intTypePromotion=1

Đồ án: Thiết kế hệ thống truyền động ăn dao máy doa ngang 2620 dùng hệ Chỉnh lưu – động cơ một chiều

Chia sẻ: Phan Van Tuan | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:106

0
353
lượt xem
101
download

Đồ án: Thiết kế hệ thống truyền động ăn dao máy doa ngang 2620 dùng hệ Chỉnh lưu – động cơ một chiều

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cuộc cách mạng khoa học công nghệ ngày càng phát triển mạnh mẽ đáp ứng được các yêu cầu đặt ra trong lĩnh vực hiện đại hóa các trang thiết bị máy móc phục vụ cho quá trình sản xuất. Để đáp ứng được công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa, nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm được sức lao động và tiết kiệm chi phí, hạ giá thành thì việc thiết kế, tính toán để chế tạo máy móc là một khâu rất quan trọng đòi hỏi người thiết kế phải nắm vững quy trình sản xuất của từng loại máy. Đồng thời,...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Đồ án: Thiết kế hệ thống truyền động ăn dao máy doa ngang 2620 dùng hệ Chỉnh lưu – động cơ một chiều

  1.  TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đồ án: Thiết kế hệ thống truyền động ăn dao máy doa ngang 2620 dùng hệ C hỉnh lưu – động cơ một chiều GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn -1- SVTH: Nguyễn Thị Thắm
  2.  TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với các thầy giáo, cô giáo trong Khoa Điện – trường Đại học SPKT Vinh đã dạy dỗ v à trang bị cho em những kiến thức chuyên ngành quý giá trong những năm học vừa qua. Đặc biệt là Th.S Vũ Anh Tuấn - Người đã trực tiếp hướng dẫn em thực hiện đề tài này. Qua đây em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đ ình, bạn bè đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp của mình. Do trình độ và thời gian nghiên cứu có hạn chế, nên không tránh khỏi những thiếu sót, nhược điểm. Vì v ậy, em rất mong nhận đ ược sự quan tâm, đóng góp ý kiến một cách thẳng thắn, chân thành của các thầy, cô giáo trong Khoa và độc giả để đề tài ngày càng hoàn thiện, đầy đủ, có ý nghĩa cả trong lý luận và ngoài thực tiễn. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn! Vinh, ngày 30 tháng 3 năm 2011. Sinh v iên thực hiện: Nguyễn Thị Thắm GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn -2- SVTH: Nguyễn Thị Thắm
  3.  TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ TRONG ĐỒ ÁN Hình 1 -1: Hình dạng bên ngoài của máy doa ............................................................ 13 H ì nh1 - 2: Sơ đ ồ hệ thống tru yền động ăn dao máy do a 2620 ……………… 18 Hình 2 -1: Hệ truyền động T – Đ đ ảo chiều bằng dòng kích từ. ................................ . 23 Hình 2 -2: Sơ đồ khối của hệ thống T – Đ nhờ đảo chiều dòng phần ứng. .................. 23 Hình 2 -3: Sơ đồ khối của hệ thống T – Đ................................................................ .. 24 Hình 2 -4: Sơ đồ đặc tính của hệ T – Đ ...................................................................... 26 Hình 2 -5: Sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha điều khiển đối xứng .................................... 28 Hình 2 -6: Phương án cấp xung chỉnh lưu cầu một pha ................................ .............. 29 Hình 2 -7: Sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha điều khiển không đối xứng. ........................ 30 Hình 2 -8: Sơ đồ nguyên lý h ệ thống CL - Đ h ình tia 3 pha và sơ đồ thay thế ............ 31 Hình 2 -9: Đồ thị chỉnh lưu Tiristor hình tia 3 pha ..................................................... 32 Hình 2 -10: Sơ đồ nguyên lý hệ thống CL- Đ h ình cầu 3 pha và sơ đồ thay thế ......... 34 Hình 2 -11: Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu ba pha ............................................................ 36 Hình 2 -12: Sơ đồ mạch điều khiển riêng rẽ ............................................................... 40 Hình 2 -13: Sơ đồ nối song song ngư ợc của hệ thống CL – Đ ................................... 41 Hình 2 -14: Mạch động lực các thiết bị bảo vệ ................................ ........................... 52 Hình 3 -1: Sơ đồ khối khâu phát xung theo nguyên tắc pha đứng. .............................. 56 Hình 3 -2: Nguyên lý điều khển chỉnh lưu ................................ ................................ . 58 Hình 3 -3: Mạch tạo xung răng cưa và giản đồ thời gian ............................................ 59 Hình 3 -4: Mạch dùng hai Transitor ........................................................................... 60 Hình 3 -5: Đồ thị điện áp khâu tạo xung .................................................................... 61 Hình 3 -6: Sơ đồ dùng IC khu ếch đại thuật toán ......................................................... 62 Hình 3 -7: Sơ đồ mạch tạo xung răng cưa ................................................................ .. 63 Hình 3 -8: Sơ đồ mạch mạch so sánh ......................................................................... 64 Hình 3 -9: Giản đồ điện áp khâu so sánh .................................................................... 66 Hình 3 -10: Sơ đồ nguyên lý mạch sửa xung .............................................................. 67 Hình 3 -12: Sơ đồ nguyên lý mạch khuyếch đại và truyền xung ................................ . 68 Hình 3 -13: Giản đồ điện áp đầu ra của biến áp xung ................................................. 69 Hình 3 -14: Sơ đồ nguyên lý mạch truyền xung ......................................................... 71 GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn -3- SVTH: Nguyễn Thị Thắm
