Lời nói đầu
Trong điều kiện công cuộc kiến thiêt nớc nhà đang bớc vào thời kỳ công
nghiệp hoá - hiện đại hoá với những cơ hội thuận lợi và những khó khăn thách
thức lớn. Điều này đặt ra cho thế hệ trẻ, những ngời chủ tơng lai của đất nớc
những nhiệm vụ năng nề. Đất nớc đang cần sức lực và trí tuệ cũng nh lòng
nhiệt huyết của những trí thức trẻ, trong đó có những kỹ s tơng lai.
Sự phát triển nhanh chóng của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật nói chung
và trong lĩnh vực điện - điện tử - tin học nói riêng làm cho bộ mặt của xã hội
thay đổi từng ngày. Trong hoàn cảnh đó, để đáp ứng đợc những điều kiện thực
tiễn của sản xuất đòi hỏi những ngời kĩ s điện tơng lai phải đợc trang bị những
kiến thức chuyên nghành một cách sau rộng.
Trong khuôn khổ chơng trình đào tạo kỹ s nghành tự động hoá - cung
cấp điện; nhằm giúp cho sinh viên trớc khi ra trờng có điều kiện hệ thống hoá
lại những kiến thức đã đợc trang bị ở trờng cũng nh có điều kiện tiếp cận với
những mô hình kỹ thuật chuyên nghành của thực tiễn trong sản xuất, đồng thời
cũng giúp cho sinh viên có cơ hội t duy độc lập nghiên cứu và thiết kế. Trờng
4
Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên tổ chức cho sinh viên trớc khi ra
trờng làm đồ án tốt nghiệp - bản đồ án tốt nghiệp này ra đời trong hoàn cảnh
đó.
Thực tiễn trong các xí nghiệp công nghiệp hiện nay đang đặt ra vấn đề là phải
cải tạo, nâng cấp lại những thiết bị và dây truyền sản xuất cũ theo quan điểm là
giữ lại những phần thiết bị đã hoàn thiện hoặc còn phù hợp, cải tạo và thay thế
những phần đã lạc hậu hoặc có nhiều nhợc điểm để cho ra những thiết bị có độ
hoàn thiện cao. Khi đa vào sản xuất cho năng suất và chất lợng sản phẩm cao.
Dựa trên nền tảng đó bản đồ án thiét kế hệ thống trang bị điện cho truyền động
ăn dao của máy doa vạn năng 2620B tập trung vào giải quyết, cải tạo hệ thống
trang bị điện cho máy. Bản đồ án gồm 5 phần:
Phần I: Tìm hiểu công nghệ của máy
Phần II: Thiết kế sơ đồ nguyên lý
Phần III: Tính chọn thiết bị

6-9 và cấp chinh xác từ 4 - 2 hoặc cấp chính xác 1.
II- phân loại máy doa
Máy doa là máy gia công cắt gọt kim loại . Trên truyền 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 ,hình trụ); 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 có nhiều loại khác nhau với kích cỡ , công dụng và mức độ
chuyên môn hoá khác nhau.
- Nếu phân loại theo chức năng, công dụng có thể phân ra :
+ Máy khoan , khoét
+ Máy doa
- Phân loại theo chuyển động :
+Doa đứng: dao quay theo phơng thẳng đứng
+Doa ngang: dao quay theo phơng nằm ngang
- Phân loại theo mức độ trang bị điện :
+Loại đơn giản: thờng dùng động cơ KĐB không có điều chỉnh tốc độ
về điện.
8
+Loại trung bình thờng dùng động cơ KĐB điều chỉnh tốc độ bằng
cách thay đổi số đôi cực hoặc dùng ddộng cơ một chiều nhng là hệ thống
hở.
+Loại phức tạp : dùng động cơ một chiều kích từ độc lập điều khiển
theo hệ kín hoặc có thể điều khiển theo chơng trình . Đây là loại máy doa
gia công có độ chính xác rất cao.
- Nếu phân loại theo trọng lợng của máy ,ta có:
+Loại nhỏ : trọng lợng của máy nhỏ hơn 10 tấn
+Loại trung bình :trọng lợng của máy từ 10 - 100 tấn
+Loại lớn: trọng lợng máy lớn hơn 100 tấn.

