NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
…………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………..
Hưng Yên, ngày… tháng … năm2005
Giáo viên hướng dẫn
LỜI NÓI ĐẦU
TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN
KHOA:ĐIỆN -ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN
Trong những năm gần đây, ngành trang bị điện- điện tử cho máy gia
công kim loại ở nước ta đang ngày càng được trú trọng và đầu tư phát triển.
Sự phát triển đó được đánh dấu bằng việc cho ra đời và đổi mới hàng loạt

Máy bào giường thuộc nhóm máy cắt gọt kim loại. Máy bào giường có
thể gia công các chi tiết có dạng mặt phẳng lớn, khối lượng và kích thước lớn.
Chiền dài cực đại của chi tiết gia công tới 12m. Sản phẩm sau khi gia công
đạt được yêu cầu có độ chính xác và độ bóng nhẵn cao. Máy bào giường cũng
có thể gia công các rãnh định hình với vật liệu là kim loại đen, màu và một số
dạng nhựa hoá học.
2. Đặc điểm công nghệ của máy bào giường.
2.1. Hình dạng bên ngoài.
Hình 1 mô tả hình dạng bên ngoài của máy bào giường.
Chi tiết gia công được kẹp chặt trên bàn máy. Dao cắt được gá lắp trên
bàn dao 5, bàn dao được gá lắp trên xà ngang 4 cố định khi gia công.
Trang 3

3
TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN
KHOA:ĐIỆN -ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN
2.2. Quy trình công nghệ của máy bào giường.
Trong quá trình làm việc, bàn di chuyển theo chu kỳ lặp đi lặp lại, mỗi
chu kỳ gồm 2 hành trình: hành trình thuận và hành trình ngược. Trong hành
trình thuận, thực hiện gia công chi tiết nên gọi là hành trình cắt gọt. Trong
hành trình ngược, bàn máy lùi về vị trí ban đầu không thực hiện cắt gọt nên
gọi là hành trình không tải.
Sau khi kết thúc hành trình ngược, bàn dao lại di chuyển theo chiều
ngang của bàn một khoảng gọi là lượng ăn dao s (mm/hành trình kép). Dịch
chuyển của bàn dao sau mỗi hành trình kép là chuyển động ăn dao.
Chuyển động phụ là di chuyển nhanh của xà, bàn dao nâng đầu dao
trong hành trình ngược, nân hạ xà ngang, nới siết xà ngang trên trụ v.v…
Tốc độ cắt gọt (tốc độ hành trình thuận của bàn máy) được xác định tuỳ
thuộc vào vật liệu của chi tiết gia công và tính chất của dao. Tốc độ lùi bàn
(hành trình ngược của bàn máy) lớn hơn nhiều so với tốc độ cắt gọt để tăng

t
13
t
14
tt
9
,I

ng
I
q®

th
I
ng
th
I
4
TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN
KHOA:ĐIỆN -ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN
Giả thiết bàn máy đang ở đầu hành trình thuận và tăng tốc độ đến tốc
độ V
0
=5÷15(m/phút) - tốc độ vào dao-trong khoảng thời gian t
1
.
+Sau khi chạy ổn định với tốc độ V
0
trong khoảng thời gian t
2

+t
8
: dao được ra khỏi chi tiết khi tốc độ của bàn máy là V
0
.
+t
9
, t
10
: đảo chiều từ hành trình thuận sang hành trình ngược đến tốc độ
V
ng
.
+t
11
: bàn máy chạy theo hành trình ngược với tốc độ V
ng.
+t
12
: thời gian giảm tốc đến V
0
, ở hành trình ngược để chuẩn bị đảo
chiều.
+t
13
: bàn máy chạy ổn định ở vận tốc thấp V
0
để chuẩn bị đảo chiều.
+t
14

V
V
V
=
Trong đó:
- V
ng max
: tốc độ lớn nhất của bàn máy ở hành trình ngược,
thường V
ng max
= 75
÷
120 m/ph.
- V
th min
: tốc độ nhỏ nhất của bàn máy trong hành trình thuận,
Thường V
th min
= 4
÷
6 m/ph.
Như vậy:
D = (12,5 ÷ 30) / 1
Thông thường, hệ thống truyền động điện sử dụng động cơ điện một chiều
được cấp nguồn tự bộ biến đổi.
Theo yêu cầu của đồ thị phụ tải (hình 3), điều chỉnh tốc độ được thực hiện
theo hai vùng:
+Thay đổi điện áp phần ứng trong phạm vi (5 ÷ 6)/1 với mô men trên trục
động cơ là hằng số ứng với tốc độ bàn thay đổi từ V
min