  4.  TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 3 -15: Sơ đồ tổng hợp mạch điều khiển của hệ thống ................................ ........ 71 Hình 3 -16: Hình chiếu lõi biến áp xung .................................................................... 74 Hình 3 -17: Sơ đồ mạch tạo nguồn nuôi ..................................................................... 76 Hình 3 -18: Sơ đồ khối tạo điện áp chủ đạo ............................................................... 77 Hình 3 -19: Sơ đồ khối phản hồi âm dòng điện ................................ .......................... 77 Hình 3 -20: Khâu ph ản hồi tốc độ ................................................................ .............. 79 Hình 3 -21: Sơ đồ tổng hợp mạch khuếch đại trung gian ............................................ 79 Hình 3 -22: Sơ đồ chân IC TL 084 ................................ ............................................. 80 Hình 5 -1: Sơ đồ thay thế mạch chỉnh lưu điều khiển ................................................. 88 Hình 5 -2: Sơ đồ cấu trúc khâu chỉnh lưu. ................................ ................................ . 89 Hình 5 -3: Sơ đồ thay thế động cơ điện một chiều...................................................... 89 Hình 5 -4: Sơ đồ cấu trúc động cơ điện một chiều...................................................... 90 Hình 5 -5: Sơ đồ cấu trúc của hệ thống ...................................................................... 91 Hình 7 -1: Thư viện khối chuẩn của Simulink .......................................................... 100 Hình 7 -2: Đồ thị mô tả phỏng bộ biến đổi của hệ thống.............................................104 Hình 7 -3: Kết quả mô phỏng hoạt động của động cơ điện một chiều……………….105 Hình 7 -4: Kết quả mô phỏng hoạt động của mạch vòng dòng điện... Error! Bookmark not defined. Hình 7 -5: Kết quả mô phỏng khâu phản hồi tốc độ của hệ truyền động ................... 110 Hình 7 -6: Kết quả mô phỏng khâu phản hồi tác động.............................................. 111 GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn -4- SVTH: Nguyễn Thị Thắm
  5.  TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT TT KÝ HIỆU NỘI DUNG Đ Động c ơ 1. ĐB Đồng bộ 2. BBĐ Bộ biến đổi 3. STĐ Sức từ động 4. Máy phát tốc 5. MFT Máy biến áp 6. MBA Biến áp xung 7. BAX KĐTG Khuếch đại trung gian 8. KĐTT Khuếch đại thuật toán 9. MĐKĐ Máy điện khuếch đại 10. GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn -5- SVTH: Nguyễn Thị Thắm
  6.  TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC PHẦN I: GIỚI THIỆU VỀ MÁY DOA NGANG 2620A .......................................... 12 1. Ch ức năng, công dụng của máy doa ...................................................................... 12 2. Phân lo ại máy doa................................................................ ................................ . 12 3. Kết cấu của máy doa 2620A ................................................................................. 13 4. Đặc điểm công nghệ ............................................................................................. 13 5. Yêu cầu đối với truyền động điện máy doa ................................ ........................... 14 5.1. Truyền động chính ............................................................................................. 14 5.2. Truyền động ăn dao ................................................................ ........................... 14 5.3. Thông số kỹ thuật .............................................................................................. 14 6. Các ch ế độ vận hành của máy ............................................................................... 15 7. Các yêu cầu trang bị điện cho truyền động ăn dao của máy doa 2620A................. 15 7.1 Phạm vi điều chỉnh tốc độ ................................ ................................................... 15 7.2. Độ trơn khi điều chỉnh ....................................................................................... 15 7.3. Độ ổn định tốc độ khi làm việc .......................................................................... 15 7.4. Sự phù hợp giữa đặc tính điều chỉnh và đ ặc tính cơ............................................ 16 7.5. Yêu cầu tự động hạn chế phụ tải ................................................................ ........ 16 7.6. Yêu cầu hãm dừng chính xác ................................ ............................................. 17 7.7.Yêu cầu về đảo chiều ………………………………………………………….17 7.8. Yêu cầu về kinh tế ............................................................................................. 17 8. Sơ đồ truyền động ăn dao máy doa ngang 2620 ................................ .................... 17 PHẦN II: THIẾT KẾ MẠCH LỰC HỆ TRUYỀN ĐỘNG ....................................... 21 I. KHÁI QUÁT CHUNG ................................ ................................ .......................... 