Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ
Đồ án môn học
tổng hợp hệ điện cơ
(Đề sồ 07)
Thầy giáo hớng dẫn :
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Duy Công
Tên đề tài : Thiết kế hệ truyền động ăn dao máy doa ngang
Các thông số kỹ thuật
- Tốc độ động cơ n
mim
: 2 [vòng/phút]
- Tốc độ động cơ n
max
: 2900 [vòng/phút]
- Tốc độ ăn dao v
mim
: 10
4
[m/s]
- Tốc độ ăn dao v
max
: 0,156 [m/s]
- Tốc độ ăn dao v
dm
: 0,0785 [m/s]
- Lực cắt Fz: 30 [kN]
- Mômen quá tính cơ cấu J: 0,01 [kg/m
2
]
- Hiệu suất : 0,8
- Bán kính quy đổi lực cắt về trục động cơ điện

chinh xác từ 4 - 2 hoặc cấp chính xác 1.
2- Các bộ phận của máy doa
a, Thân máy
Thân máy là phần cố định so với bệ máy, có kết cấu hình chữ U, hai đầu có hai ụ
b, ụ chính
Nằm trên thân máy, có thể chuyển động tịnh tiến so với thân máy. Động cơ trục
chính đợc gắn vào thân máy cùng với hộp tốc độ, quá trình di chuyển đợc thực hiên
nhờ trục chính hoặc động cơ chạy dao .
Sinh viên : Nguyễn Duy Công Lớp TĐH3_K46
2
Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ
c, 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.
d, Bàn máy
Đợc bố trí giữa hai ụ, có thể di chuyển ngang, dọc, qua trái, qua phải.
3- Các đặc điểm của máy doa hiện đại
Những máy Doa hiện đại ngày nay hay còn đợc gọi là máy doa vạn năng thì ngoài
chức năng doa máy còn có thể thực hiện đợc các chức năng nh một máy mài, máy
khoan
Trên chuyển động chính của máy có thể gá mũi khoan hoặc mũi doa , vì vậy máy
có thể gia công thô ( Khoan , khoét các lỗ hình côn , hìng trụ ) và sau đó thì có thể gia
công tinh khi gá mũi doa
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 là máy Doa có mũi doa quay theo phơng ngang
Các nguyên công chính của máy doa vạn năng:
- Nguyên công doa: thờng doa các lỗ hình côn ,hình trụ, các mặt phẳng vuông góc
với nhau có độ định tâm cao.
- Nguyên công tiện: khi nắp lỡi dao tiện thì có thể tiện trong ,cắt mặt đầu, cắt ren

- Các truyền động bơm nớc, bơm dầu làm mát vv
5- Các chế độ vận hành của máy
+Truyền dộng ăn dao nhờ hai chế độ vận hành bằng tay hoặc tự động. Trong bản
đồ án náy em sẽ thiết kế một hệ truyền động ăn dao tự động
+ Trong các quá trình gia công máy có thể vận hành ở những cấp tốc độ khác
nhau tuỳ thuộc trạng thái làm việc và yêu cầu của ngời sử dụng khi đó ta sẽ có các ph-
ơng án điều chỉnh tơng ứng , ví nh thực hiện chạy nhanh bàn dao bằng phơng pháp
giảm từ thông động cơ. Chỉnh định toạ độ của ụ, trục nhờ hệ kính phóng đại quang
học phần này sẽ đợc nói đến chi tiết ở các phần sau.
+Điều khiển máy nhờ các nút bấm và tay gạt, chúng đợc bố chí trên hai ụ máy.
II-Các yêu cầu trang bị điện cho truyền động ăn dao của
máy doa
Trong máy doa ngang 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. ở truyền động này dùng động
cơ một chiêu kích từ độc lập, truyền động này có các yêu cầu về chỉ tiêu chất lợng nh
sau:
1. Phạm vi điều chỉnh tốc độ
Truyền động ăn dao của máy doa ngang có yêu cầu phạm vi tốc độ rộng, dải điều
chỉnh đợc đặc trng bởi hệ số:
Sinh viên : Nguyễn Duy Công Lớp TĐH3_K46
4
Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ
1500
2
3000
min
max
===
n
n

