MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
LỜI NÓI ĐẦU 2
Chương 1: Tổng quan về công nghệ bào giường 3
1.1. Giới thiệu về máy bào giường 3
1.2. Các chuyển động cơ bản của máy bào giường 4
1.3. Truyền động ăn dao cho máy bào giường 6
Chương 2.Thiết kế hệ thống điều khiển truyền động điện cho truyền động
ăn dao máy bào giường 7
2.1. Giới thiệu hệ thống truyền động điện thủy lực 7
2.1.1. Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống thủy lực 7
2.1.2. Cấu trúc hệ thống điều khiển thủy lực 7
2.2. Xây dựng mạch động lực cho truyền động ăn dao 8
2.2.1. Giới thiệu các phần tử trong hệ thống 8
2.2.2. Sơ đồ cấu trúc mạch động lực 14
2.3. Xây dựng mạch điều khiển cho truyền động ăn dao 15
Chương 3: Tính chọn thiết bị và mô phỏng hệ thống 18
3.1. Tính toán và lựa chọn thiết bị trong sơ đồ điều khiển 18
3.1.1. Tính toán và lựa chọn xy lanh thủy lực 18
3.1.2. Tính chọn bơm nguồn 20
3.1.3. Tính chọn đường ống dẫn 21
3.1.4. Tính chọn bộ lọc dầu 22
3.1.5. Tính chọn thùng dầu 23
3.1.6. Tính chọn các van 24
3.1.7. Tính chọn rơ le áp suất 26
3.2. Mô phỏng hệ thống điều khiển 26
3.2.1. Phần mềm Automation studio 27
3.2.2. Chương trình mô phỏng 28
KẾT LUẬN 34
TÀI LIỆU THAM KHẢO 35
1

- Máy bào cỡ nhỏ có chiều dài L
b
< 3m, lực kéo F
k
= 30 ÷ 50 (KN)
- Máy cỡ trung bình chiều dài L
b
= 4÷5m, lực kéo F
k
= 50÷70 (KN)
- Máy cỡ nặng (Lớn) chiều dài L
b
>5 m, F
k
>70 (KN)
Hình ảnh máy bào giường:
Hình 1.1. Máy bào giường
- Đế máy: Được làm bằng gang đúc để đỡ bàn và trục máy, để có khối tạo thế
vững
chắc có hai rãnh dẫn hướng chữ nhật và chữ V cho bàn máy chuyển động dọc
theo đế máy.
3
- Bàn máy: Được làm bằng gang đúc dùng để mang chi tiết gia công, trên bàn
máy có 5 rãnh chữ T để gá lắp chi tiết.
- Giá chữ U: Được cấu tạo từ hai trụ thép đứng vững chắc một dầm ngang trên
cùng. Trong dầm đặt một động cơ để di chuyển xà ngang lên xuống, dọc theo
trục có xẻ rãnh, có trục vít nâng hạ và dao động.
- Xà ngang: chuyển động lên xuống theo hai trục trên xà.
- Các bàn dao máy: Gồm hai bàn dao đứng và hai bàn dao hông, trục bàn có giá
đỡ dao. Giá máy có thể quay đi một góc nào đó để gia công chi tiết khoảng dịch

tốc có hai cấp tốc độ truyền động tới trục vít thanh răng biến chuyển động của
động cơ thành chuyển động tịnh tiến của bàn máy.
Ta có đồ thị tốc độ của máy bào giường như sau:
Chuyển động mang tính chất chu kỳ.
Quá trình cắt gọt chỉ xảy ra ở hành trình thuận còn hành trình ngược là hành
trình chạy không tải để đưa bàn máy về vị trí ban đầu.
Đồ thị tốc độ của bàn máy được vẽ trên hình 1.2.
Đây là dạng đồ thị thường gặp, trong thực tế còn có nhiều dạng khác đơn giản
hoặc phức tạp hơn.
t
0
t
1 2
t
3
t
4
t
5
t
6
t
7
t
8
t
10
t
11
t