21 II. HỆ THỐNG CHỈNH LƯU - ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU ................................ ........ 22 1. Hệ truyền động chỉnh lưu – động cơ một chiều ..................................................... 22 2. Một số hệ truyền động T – Đ ................................................................................ 22 3. Sơ đồ khối hệ truyền động Tiristor – động cơ (T – Đ ) .......................................... 24 3.1. Giới thiệu sơ đồ: ................................ ................................................................ 24 3.2. Nguyên lý làm việc ............................................................................................ 24 3.3. Họ đặc tính của hệ thống T – Đ .......................................................................... 25 GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn -6- SVTH: Nguyễn Thị Thắm
  7.  TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4. Đánh giá ch ất lượng của hệ thống T – Đ ............................................................... 26 4.1. Ưu điểm: ................................ ............................................................................ 26 4.2. Nhược điểm: ................................ ...................................................................... 27 III. LỰA CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA MẠCH CHỈNH LƯU.............................. 27 1. Mạch chỉnh lưu cầu một pha ................................................................................. 28 1.1. Mạch chỉnh lưu cầu một pha điều khiển đối xứng ................................ .............. 28 1.1.1 Sơ đồ nguyên lý ............................................................................................... 28 1.1.2. Nguyên lý hoạt động ....................................................................................... 28 1.2. Mạch chỉnh lưu cầu một pha điều khiển đối xứng ................................ .............. 29 1.2.1 Sơ đồ nguyên lý ............................................................................................... 29 1.2.2. Nguyên lý hoạt động ....................................................................................... 30 2. Mạch chỉnh lưu hình tia ba pha ................................ ............................................. 30 2.1. Sơ đồ nối dây h ình tia ba pha ................................ ............................................. 30 2.2. Đặc điểm của sơ đồ hình tia ba pha .................................................................... 31 2.3. Nguyên lí làm việc ............................................................................................. 31 3. Sơ đồ hình cầu ................................ ...................................................................... 33 3.1. Sơ đồ nguyên lý ................................................................ ................................ . 33 3.2. Đặc điểm của sơ đồ chỉnh lưu cầu ...................................................................... 34 3.3. Nguyên lí làm việc sơ đồ cầu ................................ ............................................. 34 4. Kết luận ................................................................................................................ 37 IV. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐẢO CHIỀU ......................................................... 37 V. PHƯƠNG ÁN ĐIỀU KHIỂN ................................................................ .............. 39 1. Phương án điều khiển riêng rẽ (điều khiển độc lập)............................................... 39 2. Phương án điều khiển chung (phụ thuộc) ............................................................. 40 VI. TÍNH CHỌN THIẾT BỊ MẠCH ĐỘNG LỰC ................................................... 41 1. Chọn động cơ truyền động ................................ ................................ .................... 42 2. Các thông số cơ bản còn lại của động cơ ............................................................... 42 3. Tính chọn van động lực ........................................................................................ 43 4. Tính toán máy biến áp chỉnh lưu ........................................................................... 44 5. Tính chọn cuộn kháng cân bằng ............................................................................ 46 6. Tính chọn cuộn kháng san bằng ............................................................................ 47 7. Tính chọn thiết bị mạch bảo vệ ................................ ............................................. 49 7.1. Bảo vệ quá nhiệt độ cho các van bán dẫn ................................ ........................... 49 7.2. Bảo vệ quá dòng đ iện cho van ............................................................................ 49 7.3. Bảo vệ quá điện áp cho van ................................................................................ 51 GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn -7- SVTH: Nguyễn Thị Thắm