4. Sự phù hợp giữa đặc tính điều chỉnh và đặc tính cơ
Truyền độmg ăn dao của máy bao gồm các chuyển động tịnh tiến, nếu mô men cản
M
C
do lực kéo ăn dao qui định thì nó phải đảm bảo phụ tải có mô men M lớn nhất.
Nếu yêu cầu mô men M = const thì M
max
này đợc xác định bởi lực ăn dao, bao gồm
: lực kéo F
x
,tổn hao ma sát trên gờ trợt 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 F
x
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 thờng 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 trợt ảnh hởng tới tốc độ thì lực kéo bàn là Q
n
và đợc biểu
diễn nh hình vẽ sau :

Sinh viên : Nguyễn Duy Công Lớp TĐH3_K46
5
M
c
,P
c

Các biện pháp nâng cao chất lợng 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 bằng điện , sử dụng một trong ba phơng pháp:
+ Hãm ngợc
+Hãm động năng
Sinh viên : Nguyễn Duy Công Lớp TĐH3_K46
6
Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ
+ Hãm tái sinh
- Giảm tốc độ bằng cách giảm điện áp đặt vào phần ứng động cơ.
7, Yêu cầu về đảo chiều
Đặc điểm công nghệ của máy doa 2620B là có đảo chiều, để đảm bảo năng suất cho
máy thì việc yêu cầu về đảo chiều là rất quan trọng.
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 t mua sắm thiết bị , chi phí vận hành phải hợp lý.
+Giá thành hệ thống h, trong khi phải thoả mãn các yêu cầu về kỹ thuật.
phần ii
lựa chọn phơng án truyền động và phơng
pháp điều chỉnh tốc độ
I- Khái niệm chung
1. Đặt vấn đề
Theo yêu cầu công nghệ cho hệ thống ăn dao may Doa nh đã phân tích thì việc lựa
chọn các thiết bị (động cơ ) để đáp ứng cho hệ thống là tơng đối dễ dàng vì ngày nay
với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, các thế hệ máy sản suất cũng nh các bộ biến
đổi càng trở nên phát triển mạnhđáp úng đợc hầu hết các yêu cầu khác nhau của công

+ Đảm bảo làm việc tin cậy, lâu dài.
+ Giảm giá thành sản phẩm và tăng năg suất lao động.
+ Khi sải ra hỏng hóc có thể sửa chữa, thay thế dễ dàng với các linh kiện , thiết bị
dự trữ sẵn có, dễ kiếm, dễ mua.
II. Các phơng án truyền động
Nhận xét :
Dựa vào các chỉ tiêu thiết kế phơng án truyền động nh trên, áp dụng đối với
công nghệ may Doa với yêu cầu công nghệ của truyền động ăn dao có những đặc
điểm sau:
+ Phạm vi điều chỉnh:
D= 3000:2
+ Độ trơn khi điều chỉnh:
= =
+
n
n
i
i
1
1
+Độ ổn định tốc độ khi làm việc :

n
n n
n
oi dm
oi
=

ữ( )%3 5

c/ Hoạt động của hệ thống
Giả sử ban đầu hệ thống đã đợc đóng vào lới với điện áp thích hợp, lúc này
động cơ vẫn cha làm việc . Khi ta đặt vào hệ thống một điện áp đặt U
đ
ứng với một
tốc độ nào đó của động cơ.Thông qua khâu TH & KH và mạch FX sẽ suất hiện các
xung đa tới các chân điều khiển của các van của bộ biến đổi
bộ biến đổi , nếu lúc này nhóm van nào đó đang đợc đặt điện áp thuận , van sẽ mở với
góc mở . Đầu ra của BBĐ có điện áp U
d
đặt nên phần ứng động cơ động cơ
quay với tốc độ ứng với U
đ
ban đầu.
Trong quá trình làm việc, nếu vì một nguyên nhân nào đó làm cho tốc độ động
cơ giảm thì qua biểu thức : U
ĐK
= U
đ
- n
khi n giảm U
ĐK
tăng giảm U
d
tăng n tăng về điểm làm việc yêu cầu.
Khi n tăng quá mức cho phép thì quá trình diễn ra ngợc lại. Đây là nguyên lý ổn định
tốc độ.
d/Họ đặc tính cơ của hệ thống
Sức điện động của BBĐ:
E

