ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ ANH TUẤN

………… o0o…………

Đồ án : Tính toán thiết kế máy cắt mộng, máy bào
via
SVTH:NGUYỄN XUÂN TUẤN LỚP:ĐHLT _ĐIỆN K2B
1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ ANH TUẤN
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 3
PHẦN I: 5
TỔNG QUAN VỀ HAI LOẠI MÁY THIẾT KẾ 5
I. MÁY CẮT MỘNG 6
II. MÁY BÀO VIA 6
PHẦN II: 8
TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU PVC 8
I. PHƯƠNG PHÁP TRÙNG HỢP 8
II. PHÂN TỬ POLIME 9
III. CẤU TRÚC PHÂN TỬ - MẮT XÍCH (MER) 9
IV. TÍNH CHẤT CƠ, LÍ, NHIỆT CỦA POLIME 10
PHẦN III: 13
TỪ NGUYÊN LÝ ĐẾN THIẾT KẾ MÁY 13
I. MÁY CẮT MỘNG 13
II. MÁY BÀO VIA 14
PHẦN IV: 17
SVTH:NGUYỄN XUÂN TUẤN LỚP:ĐHLT _ĐIỆN K2B
2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ ANH TUẤN
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY 17
I. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY CẮT MỘNG 17

1.Khái niệm chung
Máy bào mặt phẳng hay còn gọi là máy bào giường hiện nay được sử dụng rộng rãi.
Trong các loại máy cơ khí, nó được dùng để gia công bề mặt các chi tiết kim loại có
biến dạng lớn. Ngoài ra máy bào mặt phẳng còn được dùng để xẻ rãnh hình T, V, đuôi
én. Máy bào có thể gia công bề mặt các chi tiết ở mức độ thô hoặc tinh khác nhau.
Truyền động chính trong máy bào mặt phẳng là chuyển động tịnh tiến của bàn máy,
bàn máy được kéo bằng một động cơ điện. Chất lượng và năng suất của máy bào mặt
phẳng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như tốc độ bàn máy, lực cắt, mô men cắt của dao….
Vì vậy việc điều khiển động cơ truyền động cho bàn máy là hết sức quan trọng mà ta
cần nghiên cứu và giải quyết.
2.Phân loại
Máy bào mặt phẳng hiện nay có nhiều chủng loại, dựa vào kiểu phân loại ta chia
thành các nhóm máy bào mặt phẳng như sau:
*Dựa vào số trụ phân ra :
Máy bào một trụ : ví dụ như các kiểu máy 710 ; 71120 ; 7116
Máy bào hai trụ : ví dụ như các kiểu máy 7210 ; 7212 ; 7216
*Dựa vào chiều dài (L
b
) của bàn máy và lực kéo bàn (F
k
) ta phân ra:
Máy cỡ nhỏ: Chiều dài bàn L
b
< 3 (m) ; Lực kéo F
k
= 30 ÷ 50 (KN)
Máy cỡ trung bình: Chiều dài bàn L
b
= 4 ÷ 5 (m) ; Lực kéo F
k

