Đồ án học phần III GVHD: Th.s Hà Thị Thịnh
PHầN Mở ĐầU
Trong những năm gần đây với chính sách mở cửa đúng đắn của đảng và
nhà nớc, Việt Nam đã đạt đợc những thành tựu hết sức quan trọng trong các lĩnh
vực kinh tế. Quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá diễn ra mạnh mẽ. Trong các
lĩnh vực sản xuất của nền kinh tế, cơ khí hoá có liên quan chặt chẽ với điện khí
hoá và tự động hoá. Hai yếu tố sau cho phép đơn giản kết cấu cơ khí của máy
sản xuất, tăng năng suất lao động, nâng cao chất lợng kĩ thuật của quá trình sản
xuất và giảm nhẹ cờng độ lao động. Việc tăng năng suất máy và giảm giá thành
thiết bị điện của máy là hai yếu cầu chủ yếu đối với hệ thống truyền động điện
và tự động hoá nhng chúng mâu thuẫn với nhau. Một bên đòi hỏi sử dụng các hệ
thống phức tạp, một bên lại yêu cầu hạn chế số lợng thiết bị chung trên máy và
số thiết bị cao vấp. Vởy việc lựa chọn một hệ thống truền động điện và tự động
hoá thích hợp cho máy là một bài toán khó.
Trong khuôn khổ chơng trình đào tạo kỹ s nghành công nghệ kỹ thuật
điện nhằm giúp cho sinh viên 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 Đại Học S Phạm Kỹ Thuật
Nam Định tổ chức cho sinh viên làm đồ án học phần ba - bản đồ án học phần
này ra đời trong hoàn cảnh đó.
Đồ án học phần này, em đã nhận đề tài:Tính chọn động cơ trục chính
và hệ thống trang bị điện của máy tiện 1M61.
Bản thuyết minh của em sau đây là những trình bày về quá trình tính toán
xây dựng hệ thống trang bị điện của máy tiện 1M61. bản thuyến minh của em
gồm ba chơng:
Chơng 1: Cơ sở lý thuyết và thực tiễn.
Chơng 2: Tính chọn động cơ trục chính và trang bị điện cho máy tiện
1M61.
Chơng 3: Mô phỏng hệ thống bằng phần mềm.
Trong quá trình làm đồ án em đã nhận đợc sự giúp đỡ, hớng dẫn, chỉ bảo

3

kg), các máy cỡ lớn ( trọng lợng chi tiết gia công 10.10
3
ữ 30.10
3
kg), các máy
cỡ nặng ( trọng lợng chi tiết gia công 30.10
3
ữ 100.10
3
kg) và các máy rất nặng
( trọng lợng chi tiết gia công > 100.10
3
kg)
- Theo độ chính xác gia công, có thể chia thành các máy có độ chính xác
bình thờng cao và rất cao.
SVTH: Phạm Duy Hiển Lớp ĐL KTĐ 1A
3
máy cắt kim loại
Đặc điểm quá
trình công
nghệ
Đặc điểm quá
trình sản xuất
Trọng l ợng và
kích th ớc chi
tiết
Độ chính xác
gia công

khoan và tiện ren , bằng dao cắt dao doa tarôrenKích thớc gia công trên máy
tiện có thể từ cỡ vài mili mét đến hàng chục mét (trên máy tiện đứng )

Dạng bên ngoài của máy tiện nh hình 1a :Trên thân máy 1 đặt ụ trớc 2 , trong
đó có trục chính quay chi tiết .Trên gờ trợt đạt bàn dao 3 và ụ sau 4 .Bàn dao
SVTH: Phạm Duy Hiển Lớp ĐL KTĐ 1A
4
S
t
Chi tiết
F
Y
F
X

ct
F
Z
Dao tiện
1
2
1
2
3 4
(a)
(b)
Hình1
Đồ án học phần III GVHD: Th.s Hà Thị Thịnh
thực hiện sự di chuyển dao cắt dọc và ngang so với chi tiết .ở ụ sau đặt mũi
chống tâm dùng để giữ chặt chi tiết dài trong quá trình da công ,hoặc để gá mũi