Ở chế độ xác lập, độ ổn định tốc độ không lớn hơn 5% khi phụ tải thay đổi
từ không đến định mức.
Quá trình quá độ khởi động, hãm yêu cầu xảy ra êm, tránh va đập trong bộ
truyền với tốc độ tác động cực đại.
Đối với những máy bào giường:
- Cỡ nhỏ (L
b
< 3m; F
K
= 30 ÷ 50 kN; D = (3 ÷ 4)/1): hệ thống truyền
động chính thường là động cơ không đồng bộ-khớp li hợp; động cơ không
đồng bộ rôto dây quấn hoặc động cơ một chiều kích từ độc lập và hộp tốc độ.
- Cỡ trung bình (L
b
= 3 ÷ 5m; F
K
= 50 ÷ 70 kN; D = (6 ÷ 8)/1): hệ thống
truyền động là F-Đ (máy phát một chiều-động cơ điện một chiều).
- Cỡ nặng (L
b
> 5m; F
K
> 70 kN; D = (8 ÷ 25)/1): hệ thống truyền động là F-
Đ có bộ khuyếch đại trung gian; hoặc hệ chỉnh lưu dùng Tiristor-động cơ một
chiều.
3.2. Truyền động ăn dao.
Là chuyển động tịnh tiến theo phương vuông góc với chuyển động
chính, có tính rời rạc, xảy ra vào cuối hành trình thuận, đầu hành trình ngược.
Truyền động ăn dao làm việc có tính chất chu kỳ, trong mỗi hành trình
kép làm việc một lần (từ thời điểm đảo chiều từ hành trình ngược sang hành

nam châm điện.
Chương 2
TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ TRUYỀN
ĐỘNG CHÍNH CỦA MÁY BÀO GIƯỜNG
1. Ý nghĩa của việc tính chọn đúng công suất động cơ.
Việc chọn đúng công suất độn cơ truyền động là hết sức quan trọng. Nếu
chọn công suất động cơ lớn hơn trị số yêu cầu thì vốn đầu tư sẽ tăng, động cơ
sẽ thường xuyên làm việc non tải làm cho hiệu suất và hệ số công suất cos
ϕ
thấp. Ngược lại, nếu chọn động cơ công suất nhỏ hơn trị số yêu cầu, thì máy
Trang 8

8
TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN
KHOA:ĐIỆN -ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN
sẽ không đảm bảo năng suất theo thiết kế, động cơ thường xuyên làm việc
quá tải làm giảm tuổi thọ động cơ.
2. Phương pháp chọn công suất động cơ truyền động chính của máy bào
giường
2.1 . Các số liệu ban đầu.
Để tính chọn công suất động cơ, cần phải có các số liệu sau:
a)Các thông số đặc trưng cho chế độ làm việc của máy bao gồm:
- Các thông số đặc trưng cho chế độ cắt gọt như : tốc độ cắt v , lực
cắt F
z
, công suất cắt P
z
, hiệu suất định mức của cơ cấu
η
, hệ số

sau:
- Kiểm nghiệm theo điều kiện phát nóng.
- Kiểm nghiẹm theo điều kiện quá tải.
- Kiểm nghiệm theo điều kiện mở máy.
Trang 9

9
TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN
KHOA:ĐIỆN -ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN
2.3 . Công thức tính chọn công suất động cơ cho máy bào .
Công suất động cơ truyền động cơ cấu chính của máy bào được tính
theo biểu thức sau:
P =
η
1000
.. vqF
z
(kW)
Trong đó:
- F
z
: lực cản khi bào.
- q : tiết diện của phoi, m
2
.
- v : vận tốc cắt, m/s.
-
η
: hiệu suất của máy (khi máy làm việc đầy tải, thường lấy bằng 0,65
÷

– vật liệu là đồng.
c) Bài toán cụ thể.
a. Yêu cầu đề tài:
Tính chọn công suất động cơ truyền động di chuyển máy bào
giường, biết các thông số cho trước sau:
- Vật liệu chi tiết gia công : thép đúc.
- Tiết diện phoi (2
×
10)mm
2
.
- Tốc độ di chuyển bàn khi cắt gọt U
th
= 10m/phút.
- Lực cản cắt khi bào F
z
= 1800.10
6
N/m
2
.
- Tốc độ di chuyển lùi bàn v
ng
= 2v
th
.
- Hiệu suất của máy :
η
= 0,7.
b. Bài giải:

7,0.1000
3/1.10.2.10.1800
1000
..
56 −
=
η
vqF
z
= 17,142 (kW)
Chọn công suất động cơ trong sổ tay tra cứu: Ta chọn loại động
cơ điện một chiều kích từ độc lập loại
ΠΗ
-290; P
đm
= 19 kW; U
đm
=
220V; n
đm
= 1300vg/ph.
Trang 11

11
TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN
KHOA:ĐIỆN -ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN
Chương 3
PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
TRUYỀN ĐỘNG
1. Các hệ thống truyền động điện

KHOA:ĐIỆN -ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN
a) Phương trình đặc tính cơ
Từ phương trình của động cơ điện một chiều, ta đã biết:
φφ
ω
k
uD
R
k
U
−=
I
ư
Khi thay: u = E
F
– I
ư
.R
ưF
ta có:
φφ
ω
k
R
k
RI
uduFuF
−
−Ε
=

ư
=
φ
k
M
vào ta có phương trình đặc tính cơ hệ F - Đ:
M
k
RR
k
uFuD
F
2
)(
φ
φ
ω
+
−
Ε
=
hay :
ωωω
∆−=
0

với :
φ
ω
k

của động cơ là M.
b) Các đặc tính cơ của hệ F - Đ.
Đặc tính cơ tự nhiên của động cơ là đặc tính ứng với điện áp phần ứng
định mức (U
Đ
= U
Đđm
) và điện áp kích từ định mức (U
KTĐ
= U
KTĐđm
) nghĩa là từ
thông định mức (
φ
Đ
=
φ
Đđm
). Đặc tính cơ tự nhiên của hệ F - Đ là đường nét
đậm trên hình 5.
Để điều chỉnh tốc độ động cơ ở dưới đường đặc tính tự nhiên, ta giữ từ
thông động cơ là định mức và điều chỉnh giảm điện áp đặt vào phần ứng động
cơ (U
Đ
giảm).Trường hợp này, tốc độ
0
ω
thay đổi (giảm) còn độ cứng đặc tính
cơ giữ nguyên. Các đặc tính cơ song song nhau. Thực hiện điều đó nhờ điều
chỉnh tăng điện trở R

KHOA:ĐIỆN -ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN
Khi điều chỉnh tốc độ động cơ từ định mức (
ω
đm
) xuống thấp nhờ giảm
s.đ.đ máy phát E
F
qua việc giảm kích từ máy phát (tăng R
KF
) thì trên thực tế
hệ F - Đ không cho được những tốc độ quá thấp. Lý do là muốn có được tốc
độ nhỏ thì điện áp đặt vào động cơ phải nhỏ nghĩa là điện áp máy phát hay từ
thông kích từ máy phát
φ
F
phải nhỏ. Về nguyên tắc, tăng R
KF
thì dòng điện
kích từ sẽ nhỏ nhưng từ trường
φ
F
không thể yếu hơn từ trường dư của máy
phát được. Ngay cả khi I
KF
= 0 thì s.đ.đ. do từ dư của máy phát tạo ra cũng đã
đạt khoảng (3
÷
6) % trị số s.đ.đ. định mức. Do vậy, giới hạn dưới
ω
min

)lên cao hơn nhờ giảm
từ thông
φ
Đ
từ định mức xuống thấp cũng chỉ giới hạn trong phạm vi :
D
φ
=
dm
max

ω
ω
= 3 : 1
Dải điều chỉnh D
φ
bị hạn chế do điều kiện đảo chiều quay của động cơ
(nếu phương pháp đảo chiều quay của động cơ là nhờ đảo chiều từ trường
kích từ của động cơ …) và do điều kiện về độ bền cơ học của kết cấu rôto.
Kết quả, phạm vi điều chỉnh tốc độ chung của hệ F - Đ thường không
quá:
D =
min
max

ω
ω
= D
U
. D

- Sử dụng nhiều máy điện quay nên hiệu suất thấp (không quá 75%),
cồng kềnh, tốn diện tích lắp đặt, gây ồn lớn.
- Công suất đặt máy lớn.
- Vốn đầu tư ban đầu cao.
- Điều chỉnh sâu (tốc độ rất nhỏ) bị hạn chế.
1.2. Các hệ máy phát - động cơ mở rộng.
a) Hê F - Đ có MKĐ tự kích từ.
MKĐ tự kích từ là máy phát điện có nhiều cuộn kích từ (>=2).Mạch
kích từ của máy được chế tạo từ vật liệu có đường từ trễ hẹp, từ dư bé, ít bị
bão hoà.
Hình 7 là sơ đồ nguyên lý một hệ F - Đ (công suất trung bình) mà kích
từ máy phát F được cấp bởi một MKĐ tự kích.
- CK
1
: cuộn chủ đạo hay cuộn điều khiển được cấp điện từ nguồn một
chiều ổn định. Điện áp đặt vào cuộn này thay đổi được nhờ biến trở R
1
. Điện
áp đặt U
đ
sẽ định giá trị s.đ.đ. máy phát E
F
cũng là một trị số tốc độ của động
cơ.
- CK
2
cuộn phản hồi dương dòng điện của động cơ Đ (cũng là dòng điện
của máy phát F).
- CK
3

