Giáo trình Công nghệ gia công trên các máy cắt gọt kim loại
Tóm tắt Giáo trình Công nghệ gia công trên các máy cắt gọt kim loại: ...nút ấn KH1 . Chuyển động qua lại của bàn theo chiều dọc được không chế bằng tay gạt cơ khí đóng mở van thuỷ lực . Chiếu sáng cục bộ trên máy bằng đèn Đ3 khống chế bằng công tắc B2 . a. Máy làm việc với chế độ không tải Chuyển mạch B4 về vị trí 1, khi đó tiếp điểm B4 ( 45 – 46 ) kín. Sau...lưu thường là cuộn kích từ ( tải R-L ) hoặc mạch phần ứng động cơ ( tải R-L-E ). Phương trình đặc tính cơ cho hệ T-Đ ở ché độ dòng liên tục : M k R k E dm u dm d . ).(. cos. 2 0 φ−φ α=ω Độ cứng đặc tính cơ của hệ là : R k dm 2).( φ=β trong đó R là tổng trở toàn mạch phần... phía anot, chúng ta cấp xung X1, đồng thời tại đó chúng ta cấp thêm xung X4 cho Tiristor T1 của pha B phía catod các thời điểm tiếp theo cũng tương tự . Cần chú ý rằng thứ tự cấp xung điều khiển cũng cần tuân thủ theo đúng thứ tự pha. Khi chúng ta cấp đúng các xung điều khiển, dòng điện sẽ ...
tốc độ động cơ là lớn nhất nđm=nmax. Khi αα = max thì điện áp trên tải là nhỏ nhất. Udmin=Ud0.cosα jmax tương ứng với tốc độ động cơ là nhỏ nhất nmin. Ta có α max= arcos(Udmin/Ud0). Với Udmin được xác định từ dải điều chỉnh: Ta có : D = min max n n = uudmdmin uudmddmax .RIU .RIU − − = 250 2500 =10 ⇒ Udmin = D 1 . [ ]udmddmax .R1).I(DU −+ = D 1 . ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ −++ udmmind0 .R1).I(D2 cosα1.U = 10 1 ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ −++ 061).4,06.4,(10 2 cos101220. =34,6 (V) ⇒ 0max 80,9/220)arcos(34,6α == Vậy góc maxα = 80,90 ứng với điện áp động cơ là nhỏ nhất. 60 b. Xác định điện cảm cuộn kháng lọc : - Sự đập mạch của điện áp chỉnh lưu làm cho mdòng điện tải cũng đập mạch theo, làm xấu đi chất lượng dòng điên 1 chiều, nếu tảI là động cơ 1 chiều sẽ làm xấu quá trình chuyển mạch cổ góp của động cơ, làm tăng phát nóng của tảI cho các thành phần sóng hài. - Thông thường đánh giá ảnh hưởng của đập mạch dòng điện theo trị hiệu dụng của sóng hài bậc nhất, bởi vì sóng hài bậc nhất chiếm tỷ lệ vào khoảng ( 2 ÷ 5)% dòng điện định mức của tải. - Trị số điện cảm của cuộn kháng lọc thành phần dòng điện đập mạch được tính theo biểu thức sau: Ll = ddm dn IImK U %.....2 100. * 1 max ω Trong đó: Ll : trị số điện cảm lọc đập mạch cần thiết [ ]Henry Idđm : dòng điện định mức của bộ ching lưu [ ]A Idđm = 4,06 A. ω = 314: tần số [ ]1/s góc. K = 1,2,3bộ số sóng hài. +Đối với sơ đồ chỉnh lưu điều khiển không đối xứng, khi góc điều khiển α nhỏ thành phần sóng hài với K =2, và K.m = 6. - I*1% : trị hiệu dụng của dòng điện sóng hài cơ bản lấy tỷ số theo dòng điện định mức của chỉnh lưu. Tri số này cho phép I*1% <10%. - Udnmax : biên độ thành phần sóng hài của điện áp chỉnh lưu Biên độ thành phần sóng hài của điện áp chỉnh lưu Udnmax xác định theo công thức: α.tg.mK1.1.mK 2.cosα U U 222 22 d dnmax o +−= Với: Ud0: điện áp chỉnh lưu cực đại = 220V. maxα : góc điều khiển bán dẫn khi góc điều khiển là cực đại: maxα = 80,90. Udnmax = Ud0.0,13 = 28,6 V. ⇒ Ll = 0,026H..4,06.6.3,14.102 28,6.100 = 61 Trị số điện cảm của cuộn kháng lọc Lckl để lọc thành phần dòng điện đập mạch được tính theo công thức: Lckl = Ll – Ld – Lba Với : Ld = 0,01H2500.23,14.4,06. 0,1.30.220 .P.