*Các bàn dao máy
Gồm hai bàn dao đứng và hai bàn dao hông, trục bàn có giá đỡ dao. Giá máy có
thể dịch chuyển một góc nào đó để gia công chi tiết, khoảng dịch chuyển lớn nhất của
các con trượt là 300 mm, góc quay giá đỡ là ±60
0
.
*Bộ phận truyền động
Gồm các máy điện xoay chiều, một chiều chuyển động quay và qua các hộp truyền
động truyền chuyển động cho các bộ phận của máy
Tóm lại: Máy bào giường được cấu tạo hoàn chỉnh sẽ có kết cấu chắc chắn, gọn, đảm
bảo tính kỹ thuật, kinh tế, thẩm mỹ.
II.CÁC TRUYỀN ĐỘNG CỦA MÁY BÀO GIƯỜNG
1. Truyền động chính của bàn máy
Truyền động của bàn là truyền động chính của máy, đây là kiểu chuyển động tịnh
tiến và có tính chất chu kỳ lặp lại, mỗi chu kỳ có hai hành trình là hành trình thuận và
hành trình ngược.
1.1 Hành trình thuận
Là hành trình gia công chi tiết nên còn gọi là hành trình cắt gọt. Ở hành trình này
có nhiều giai đoạn khác nhau như khởi động, ăn dao, vào chi tiết, cắt gọt ổn định, dao
ra khỏi chi tiết. Ứng với mỗi giai đoạn là một tốc độ yêu cầu khác nhau phụ thuộc vào
các yếu tố của chế độ cắt gọt.
1.2 Hành trình ngược
Sau khi kết thúc hành trình thuận, bàn máy được đảo chiều và bắt đầu hành trình
ngược. Hành trình này bàn máy chạy không tải trở về vị trí ban đầu để chuẩn bị cho
chu kỳ làm việc tiếp theo. Tốc độ của bàn máy ở hành trình ngược thường lớn hơn ở
hành trình thuận (khoảng 2
÷
3 lần) để nâng cao năng suất làm việc của máy.
Truyền động của bàn được thực hiện bằng một động cơ điện qua hộp giảm tốc truyền
động tới trục vít thanh răng biến chuyển động quay của động cơ thành chuyển động

11
t
12
V
ng
V
V
th
V
0
V
0
T
CK
V
0
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ ANH TUẤN
Hình 1.2 Đồ thị tốc độ bàn máy theo thời gian trong một chu kỳ bào
Do đặc điểm chuyển động của bàn máy là đảo chiều với tần số làm việc lớn nên
quá trình quá độ chiếm thời gian khá lớn trong một chu kỳ làm việc. Chiều dài hành
trình (hay chiều dài bàn) càng lớn thì quá trình quá độ chiếm tỷ lệ càng nhỏ. Năng suất
của máy được xác định là số hành trình kép trên một đơn vị thời gian, vậy muốn đảm
bảo năng suất của máy ta cần tìm hiểu về tốc độ yêu cầu của máy theo thời gian làm
việc trong một chu kỳ:
• Giả thiết bàn máy đang ở đầu hành trình thuận, bàn máy được tăng tốc đến vận
tốc V
0
trong thời gian t
1
. Thường thì vận tốc V

th
không đổi.
SVTH:NGUYỄN XUÂN TUẤN LỚP:ĐHLT _ĐIỆN K2B
7
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ ANH TUẤN
• t
5
Gần hết hành trình thuận, bàn máy sơ bộ giảm tốc độ từ tốc độ cắt gọt về tốc độ
V
0
trong khoảng thời gian t
5
.
• t
61
là thời gian tiếp tục gia công nhưng ở tốc độ V
0
• t
62
là khoảng thời gian dao được đưa ra khỏi chi tiết nhưng bàn máy vẫn chạy với
tốc độ V
0
.
• t
7
là thời gian bàn máy được giảm tốc về 0 để đảo chiều sang hành trình ngược.
• t
8
là thời gian bàn máy tăng tốc nhanh sau khi đảo chiều sang hành trình ngược
đến tốc độ V

.
Tốc độ hành trình thuận được xác định tương ứng với chế độ cắt gọt, thường thì V
th

= 5
÷
120 m/ph. Tốc độ bàn máy lớn nhất có thể đạt V
max
= 75
÷
120 m/ph. Để tăng
năng suất máy, tốc độ hành trình ngược chọn lớn hơn tốc độ hành trình thuận V
ng
=
k.V
th
và thường thì k = 2
÷
3
Năng suất của máy phụ thuộc vào số hành trình kép trong một đơn vị thời gian:

CK th ng
1 1
n
T t t
= =
+
(1-1)
• T
CK

= +
(1-2)
*Trong đó:
• L
th
, L
ng
: là chiều dài hành trình của bàn máy tương ứng với tốc độ ổn định V
th
,
V
ng
của hành trình thuận và hành trình ngược.
• L
g.th
, L
h.th
: là chiều dài hành trình bàn trong quá trình tăng tốc (gia tốc) và quá
trình giảm tốc (hãm) ở hành trình thuận.
• L
g.ng
, L
h.ng
: là chiều dài hành trình bàn trong quá trình tăng tốc (gia tốc) và quá
trình giảm tốc (hãm) ở hành trình ngược.
Thay (1-2) vào (1-1) ta có:

c dc
th ng ng
1 1

th

thì năng suất của máy phụ thuộc vào hệ số k và thời gian đảo chiều t
đc
. Khi k tăng thì
V
ng
tăng nên năng suất của máy tăng, tuy nhiên khi k > 3 thì năng suất của máy tăng
không đáng kể vì lúc đó thời gian đảo chiều t
đc
lại tăng. Nếu chiều dài bàn máy L
b
> 3
m thì thời gian t
đc
ít ảnh hưởng đến năng suất mà chủ yếu là hệ số k. Khi chiều dài bàn
L
b
bé và nhất là khi tốc độ V

= V
max
= 75
÷
120 (m/ph) thì t
đc
ảnh hưởng nhiều đến năng
suất của máy. Vì vậy một trong các điều kiện cần chú ý khi thiết kế truyền động
SVTH:NGUYỄN XUÂN TUẤN LỚP:ĐHLT _ĐIỆN K2B
9

÷
6
(m/ph).
Như vậy phạm vi điều chỉnh tốc độ nằm trong khoảng D = (12,5
÷
30)/1
* Đặc tính phụ tải của truyền động chính:
Thông thường, để đảm bảo cho công suất đặt là nhỏ nhất cho động cơ truyền động
(thường là động cơ một chiều) thì hệ truyền động thường được điều khiển theo hai
vùng điều chỉnh, ta có đặc tính của đồ thị phụ tải như sau:
Hình 1.3 Đặc tính của phụ tải máy bào giường

SVTH:NGUYỄN XUÂN TUẤN LỚP:ĐHLT _ĐIỆN K2B
10
P,M
M
C
P
C
V
min
V
gh
V
max
V
I II
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ ANH TUẤN
*Vùng I: là vùng thay đổi điện áp phần ứng trong dải điều chỉnh D = (5
÷

dải bằng cách thay đổi điện áp phần ứng, trong trường hợp này thì công suất động cơ
phải tăng V
max
/V
gh
.
Độ ổn định tĩnh: Ở chế độ làm việc xác lập, độ ổn định tốc độ không được vượt
quá 5% (s
≤
5%) khi phụ tải thay đổi từ 0 đến giá trị định mức.
Ở quá trình quá độ hay quá trình khởi động và hãm yêu cầu xảy ra êm, tránh va
đập trong bộ truyền động với độ tác động cực đại.
Đối với những máy bào giường cỡ nhỏ (L
b
< 3m; F
K
= 30
÷
50KN) thì D = (3
÷
4)/1
với hệ thống truyền động chính thường là động cơ không đồng bộ - khớp ly hợp điện
từ; động cơ không đồng bộ roto dây quấn hoặc động cơ điện một chiều kích từ độc lập
và hộp tốc độ. Những máy cỡ trung bình (L
b
= 3
÷
5 m; F
K
= 50

chuyển đầu dao cần phải đảm bảo theo hai chiều ở cả chế độ di chuyển làm việc và di
chuyển nhanh. Truyền động ăn dao có thể thực hiện bằng nhiều hệ thống như: cơ khí,
điện khí, thủy lực, khí nén…, thông thường sử dụng rộng rãi hệ thống điện cơ, đó là
động cơ điện và hệ thống truyền động trục vít - êcu hoặc bánh
răng - thanh răng.
Lượng ăn dao trong một hành trình kép khi truyền động bằng hệ trục vít - êcu được
tính như sau: s =
tv
ω
.t . T
Và đối với hệ bánh răng - thanh răng là: s =
tv
.Z
ω
.t . T
*Trong đó :
tv
ω
;
tv
ω
là vận tốc góc của trục vít; bánh răng (rad/s);
Z là số bánh răng;
t là bước răng của trục vít hoặc thanh răng (mm);
T là thời gian làm việc của trục vít hoặc thanh răng (s)
Từ hai biểu thức trên, ta có thể điều chỉnh lượng ăn dao s bằng cách thay đổi thời
gian sử dụng nguyên tắc hành trình (sử dụng công tắc hành trình) hoặc nguyên
tắc thời gian (sử dụng rơle thời gian). Các nguyên tắc này đơn giản nhưng năng suất
máy thường bị hạn chế, lý do là lượng ăn dao lớn thì thời gian làm việc phải dài, nghĩa
là thời gian đảo chiều từ hành trình thuận sang hành trình ngược phải dài và trong