thì dao cắt
vào chi tiết (dao cắt vào chi tiết ở tốc độ thấp để tránh sứt dao hoặc chi tiết).
+ Bàn máy tiếp tục chạy với tốc độ ổn định V
0
cho đến hết thời gian t
3
.
+ t
4
tăng tốc độ từ V
0
÷V
th
(tốc độ cắt gọt).
+ t
5
: bàn máy chuyển động với tốc độ V
th
và thực hiện gia công chi tiết.
+ t
6
: bàn máy sơ bộ giảm tốc độ đến V
0
.
+ t
7
: bàn máy làm việc ổn định với tốc độ của bàn máy là V
0
.
+ t

Truyền động ăn dao làm việc có tính chất chu kỳ , trong mỗi hành trình
kép thì làm việc một lần (từ thời điểm dảo chiều từ hành trình nguợc sang hành
trình thuận và kết thúc trước khi dao cắt vào chi tiết). Phạm vi điều chỉnh luợng
ăn dao là D= (100 - 200)/l. Luợng ăn dao cực đại có thể đạt tới (80 - 100)
mm/hành trình kép.
Cơ cấu ăn dao yêu cầu làm việc với tần số lớn, có thể đạt tới 1000 lần/giờ.
Hệ thống di chuyển đầu dao cần phải đảm bảo theo hai chiều cả ở chế độ di
chuyển làm việc và di chuyển nhanh.
Truyền động ăn dao thường thực hiện bằng động cơ không đồng bộ roto lồng
sóc và hộp tốc độ.
6
Truyền động ăn dao có thể thực hiện bằng nhiều hệ thống: cơ khí, điện khí thuỷ
lực, khí nén… Thông thường sử dụng rộng rãi hệ thống điện cơ: động cơ địên và
hệ thống trục vít-ecu hoặc bánh răng- thanh răng.
Chương 2. Thiết kế hệ thống điều khiển truyền động điện cho truyền động
ăn dao máy bào giường
2.1. Giới thiệu về hệ thống truyền động thuỷ lực
2.1.1. Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống thuỷ lực
Thủy lực là một công nghệ điều khiển và truyền năng lượng thông qua dầu
áp lực. Công chất trong thủy lực có thể là nước, dầu, xăng nhẹ.
*Ưu điểm của hệ thống thủy lực:
+ Truyền động được công suất cao và lực lớn, (nhờ các cơ cấu tương đối đơn
giản, hoạt động với độ tin cậy cao nhưng đòi hỏi ít về chăm sóc, bảo dưỡng).
+ Điều chỉnh được vận tốc làm việc tinh và vô cấp, (dễ thực hiện tự động hoá
theo điều kiện làm việc hay theo chương trình có sẵn).
+ Kết cấu gọn nhẹ, vị trí của các phần tử dẫn và bị dẫn không lệ thuộc nhau.
+ Có khả năng giảm khối lượng và kích thước nhờ chọn áp suất thủy lực cao.
+ Nhờ quán tính nhỏ của bơm và động cơ thủy lực, nhờ tính chịu nén của dầu
nên có thể sử dụng ở vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh (như trong cơ
khí và điện).

năng l
ư
ợng
của dầu (dòng chất lỏng). Trong hệ thống dầu ép th
ư
ờng
chỉ
dùng
bơm
thể tích,
tức
là loại
bơm thực hiện việc biến đổi năng l
ư
ợng
bằng cách
thay đổi thể tích
các
buồng
làm
việc, khi thể
tích
của buồng làmviệc tăng, bơm hút dầu, thực hiện
chu kỳ hút và khi thể tích của buồng giảm
, bơm
đẩy dầu ra thực hiện chu kỳ nén.
Trong thiết kế này sử dụng bơm cánh gạt.
Nguyên lý hoạt động của bơm thủy lực cánh gạt:
8
Máy thủy lực cánh gạt là máy thủy lực roto có kết cấu đơn giản làm việc ít ồn,