của MKĐ thay đổi sẽ làm s.đ.đ của nó phát ra thay đổi,
dẫn tới thay đổi dòng kích từ máy phát F do đó s.đ.đ E
F
và tốc độ động cơ
ω
Đ
thay đổi. Sự thay đổi này tuỳ thuộc vào giá trị U
đ
đặt vào cuộn chủ đạo CK
1
.
 Hai cuộn phản hồi dương dòng điện CK
2
và âm điện áp CK
3
có tác dụng nâng
cao độ cứng của đặc tính cơ, do đó nâng cao ổn định tốc độ của hệ thống khi
tải của động cơ biến động.
Giả sử mômen tải (momen cản M
C
) tăng làm tốc độ động cơ tụt thấp thì
dòng điện phần ứng động cơ I
ư
và máy phát I
F
tăng, điện áp máy phát U
F
giảm xuống (U
Đ
giảm). Tương ứng điều đó s.đ.đ F

Đ
. Phản hồi dương dòng điện và phản hồi
âm điện áp tương đương với phản hồi âm tốc độ (Hình 8)
 Dùng phản hồi âm tốc độ nhờ một máy phát tốc FT có điện áp phát ra tỷ lệ
với tốc độ quay của nó. Máy phát FT nối cứng đồng trục với trục quay của
Trang 18

18
Hình 8 : Hệ F-Đ có máy điện khuếch đại tự kích từ với khâu phản hồi âm tốc độ
TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN
KHOA:ĐIỆN -ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN
động cơ nên điện áp phát ra sẽ tỷ lệ với chính tốc độ động cơ
ω
Đ
. Lượng phản
hồi được quy định bởi vị trí con chạy của chiết áp R
2
.
Quá trình ổn tốc nhờ phản hồi tốc độ động cơ tăng (giảm) sẽ làm s.t.đ.
tổng
Σ
F
giảm (tăng):
Σ
F
= F
1
– F
2
+ F

0 và các s.t.đ. F
3

≅
0, F
4

≅
0. Tác dụng áp đảo của s.t.đ. chủ đạo
F
1
làm s.t.đ. tổng
Σ
F
lớn.
Σ
F
lớn còn do I
ư
lúc mở máy lớn, F
2
lớn.


0
4
0
321
≈
≈

F
tăng làm s.t.đ. F
3
tăng dẫn đến tính chất cưỡng bức giảm dần vì
Σ
F
giảm
dần. Quá trình cưỡng bức kết thúc nhờ phản hồi âm áp ở một giá trị nào đó
của điện áp U
F
ứng với tốc độ
ω
Đ
đã đặt qua chiết áp R
1
.
b) Hệ máy điện khuếch đại từ trường ngang - động cơ (MKĐN - Đ).
* Máy điện khuếch đại từ trường ngang (MKĐN) về thực chất cũng là một
máy phát điện một chiều nhưng có cấu tạo đặc biệt
- Stato có nhiều cuộn kích từ trong đó có cuộn chủ đạo, các cuộn phản
hồi và luôn có cuộn bù.
- Rôto có 4 chổi than 1 và 2 nối ngắn mạch với nhau gọi là cặp chổi than
ngang trục. Cặp chổi than 3 và 4 là cặp chổi than dọc trục, cấp điện áp
ra của máy điện khuyếch đại từ trường ngang MKĐN.
Về nguyên lý có thể coi MKĐN tương đương với 2 máy phát điện nối
tầng với nhau thành 2 cấp khuếch đại như mạch đẳng trị (hệ số khuếch đại k =
k
1
. k
2

