MỤC LỤC


LỜI NÓI ĐẦU
Cuộc cách mạng khoa học công nghệ ngày càng phát triển mạnh mẽ đáp
ứng được các yêu cầu đặt ra trong lĩnh vực hiện đại hóa các trang thiết bị máy
móc phục vụ cho quá trình sản xuất. Hiện nay trong công cuộc công nghiệp hoá
đất nước, yêu cầu tự động hoá trong máy sản xuất ngày càng cao, điều khiển
linh hoạt, tiện lợi, gọn nhẹ và hiệu xuất sản xuất cao. Mặt khác , với công nghệ
thông tin và công nghệ điện tử phát triển ngày càng cao và nhu cầu con người
ngày càng đòi hỏi ngững sản phẩm sản xuất ra đạt độ chính xác và độ thẩm mỹ
cao.
Trong thời đại hiện nay các phân xưởng, nhà máy, xí nghiệp cắt gọt kim
loại luôn đòi hỏi những máy cắt gọt kim loại hiện đại như Có khả năng tự động
hoá cao, độ chính xác tuyệt đối. Có khả năng điều chỉnh tốc độ trơn, rộng và
bằng phẳng, kết cấu gọn nhẹ, hiệu xuất cao và chi phí vận hành ít nhất nhưng
đảm bảo tính kinh tế.
Để đáp ứng được công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa, nâng cao chất
lượng sản phẩm, giảm được sức lao động và tiết kiệm chi phí, hạ giá thành thì
việc thiết kế, tính toán để chế tạo máy móc là một khâu rất quan trọng đòi hỏi
người thiết kế phải nắm vững quy trình sản xuất của từng loại máy. Đồng thời,
dựa vào việc so sánh các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của các phương án nhằm mục
đích đảm bảo được các máy móc thiết bị khi chế tạo ra là tối ưu nhất.
Chính vì vậy, qua đợt làm đồ án môn học thiết kế hệ thống điện điện tử
này là một lần nữa giúp chúng em có thêm cơ hội, thời gian để tìm hiểu và học
tập một cách sâu hơn, cụ thể hơn về lý thuyết trang bị điện. Đó chính là bài học
kinh nghiệm quan trọng và vô cùng ý nghĩa đối với những kỹ sư tương lai như
chúng em.
Nhận thức tầm quan trọng đó nhóm em đã làm việc với tinh thần nghiêm
túc, vận dụng những kiến thức của bản thân, những ý kiến đóng góp của bạn bè
và đặc biệt là sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của Th.S Vũ Duy Hưng đã giúp


2. Phân loại máy doa
Máy doa có nhiều loại khác nhau với kích cỡ, công dụng và mức độ
chuyên môn hoá khác nhau. Ta có thể phân loại máy doa theo các cách sau:
- Phân loại theo chức năng, công dụng:
+ Máy khoan, khoét
+ Máy doa
- Phân loại theo chuyển động:
+ Doa đứng: Dao quay theo phương thẳng đứng
+ Doa ngang: Dao quay theo phương nằm ngang
- Phân loại theo mức độ trang bị điện:
+ Loại đơn giản: Thường dùng động cơ KĐB không có điều chỉnh tốc độ
về điện.
+ Loại trung bình thường dùng động cơ KĐB điều chỉnh tốc độ bằng cách
thay đổi số đôi cực hoặc dùng động cơ một chiều nhưng là hệ thống hở.
+ Loại phức tạp: Dùng động cơ một chiều kích từ độc lập điều khiển theo
có thể điều khiển theo chương trình. Đây là loại máy doa gia công có độ chính
xác rất cao.
- Phân loại theo trọng lượng của máy ta có:
+ Loại nhỏ: Trọng lượng của máy nhỏ hơn 10 tấn
+ Loại trung bình: Trọng lượng của máy từ 10 - 100 tấn
+ Loại lớn: Trọng lượng máy lớn hơn 100 tấn.
3. Kết cấu của máy doa 2620A
Thân máy: Là phần cố định so với bệ máy, có kết cấu hình chữ U, hai đầu
có hai ụ
Ụ chính: Nằm trên thân máy, có thể chuyển động tịnh tiến so với thân
máy. Động cơ trục chính được gắn vào thân máy cùng với hộp tốc độ, quá trình
di chuyển được thực hiện nhờ trục chính hoặc động cơ chạy dao.
Ụ trục phụ: 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

 Cơ cấu Truyền động chính.