ηπ.I .30.UK dmdm dmd == . ( Kd = 0,1: động cơ có cuộn bù) Lba = 0 vì không sử dụng biến áp ⇒ Lckl = 0,016 H. c. Thiết kế kết cấu cuộn kháng : Các thông số ban đầu : )(016,0 HL = Dòng điện qua cuộn kháng : )A(06,4II dmm == Biên độ dòng điện xoay chiều bậc một : I 1m = 0,1Idm = 0,406(A) 1. Do điện cảm của cuộn kháng rất lớn, điện trở của cuộn dây rất nhỏ, ta có thể coi tổng trở cuộn kháng xấp xỉ bằng điện kháng của nó : )(159,3010.16.6.50.2....2 3 Ω==== −πρπ kkk LfXZ Với ρ = 6 số xung đập mạch trong 1 chu kỳ. 2. Điện áp xoay chiều rơi trên cuộn kháng lọc : )(488,26 2 406,0.268,92 2 1 VIZU mk ===Δ 3. Công suất cuộn kháng lọc : )(6,7 2 406,0.488,26 2 1 VAIUS m ==Δ= 4. Tiết diện cực từ chính cuộn kháng lọc : )(954,0 50.6 6,76 . . 2cm fm SkQ q === 62 Chuẩn hoá tiết diện lõi thép ta chọn : )0,98(cmQ 2= Lõi thép là loai III 12 x 10 có: a = 12(mm) b =10(mm) c = 12(mm) h = 30(mm) C = 48(mm) H = 42(mm) Hình dạng lõi thép được thể hiện trên hình 4.2 Khi có thành phần dòng xoay chiều chạy qua cuộn cảm thì trong cuộn cảm suất hiện một sức điện động tự cảm : Q.B'.f.W.44,4E tk = Với f.6f.'f =ρ= Gần đúng ta có thể coi )v(26UE ckk == Δ Chọn T,B T 80= )vßng( .,.,...,Q.B'.f., E W T k 51 108480506444 26 444 4 ===⇒ − Chọn W = 51 (vòng) 5. Thành phần dòng điện chạy qua cuộn kháng là : )6cos(II)t(i 1m1d ϕ+θ+= Dòng hiệu dụng qua cuộn kháng : )A(07,4 2 406,0 06,4 2 I II 2 2 2 m12 dk =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛+=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛+= b hH c c a C Hình 4.2 : Hình dạng lõi cuộn kháng lọc a/2 63 6. Chọn mật độ dòng điện qua cuộn kháng : J = 2,7(A/mm2) 7. Tiết diện dây quấn : )mm(5,1 7,2 07,4 J I S 2k k === Chuẩn hóa tiết diện theo dây dẫn tròn : d = 1,4(mm) S = 1,5394(mm) mcu = 13,7(g/m) Rcu = 0,0113(Ω/m) khi tính đến cách điện : dn = 1,5(mm) Tính lại mật độ dòng điện : )mm/A(64,2 5394,1 07,4 S I J 2 k k === 8. Tính số vòng trên một lớp : Chọn khoảng cách từ gông đến cuộn dây là : )mm(1h g = )vßng( , , d hh kW n g ld 1751 23090 2 1 =−= −= 9. Số lớp dây : )líp( W W n k 3 17 51 1 === Bố trí dây : mỗi lớp có 17 (vòng) Chọn khoảng cách cách điện giữa dây quần với trụ : )mm(d 101 = Chọn khoảng cách cách điện ngoài cùng : )mm(d n 1= Cách điện giữa các lớp là : )mm(1,0cd 1 = 10. Bề dầy cuộn dây : )mm(,).,,(n).cdd(Bd 84310511 =+=+= 11. Chiều rộng cửa sổ cần thiết : )mm(,,ddBdc nth 86118401 =++=++= Vậy mạch từ chọn là phù hợp 64 12. Chiều dài của dây quấn : )mm()].,(.[W)].dd(ba.[l kndq 27545115121012222 01 =+++=+++= )m(,ldq 7542= 13. Điện trở dây quấn : )(,,.,l.RR dqcuL Ω030754201130 === Ta có thể bỏ qua điện trở của dây quấn Vậy cuộn kháng tính toán là phù hợp 3. Bảo vệ quá điện áp cho van bán dẫn Bảo vệ quá điện áp do quá trình đóng cắt Tiristo được thực hiện bằng cách mắc RC song song với Tiristo. Khi có sự chuyển mạch các điện tích tích tụ trong các lớp bán dẫn phóng ra ngoài tạo ra dòng điện ngược trong khoảng thời gian ngắn. Sự biến thiên nhanh chóng của dòng điện ngược gây ra sức điện động cảm ứng rất lớn trong các điện cảm làm cho quá điện áp giữa anôt và catôt của Tiristo . Khi có mạch RC mắc song song với Tiristo tạo ra mạch vòng phóng điện tích trong quá trình chuyển mạch nên Tiristo không bị quá điện áp . Theo kinh nghiệm ta chọn R = 33Ω /10W, C = 4,7 Fμ /600V Chương 5 Thiết kế mạch điều khiển bộ chỉnh lưu C T R 65 I. Khái quát về mạch điều khiển Tiristor 1. Yêu cầu đối với mạch điều khiển Mạch điều khiển là khâu rất quan trọng trong bộ biến đổi Tiristo vì nó đóng vai trò chủ đạo trong việc quyết định chất lượng và độ tin cậy của bộ biến đổi yêu cầu đặt ra đối với mach