Sinh viên : Nguyễn Duy Công Lớp TĐH3_K46
10
Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ
n
U
K
R R
K
I
K K U
K
R R
K
I
n
K K U
K
R R
K K K
I
b
d d
b
d d
u
KD b d
d d
b u
d d
u

hài bậc cao gây phát nóng động cơ ( có thể khắc phục nhợc điểm này bằng cách mắc
thêm các cuộn kháng ).
+ Hệ thống làm việc có cos nhỏ.
Sinh viên : Nguyễn Duy Công Lớp TĐH3_K46
11
§å ¸n m«n häc … Tỉng hỵp hƯ ®iƯn c¬
2- Ph¬ng ph¸p sư dơng ®éng c¬ xoay chiỊu kh«ng ®ång bé
● Ưu ® iểm cđa ®éng c¬ kh«ng ®ång bé :
- Trong công nghiệp hiện nay phần lớn đều sử dụng động cơ không đồng bộ ba
pha. Vì nó tiện lợi hơn, với cấu tạo, mẫu mã đơn giản, giá thành hạ so với động cơ
một chiều.
- Ngoài ra động cơ không đồng bộ ba pha dùng trực tiếp với lưới điện xoay chiều
ba pha, không phải tốn kém thêm các thiết bò biến đổi. Vận hành tin cậy, giảm chi
phí vận hành, bảo trì sữa chữa. Theo cấu tạo người ta chia động cơ không đồng bộ
ba pha làm hai loại.
- Động cơ roto dây quấn và động cơ roto lồng sóc
•
Nhược ®iĨm cđa ®éng c¬ kh«ng ®ång bé :
Bên cạnh những ưu điểm động cơ không đồng bộ ba pha cũng có các nhược điểm
sau:
- Dể phát nóng đối với stato, nhất là khi điện áp lưới tăng và đối với roto khi điện
áp lưới giảm.
- Làm giảm bớt độ tin cậy vì khe hở không khí nhỏ.
- Khi điện áp sụt xuống thì mômen khởi động và mômen cực đại giảm rất nhiều vì
mômen tỉ lệ với bình phương điện áp.
● K Õt ln
Víi c¸c u nhỵc ®iĨm ph©n tÝch nh ë trªn, ®Ĩ øng dơng ®éng c¬ kh«ng ®ång bé vµo
c«ng nghƯ trun ®éng ¨n dao cho m¸y doa ngang ta cã thĨ cã c¸c hƯ trun ®éng
nh sau:
- HƯ trun ®éng ®éng c¬ xoay chiỊu dïng ph¬ng ph¸p xung ®iƯn trë r«to


Trong đó:
S: là độ trượt khi điện trở mạch roto là r
2
.
S
i
là độ trượt khi điện trở mạch roto là r
2d.
thay vào c¸c c«ng thøc trªn ta được biểu thức cđa mômen nh sau:
§iỊu nµy cã ý nghÜa lµ Momen ®éng c¬ chØ phơ thc vµo dßng ®iƯn rotor mµ
kh«ng phơ thc vµo tèc ®é gãc cđa ®éng c¬
Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh điện trở mạch roto bằng phương pháp xung

Sinh viªn : Ngun Duy C«ng Líp T§H3_K46
13
sn
rI
M
.
3
2
2
2
=
constM
r
r
ss
d

o
•
•
•
•
•
•
a )
C L
R o
D1
D3
D2
D4
D5
D6
Do
T1
T2
L
C
L1
ĐKB
•
•
•
U
1
~
U

ngắt điện trở R
o
được đóng vào mạch, dòng điện roto giảm với
tần số đóng ngắt nhất đònh. Nhờ điện cảm L mà dòng điện roto coi như không đổi
và khi T
1
đóng thì điện trở R
0
bò loại ra khỏi mạch, dòng điện roto tăng lên, ta có
giá trò tương đương điện trở R
c
và thời gian ngắt t
n
= T – t
đ
.
Nếu điều chỉnh tỉ số giữa thời gian ngắt và thời gian đóng t
đ
thì ta điều chỉnh
được giá trò điện trở trong mạch roto.
Sinh viªn : Ngun Duy C«ng Líp T§H3_K46
14
o
R
nđ
đ
c
tt
t
R