  8.  TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP VII. XÂY DỰNG SƠ ĐỒ MẠCH LỰC ................................................................... 51 1.Giới thiệu th iết bị trong sơ đồ: ............................................................................... 53 2. Nguyên lý làm việc của mạch động lực ................................ ................................ . 53 PHẦN III: THIẾT KẾ MẠCH PHÁT XUNG ĐIỀU KHIỂN .................................... 55 I. KHÁI QUÁT CHUNG ................................ ................................ .......................... 55 II. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÁT XUNG ĐIỀU KHIỂN .......................................... 55 1. Phương pháp phát xung điều khiển theo nguyên tắc pha đứng .............................. 55 2. Phương pháp phát xung điều khiển sử dụng điốt hai cực gốc (UJT ) ..................... 56 3. Phương pháp phát xung điều khiển theo pha ngang............................................... 56 III. PHÁT XUNG ĐIỀU KHIỂN THEO NGUYÊN TẮC PHA ĐỨNG .................... 56 1. Sơ đồ khối hệ thống điều khển theo nguyên tắc pha đứng ..................................... 56 1.1. Giới thiệu sơ đồ ................................ ................................................................ 56 1.2. Nguyên lý làm việc ............................................................................................ 57 2. Các khâu cơ bản của một mạch phát xung điều khiển theo nguyên tắc pha đứng... 58 2.1. Mạch đồng bộ hóa và phát xung răng cưa (khâu đồng pha) ................................ 58 2.1.1. Sơ đồ sử dụng Transitor và tụ điện ................................................................ .. 59 2.1.2. Sơ đồ d ùng hai transistor ................................................................................. 60 2.1.3. Sơ đồ d ùng IC khuếch đại thuật toán. .............................................................. 62 2.2. Khâu so sánh ................................ ...................................................................... 63 2.3 Khâu tạo xung ..................................................................................................... 66 2.3.1 Mạch sửa xung ................................................................ ................................ . 67 2.3.2. Mạch khuếch đại và truyền xung ..................................................................... 68 IV. TÍNH CHỌN THIẾT BỊ MẠCH ĐIỀU KHIỂN ................................................. 72 1. Tính chọn BAX .................................................................................................... 72 2. Tính tầng khuếch đại cuối cùng................................ ............................................. 74 3. Tính chọn C2 và R11 .............................................................................................. 74 4. Tính chọn tầng so sánh ......................................................................................... 75 5. Tính chọn khâu đồng pha (m ạch đồng bộ hóa) ...................................................... 75 6. Tính chọn khâu tạo điện áp chủ đạo ...................................................................... 75 V. THIẾT KẾ MẠCH KHUẾCH ĐẠI TRUNG GIAN ............................................. 75 1. Mạch tạo nguồn nuôi ............................................................................................ 76 2. Khối tạo điện áp chủ đạo....................................................................................... 77 3. Khâu phản hồi âm dòng có ngắt ............................................................................ 77 4. Khâu tổng hợp mạch vòng tốc độ .......................................................................... 78 VI. TÍNH CHỌN THIẾT BỊ MẠCH KHUẾCH ĐẠI TRUNG GIAN ....................... 80 GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn -8- SVTH: Nguyễn Thị Thắm
  9.  TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1. Tạo nguồn nuôi ..................................................................................................... 80 2. Tính chọn các IC khuếch đại thuật toán ................................................................ 80 3. Tính chọn khâu phản hồi tốc độ ............................................................................ 81 4. Tính chọn khâu phản hồi âm dòng điện ................................ ................................ . 82 5. Hệ số khuếch đại của chỉnh lưu K  ................................ ....................................... 82 6. Hệ số khuếch đại động cơ KĐ................................................................................ 83 7. Hệ số khuếch đại trung gian KTG ........................................................................... 83 PHẦN IV: XÂY DỰNG VÀ THUYẾT MINH SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ ..................... 86 1. Nguyên lý làm việc của mạch động lực ................................ ................................ . 86 2. Nguyên lý làm việc của mạch điều khiển .............................................................. 86 2.1. Nguyên lý ổn định tốc độ và điều chỉnh tốc độ ................................................... 86 2.2. Khả năng hạn chế phụ tải ................................ ................................................... 87 2.3. Quá trình đảo chiều động cơ ................................................................ .............. 