điều khiển : + Phát xung điều khiển đến các van lực theo đúng pha với góc điều khiển α tương ứng . + Đảm bảo phạm vi điều chỉnh góc điều chỉnh α min ⇒ α max tương ứng với phạm vi thay đổi điện áp ra tải của mạch lực + Cho phép bộ chỉnh lưu làm việc bình thường với các chế độ khác nhau do tải yêu cầu như chế độ khởi động , chế độ hãm + Có độ đối xứng xung điều khiển tốt không vượt quá 00 31 → điện + Đảm bảo mạch hoạt động ổn định và tin cậy khi lưới điện xoay chiều thay đổi cả về giá trị điện áp và tần số trong phạm vi cho phép . + Có khả năng chống nhiễu công nghiệp tốt + Độ tác động của mạch điều khiển nhanh, dưới 1ms . + Thực hiện các yêu cầu về bảo vệ bộ chỉnh lưu từ phía điều khiển ngắt xung điều khiển khi sự cố thông báo các hiện tượng không bình thường của lưới và bản thân bộ chỉnh lưu ..v.v + Đảm bảo các xung điều khiển phát tới các van lực phù hợp để mở chắc chắn van , thoả mãn các yêu cầu : - Đủ công suất : dòng áp điều khiển . - Có sườn xung dốc đứng . - Độ rông đủ để dòng qua van kịp vượt I duy trì + Yêu cầu về lắp ráp vận hành Thiết bị thay thế dễ lắp ráp và điều chỉnh. Mỗi khối có khả năng làm việc độc lập 2. Lựa chọn mạch điều khiển a. Điều khiển bằng mạch tương tự Sơ đồ khối của mạch điều khiển tương tự ( hình 5.1 ) 66 Khâu đồng pha Khâu đồng pha có nhiệm vụ tạo ra một điện áp có góc lệch pha cố định với điện áp đặt lên van ( thường tạo ra điện áp tựa Urc ( thường là điện áp răng cưa tuyến tính)). Khâu so sánh Khâu này có chức năng so sánh điẹn áp điều khiển với điện áp tựa dạng răng cưa tuyến tính hoặc hình sin nhằm dịnh thời điểm phát xung điều khiển, thường đó là thời điểm khi 2 điện áp này bằng nhau. Đây là khâu xác định góc điền khiển. Khâu tạo xung Có nhiệm vụ tạo xung phù hợp để mở van . Xung điều khiển van có yêu cầu sườn trước dốc đứng để đảm bảo yêu cầu van mở tức thời khi có xung điều khiển ( thường gặp là xung kim hoặc xung chữ nhật ) đủ công suất , cách ly giữa mạch điều khiển và mạch lực b. Điều khiển bằng mạch số Mạch điều khiển số được thiết lập trên nguyên tắc biến đổi mã số thành các tín hiệu dịch chuyển theo nguyên tắc thời gian (α). Hệ thống điều khiển số khắc phục được nhược điểm cơ bản của hệ thống điều khiển liên tục ở chỗ loại trừ được sai số do hiện tượng trôi gây ra. Nguyên lý điều khiển: Đồng Đếm X dh KĐTX Uđ T i Hình 5.2 : Sơ đồ khối điều khiển bằng mạch số Đồng pha So sánh Tạo xung Udk Ti Hình 5.1: Sơ đồ khối mạch điều khiển 67 Trong mạch điều khiển tạo xung đồng hồ (Xdh )có tần số cao. Khi điện áp anôt của Ti đổi dấu dương thì tiến hành đếm xung đồng hồ . số lượng xung đếm (nXdh) không đổi cho mỗi chu kỳ . Khi đủ số lượng xung đếm thì phất xung điều khiển Ti . Ti được mở tại thời điểm phát xung điều khiển. II. Thiết kế mạch điều khiển 1. Khối đồng pha + Sơ đồ : CL1 BAX 220V 10V Hình 5.3 : Khối đồng pha Nguyên lý làm việc Mạch lấy xung đồng pha được lấy từ nguồn 220V, tần số f = 50 Hz, phía thứ cấp lấy 10V. Biến áp thứ cấp đươc nối với một chỉnh lưu tạo điện áp đập mạch (-) liên tục. 2. Khối tạo xung răng cưa + Sơ đồ : 68 r4 ®1 ®zvr1r3 3 4ic3 ic4 +ucc1 c1r1 r2 2 r5 vr2 cc1-u Hình 5.4 : Khối tạo xung răng cưa Nguyên lý làm việc Mạch tạo xung răng cưa dùng KĐTT được xây dựng trên nguyên tắc sử dụng mạch tích phân . Quá trình phóng nạp của tụ được thực hiện nhờ nguồn nạp cho tụ là nguồn hai cực tính . Khi điện áp đầu vào mang dấu (+), điện áp trên tụ sẽ được nạp. Bằng cách thay đổi thời gian