điều chỉnh khoảng lệch tâm giữa roto và vỏ bằng cách xê dịch vòng trượt.
- Khoảng làm việc của bơm cánh gạt.
Khoảng làm việc của bơm cánh gạt thông thường như sau:
• Tốc độ tối thiểu khi có tải 500-600v/p
• tốc độ tối đa khi có tải 2000-3000v/p
• Lưu lượng tới 600 l/p
• Áp suất làm việc liên tục tới 210at
• Áp suất hút cho phép 0,16 at.
- Vật liệu chế tạo.
Vật liệu làm cánh gạt có thể là thép gió P18, thép 20X, thép 40X hoặc thép làm
vòng bi nhiệt luyện đạt độ cứng 62HRC
b) Bể dầu
Chức năng và nhiệm vụ của bể dầu.
Trong hệ thống truyền động thủy lực thể tích bể dầu có những chức năng và
nhiệm vụ như sau:
- Cung cấp dầu cho hệ thống hoạt động.
- Chứa dầu cho toàn bộ hệ thống.
- Lắng đọng các loại cằn bẩn có trong dầu trong quá trình hoạt động.
- Tỏa nhiệt cho dầu của hệ thống trong quá trình làm việc.
- Gá đặt các thiết bị của trạm nguồn
11
Hình 2.5. Bể dầu
1.Động cơ điện 6.Phía xả
2. Ống nén 7.Mắt dầu
3.Bộ lọc 8.Đổ dầu
5.Vách ngăn 9.Ống xả
4.Phía hút
Bể dầu được ngăn bởi màng lọc 5.Khi mở động cơ 1,bơm dầu làm việc,dầu
được hút lên qua bộ lọc 3 cấp cho hệ thống điều khiển,dầu xả về được cho vào
mọt ngăn khác.

Vật liệu của lõi lọc cũng có rất nhiều loại : bộ lọc lưới, lọc lá, sợi thủy tinh
d) Van an toàn
Van an toàn là phần tử thủy lực có nhiệm vụ bảo vệ hệ thống trong trường
hợp quá tải như : xy lanh bị kẹt khiến áp suất hệ thống tăng vọt, gây nên nhiều
sự cố như hỏng bơm nguồn, vỡ đường ống.
Nguyên lí làm việc của van dựa trên sự cân bằng của các lực ngược chiều : lực
đàn hồi của lò xo tác dụng lên con trượt (hay nút van) với lực do áp suấ chất
lỏng gây nên
Tùy theo từng hệ thống, hoạt động và tính chất của nó mà van an toàn được
đặt ở những giá trị áp suất khác nhau. Khi áp suất hệ thống tăng vọt lên do sự
quá tải, cơ cấu chấp hành bị kẹt hỏng, van an toàn sẽ làm việc, xả chất lỏng về
bể đến khi áp suất đạt giá trị định mức.Van an toàn được chia làm 2 loại theo
nguyên lí hoạt động, đó là : van an toàn tác động trực tiếp và gián tiếp. Van an
toàn tác động gián tiếp được sử dụng chủ yếu trong các hệ thống có lưu lượng
lớn, áp suất tương đối cao.
13
Hình 2.6. Van an toàn
e) Van đảo chiều
Van đảo chiều dùng để đóng, mở các ống dẫn để khởi động các cơ cấu biến
đổi năng lượng,dùng để đảo chiều các chuyển động của cơ cấu chấp hành.

k2k1
Hình 2.7. Van đảo chiều
2.2.2. Sơ đồ cấu trúc mạch động lực
Sơ đồ cấu trúc mạch động lực như sau:
14
Hình 2.8. Sơ đồ cấu trúc mạch động lực
Trong đó:
Các van điều khiển sol1-2, sol3, sol4 và sol6 điều khiển các cơ cấu chấp
hành là các xi lanh thủy lực. Các van sử dụng trong sơ đồ đều là loại van có tín