Hình4: Các chi tiết của cơ cấu điều khiển và công dụng của chúng
Số thứ
tự
Tên chi tiết và công dụng của chúng
1 Tay gạt số vòng quay trục chính
2 Tay gạt định bớc ren bình thờng hoặc tăng và đảo chiều quay
của vít dẫn
3 Tay gạt định số vòng quay trục chính (tay gạt của bộ bánh răng
biến tốc)
4 Tay gạt định kiểu rren hoặc ăn dao
5 Tay gạt định độ lớn ăn dao hoặc ren
6 Tay gạt định bớc ren hoawc ăn dao
7 Tay gạt đóng vít dẫn hoặc trục dẫn
8 Tay gạt cho chuyển dịch ngang của bàn dao
9 Bánh đà dịch chuyển dọc bàn dao bằng tay
10 Công tắc gạt cắt trục bánh răng khỏi thang răng
11 Tay gạt đóng khớp trục bảo vệ
12 Tay gạt đóng ecu dẫn và bộ phận đảo ăn dao dọc và ngang của
bàn dao
13 Tay gạt cữ ăn dao dọc hoặc ngang của bàn dao
14 Tay gạt cho trục chính chạy thuận hoặc chạy ngợc
SVTH: Phạm Duy Hiển Lớp ĐL KTĐ 1A
7
Đồ án học phần III GVHD: Th.s Hà Thị Thịnh
15 Bánh đà dịch chuyển phần trên của bàn dao băng tay
16 Bánh đà quay dịch chuyển mũi tâm
17 Tay gạt định vị ụ sau
18 Đồng hồ đo phụ tải
19 Tay gạt định vị mũi tâm
20 Công tắc đóng ngắt bơm điện làm mát

tại điểm tiếp xúc giữa chi tiết và dao. Nó đợc xác định theo công thức kinh
nghiệm:

[ ]
ph/m
s.t.T
C
=V
vv
y.x
m
V
Z
(1-1)
trong đó :
t- chièu sâu cắt ( mm )
s- lợng ăn dao, là độ dịch chuyển của dao khi chi tiết quay đợc một vòng
,mm/vg.
T -độ bền dao là thời gian làm việc của dao giữa hai lần mài dao kế tiếp (phút)
m,yx,C
vvv
- là hệ số và số mũ phụ thuộc vào vật liệu chi tiết ,vật liệu dao và
phơng pháp gia công
1.3.2: Lực cắt
Trong quá trình gia công tại điểm tiết xúc giữa hai chi tiết và dao có một
lực tác dụng
F
, lực này đợc phân ra ba thành phần (hình 2) : lực tiếp tuyến (lực
SVTH: Phạm Duy Hiển Lớp ĐL KTĐ 1A
9

++=
(1-2)
để tính lực cắt ta dùng công thức kinh nghiệm sau:

[ ]
NVs.t.C.81,9F
n
Z
YX
FZ
FF
=
(1-3)
trong đó:
n,y,x,C
FFF
- hệ số và các số mũ phụ thuộc vào vật liệu chi tiết , vật
liệu dao và các phơng pháp gia công
các lực
YX
F,F
cũng xác định theo công thức tơng tự nh (1-3). khi tính toán sơ
bộ có rhể lấy
F,F
,
X
y
theo tỉ lệ sau : F
z
: F

trong đó : L - chiều dài da công , mm;
công thức tính thời gian máy
SVTH: Phạm Duy Hiển Lớp ĐL KTĐ 1A
10
Đồ án học phần III GVHD: Th.s Hà Thị Thịnh