87 2.4. Hãm dừng .......................................................................................................... 87 PHẦN V: XÂY DỰNG SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG ............... 88 I. ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................ ....................................... 88 II. XÂY DỰNG SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG ......................................... 88 1. Mô tả toán học chỉnh lưu điều khiển ..................................................................... 88 2. Mô tả toán học động cơ điện một chiều kích từ độc lập......................................... 89 3. Bộ khuyếch đại tỷ lệ và máy phát tốc. ................................................................... 91 4. Xây d ựng sơ đồ cấu trúc trạng thái động của hệ thống kín với phản hồi ................ 91 4.1. Khảo sát chế độ động của hệ thống .................................................................... 91 4.2. Xây dựng h àm truyền của hệ thống .................................................................... 92 III. XÁC ĐỊNH HÀM TRUYỀN CỦA HỆ THỐNG ............. ....................................91 1. Hàm truyền của khâu phản hồi tốc độ.......................................................................91 2. Hàm truyền của khâu phản hồi âm dòng điện...........................................................91 3. Hàm truyền BBĐ của hệ thống.................................................................................91 4. Hàm truyền động cơ một chiều.................................................................................92 PHẦN VI: XÉT ỔN ĐỊNH VÀ HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG .................................... 97 I. XÉT TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA HỆ THỐNG ............................................................. 97 1. Tiêu chuẩn ổn định đại số ..................................................................................... 97 1.1. Điều kiện cần để hệ thống ổn định: .................................................................... 97 1.2. Tiêu chu ẩn ổn định Hurwitz ............................................................................... 97 2. Xét tính ổn định của hệ thống ............................................................................... 97 PHẦN VII: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG VÀ CHẠY TRÊN PHẦN MỀN MATLAB 99 GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn -9- SVTH: Nguyễn Thị Thắm
  10.  TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP I. GIỚI THIỆU PHẦN MỀN MATLAB/SIMULINK ............................................... 99 II. THƯ VIỆN KHỐI CHUẨN CỦA SIMULINK ................................ .................. 100 1. Thư viện các khối Sources (Khối phát tín hiệu):................................ .................. 100 2. Thư viện các khối Sinks ...................................................................................... 102 3. Thư viện các khối Continuous................................................................. ............ 103 4. Thư viện các khối Dicrete (tín hiệu rời rạc hay tín hiệu số Z) .............................. 104 5. Thư viện các khối Nonlinear (các khâu phi tuyến). ............................................. 105 6. Thư viên khối Signal & System: ......................................................................... 105 7. Thư viện chứa các khối toán học Math:................................ ............................... 105 8. Thư viện chứa các khối Function & Tables: ................................ ........................ 106 9. Thư viện các khối mở rộng của Simulink: ........................................................... 107 III. ỨNG DỤNG MATLAP KHẢO SÁT SỰ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG ........ 107 1. Mô phỏng bộ biến đổi của hệ thống .................................................................... 107 2. Mô phỏng hoạt động của động cơ điện một chiều ............................................... 107 3. Mô phỏng hoạt động của mạch vòng dòng điện ................................ .................. 108 4. Mô phỏng khâu phản hồi tốc độ của hệ truyền động ........................................... 110 5. Mô phỏng hệ thống khi có hai khâu phản hồi tác động....................................... 110 Kết luận ................................................................ ................................ .................. 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 113 GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn - 10 - SVTH: Nguyễn Thị Thắm