 Điện áp phát ra của MKĐN quyết định tốc độ động cơ sẽ được đặt bởi chiết
áp R
1
. nghĩa là bởi trị số s.t.đ. chủ đạo F
1
.
 Cuộn phản hồi âm điện áp CK
3
có tác dụng cưỡng bức kích từ máy phát
MKĐN lúc ban đầu (vì thoạt đầu U
MKĐN
= 0, F
3
=0 nên
Σ
F
lớn) sau đó lại hạn
chế sự cưỡng bức (vì
Σ
F
bị giảm do F
3
tăng theo U
MĐKĐN
) và cuối cùng kết
thúc quá trình cưỡng bức kích từ.
 Cuộn phản hồi âm điện áp CK
3
còn cùng với cuộn phản hồi dương dòng điện
CK

giảm).
Trang 21

21
Hình 11: Sơ đồ khối hệ T - Đ
Hình 12: Hệ T - Đ đảo chiều quay nhờ đảo chiều điện áp phần ứng
TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN
KHOA:ĐIỆN -ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN
 Cuộn ổn định CK
4
còn có tác dụng hạn chế hiện tượng quá điều chỉnh khi có
tín hiệu và tức là hiện tượng do hệ số khuếch đại quá lớn dẫn đến trị số điện
áp ra U
MKĐN
tăng, giảm quá mức.
 Hai khâu phản hồi dương dòng điện và phản hồi âm điện áp có thể thay bằng
khâu phản hồi âm tốc độ.
1.3. Hệ truyền động thyristor - động cơ (T - Đ).
*) Những vấn đề chung.
Hệ truyền động T - Đ là hệ truyền động động cơ điện một chiều kích từ
độc lập, điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần
ứng hoặc thay đổi điện áp đặt vào phần cảm của động cơ thông qua các bộ
BĐ chỉnh lưu dùng Thyristor. Hình11 là sơ đồ khối của một hệ truyền động T
- Đ.
Hệ có thay đổi tốc độ và đảo chiều quay của động cơ. Việc đảo chiều
quay được thực hiện bằng cách đảo chiều dòng điện kích từ I
KT
qua 2 bộ
chỉnh lưu ba pha có điều khiển CL
1

2
(khi
quay ngược). Điện áp thay đổi luôn nhỏ hơn giá trị định mức U
đm
còn từ
thông là định mức
φ
đm.
- Vùng trên tốc độ cơ bản: Nhờ thay đổi dòng điện kích từ (tức là thay
đổi từ thông) xuống dưới giá trị định mức qua bộ chỉnh lưu có điều khiển
CL
3
.
*) Đặc tính cơ của hệ T - Đ.
Trong hệ T - Đ, nguồn cấp cho phần ứng động cơ là bộ CL thyristor.
Dòng điện chỉnh lưu cũng chính là dòng điện phần ứng động cơ. Tương tự
như hệ truyền động F - Đ, ta có phương trình đặc tính cơ cho hệ T - Đ ở chế
độ dòng điện liên tục là:
M
k
R
k
D
u
D
2
0
)(
cos
φ

ABCMC
2
π
α
Hình 13: Đặc tính cơ hệ T - Đ
C
ω
TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN
KHOA:ĐIỆN -ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN
Các đặc tính cơ của hệ thống truyền động T - Đ mềm hơn các đặc tính
cơ của hệ F - Đ vì có sụt áp do hiện tượng chuyển mạch giữa các Thyristor.
Góc mở
α
càng lớn thì điện áp đặt vào phần ứng động cơ càng nhỏ.
Khi đó, đặc tính cơ hạ thấp và ứng với một mômen cản M
C
nào đó, tốc độ
động cơ giảm (
ω
A
>
ω
B
>
ω
C
).
Lý thuyết và thực nghiệm chứng tỏ: khi phụ tải nhỏ thì các đặc tính cơ
có độ dốc lớn (phần nằm trong vùng gạch chéo). Đoa là vùng dòng điện gián
đoạn. Góc

ω
ở đây chỉ là giao điểm của trục tung với đoạn thẳng của
đặc tính cơ kéo dài. Thực tế, do có vùng dòng điện gián đoạn nên tốc độ
không tải lý tưởng của đặc tính là lớn hơn.
*) Nhận xét
Hệ thống T - Đ có khả năng điều chỉnh trơn (
1≈
ϕ
) với phạm vi điều
chỉnh rộng (D
≈
10
2

÷
10
3
). Hệ có độ tin cậy cao, quán tính nhỏ , hiệu suất
lớn không gây ồn.
Nhược điểm của hệ T - Đ là trị số cos
ϕ
thấp, nhất là khi điều chỉnh
sâu. Dòng điện chỉnh lưu có biên độ đập mạch cao, gây ra hao tổn phụ trong
động cơ và có thể làm xấu dạng điện áp nguồn.
Chương 4
THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
Trang 25

25