[ ]
s
's.
L
t
ct
M

=
(1-7)
Nh vậy để giảm thời gian gia công ta phải tăng tốc độ cắt , lợng ăn dao và
năng suất sẽ tăng .
1.4:Phụ tải cơ cấu truyền động.
1.4.1: Phụ tải của cơ cấu truyền động chính.
Quá trình tiện nh máy tiện đợc thực hiện với các chế độ cắt khác nhau đặc trng
bởi các thông số : độ sâu cắt t , lợng ăn dao s và tốc độ cắt v .
Tốc độ cắt phụ thuộc vào vật liệu gia công , vật liệu dao , kích thớc dao , gia
công, điều kiện làm mát. v.v, theo công thức kinh nghiệm (1-1):
V
z=
[ ]

công phải luôn đạt giá trị tốc độ tối u, nó đợc xác định bởi các thông số :
độ sâu ắt t, lợng ăn dao s và tốc độ trục chính ứng với đờng kính chi tiết xác định
.
Khi tiện ngang chi tiết có đờng kính lớn , trong qúa trình gia công đờng kính chi
tiết giảm dần, để duy trì tốc độ cắt (m/s) tối u là hằng số ,thì phải tăng liên tục
tốc độ góc của trục chính theo quan hệ .
V
z
= 0,5d
ct
.
3
ct
10.60


.{ m/ph} (1-9)
ở đây d
ct
- là đờng kính chi tiết ,mm.

ct

- tốc độ góc của chi tiết ,rad/s
SVTH: Phạm Duy Hiển Lớp ĐL KTĐ 1A
11
Đồ án học phần III GVHD: Th.s Hà Thị Thịnh
Trong quá trình gia công , tại điẻm tiếp xúc giữa dao và chi tiết xuất hiện một
lực F gồm 3 thành phần (1-2) và lực cắt xác định theo (1-3)


kw
10.60
V.F
3
zz
(1-11)
Bởi vì lực cắt lớn nhất F
max
sinh ra khi lợng ăn dao và độ sâu cắt lớn , tơng ứng
với tốc độ cắt nhỏ V
z min
, xác định bởi t, s tơng ứng với tốc độ cắt V
z max
nghĩa là t-
ơng ứng với hệ thức :
F
max
.v
z min
= F
min
.V
z max
(1-12)
Sự phụ thuộc của lực cắt vào tốc độ nh hình 6.
Tuy nhiên nh đã phân tích ở phần trên, dạng đồ thị phụ tải thực tế của truyền
động chính máy tiện có dạng hai vùng F
z
= const và P
z

V
ad
= s
[ ]
s/m10
3
ct
,

(1-14)
nhỏ hơn tốc độ cắt nhiều lần
Ơ đây : s= s/2

( mm/rad)

ct

- tốc độ góc của chi tiết , rad/s
s lợng ăn dao , mm/vg
Lực và mômen phụ tải của truyền động ăn dao không phụ thuộc vào tốc độ của
nó ,vì phụ tải của truyền động ăn dao chỉ đợc xác định bởi khối lợng bộ phận di
chuyển của máy và lực ma sát ở gờ trợt và ở hộp tốc độ ở dải tốc độ rộng V
1
< V
< V
2
mômen phụ tải là hằng số , ở vùng tốc độ V < V
1
và V > V
2

Đồ án học phần III GVHD: Th.s Hà Thị Thịnh
Công suất trên trục động cơ ứng với từng nguyên công : P
Đi
= P
zi
/
i

Giả thiết trong các thời gian gá lắp , tháo gỡ chi tiết đo đạc kích thớc chuyển
đổi từ nguyên công này sang nguyên công khác , động cơ quay không tải ( mà
không cắt điện động cơ ) thì công suất trên trục động cơ lúc này là công suất
không tải của máy , tức là bằng năng lợng mất mát không đổi
P
0
= a.P
cđm
(1-15)
ứng với công suất này là thời gian phụ của máy chúng đợc xác định theo công
thức vận hành của máy
0
t
. các số liệu tính toán đợc ghi vào bảng tính toán
hoặc vẽ đồ thị nh hình 7
c) Động cơ có thể chọn theo công suất trung bình hoặc công suất đẳng trị :


