_DIR, SET) #define MotorZ_CCW HAL_GPIO_WritePin(MotorZ_DIR, RESET)
SVTH: Lê Văn Báu 76 Đặng Trung Thành
Nguyễn Hoàn Tân
//============================================================= ============
/* Define Control Enable */
#define MotorX_Enable HAL_GPIO_WritePin(MotorX_ENA, SET) #define MotorY_Enable HAL_GPIO_WritePin(MotorY_ENA, SET) #define MotorZ_Enable HAL_GPIO_WritePin(MotorZ_ENA, RESET)
//============================================================= ============
/* Modify Parameter */
#define Angle 0.036 // Angle of 1 step
#define Accel 2000000 // Accel of Step Motor #define Decel 2000000
#define Period_Timer_Of_Move_Speed 30 // Decrease Period_Timer_Of_Move_Speed to Increase Move_Speed of Step Motor #define Constant_Z_Move_Speed 3 // Increase
Constant_Z_Move_Speed to Increase Z_Move_Speed of Step Motor #define Period_Timer_Of_Origin_Speed 10 // Decrease Period_Timer_Of_Origin_Speed to Increase Origin_Speed of Step Motor #define Constant_XY_Origin_Speed 6 // Decrease
SVTH: Lê Văn Báu 77 Đặng Trung Thành
Nguyễn Hoàn Tân
//============================================================= ============ int32_t Current_PosX; int32_t Current_PosY; int32_t Current_PosZ; uint8_t Busy_Flag_X; uint8_t Busy_Flag_Y; uint8_t Busy_Flag_Z; uint8_t Busy_Flag_XY; uint8_t Busy_Flag_XYZ; uint8_t Origin_Flag_X; uint8_t Origin_Flag_Y; uint8_t Origin_Flag_Z; uint8_t Origin_Flag; uint8_t Check_EMG; //============================================================= ============ /* Funtion */ void Motor_Init(void); void Origin_Motor(void);
SVTH: Lê Văn Báu 78 Đặng Trung Thành
Nguyễn Hoàn Tân
//void Move_MotorX(int32_t PosX); //void Move_MotorY(int32_t PosY); //void Move_MotorZ(int32_t PosZ);
//void Move_MotorXY(int32_t Pos_X, int32_t Pos_Y);
void Move_MotorXYZ(int32_t Pos_X, int32_t Pos_Y, int32_t Pos_Z); //void Draw_Circle_XY(int32_t Ox, int32_t Oy, uint16_t R);
//============================================================= ============