phóng , thời gian nạp và các giá trị điện trở một cách tương ứng , ta có thể thay đổi được dạng điện áp răng cưa : dốc lên, dốc xuống hay xung tam giác. c. Khối so sánh + Sơ đồ 69 r7 ic1 r6 - + ic2 -u cc1 vr5 r12 vr3 r10 r11 CL2 vr4c3 ft Hình 5.5 : Khối so sánh Các xung ở đầu ra của bộ so sánh được phối hợp với các xung cao tần để tạo ra xung đơn đưa vào khôí khuếch đại xung. Các xung điều khiển được khuếch đại đạt công suất và biên độ thoả mãn điều kiện mở van. d. Khối khuếch đại xung 70 +ucc2 ®4 t1 7 5 bax g2 g1 k1 k2 ®8 ®7 ®6 ®5 r8 ®3 t2 r9 ®2 C2 6 Hình 5.6 : Khối khuyếch đại xung Bộ khuếch đại xung được dùng ở đây là sơ đồ dùng cặp Tranzistor T1, T2 mắc kiểu Dalingtơn . Lúc này cặp Dalingtơn được coi là tương đương với một tranzistor mới. Chức năng của mạch do T1 quyết định, còn T2 có tác dụng khuếch đại dòng ra. Hoạt động của sơ đồ Đầu vào là tín hiệu logic. Khi có xung vào xv = 1 thì tranzistor T1 mở kéo theo T2 mở bão hoà. Khi không có xung vào xv = 0 thì T1 khoá nên T2 cũng khoá. Khi có xung dương đặt vào bazơ của T1 làm cho T1 thông thì T2 thông điện áp ( + Ec ) đặt lên cuộn sơ cấp của biến áp xung, ở thứ cấp của biến áp xung sẽ có xung ra kích mở Điôt . Điện trở R8 hạn chế dòng colector, điôt Đ3 hạn chế quá điện áp trên các cực colector – emitor của Tranzitor . Điôt Đ5 và Đ8 ngăn chặn xung áp âm có thể có Tranzitor bị khoá . 71 Ta có sơ đồ điều khiển và giản đồ điện áp tại các điểm đo U U®k 3U ωt ωt ωt ωt U 7 U 6 U 5 U 4 1 2 ωt ωt0 Hình 5.7 : Giản đồ điện áp tại các điểm đo Ta chọn các phần tử trong mạch điều khiển như sau : ±Ucc1 = ± 15 V +Ucc2 = 24 V Biến áp xung : 220V/ 10V R1 = R2 = R5 = R6 = R7 = R9 = R10 = R11 = R12 = 10 K R3 = 22 K R4 = 4,7 K R8 = 33Ω 72 VR1 = 22 K VR2 = 1 K VR3 = VR4 = VR5 = 10 K C1 = 0,33 Fμ C2 = 0,1 Fμ C3 = 4,7 Fμ Đ1 = Đ2 = Đ3 = Đ4 = Đ5 = Đ6 = Đ7 = 1 A IC1 = IC2 = IC3 = IC4 = Aμ 741 T1 = C828 T2 = K4611 73 KẾT LUẬN Sau một thời gian nghiên cứu, tính toán và thiết kế . Được sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Văn Chất cùng với thầy cô trong khoa và sự cố gắng cuả bản thân đến nay bản đồ án của em với đề tài “Thiết kế nâng cấp hệ truyền động quay chi tiết của máy mài 3K225B” đã hoàn thành. Bản đồ án tốt nghiệp là nhiệm vụ rất quan trọng để đánh giá kết quả học tập và rèn luyện nhưng với kiến thức còn hạn chế, kinh nghiệm thực tế chưa nhiều nên bản đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót . Em mong nhận được những ý kiến đóng góp của thầy cô và các bạn đồng nghiệp để bản đồ án được hoàn thiện hơn . Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Chất và toàn thể các thầy cô trong bộ môn tự động hoá XNCN Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án này. Hà Nội, ngày 06 tháng 06 năm 2007 Sinh viên Trần Hồng Sơn 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyễn Văn Chất Giáo trình trang bị điện - Nhà Xuất Bản Giáo Dục - 2006 2. Nguyễn Bính Điện tử công suất - Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật - 2000 3. Võ Minh Chính - Phạm Quốc Hải - Trần Trọng Minh Điện tử công suất - Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật - 2004 4. Đỗ Xuân Thụ Kỹ thuật điện tử - Nhà Xuất Bản Giáo Dục - 2004 5. Phạm Đình Bảo Sổ tay tra cứu IC họ CMOS - Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật - 1998 6. Phạm Quốc Hải Hướng dẫn thiết kế mạch điện tử công suất 7. Trần Văn Thịnh Tính toán thiết kế điện tử công suất - Nhà Xuất Bản Giáo Dục – 2006 8. Nguyễn Mạnh Tiến - Vũ Quang Hồi Trang bị điện - điện tử máy gia công kim loại. 9. Võ Hồng Căn – Phạm Thế Hựu Đọc và phân tích mạch điện máy cắt gọt kim loại – Nhà Xuất Bản Công nhân kỹ thuật – 1982 10. Bùi Quốc Khánh – Nguyễn Văn Liễn – Nguyễn Thị Hiền 75 Truyền động điện – Nhà Xuất Bản Khoa học và kỹ thuật – 2004 76 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU ................................................. Error! Bookmark not defined. Chương 1 ............................................................................................................... 1 Tổng quan chung của công nghệ gia công trên các máy cắt gọt kim loại ........ 1 I. Phân loại các máy cắt gọt kim loại ........................................................... 1 II. Các chuyển động và các dạng gia công trên máy cắt gọt kim loại ...... 2 III. Các hệ truyền động thường dùng trong máy cắt gọt kim loại .............. 2 IV. Các tham số đặc trưng cho chế độ cắt gọt trên các máy cắt gọt kim loại ................................................................................................................. 3 1. Chuyển động chính ................................................................................ 3 2. Chuyển động ăn dao ............................................................................... 5 3. Thời gian máy ......................................................................................... 5 V. Phụ tải của động cơ truyền động các cơ cấu điển hình trong các máy cắt gọt kim loại .................................................................................................. 6 1. Truyền động chính ...................................................................................... 6 2. Truyền động ăn dao .................................................................................. 7 VI. Tổn hao trong máy cắt gọt kim loại ....................................................... 8 VII. Tính chọn công suất động cơ ............................................................. 9 1. Để tính chọn được công suất động cơ, cần phải có các số liệu ban đầu sau ................................................................................................................. 9 2. Các bước tính chọn công suất động cơ ............................................... 10 3. Một số ví dụ tính chọn công suất động cơ ............................................. 12 VIII. Điều chỉnh tốc độ trong các máy cắt gọt kim loại ....................... 14 1. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ .................................................... 15 2. Các chỉ tiêu chất lượng khi điều chỉnh tốc độ .................................... 15 Chương 2 ............................................................................................................. 18 Phân tích nguyên lý hoạt động của hệ thống trang bị điện máy mài tròn 3K225B ................................................................................................................ 18 I. Đặc điểm công nghệ của máy mài .......................................................... 18 1. Máy mài tròn ......................................................................................... 19 2. Máy mài phẳng ..................................................................................... 19 3. Đá mài ................................................................................................... 