  11.  TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI NÓI ĐẦU Cuộc cách mạng khoa học công nghệ ngày càng phát triển mạnh mẽ đáp ứng được các yêu cầu đặt ra trong lĩnh vực hiện đại hóa các trang thiết bị máy móc phục vụ cho quá trình sản xuất. Để đáp ứng được công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa, nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm được sức lao động và tiết kiệm chi phí, hạ giá thành thì việc thiết kế, tính toán để chế tạo máy móc là một khâu rất quan trọng đòi hỏi người thiết kế phải nắm vững quy trình sản xuất của từng loại máy. Đồng thời, dựa vào việc so sánh các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của các ph ương án nhằm mục đích đảm bảo được các máy móc thiết bị khi chế tạo ra là tối ưu nhất. Chính vì vậy, qua đợt làm đồ án tốt nghiệp này là một lần nữa giúp em có thêm cơ hội, thời gian để tìm hiểu và học tập một cách sâu h ơn, cụ thể hơn về lý thuyết trang bị điện. Đó chính là bài học kinh nghiệm quan trọng và vô cùng ý ngh ĩa đối với những kỹ sư tương lai như chúng em. Nhận thức tầm quan trọng đó em đã làm việc với tinh thần nghiêm túc, vận dụng những kiến thức của bản thân, những ý kiến đóng góp của bạn bè và đặc biệt là sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của Th.S Vũ Anh Tuấn đã giúp em khắc phục được những thiếu sót và yếu điểm của mình. Xu ất phát từ những yêu cầu thực tế, bản đồ án này sẽ nghiên cứu “Thiết kế hệ thống truyền động ăn dao máy doa ngang 2620 dùng hệ Chỉnh lưu – động cơ một chiều”. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán cụ thể như sau: 1 . Giới thiệu về máy doa 2620A 2 . Thiết kế mạch lực hệ truyền động 3 . Thiết kế mạch phát xung điều khiển 4 . Xây d ựng và thuyết minh sơ đồ nguyên lý hệ truyền động 5 . Xây d ựng sơ đồ cấu trúc của hệ truyền động 6 . Xét ổn định và hiệu chỉnh hệ thống 7 . Mô phỏng hệ thống và chạy trên phần mềm Matlab. GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn - 11 - SVTH: Nguyễn Thị Thắm
  12.  TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN I: GIỚI THIỆU VỀ MÁY DOA NGANG 2620A 1. Chức năng, công dụng của máy doa Máy doa ngang 2620A nằm trong nhóm máy cắt gọt kim loại thứ ba. Đây là loại máy có vai trò quan trọng trong nền công nghiệp. Loại máy này có hệ thống trang bị điện hiện đại, nó có thể gia công được nhiều loại chi tiết khác nhau, khả năng công nghệ của nó có thể dùng để doa, khoan, khoét, phay với các nguyên công sau: - Nguyên công doa: Thường doa các lỗ hình côn, h ình trụ, các mặt phẳng vuông góc với nhau có độ định tâm cao. - Nguyên công tiện: Khi nắp lưỡi dao tiện thì có thể tiện trong, cắt mặt đầu, cắt ren... Với nguyên công cắt ren th ì truyền động ăn dao được truyền từ trục chính. - Nguyên công khoan: Khi cần gia công các lỗ có độ định tâm cao ta có thể thực hiện trên máy doa, nguyên công này thường nặng nề nhất. - Nguyên công phay: Phay mặt đầu, phay mặt phẳng, phay mặt trong, phay mặt ngoài. 2. Phân loại máy doa Máy doa có nhiều loại khác nhau với kích cỡ , công dụng và mức độ chuyên môn hoá khác nhau. Ta có thể phân loại máy doa theo các 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 c ơ KĐB không có điều chỉnh tốc độ về điện. + Loại trung bình thường dùng động c ơ KĐB điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi số đôi cực hoặc dùng động cơ một chiều nhưng là hệ thống hở. GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn - 12 - SVTH: Nguyễn Thị Thắm
  13.  TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP + Loại phức tạp: Dùng động cơ một chiều kích từ độc lập điều khiển theo hệ kín hoặc có thể điều khiển theo chương trình. Đây là loại máy doa gia công có độ chính xác rất cao. - Phân loại theo trọng lượng của máy ta có: + Loại nhỏ: Trọng lượng của máy nhỏ hơn 10 tấn + Loại trung bình: Trọng lượng của máy từ 10 - 100 tấn + Loại lớn: Trọng lượng máy lớn hơn 100 tấn. 3. Kết cấu của 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 trên thân máy, có thể chuyển động tịnh tiến so với thân máy. Động cơ trục chính được gắn vào thân máy cùng với hộp tốc độ, quá trình di chuyển được thực hiện nhờ trục chính hoặc động cơ chạy dao. Ụ trục phụ: Nằm trên thân máy, có thể chuyển động tịnh tiến nhờ động cơ ăn dao hoặc bằng tay. Khi gia công chi tiết có đòi hỏi độ chính xác cao thì nó có tác dụng giữ dao. Bàn máy: Được bố trí giữa hai ụ, có thể di chuyển ngang, dọc, qua trái, qua phải. 4. Đặc điểm công nghệ Đặc điểm của máy doa là có thể gia công đồng thời nhiều lỗ có trục song song hoặc trục thẳng góc với nhau. Máy doa ngang dùng để gia công các chi tiết cỡ trung b ình và nặng. Hình dạng của máy được mô tả như sau: Hình 1-1: Hình dạng bên ngoài của máy doa Trên bệ máy 1 đặt trụ trước 6, trên đó có ụ trục chính 5. Trụ sau 2 có đặt giá đỡ 3 để giữ trục dao trong quá trình gia công. Bàn quay 4 gá chi tiết có thể dịch GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn - 13 - SVTH: Nguyễn Thị Thắm
  14.  TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP chuyển theo chiều ngang hoặc dọc bệ máy. Ụ trục chính có thể chuyển động theo chiều thẳng đứng cùng trục chính. Bản thân trục chính có thể chuyển động theo phương ngang. Chuyển động chính là chuyển động quay của dao doa (trục chính). Chuyển động ăn dao có thể là chuyển động ngang, dọc của bàn máy mang ch i tiết hay di chuyển dọc của trục chính mang đầu dao. Chuyển động phụ là chuyển động thẳng đứng của ụ dao vv… 5. Yêu cầu đối với truyền động điện máy doa 5.1. Truyền động chính 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 chính cần phải hãm dừng nhanh. Hiện nay hệ truyền động chính máy doa th ường sử dụng động c ơ không đồng bộ Roto lồng sóc và hộp tốc độ (động cơ có một hay nhiều cấp tốc độ). Ở những máy doa cỡ nặng có thể sử dụng động cơ điện 1 chiều, điều chỉnh tốc độ trơn trong phạm vi rộng. Nhờ vậy có thể giảm kết cấu, mặt khác có thể hạn chế được mômen ở vùng tốc độ thấp bằng phương pháp