đồ án tốt nghiệp Bộ môn trang bị điện Sinh Viên : Đinh Văn Hà
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 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:
F Phần I: Tìm hiểu công nghệ của máy
F Phần II: Thiết kế sơ đồ nguyên lý
ẫ 4 ấ
đồ án tốt nghiệp Bộ môn trang bị điện Sinh Viên : Đinh Văn Hà

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.
+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.
ẫ 7 ấ
đồ án tốt nghiệp Bộ môn trang bị điện Sinh Viên : Đinh Văn Hà
+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.
I.2 giới thiệu máy doa 2620B

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
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 đ-
ợc thực hiên nhờ trục chính hoặc động cơ chạy dao .
c, ụ trục phụ
ẫ 9 ấ
đồ án tốt nghiệp Bộ môn trang bị điện Sinh Viên : Đinh Văn Hà
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:

+ Động cơ truyền động chính là động cơ KĐB ro to lồng sóc có hai cấp 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

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 chất lợng
gia công bề mặt có độ bóng từ 6- 9 thì tốc độ phải đợc điều chỉnh vô cấp.

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 :
ẫ 12 ấ
đồ án tốt nghiệp Bộ môn trang bị điện Sinh Viên : Đinh Văn Hà

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

c
,P
c
đồ án tốt nghiệp Bộ môn trang bị điện Sinh Viên : Đinh Văn Hà
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
+ 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.
ẫ 14 ấ
đồ án tốt nghiệp Bộ môn trang bị điện Sinh Viên : Đinh Văn Hà
phần ii
thiết kế sơ đồ nguyên lý
ẫ 15 ấ

ẫ 16 ấ
đồ án tốt nghiệp Bộ môn trang bị điện Sinh Viên : Đinh Văn Hà
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 :

n
u
đk
kđ
ckf
ft
Đ
ckđ
Đ/C
MY
a b c
đồ án tốt nghiệp Bộ môn trang bị điện Sinh Viên : Đinh Văn Hà
+ 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

CK



E

= K
d
K
N
K
KĐ



(Uđ- n )
đặt :K
d
K
N
K
KĐ
= K

E

MY
= K(U

- n )

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


+

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


=
+
R
K K
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.
ẫ 20 ấ
I,M
Hình 2-2
n
0 min
n
0 max
0
đồ án tốt nghiệp Bộ môn trang bị điện Sinh Viên : Đinh Văn Hà
b, Nhợc điểm
+ có nhiều thiết bị quay ,gây ồn.
+ Hiệu suất sử dụng điện năng thấp = 2, 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.
ẫ 22 ấ
0
Hình 2-3
U
đ
n
th
&
kđ
fx
xđk
ft

E
b
= K
KĐ
K
b
( U
đ
- 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

+


u
.
Đây là phơng trình đặc tính cơ của hệ thống.Từ đây ta vẽ đợc họ đặc tính
cơ
của hệ thống trên hình 2-4.
ẫ 23 ấ
0
n
0max
n
Hình 2-4
m
đồ án tốt nghiệp Bộ môn trang bị điện Sinh Viên : Đinh Văn Hà
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

một chiều thành cơ năng truyền động cho cơ cấu sản xuất. ckđ là cuộn kích từ
của động cơ.
+ MK : là mạch khoá van có nhiệm vụ tạo xung điện áp ngợc đặt nên van đẻ
khoá van.
+ T :tiristo chức năng nh một khoá đóng mở để băm điện áp nguồn một chiều.
+ FT : là máy phát tốc thực hiện chức năng khâu phản hồi âm tốc độ.
+Uđ: là tín hiệu điện áp chủ đạo.
+KĐ : là mạch khuyếch đại, có nhiệm vụ khuyếch đại tín hiệu điện áp U
đk
để
đa vào mạch FX.
+FX : là mạch phát xung có nhiệm vụ phát ra xung mở cho van T và xung khoá
cho mạch cho mạch khoá van MK.
+ 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

= U
đ
- n
Khi n giảm U
đk
tăng t
1
=KU
đk
tăng E
b
tăng và tốc độ động cơ
sẽ tăng về giá trị đặt.
Nếu tốc độ động cơ tăng quá tốc độ đặt thì quá trình diễn ra ngợc lại.
Đây là nguyên lý ổn định tốc độ .
3, Họ đặc tính cơ của hệ thống
Sức điện động của BBĐ:
E
t
T
U
b
CK
=
1

Phơng trình đặc tính cơ của hê thống:
n
E
K

=
+
=
+
= =
=
+

+
+



1
1 1 1
1
1 1
( . )
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.
ẫ 26 ấ
t
ck
t
1
t
u
I
ư

+ Hiệu suất thấp chi phí vận hành lớn.
Vì những lý do đó ta loại phơng án này. Vấn đề là lựa chọn một trong
hai phơng án còn lại.
Trong hai phơng án còn lại ta thấy rằng phơng án III đòi hỏi phải có
nguồn một chiều với công suất lớn, điều này không phải nhà máy cơ khí nào
cũng có đợc. Trong trờng hợp không có nguồn một chiều thì ta phải tạo ra nó từ
nguồn xoay chiều , khi đó phơng án III trở nên phức tạp hơn phơng án II.
Mặt khác đối với truyền động ăn dao của máy doa đòi hỏi phạm vi điều chỉnh
rất lớn
( D= 2000:1). Nh vậy nếu sử dụng phơng án III ở vùng tốc độ thấp hệ thống rất
dễ rơi vào làm việc ở chế độ dòng gián đoạn. mà muốn khác phục điều này cần
phải có cuộn kháng với L
K
rất lớn.
Từ những phân tích nh vậy ta thấy rằng phơng án II có tính u việt hơn cả.
Ta chọn phơng án II làm phơng án truyền động cho truyền động ăn dao của
máy doa.
2. 3 Thiết kế sơ đồ nguyên lý
Mạch điện nguyên lý của hệ thống truyền động điện gồm hai phần:
+ Mạch động lực.
+ Mạch diều khiển.
Mạch động lực là phần tử trực tiếp thực hiện các quá trình năng lợng
theo yêu cầu công nghệ đặt ra. Mạch điều khiển có chức năng diều khiển mạch
động lực thực hiện các quá trình công nghệ . Nh vậy khi thiết kế sơ đồ nguyên
lý phải đi từ mạch động lực.
I-Thiết kế mạch động lực
Mạch động lực bao gồm các phần tử: sơ đồ chỉnh lu, cuộn kháng, máy
biến áp động lực, các phần tử R- C. Theo phơng án đã chọn thì động cơ là
động cơ một chiều kích từ độc lập. Nh vậy,việc thiết kế sơ đồ mạch động lực
chỉ còn là lựa chọn các phần tử khác cho phù hợp.