1. Tập hợp số liệu ban đầu
F
th
=20.000 N=20*10
3
N
V
0
=6m/ph
⇒
10
0
=
ω
(rad/s)
V
th
=20m/ph
3,33
01,0*60
20
*60
===⇒
ρ
ω
th
th
V
(rad/s)
SVTH:NGUYỄN XUÂN TUẤN LỚP:ĐHLT _ĐIỆN K2B

dm
η
06,0
=
µ
; L
b
=12 m
2
/6,14 mkgJ =
Σ
2.Tính chọn sơ bộ công suất động cơ
- Xác định thành phần thẳng đứng của lực cắt F
y0
F
y0
=0,4*F
z0
=0,4*20*10
3
=8*10
3
(N)
- Xác định lực kéo tổng
F
k1
= F
z0
+(G
b

* Ở chế độ cắt :
- Xác định : F
yth
=0,4*F
zmax
=0,4*20*10
3
=8*10
3
(N)
F
k2
=F
zmax
+(G
ct
+G
b
+F
yth
)*
µ
=35480 (N)
- Xác định công suất đầu trục của động cơ:
P
th2
=
56,15
76,0*1000*60
20*35480

ng
m/ph
lực cắt
F
z
(KN)
trọng
lượng
G
b
+ G
ct
lức kéo
max
F
k
(N)
công
suất
đầu trục
công suất
tính toán P
tt
(KW)
SVTH:NGUYỄN XUÂN TUẤN LỚP:ĐHLT _ĐIỆN K2B
14
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ ANH TUẤN
(N)
P
th


105
60
1000*14,3*2
60
*2
===
dm
dm
n
π
ω
(rad/s)
-Xác định
dm
k
φ
:
Từ phương trình đặc tính động cơ điện một chiều kích từ độc lập ta có:
U
1
=E+I(r
u
+r
p
)
⇔
E=U
1
(r

dm
U I r r
k vb
φ
ω
− +
−
⇒ = = =
3. kiểm nghiệm động cơ
Để kiểm nghiệm động cơ đã chọn ta tiến hành như sau :
- Xác định công suất đầu trục động cơ khi không tải ở hành trình thuận :
P
0th
=
pth
PP ∆+∆
0

*Trong đó : Tổn hao không tải ở hành trình thuận là
24,2)76,01.(56,15.6,0)1.(.6,0
10
=−=−=∆
η
th
PP
(Kw)
SVTH:NGUYỄN XUÂN TUẤN LỚP:ĐHLT _ĐIỆN K2B
15
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ ANH TUẤN
Tổn hao do ma sát nơi gờ trượt lúc không tải:

1,5 5 2,24 3,74
oth p
P P= ∆ + ∆ = + + =
(kw)
- Xác định mômen không tải của động cơ
M
0
=
3
3
*10
32*10
* 2*165 25,2
105
dm
dm dm
dm
P
k I
φ
ω
− = − =
(Nm)
M
0đt
= M
0
+
0
0

(Nm)
- Xác định dòng điện không tải :
I
0
0
176,2
87,6
2
đt
đm
M
k
= = =
Φ
(A)
- Xác định dòng điện lúc đầy tải :
I
th
=
321,8
160,9( )
2
dtth
dm
M
A
k
φ
= =
- Công suất động cơ trong hành trình ngược khi dùng phương pháp điều chỉnh điện

ω ρ
= +
=
3
7,48*10
25,2 138( )
66,67
Nm+ =
- Dòng điện trong hành trình ngược:

I
ng
=
138
69
2
dtng
M
k dm
φ
= =
(A)
SVTH:NGUYỄN XUÂN TUẤN LỚP:ĐHLT _ĐIỆN K2B
16
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ ANH TUẤN
- Dòng điện quá độ: I
qđ
=2*I
dm
=2*165=330 (A)

)
• M
qd ,
I
qd
: momen, dòng điện động cơ trong quá trình quá độ
• M
c ,
I
c
: momen, dòng điện phụ tải của động cơ
•
21
,
ωω
: tốc độ động cơ ở cuối và đầu quá trình quá độ
Từ đó ta xác định được các khoảng thời gian:

1 9 14
14,6
*10 0,3( )
(330 87,6)* 2
t t t s= = = =
−
Với:

1 2 0
0, 10( / )
87,6( )
c


Với
1 2
0, 66,67
ng
ω ω ω
= = =
; I
C
=69(A)

( )
12
14,6
* 66,67 10 1,59( )
(330 69) *2
t s= − =
−
(s)
Với
1 0 2
10, 66,67
ng
ω ω ω ω
= = = =
;I
C
=69 (A)
Theo kinh nghiệm vận hành ta có


Ta có :
L
5
= L
b
-
( ) ( ) ( )






+++++
+
++−=Σ
8732064
0
91
0
22
ttttVtt
VV
tt
V
LL
th
bith

=

11
Ta có :
L
11
=L
b
-
ing
LΣ
=L
b
-






++
+
+
13014
0
12
0
10
**
2
*
2


Thời gian làm việc của một chu kỳ:
T
ck
=
56,3( )
i
t sΣ =
3.1. Kiểm nghiệm theo điều kiện phát nóng :
SVTH:NGUYỄN XUÂN TUẤN LỚP:ĐHLT _ĐIỆN K2B
18
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ ANH TUẤN

14
2
1
2 2 2
1 4 6 9 10 12 14 0 2 8 11 13 3 5 7
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
.
*( ) ( ) ( )
157,4( )
i i
i
dt
ck
qd th
I t
I
T

φφ
==
Do I
qd
=2I
dm
nên M
lvmax
=2M
dm
Vậy động cơ đã chọn phù hợp với yêu cầu công nghệ MBG là :

kiểu

P
đm
,
kW
U
đm
,
(v)

I
đm
,A
n
đm
,
(V/ph)

1.giới thiệu động cơ một chiều
Việc lựa chọn động cơ một cách hợp lý là rất quan trọng trong việc thiết kế hệ
truyền động. Động cơ lựa chọn phải đảm bảo các điều kiện công nghệ yêu cầu, đồng
thời phải thõa mãn các yếu tố như dễ điều khiển, tổn hao ít, vận hành tin cậy, giá thành
hạ, dễ sữa chữa, lắp đặt, bảo dưỡng, dễ thay thế, chi phí hàng năm thấp.
Trong nền sản suất hiện đại, động cơ một chiều vẫn được được sử dụng rộng rãi do
động cơ một chiều có nhiều ưu điểm như khả năng điều chỉnh tốc độ rất tốt bằng các
thiết bị không quá phức tạp, khả năng mở máy dễ dàng và đặc biệt là khả năng chịu
quá tải lớn. Chính vì vây mà động cơ một chiều được sử dụng nhiều trong các ngành
công nghiệp có yêu cầu cao về điều chỉnh tốc độ như cắt gọt kim loại, cán thép, hầm
mỏ, giao thông vận tải. Tuy nhiên động cơ một chiều vẫn có những nhược điểm của nó
so với máy xoay chiều như: giá thành cao hơn, chế tạo và bảo quản cổ góp điện khó
SVTH:NGUYỄN XUÂN TUẤN LỚP:ĐHLT _ĐIỆN K2B
20
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ ANH TUẤN
khăn, phức tạp do động cơ một chiều dễ phát sinh tia lửa điện, kích thước và trọng
lượng nặng hơn so với động cơ không đồng bộ ở cùng cấp công suất, làm việc kém tin
cậy hơn, khó sữa chữa và bảo dưỡng.
Động cơ điện có 4 loại là : kích từ độc lập, kích từ song song, kích từ nối tiếp và
kích từ hỗn hợp. Động cơ một chiều kích từ nối tiếp, song song, hỗn hợp thường ít
dùng để điều chỉnh tốc độ, mặt khác đặc tính cơ của các động cơ loại này không tốt
bằng động cơ kích từ độc lập. Vì vậy mà khi công suất động cơ lớn chủ yếu người ta
dùng động cơ một chiều kích từ độc lập để dễ dàng điều chỉnh tốc độ và kinh tế hơn.
* Động cơ một chiều kích từ độc lập
Sơ đồ nguyên lý:

§C
R
R
U

R
ư
+ R
f
: là điện trở mạch phần ứng và điện trở phụ
E =
p.N
.
2 .a
φω
π
=
K .φω
(2-2)
p : là số đôi cực từ chính
N : tổng số thanh dẫn phần ứng
a : số đôi mạch nhánh song song

φ
: là từ thông kích từ dưới một cực
Nếu bỏ qua tổn hao trên trục động cơ và tổn hao thép thì mô men trên trục động cơ
bằng mô mem điện từ:
M = M
đt
=

K .Iφ
(2-3)
Từ các phương trình (2-1) ; (2-2) và (2-3) ta có phương trình đặc tính cơ:


khiển tốc độ, để điều khiển tốc độ ta có thể điều chỉnh điện áp nguồn cấp cho phần ứng
SVTH:NGUYỄN XUÂN TUẤN LỚP:ĐHLT _ĐIỆN K2B
22
M
0
ω
o
ω
đm
M
đm
ω
∆ω
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ ANH TUẤN
U, từ thông
φ
hay dòng kích từ I
t
và điện trở phần ứng. Về việc đảo chiều động cơ ta
có thể đảo chiều dòng phần ứng I
ư
hoặc đảo chiều dòng kích từ I
f
.
Tóm lại: Về phương diện điều chỉnh tốc độ thì động cơ một chiều có nhiều ưu việt hơn
các loại động cơ khác, không những thế động cơ một chiều có cấu trúc mạch động lực
và sơ đồ mạch điều khiển đơn giản hơn, đồng thời lại đạt được chất lượng điều chỉnh
cao do đặc tính cơ điều chỉnh là tuyến tính, dải điều chỉnh tốc độ rộng. Đặc biệt động
cơ một chiều có khả năng tự động hóa điều chỉnh cao thích hợp cho việc sử dụng để
kéo máy sản suất cần ổn định tốc độ lớn.

β =
+
. Khi tăng điện trở R
f
thì độ cứng của đặc
tính cơ càng giảm (dốc), khi R
f
= 0 ta có đặc tính cơ tự nhiên. Như vậy khi thay đổi
điện trở R
f
ta thu được một họ đặc tính cơ như hình 2.3
SVTH:NGUYỄN XUÂN TUẤN LỚP:ĐHLT _ĐIỆN K2B
23
ĐC
R1 R2 R3
K1 K2 K3
CKĐ
U
u
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ ANH TUẤN

ω
(
rad/s)
R
f1
<R
f2
<R
f3

nguyên điện áp cấp cho mạch phần ứng U = U
đm
= const và điện trở phần ứng R
ư
=
const. Từ phương trình đặc tính cơ ta thấy khi thay đổi từ thông
φ
thì tốc độ không tải
và độ cứng đều thay đổi.

0
U
K
ω =
φ
= var ;
2
u
(K )
R
φ
β =
= var
Khi giảm từ thông
φ
thì tốc độ không tải
0
ω
tăng nhưng độ cứng
β

động cơ ta phải giữ nguyên
®m
φ = φ
và điện trở phần ứng R
ư
= const.
SVTH:NGUYỄN XUÂN TUẤN LỚP:ĐHLT _ĐIỆN K2B
25
U
ư
U
kt
kt
R
Đ
CKT
I
ư
ω
M
n1
M
n2
M
M
n
Φ
đm
ω
o