NÕu muốn mở rộng phạm vi điều chỉnh ta có thể mắc nối tiếp với điện trở R
o
một
tụ điện đủ lớn.
c- nhËn xÐt vµ øng dơng
● -Nhận Xét.
Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha bằng cách thay
đổi điện trở phụ mạch roto có các ưu điểm sau:
- Có tốc độ phân cấp.
- Tốc độ điều chỉnh nhỏ hơn tốc độ cơ bản.
- Tự động hóa trong điều chỉnh được dể dàng.
- Hạn chế được dòng mở máy.
- Làm tăng khả năng mở máy của động cơ khi đưa điện trở phụ vào
mạch roto
- Các thao tác điều chỉnh đơn giản.
- Giá thành chi phí vận hành, sữa chữa thấp.
Mặc dù có các ưu điểm như trên nhưng vẫn còn các nhược điểm sau:
Sinh viªn : Ngun Duy C«ng Líp T§H3_K46
15
)(3
)2(
2
2
2
2
2
fd
cdd
RRIP
RRTP

1
(1 – S) , cũng thay đổi
theo.
Khi thay đổi tần số lưới điện f
1
, nhận thấy như sau:
Nếu bỏ qua điện trở dây quấn stato, tức là xem r
1
= 0 thì mômen tới hạn cực đại
là:
Trong đó:
ω
1
tốc độ góc đồng bộ
x
n
= ω
1
L
n

L
n
= L
1
+ L’
2
=> ta cã:
Sinh viªn : Ngun Duy C«ng Líp T§H3_K46
16

1
2
1
t
n
2
2
f
U
aM :tacó
L)2(2
3P
consta Đặt
=
==
π
P
f
n
1
1
60
=
§å ¸n m«n häc … Tỉng hỵp hƯ ®iƯn c¬
Biểu thức trªn cho ta thấy khi tăng tần số nguồn mà vẫn giữ nguyên U
1
thì mômen
tới hạn cực đại M
t
giảm rất nhiều. Do đó khi thay đổi tần số f

c
= M
cđm
= const,
Đây là đặc tính cơ đặc trưng cho hệ thống nâng và luôn có giá trò nhất đònh (đường
1 trên hình).
* x = 1
Đặc tính cơ có dạng: M
c
= a + bn
M
c
tỉ lệ bậc nhất với tốc độ. Đây là đặc tính đặc trưng cho máy phát điện một
chiều kích từ độc lập với phụ tải máy phát là một điện trở thuần ( đường 2 hình ).
* x = -1
Sinh viªn : Ngun Duy C«ng Líp T§H3_K46
17
n
t
Lf
PU
M
2
1
2
22
1
)2(2
3
π

cách đồng thời theo các quy luật như sau:
Sinh viªn : Ngun Duy C«ng Líp T§H3_K46
18
)(
n
b
aMc +=
const
f
U
const
f
U
const
f
U
=
=
=
1
2
1
2
1
1
1
1
*
*
*

1.1
n
cb
n
1.2
f
1.1
f
1đm
f
1.2
n
1.1
n
1cb
n
1.2
MM
c
n
0
M
c
=
const
f
1.1
f
1đm
f

o
o
o
a
b
c
CK
CK
CK
CK
CKck
ĐKB
U
2
f
2
T
A
N
A
T
B
N
B
T
C
N
C
~ U
1

Muốn thay đổi tần số f
2
ta thay đổi số đỉnh hình sin của điện áp đầu vào trong nữa
chu kỳ của điện áp đầu ra (tức là thay đổi thời gian làm việc của thyristor trong
cùng một nhóm thuận hay nghòch so với chu kỳ sóng điện áp đầu vào).
Muốn thay đổi trò số điện áp đầu ra của bộ biến tần là U
2
ta thực hiện khống chế
thời gian kích xung lên các thyristor so với thời điểm chuyển mạch tự nhiên. Tức
là tạo ra một sóng điện áp đầu ra có trò số trung bình nhỏ hơn trò số trung bình của
điện áp đầu ra khi chuyển mạch tự nhiên. Dạng sóng điện áp đầu ra của bộ biến
tần ở hình 6-5.
Sinh viªn : Ngun Duy C«ng Líp T§H3_K46
21
12
12
−+
=
mn
m
ff
(6-10)
U
1,
U
2
t
T
t
T

o
T 7
T9
T 11
T10
T12
T8
T 4
T6
T 8
T 1 T3 T5
D1
D3 D5
D 4
D 6 D2
D7
D11
D10
D12
D8
Co
C 1 C3
C 5
C 4
C 2
C6
L2
L1
L o
ĐKB