=
+
=
= =

p
cđm
t
m1
t
m2
t
m3
t
m4
t
04
t
03
t
02
t
01
p
0
p
0
p
0
p
0
p
c4
p
c3

t.
2
oj
P
mi
t.
2
ci
P
dt
P
(117)
trong đó :
P
ci
, t
mi
- công suất trên trục động cơ , thời gian máy của nguyên công thứ i
P
oj
, t
oj
công suất không tải trên trục động cơ , thời gian làm việc không tải của
máy
P
oj
= P
o
n- là số khoảng thời gian làm việc không tải
Chọn động cơ có công suất định mức lớn hơn 20

(1-19)
Trong đó: F
z
lực cắt KG/
2
mm

q tiết diện phoi
2
mm
v
z
vận tốc cắt m/ph


hiệu suất
1.5.2:kiểm nghiệm.
a)kiểm nghiệm theo điều kiện phát nóng.
*Nhiệt độ nóng cho phép của động cơ.
Khi động cơ làm việc thì nóng lên.nhiệt độ đoọng cơ nóng hơn nhiệt độ
môi trờng xung quanh thì động cơ bắt đầu toả nhiệt vào môi trờng. Chênh lệch
nhiệt độ môi trờng
mt

càng lớn:

mtdc

=
(1-20)

P
2
,P
3
,P
4
. tổn hao tơng ứng xác định theo
công thức (1-21) là P
1
,P
2
,P
3
,P
4
.Tổn hao trung bình trong môt chu kì đựơc tính nh
sau:
ck
T
tPtPtPtP
P
44332211
. +++
=
(1-21)
Hoặc tổng quát là:

==
=


trung bình không đợc quá tổn hao công suất định mức:
dmtb
PP
(1-23)
Phơng pháp tổn hao trung bình có thể áp dụng cho mọi loại động cơ.
Nừu gặp khó khăn khi xác định hiệu suất
j

theo phụ tải do đó khó khăn khi tính

P
j
thì có thể dùng phơng pháp gián tiếp khác là phơng pháp các đại lợng đẳng
trị.
Hình 8 Đồ thị công suất và tổn hao công trong một chu kì làm việc
2 Phơng pháp các đại lợng đẳng trị.
- Phơng pháp dòng điện đẳng trị.
Giả sử một động cơ khi làm việc có dòng điện thay đổi i(t) nh hình9 và
khi làm việc, động cơ đạt đến nhiệt độ ổn định
od

nào đó.
SVTH: Phạm Duy Hiển Lớp ĐL KTĐ 1A
17
P
1
P
P
4
P

0
t
Đồ án học phần III GVHD: Th.s Hà Thị Thịnh
Hình9: Dòng điện thay đổi và dòng điện đẳng trị
Nếu thay đổi dòng điện i(t) bằng một dòng điện không đổi I mà khi động
cơ làm việc với dòng không đổi này, nhiệt độ động cơ đạt đợi vẫn là
od

(nghĩa là
tơng ứng về mặt phát nóng) thì dòng không đổi I thay thế đợc gọi là dòng điện
đẳng trị I
dt.
Nh đã nêu ở trên, tổn hao trong động cơ gồm 2 phần: tổn hao không đổi
theo phụ tải (K) và tổn hao thay đổi theo phụ tải. Tổn hao sau tỷ lệ với bình ph-
ơng dòng điện trong động cơ. Do vậy có thể viết biểu thức công suất tổn hao khi
dòng điện biến đổi i(t) bằng dòng điện đẳng trị I
dt
:
2
.
dtdt
IRKP +=
(1-24)
Trong đó: R là điện trở tác dụng trong mạch động cơ.
Nếu động cơ làm việc với dòng biến đổi i(t) thì công suất tổn hao xác định
theo phép tính giải tích là:
t
T
CK
dti

(1-26)
SVTH: Phạm Duy Hiển Lớp ĐL KTĐ 1A
18
I
1
I
2
I
3
I
4
i(t)
i
t0 t
1
t
2
t
3
t
4
§å ¸n häc phÇn III GVHD: Th.s Hµ ThÞ ThÞnh
a)
b)
SVTH: Ph¹m Duy HiÓn Líp §L – KT§ 1A
 19 
i(t)
i
t0
t