Chiều dài bề mặt làm việc của bàn máy là 3m
Dịch chuyển ngang lớn nhất bàn dao là 1420mm
Dịch chuyển thẳng đứng lớn nhất bàn dao là 250mm
Phạm vi bước tiến ngang lớn nhất của bàn dao 25mm/htk
Phạm vi bước tiến thẳng đứng lớn nhất của bàn dao 6,2mm/htk
17
Kích thước lớn nhất của dao (rộng x cao) mm: 60x80
Vận tốc bàn máy thuận/nghịch (m/phút) 6-60
Công suất truyền dẫn bàn máy (kW) 162
3.1.1. Tính chọn xy lanh thủy lực
Chọn áp suất làm việc lớn nhất của xy lanh cũng như hệ thống là 200 bar.
Giả sử hiệu suất của xy lanh thủy lực là 0,95.
*) Xy lanh thực hiện dịch chuyển ngang bàn dao
a) Tính đường kính xy lanh
Đường kính của xy lanh bao gồm hai thông số, đó là đường kính lòng xy lanh D
và đường kính cán xy lanh d.
Một cách chung nhất, các đường kính này được tính toán dựa trên diện tích làm
việc (A) của xy lanh dưới tác dụng của áp suất dầu thủy lực (p) để thắng lại lực
cản lên nó. Giả sử khi đẩy ra xy lanh phải thắng một lực cản là 2,5000 kN, khi
kéo vào lực cản là 1,3000 kN.
Hình 3.1. Tính toán các thông số của xy lanh
Các thông số theo hình vẽ trên:
Ak: Diện tích làm việc phía đuôi xy lanh
Fz: Lực đẩy tác dụng lên cán xy lanh
Ar: Diện tích làm việc phía cần xy lanh
Fd: Lực kéo tác dụng lên cán xy lanh
Nếu cấp vào hai phía của xi lanh cùng một áp suất là p thì:
Ak = = = 0,132 m
2
18

Q = v.A = 0,25.1017,36 = 25,4 (l/ph)
Lưu lượng này và áp suất được sử dụng để lựa chọn bơm nguồn.
*) Xy lanh thực hiện nâng đầu dao trong quá trình chạy không cắt gọt
Chọn xy lanh có thông số:
Hành trình 400 mm
Đường kính piston 40 mm, đường kính cần 20mm
Diện tích (cm
2
): piston 12,56
Cần 3,14
3.1.2. Tính chọn bơm nguồn
Khi chọn bơm nguồn cần lưu ý một số điểm như sau:
- Có dải tốc độ quay trục phù hợp với tốc độ của động cơ kéo.
- Phù hợp với độ nhớt của dầu trong hệ thống.
- Có tính lắp lẫn cao để thuận tiện trong trường hợp thay thế.
- Dễ dàng bảo dưỡng
- Giá thành hợp lí.
Trên đây là những nguyên tắc cơ bản để có thể tính toán và lựa chọn bơm
nguồn, nhưng trong thực tế ta chỉ cần căn cứ vào mục đích sử dụng để lựa chọn
bơm nguồn đáp ứng được các thông số lưu lượng áp suất hệ thống, đồng thời có
giá thành phù hợp.
Căn cứ vào áp suất làm việc của hệ thống và lưu lượng cấp cho cơ cấu chấp
hành, ta chọn bơm cánh gạt YUKEN PV 2R2-S3 có các thông số như sau:
Áp suất lớn nhất 210 bar
Tốc độ lớn nhất khi có tải : 1800 vòng/phút
20
Tốc độ nhỏ nhất khi có tải : 600 vòng/phút
Lưu lượng riêng 25,5 cm
3
/vòng