, T
3
,T
4
, T
5
, T
6
, cách
nhau 1/6 chu kỳ của áp ra.
Như vậy:
Bằng cách thay đổi khoảng thời gian dẫn của các thyristor ta thay đổi được chu kỳ
của điện áp ra tức là điều chỉnh được điện áp ra. Để chuyển mạch giữa các van, ta
dùng các tụ C
1
÷C
6
.
Giả sử trong khoảng thời gian nào đó T
1
và T
2
dẫn, tụ C
1
được nạp từ nguồn hình
6-6. Khi kích xung mở T
3
tụ C
1
phóng qua T

c- øng dơng trong c«ng nghiƯp.
Sinh viªn : Ngun Duy C«ng Líp T§H3_K46
23
π
2π
t
U
§å ¸n m«n häc … Tỉng hỵp hƯ ®iƯn c¬
Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách thay đổi tần
số nguồn được ứng dụng rộng rải trong công nghiệp với ưu điểm gọn nhẹ và dể
điều chỉnh.
Bộ biến tần dùng trực tiếp thyristor được dùng trong công nghiệp như điều
chỉnh tốc độ trong truyền động chính của các máy mài cao tốc, điều chỉnh tốc độ
trong các hệ thống băng tải.
Bộ biến tần dùng máy phát đồng bộ được ứng dụng khi cần điều chỉnh tốc độ đồng
thời cho nhiều động cơ.
PhÇn iii
tÝnh trän c«ng st ®éng c¬
Néi dung :
- X¸c ®Þnh c«ng st ®éng c¬ trun ®éng vµ kiĨm nghiƯm l¹i c«ng st ®ã,
cÊp ®iƯn ¸p vµ ph¬ng ph¸p ®iỊu chØnh cã phï hỵp hay kh«ng
- TÝnh chän c¸c phÇn tư sư dơng trong s¬ ®å m¹ch lùc
-
I- chän c«ng st ®éng c¬
Theo yªu cÇu cđa c«ng nghƯ m¸y doa nh ë ch¬ng I ®· ph©n tÝch vµ sù ho¹t ®éng
cđa c¸c ph¬ng ¸n trun ®éng (c¸c bé biÕn ®ỉi ) ë ch¬ng II còng nh yªu cÇu cđa ®Ị
bµi . ë ch¬ng nµy em ®i tÝnh to¸n vµ lùa chän c«ng st c«ng st ®éng c¬ vµ tÝnh
chän c¸c phÇn tư sư dơng trong m¹ch ®éng lùc theo ph¬ng ph¸p Xung ®iƯn trë m¹ch
rotor
Tõ ®Çu bµi ta cã c¸c th«ng sè kü tht cđa ®éng c¬ nh sau:

dm
cqd
n
Fc
M =
Trong ®ã : M
cqd
: momen quy ®ỉi vỊ trơc ®éng c¬
Fc : lùc c¶n cđa tÈi quy ®ỉi vỊ trơc ®éng c¬
Sinh viªn : Ngun Duy C«ng Líp T§H3_K46
24
Đồ án môn học Tổng hợp hệ điện cơ
V
w
d
=

với w
d
vận tốc trục động cơ
V : vận tốc của tải


==

2.3000
60*10
*
8,0
10*301

đm
= 380 V
P
đm
= 7,5 KW
I
rdm
= 12,2A
n
đm
= 2950 vòng/phút

m
= 2,5
Cos

dm
= 0,73
Cos

kt
= 0,09
I
Stdm
= 10,3 A
I
Stk
= 15,5 A
R
St

n
M
(Nm)
83,9173,36.5,2. ===
dmdmt
MM

(Nm)
Hệ số trợt định mức:
09,0
1000
9101000
0
0
=

=

=
n
nn
s
dm
dm
Mômen quán tính của hệ thống quy đổi về trục động cơ khi có tải đợc xác định
theo công thức:

2
01
))((5.91)(