b, Truyền động ăn dao
Bao gồm các truyền động:
- Chuyển động tịnh tiến theo phơng ngang.
-Chuyển động sang trái.
-Chuyển động sang phải
Ngoài ra còn có chuyển động của bàn máy và ụ máy theo hai chiều,
các chuyển động này đợc truyền động bằng động cơ điện một chiều kích từ
độc lập và nó là truyền động quan trọng nhất, phức tạp nhất trong máy doa
với những yêu cầu về các thông số chất lợng rất cao.
c, Các truyền động phụ
- Truyền động di chuyển cơ cấu kẹp chi tiết, đợc thực hiện nhờ động cơ
KĐB ro to lồng sóc.
- Các truyền động bơm nớc, bơm dầu
3- Kết cấu của máy doa 2620B
a, Thân máy
Là phần cố định so với bệ máy, có kết cấu hình chữ U, hai đầu có
hai ụ
b, ụ chính
10
Nằm trên thân máy, có thể chuyển động tịnh tiến so vớithân 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 .
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.
4/ Các chế độ vận hành của máy
a, Máy doa ngang 2620B có các chế độ vận hành sau:

tốc độ .
P
đm
=10 Kw
Tốc độ định mức : N
đm
= 1460 , 2890 (v/p)
+ Động cơ truyền động ăn dao là động cơ một chiều kích từ độc lập.
II-Các yêu cầu trang bị điện cho truyền động ăn dao của máy doa
2620B
Trong máy doa ngang 2620B 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 2620B có yêu cầu phạm vi
tốc độ rộng, dải điều chỉnh đợc đặc trng bởi hệ số:
D
n
n
= =
max
min
2000
1

12
2, Độ trơn khi điều chỉnh
Vì máy làm việc ở nhiều chế độ gia công khác nhau nh doa lỗ có đờng
kính lớn thì cần tốc độ nhỏ, còn khi phay thì cần tốc độ lớn . Để đảm bảo

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
13
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 :

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
5,Yêu cầu tự động hạn chế phụ tải
Trong quá trình làm việc thờng xảy ra quá tải tĩnh và quá tải động

+ Hạn chế phụ tải tĩnh và động bằng phơng pháp sử dụng khâu phản hồi
âm dòng có ngắt.
6, Yêu cầu hãm dừng chính xác
Việc dừng máy chính xác là một yêu cầu rất qua trọng. Bởi vì khi
dừng chính xác thì đảm bảo chất lợng sản phẩm, tăng năng suất của máy,
an toàn cho thiết bị và ngời vận hành.
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
+ 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
15
+ 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
thiết kế sơ đồ nguyên lý
16

biến đổi thông qua việc xét ở hệ thống ( bộ biến đổi - động cơ ).
III- ý nghĩa của việc lựa chọn ph ơng án
Việc so sánh lựa chọn đợc phơng án hợp lý nhất có một ý nghĩa đặc
biệt quan trọng, nó đợc thể hiện qua các mặt:
+ Đảm bảo đợc yêu cầu công nghệ của máy sản suất.
+ 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.
2-2 các ph ơng án truyền động
I- Các ph ơng án đ a ra
Để có dợc phơng án truyền động phù hợp xét trên cả hai khía cạnh
kỹ thuật và kinh tế cho truyền động ăn dao của máy doa 2620B, ở đây em
đa ra một số phơng án mà đáp ứng đợc các yêu cầu về kỹ thuật công nghệ
của truyền động để từ đó làm căn cứ chọn ra phơng án tốt nhất.
Yêu cầu công nghệ của truyền động ăn dao máy doa có những đặc
điểm sau:
+ Phạm vi điều chỉnh:
D= 2000:1
+ Độ trơn khi điều chỉnh:
= =
+
n
n
i
i
1
1
+Độ ổn định tốc độ khi làm việc :


k®
u
®k
ϒn
u
c®
H×nh 2-1
+ CKĐ, CKF: là cuộn kích từ của động cơ và máy điện khuyếch đại.
+ KĐ: là khâu khuyếch đại, thực hiện nhiệm vụ khuyêch đai tín hiệu điều
khiển U
ĐK
+U
đ
:là điện áp đặt
2, Hoạt động của hệ thống
Giả sử động cơ sơ cấp Đ/C quay với tốc độ = const , khi ta đặt vào
hệ thống một điện áp đặt U
đ
, thông qua mạch khuyếch đại, cuộn dây CKF
đợc cấp điện, MY đợc kích thích sẽ phát ra điện áp một chiều cấp cho
động cơ động cơ quay .
Do đặc điểm của MY là có cuộn dọc, cuộn ngang ; cuộn ngang đợc
nối ngắn mạch nên có dòng điện lớn và sinh ra từ thông lớn. Do vậy hệ
thống có hệ số khuyếch đại rất lớn.
- Nếu trong quá trình làm việc vì một nguyên nhân nào đó mà làm
cho tốc độ đông cơ giảm, qua biểu thức U
đk
=U
đ
- n ta thấy khi n giảm