- Đường ống hút : v
1
= 0,5→1 (m/s) ;
- Đường ống đẩy : v
2
= 6 → 7 (m/s) ;
- Đường ống xả : v
3
= 0,5 →1,6 (m/s) ;
Đường kính của đường ống được tính theo công thức sau:
d = 10.
Trong đó:
Q – lưu lượng (lit/phút)
V – tốc độ dòng chảy (m/phút)
d – đường kính ống dẫn
Đối với đường ống hút và ống xả chọn v = 0,5 m/s, ta có:
d = 10. = 10. = 43,019 mm
Đường ống đẩy chọn v = 6 m/s, đường ống đẩy thường được chia làm 2 phần:
phần một nằm từ bơm nguồn tới van và phần này nằm toàn bộ trên bể dầu, do
vậy để làm cho bộ nguồn thêm mĩ quan ta làm ống đẩy ở phần này bằng ống
cứng (thường là thép đúc). Phần ống đẩy còn lại nối từ van đến cơ cấu chấp
hành ta chọn ống mềm.
d = 10. = 10. = 12,42 mm
3.1.4. Tính chọn bộ lọc dầu
Để tính toán lưu lượng dầu chảy qua bộ lọc người ta dùng công thức tính
lưu lượng chảy qua lọc lưới :
Q = (lit/phút)
Trong đó:
22
A- diện tích toàn bộ bề mặt lọc [cm2]

- Thể tích dầu của toàn bộ hệ thống (ở trạng thái nghỉ, xy lanh co hết ).
- Nhiệt độ làm việc của dầu => Khả năng tự giải nhiệt của thùng.
- Kích thước không gian lắp ráp cho phép; Phương án bố trí bơm, thiết bị.
- Mức dầu tối thiểu để đảm bảo đường hút cửa bơm không bị lẫn không khí.
Thông thường để đơn giản, người ta tính toán thể tích làm việc của thùng
dầu ở mức 3-5 lần lưu lượng bơm trong 1 phút và công thêm 10% thể tích không
khí giãn nở.
V (lít) = (3-5) .Q (lpm) x 110%
Kết cấu thùng dầu:
Về nguyên tắc, cùng một thể tích chứa dầu, chúng ta nên thiết kế thùng dầu
cao/hẹp hơn là thấp/rộng ngang để hạn chế ảnh hưởng của đường hút bơm dầu.
Đường hút và đường dầu hồi nên được ngăn cách với nhau bởi một tấm vách
(cao
chỉ ở khoảng 3/4 mức dầu cao nhất). Tấm vách này sẽ giúp tăng cường hiệu ứng
làm mát dầu nhờ luân chuyển dòng chất lỏng, tránh hiện tượng trộn lẫn không
khí
vào dầu từ đường hồi, và giữ những hạt bẩn nặng không đi tiếp vào đường hút
bơm dầu. Để cân bằng mức dầu trong thùng giữa hai bên vách, phải có một
đường thông ở góc vách ngăn dầu.
Đường hút dầu từ thùng tới bơm dầu phải được đặt trên đáy thùng dầu đủ để
ngăn không cho các chất bẩn đi vào bơm. Các đường dầu hồi và đường dầu thừa
phải được đặt ở gần phía đỉnh thùng dầu và được nối với đường ống kéo dài đến
ít nhất mức dầu tối thiểu của thùng nhằm ngăn ngừa không khí từ bên trong
thùng đi ngược trở vào các đường này.
Nắp sửa chữa cần được bố trí ở vị trí thích hợp để thuận tiện cho việc tháo
lắp các chi tiết bên trong và làm sạch thùng dầu. Cần lưu ý lựa chọn nắp thở
thùng dầu (với lõi lọc khí 5 micron) và có lưu lượng đủ lớn để đảm bảo sự thông
24
thoát không khí trong thùng với bên ngoài. Các phu kiện thùng dầu như mức đo
dầu, van tháo cạn, nắp tra dầu là cácphụ kiện tiêu chuẩn cần có cho mỗi thùng

chất lỏng gây nên.
25

Trích đoạn Mô phỏng hệ thống điều khiển

---