I
1
I
2
t
1
t
Đồ án học phần III GVHD: Th.s Hà Thị Thịnh
c)
Hình10: Hai cách tuyến tính hoá đờng cong dòng điện thay đổi.
Để tính toán đơn giản hơn có thể tuyến tính hoá đờng cong i(t) nh hình10a
hoặc chính xác hơn nh hình10b.
Khi đó dễ dàng thấy rằng dòng điện đẳng trị ở hình10a là:
I
dt
=321
3
2
32
2
21
2
1
+++
+++
ttt
tItItI

7
, Trong những
khoảng này, ví dụ khoảng t
1
(hình10c), có thể tính dòng điện đẳng trị theo công thức:
I
12
=
3
2
221
2
1
IIII ++
(1-29)
Từ đó:
I
dt
=4321
4
2
33
2
232
2
21
2

1
I
2
I
3
I
4
t
1
t
2
t
01
t
3
t
4
t
02
I
1
I
1
0
Đồ án học phần III GVHD: Th.s Hà Thị Thịnh
Hinh11: Biểu đồ dòng điện có thời gian căt điện (nghỉ)
Điều kiện phát nóng của động cơ tính chọn sẽ thoả mãn nếu:
I
dt


M
1
2
2
.
(1-33)
Suy ra:


=
=
n
j
j
n
j
jj
dt
t
tM
M
1
2
.
(1-34)
Khi đó chế độ nhiệt sẽ thảo mãn nếu:
M
dt



Vì công suất liên quan với momen theo biểu thức:
P=

M hay M=

P
(1-38)
Nên các động cơ làm việc với tốc độ không đổi sẽ có M~P và có thể thiết lập
biểu thức tinhscoong suất đẳng trị:
P
đt
=


n
j
j
n
j
jj
t
tP
2
(1-39)
Chế độ nhiệt sẽ thảo mãn nếu:
P
đt


P

là mômen khởi động của động cơ.
M
c
là mômen cản khi mở máy.
-Kiểm nghiệm quá tải mômen.
Điều kiện kiểm nghiệm:
M
cp
= k
M
.M
đm


M
maxpt
Tong đó:
M
cp
là mômen cho phép
K
M
là hệ số
M
đm
là mômen định mức động cơ
M
maxpt
là mômen phụ tải max
1.5.3: Tính toán trang bị điện cho máy.

làm việc cực đại của TB.). Vì độ lệch điện áp trong điều kiện làm việc bình
thờng không vợt quá 10ữ15 % định mức nên khi lựa chọn các TB. theo điều
kiện điện áp cần phải thoả mãn điều kiện sau:

dmtbdmm
UU
(1-42)
U
dm m
- diện áp định mức của mạng mà thiết bị mắc vào.
U
dmtb
- điện áp định mức của thiết bị do nhà máy chế tạo cho trong lý lịch,
hoặc ghi trên nhãn máy. Thực tế vận hành điện áp lới dao động nên ta có:

mdmmdmtbdmtb
UUUU +=+
(1-43)
U
dmtb
- độ tăng điện áp cho phép của TB.
U
m
- độ lệch điện áp có thể có của mạng khi làm việc so với định mức trong
điều kiện vận hành.
Mức tăng điện áp cho phép của một số thiết bị:
SVTH: Phạm Duy Hiển Lớp ĐL KTĐ 1A
24
Đồ án học phần III GVHD: Th.s Hà Thị Thịnh
2) Chọn theo dòng điện định mức: I

II


=



(1-44)

cf
- nhiệt độ lớn nhất cho phép của TB.

kk
- nhiệt độ không khí nơi lắp đạt.
Trờng hợp
kk
< 35
0
C thì dòng cho phép có thể lớn I
dm
. Cứ mỗi độ giảm của
môi trờng xung quanh so với 35
0
C thì cho phép tăng dòng điện lớn hơn là 0,005
I
dm
nhng tổng cộng không đợc vợt quá 0,2 I
dm
.
SVTH: Phạm Duy Hiển Lớp ĐL KTĐ 1A