E

= K
d
K
N
K
KĐ



(Uđ- n )
đặt :K
d
K
N
K
KĐ
= K

E

MY
= K(U

- n )
Xây dựng ph ơng trình đặc tính cơ của hệ thống:
20
n

d d
uE ud
d d
u
=
+
=
=
+
=


+

( )
Sau khi biến đổi biểu thức này ta đợc:
n
KU
K K
R
K
I
cd
d d d d
u
=
+

d d
.
Độ cứng khi có mạch vòng phản
hồi âm tốc độ đã đợc cải thiện rất nhiều.
Họ đặc tính cơ của hệ thống đợc vẽ trên hình 2-2.

4, Đánh giá chất lợng hệ thống
a, Ưu điểm
+ Hệ thống làm việc rất linh hoạt.
+ Họ đặc tính cơ có dạng tuyến tính.
+Việc điều chỉnh đều đợc thực hiện trên mạch kích từ nên thuận tiện cho
tự động hoá , nâng cao chất lợng hệ thống.
+ Có hệ số khuyếch đại lớn.
21
I,M
Hình 2-2
0
n
0 max
n
0 min
b, Nhợc điểm
+ có nhiều thiết bị quay ,gây ồn.
+ Hiệu suất sử dụng điện năng thấp =
Đ/C



đ
= 0,3 - 0,5

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
23
a b c
bbđ
ckđ
đ
ft
xđk
fx
th
&
kđ
n
U
đ
Hình 2-3
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

- n )



=

actg
K K U n
E
KD b d
bm
( )

+Phơng trình đặc tính cơ của hệ thống:
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

24
m
Hình 2-4
n
n
0max
0
4, Đánh giá chất l ợng hệ thống
a, Ưu điểm:
+ Do sử dụng các thiết bị bán dẫn ở bộ biến đổi nên hệ thống có độ tác
động nhanh cao, hiệu suất hệ thống cao.
+ Là bộ biến đổi tĩnh có kết cấu gọn nhẹ, không yêu cầu nền móng đặc
biệt.
+ Dễ thiết lập các hệ thống tự động kín để nâng cao chất lợng hệ thống.
b, Nh ợc điểm
+ Khả năng chịu quá tải về dòng, áp nhỏ; khi có gia tốc dòng và áp du/dt,
di/dt có nguy cơ làm hỏng các lớp tiếp giáp.
+Sức điện động của bộ biến đổicó dạng đập mạch làm phát sinh thành
phần sóng 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.
IV - Ph ơng án III
Hệ thống xung áp - động cơ
1, Giới thiệu
a, Sơ đồ
25
+
-
u
d

+ D
O
: là van diốt.
2, Hoạt động của hệ thống
Giả sử ban đầu ta đặt vào hệ thống một điện áp chủ đạo U
đ
( khi hệ
thống đã đợc đóng vào nguồn một chiều ) qua nút tổng hợp tín hiệu ta có:
U
đk
= U
đ
- n
Tuy nhiên ban đầu n = 0 U
đk
= U
đ
, tín hiệu này qua mạch KĐ đợc
đa tới mạch FX sẽ pháp ra xng mở đa tới chân điều khiển của van T và ở
đầu ra có sức điện động ra E
b
.
E
t
T
U
b
CK
=
1

T
U
b
CK
=
1

Phơng trình đặc tính cơ của hê thống:
n
E
K
R R
K
I
t U
T K
R R
K
I
t K u K U n
n
K U
T K K
R R
T K K
I
b
d d
b u
d d

u
t
t
1
t
ck
Đây làp phơng trình đặc tính cơ của hệ thống
từ phơng trình này ta có họ đặc tính cơ của
hệ thống nh hình vẽ.
4, Đánh giá chất l ợng hệ thống
a,Ưu điểm
+ Hệ thống này đợc dùng ở những nơi có
nguồn một chiều có công suất ằ công suất
của động cơ và khi đó trong sơ đồ thay thế có thể bỏ qua R
b
và đặc tính cơ
có độ cứng cao.
+ Hệ thống này dùng ít van động lực .
+Dễ tự động hoá.
b, Nh ợc điểm
+ Phải có nguồn một chiều hoặc kèm theo bộ nguồn xuay chiều - một
chiều.
+ Dạng điện áp ra có dạng xung gây tổn thất phụ trong động cơ.
28
n
n
0max
0
-n
0max