20 4. Các đặc điểm về truyền động điện và trang bị điện máy mài ............. 21 II. Phân tích nguyên lý hoạt động của máy mài tròn 3K225B ................ 22 1. Giới thiệu thiết bị của máy ................................................................... 22 2. Nguyên lý hoạt động ............................................................................. 23 3. Liên động và bảo vệ .............................................................................. 27 Chương 3 ............................................................................................................. 29 Phân tích lựa chọn phương án thay thế mạch lực của hệ truyền động quay chi tiết .................................................................................................................. 29 I. Các phương án điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều ................... 29 77 1. Nguyên lý điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều ......................... 30 2. Các phương án truyền động theo nguyên lý điều chỉnh điện áp phần ứng ............................................................................................................... 35 II. Phân tích lựa chọn ............................................................................... 40 1. Chỉnh lưu một nửa chu kỳ ................................................................... 41 2. Chỉnh lưu một pha hai nửa chu kỳ ..................................................... 43 3. Chỉnh lưu 3 pha hình tia có điều khiển .............................................. 45 4. Chỉnh lưu cầu một pha......................................................................... 47 5. Chỉnh lưu cầu 3 pha ............................................................................. 52 Chương 4 ............................................................................................................ 56 Tính toán lựa chọn các phần tử trong mạch lực .............................................. 56 1. Tính chọn van ....................................................................................... 58 2. Tính chọn cuộn kháng lọc ................................................................... 59 3. Bảo vệ quá điện áp cho van bán dẫn ................................................... 64 Chương 5 ............................................................................................................ 64 Thiết kế mạch điều khiển bộ chỉnh lưu ............................................................ 64 I. Khái quát về mạch điều khiển Tiristor .................................................... 65 1. Yêu cầu đối với mạch điều khiển ......................................................... 65 2. Lựa chọn mạch điều khiển .................................................................. 65 II. Thiết kế mạch điều khiển ..................................................................... 67 1. Khối đồng pha ....................................................................................... 67 2. Khối tạo xung răng cưa ........................................................................ 67 KẾT LUẬN ......................................................................................................... 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 74
File đính kèm:
- giao_trinh_cong_nghe_gia_cong_tren_cac_may_cat_got_kim_loai.pdf