điều chỉnh tốc độ hai vùng. 5.2. Truyền động ăn dao Phạm vi điều chỉnh tốc độ của truyền động ăn dao D = 1500/1. Lượng ăn dao được điều chỉnh trong phạm vi 2mm/ph  600mm/ph. Khi di chuyển nhanh có thể đạt tới 2,5m/ph  3m/ph. Lượng ăn dao (mm/ph) ở những máy cỡ nặng yêu cầu được giữ không đổi khi tốc độ trục chính thay đổi. Đặc tính c ơ 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 chính xác đảm bảo sự liền động với truyền động chính khi làm việc tự động. Ở những máy doa cỡ trung bình và nặng, hệ thống truyền động ăn dao sử dụng hệ thống khuếch đại máy điện - động cơ một chiều hoặc hệ thống T – Đ. 5.3. Thông số kỹ thuật Máy doa ngang 2620A là loại máy doa vạn năng dùng để gia công lỗ đã khoan hoặc khoét mà kích thước giữa các tâm lỗ yêu cầu độ chính xác tuyệt đối cao từ cấp 9 đến cấp 7 và ra = 6,3 ÷ 1,25µm. Với dao doa có chất lượng tốt, chọn chế độ cắt và để lượng dư phù hợp, doa có thể đạt độ chính xác cấp 6. Doa đạt độ cứng vững cao, lưỡi cắt thường bố trí không đối xứng nên khắc phục được độ rung động. GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn - 14 - SVTH: Nguyễn Thị Thắm
  15.  TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ngoài ra còn thực hiện một số nguyên công phụ khác như: khoan, phay bằng dao phay mặt đầu, gia công ren.... Máy doa 2620A là máy có kích thước cỡ trung bình Đường kính trục chính: 90 (mm) Công suất truyền động chính: 10(kw) Tốc độ quay trục chính điều chỉnh trong phạm vi: (12,5  1 600) vg/ph Công suất động cơ ăn dao: 2,1(kw) Tốc độ ăn dao có thể điều chỉnh được trong phạm vi: (2,1  1500)vg/ph và tốc độ lớn nhất có thể đạt tới 3000vg/ph. 6. Các chế độ vận hành c ủa máy Truyền dộng ăn dao nhờ hai chế đ ộ vận hành bằng tay hoặc tự động. Trong quá trình vận hành có thể thưc hiện chạy nhanh bàn dao bằng phương pháp giảm từ thông động c ơ. Chỉnh định tọa độ của ụ, trục nhờ hệ kính phóng đại quang học. Điều khiển máy nhờ các nút bấm và tay gạt, chúng được bố trí trên hai ụ máy. 7. Các yêu c ầu trang bị điện cho truyền động ăn dao của máy doa 2620A Trong máy doa ngang 2620A truyền động ăn dao là truyền động phức tạp nhất, nó đòi hỏi hệ thống trang bị điện có mức độ tự động hoá cao. Truyền động dùng động cơ một chiều kích từ độc lập có các yêu cầu về chỉ tiêu chất lượng như: 7.1 Phạm vi điều chỉnh tốc độ Truyền động ăn dao của máy doa ngang 2620A có yêu cầu phạm vi tốc độ rộng, dải điều chỉnh được đặc trưng bởi hệ số: nmax 1500 D  nmin 1 7.2. Độ trơn khi điều chỉnh Vì máy làm việc ở nhiều chế độ gia công khác nhau như doa lỗ có đường kính lớn thì cần tốc độ nhỏ, còn khi phay thì cần tốc độ lớn . Để đảm bảo chất lượng gia công bề mặt có độ bóng từ cấp 6 ÷ 9 thì tốc độ phải được điều chỉnh vô cấp. n i 1  1 ni 7.3. Độ ổn định tốc độ khi làm việc GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn - 15 - SVTH: Nguyễn Thị Thắm
  16.  TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Để đảm bảo duy trì ổn định tốc độ đạt mức chính xác cao ngay cả khi tốc độ truyề n động chính thay đổi. Khi phụ tải biến đổi từ 0  Mmax thì yêu cầu độ sụt tốc độ là: n 0 i  n dmi n   ( 3  5)% n 0i 7.4. Sự phù hợp giữa đặc tính điều chỉnh và đặc tính c ơ Truyền độn g ăn dao của máy bao gồm các chuyển động tịnh tiến, nếu mô men cản MC do lực kéo ăn dao qui định th ì nó phải đảm bảo phụ tải có mô men M lớn nhất. Nếu yêu cầu mô men M = const thì Mmax này được xác định bởi lực ăn dao, bao gồm: lực kéo Fx, tổn hao ma sát trên gờ trượt của máy. Trong hầu hết phạm vi điều chỉnh ở vùng tốc độ thấp lực ăn dao bị hạn chế bởi chiều sâu cắt do Fx không đạt tới trị số cực đại mà phụ tải vào tốc độ ăn dao. Mà vùng tốc độ cao, lực ăn dao còn phụ thuộc vào công suất của truyền động chính, vì những cấp ăn dao cực đại chỉ sử dụng với các cấp tốc độ chính xác cực đại, do đó có thể dẫn tới quá tải và gây nguy hiểm cho truyền động chính. Mặt khác, cũng với cấp tốc độ này thường dùng để gia công tinh lên lực ăn dao không cần lớn, nếu có kể đến sự biến đổi của lực ma sát trên gờ trượt ảnh hưởng tới tốc độ thì lực kéo bàn là Qn và được biểu diễn như hình vẽ sau : Mc,Pc F,Q mc q®m f®m pc n 0 v n0 n1 n2 Ở vùng tốc độ gia công ta có: M=const ; P tỉ lệ với U Ở vùng chạy dao nhanh: M P/n ; P=const 7.5. Yêu cầu tự động hạn chế phụ tải GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn - 16 - SVTH: Nguyễn Thị Thắm
  17.  TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trong quá trình làm việc thường xảy ra quá tải tĩnh và quá tải động. Trong đó: - Quá tải tĩnh: Là do vật liệu không đồng nhất, khi dao cắt đi vào vùng chai cứng hoặc khi nhiệt độ tăng quá làm cho công suất cắt tăng dẫn tới quá tải. - Quá tải động: Là các quá trình khởi động, hãm, đảo chiều. Để rút ngắn thời gian quá tải động thì cần phải rút ngắn quá trình này. Các biện pháp hạn chế phụ tải: + Hạn chế phụ tải truyền động chính thông qua truyền động ăn dao. + Hạn chế phụ tải tĩnh và động bằng phương pháp sử dụng khâu phản hồi âm dòng có ngắt. 7.6. Yêu cầu hãm dừng chính xác Việc dừng máy chính xác là một yêu cầu rất quan trọng. Bởi vì khi d ừng chính xác thì đảm bảo được chất lượng sản phẩm, tăng năng suất của máy, an toàn cho thiết bị và người vận hành. Các biện pháp nâng cao chất lượng quá trình hãm (giảm thời gian hãm) - Sử dụng những thiết bị khống chế. - Tăng gia tốc của hệ thống. - Sử dụng những vật liệu nhẹ để giảm thành phần mô men quán tính. - Tăng lực cản bằng cơ khí. - Hãm b ằng điện, sử dụng một trong ba phương pháp: + Hãm ngược + Hãm động năng + Hãm tái sinh - Giảm tốc độ bằng cách giảm điện áp đặt vào phần ứng động cơ. 7.7. Yêu cầu về đảo chiều Đặc điểm công nghệ của máy doa 2620A là có đảo chiều, để đảm bảo năng suất cho máy thì việc yêu cầu về đảo chiều là rất quan trọng. 7.8. Yêu cầu về kinh tế Hệ thống thiết kế ra phải đảm bảo có kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, thuận thiện cho vận hành và sửa chữa. Vốn đầu tư mua sắm thiết bị, chi phí vận hành phải hợp lý. Giá thành hệ thống thấp, trong khi phải thoả mãn các yêu cầu về kỹ thuật. 8. Sơ đồ truyền động ăn dao máy doa ngang 2620 dùng hệ thống máy điện khuếch đại – động cơ một chiều GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn - 17 - SVTH: Nguyễn Thị Thắm
  18.  TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hệ thống truyền động ăn dao thực hiện theo hệ MĐKĐ có bộ khuếch đại điện tử trung gian, thực hiện theo hệ kín phản hồi âm tốc độ. Tốc độ ăn dao đ ược điều chỉnh trong phạm vi (2,2 ÷ 1760)mm/ph. Di chuyển nhanh đầu dao với tốc độ 3780mm/ph chỉ bằng phương pháp điện khí. Tốc độ ăn dao được thay đổi bằng cách chuyển đổi sức điện động của khuếch đại máy điện khi từ thông động c ơ là định mức, còn di chuyển nhanh đầu dao được thực hiện bằng cách giảm nhỏ từ thông đ ộng c ơ kh i s ức điện động của MĐKĐ l à đ ịnh mức . H ình 1 - 2: S ơ đ ồ hệ thống truyền động ăn dao m áy doa 2620 Kích từ của MĐKĐ là hai cuộn 1CK và 2CK được cung cấp từ bộ khuếch đại điện tử hai tầng. Tầng 1 là khuếch đại điện áp (đèn kép 1ĐT) và tầng hai là tầng khuếch đại công suất (đèn 2ĐT và 3ĐT). Tín hiệu đặt vào tầng 1 là: GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn - 18 - SVTH: Nguyễn Thị Thắm
  19.  TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Uv1= Ucđ – γ.ω – Um2 Trong đó: Ucđ - điện áp chủ đạo lấy trên biến trở 1BT; γω - điện áp phản hồi âm tốc độ động cơ, lấy trên FT Um2 - điện áp phản hồi mềm, tỷ lệ với gia tốc và đạo hàm gia tốc, lấy ở đầu ra của cuộn thứ cấp 2BO-2 và 2BO-3 của biến áp 2BO, cuộn sơ cấp của 2BO (2BO-1) nối tiếp với mạch R, C. Do đó, dòng điện sơ cấp của biến áp vi phân 2B0- 1 gồm hai thành phần tỷ lệ với tốc độ và tỷ lệ với gia tốc của động cơ. Như vậy điện áp thứ cấp biến áp 2BO sẽ tỉ lệ với gia tốc và đạo hàm c ủa gia tốc động cơ. Điện áp đặt vào tầng khuếch đại 2 là Uv2 được xác định bằng biểu thức: Uv2 = Ur1 – Um1 Trong đó: Ur1- điện áp đầu ra tầng 1, là điện áp rơi trên điện trở R8, R9. Um1 - đ iện áp phản hồi mềm tỷ lệ với đạo hàm dòng điện mạch ngang, được lấy trên hai cuộn thứ cấp 1BO-2 và 1BO-3; cuộn sơ cấp 1BO-1 mắc nối tiếp trong mạch ngang của MĐKĐ. - Nguyên lý làm việc: Khi điện áp chủ đạo bằng không, do sơ đồ bộ khuếch đại nối theo sơ đồ cân bằng nên dòng điện anôt hai nửa đèn 1ĐT là như nhau (IaP = IaT), điện áp rơi trên R8 và R9 bằng nhau, nh ư vậy điện áp ra tầng 1 bằng không. Ur1 = (IaP - IaT).R8 = 0 và tương tự dòng điện anôt hai đèn 2ĐT và 3ĐT bằng nhau (Ia2 = Ia3), hai cu ộn dây 1CK và 2CK có điện trở và số vòng như nhau, sức từ động của chúng tác dụng ngược chiều nhau nên sức từ động tổng của KĐMĐ bằng không. F∑ = F1CK – F2CK = (Ia2 – Ia3).W = 0 Khi RT = 1, → Ucđ > 0, do sự phân cực của điện áp chủ đạo nên n ửa đèn phải thông yếu h ơn nửa đèn bên trái của 1ĐT, điện áp trên R8 lớn hơn điện áp trên R9, điện áp ra của tầng 1 có cực tính làm cho đèn 3ĐT thông mạnh hơn 2ĐT tức là Ia3 > Ia2 h ay I2CK > I1CK và sức từ động F∑ có dấu tương ứng với chiều quay thuận của động cơ. Tốc độ động cơ lớn hay bé tuỳ thuộc vào điện áp chủ đạo. - Khâu phản hồi âm dòng điện có ngắt: Lợi dụng tính chất của MĐKĐ là khi có dòng điện phần ứng, điện áp ra của nó sẽ giảm do tác dụng của phản ứng phần ứng. Mạch phản hồi âm d òng điện có ngắt gồm có cuộn bù, cầu chỉnh lưu 1V và biến trở 2BT. Khi dòng điện phần ứng còn nhỏ và nhỏ h ơn dòng điện ngắt (Iư< Ing), sụt áp trên cuộn bù nhỏ hơn điện áp trên biến trở 2BT(U0); cầu chỉnh lưu 1V không thông, và dòng điện cuộn bù hoàn GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn - 19 - SVTH: Nguyễn Thị Thắm
  20.  TRƯỜNG ĐHSPKT VINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP toàn tương ứng với dòng đ iện phần ứng, MĐKĐ đ ược bù đủ. Với giả thiết Ib = Iư thì sức từ động của cuộn bù sẽ là: Fb = Ib.Wb = Iư.Wb Khi Iư > Ing thì ta có Ub > U0; các van 1V thông, xuất hiện dòng điện phân mạch I1V và dòng đ iện cuộn bù sẽ giảm đi một lượng: Ib = Iư – I1V Mức độ bù giảm đi và kết quả điện áp ra của MĐKĐ giảm nhanh khi dòng điện phần ứng tăng làm cho dòng điện phần ứng được hạn chế. Trong trường hợp này, sức từ động của MĐKĐ là: F∑ = F12 + Fb - Fd = F12 + (Iư – I1V).Wb – Iư.Wb = F12 – I1V.Wb Trong đó: F12 – stđ của hai cuộn 1CK và 2CK Fb = Ib.Wb - sức từ động của cuộn bù Fd = Iư.Wb - sức từ động dọc trục được bù đủ khi Iư < Ing. Từ công thức F∑ ta thấy: khi Iư > Ing thì sức từ động của MĐKĐ bị giảm đi một lượng (Ilv.Wb). Như vậy có thể coi sức từ động tổng của MĐKĐ đ ược sinh ra bởi hai cuộn 1CK - 2CK là F12 và cuộn bù Wb với sức từ động (I1V.Wb) ngược chiều sức từ động F12. GVHD: Th.s Vũ Anh Tuấn - 20 - SVTH: Nguyễn Thị Thắm
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2