Trong truyền động chính của máy doa, lực cắt là lực hữu ích lò phụ thuộc
vào chế độ cắt (t, s, v), vật liệu chi tiết và dao.
Mô men trên trục chính của máy quay được xác định theo công thức:
Trong đó:
- Fz: lực cắt (N)


- d: đường kính của chi tiết gia công hoặc phôi m
Mô men hữu ích trên trục động cơ là:
Với I Tỷ số truyền từ trục động cơ đến trục chính của máy.
Đối với truyền động chính là chuyền động tinh tiến, mômen hữu ích trên
trục động cơ là:
Trong đó ρ là bán kính quy đổi lực cắt về trục truyền động cơ được xác
định bằng tỷ số giữa tốc độ bàn và tốc độ động cơ.
ρ = V / 6 0. ω (m)
Mô men cản tĩnh trên trục động cơ được xác định như sau:
η hiệu suất bộ truyền từ trục động cơ điện trục chính.
5.2. Truyền động ăn dao
Phạm vi điều chỉnh tốc độ của truyền động ăn dao D = 1500/1.
Lượng ăn dao được điều chỉnh trong phạm vi 2mm/ph÷600mm/ph. Khi di
chuyển nhanh có thể đạt tới 2,5m/ph ÷ 3m/ph.
Lượng ăn dao (mm/ph) ở những máy cỡ nặng yêu cầu được giữ không đổi
khi tốc độ trục chính thay đổi.
Đặc tính cơ cần có độ cứng cao, với độ ổn định tốc độ < 10%, hệ thống
truyền động ăn dao phải đảm bảo độ tác động nhanh cao, dừng máy chính xác
đảm bảo sự liền động với truyền động chính khi làm việc tự động.
Ở những máy doa cỡ trung bình và nặng, hệ thống truyền động ăn dao sử
dụng hệ thống khuếch đại máy điện - động cơ một chiều hoặc hệ thống T – Đ.

Hệ suất của cơ cấu được xác định theo biểu thức:
Trong trường hợp riêng khi Mhi = Mhi đm, Kt = 1 tương ướng sẽ có
η = ηđm.
Đối với cơ cấu truyền động chính máy doa tỷ số a/b = x = const phụ thuộc
cấu trúc của máy, khối lượng phần quay và độ phức tạp của sơ đồ động học (x=1
đối với các máy cỡ nhẹ với sơ đồ động học đơn giản; x=2 đối với các máy cỡ
nặng, sơ đồ động học phức tạp).
Khi tính toán lấy giá trị trung bình x=1,5 ta sẽ có:
Các giá trị a,b được sử dụng trong tính toán thực tế.
- Phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng thì hệ số tổn hao a không phụ thuộc vào
tốc độ và có thể coi a phụ thuộc vào tuyến tính tốc độ. Với a là hệ số tổn hao
không đối xứng với tốc độ định mức.
5.3. Thông số kỹ thuật
Máy doa ngang 2620A là loại máy doa vạn năng dùng để gia công lỗ đã
khoan hoặc khoét mà kích thước giữa các tâm lỗ yêu cầu độ chính xác tuyệt đối
cao từ cấp 9 đến cấp 7 và ra = 6,3 ÷ 1,25μm. Với dao doa có chất lượng tốt, chọn
chế độ cắt và để lượng dư phù hợp, doa có thể đạt độ chính xác cấp 6. Doa đạt
độ cứng vững cao, lưỡi cắt thường bố trí không đối xứng nên khắc phục được độ
rung động.
Ngoài ra còn thực hiện một số nguyên công phụ khác như: khoan, phay
bằng dao phay mặt đầu, gia công ren....
Máy doa 2620A là máy có kích thước cỡ trung bình:
Đường kính trục chính: 90 (mm)
Công suất truyền động chính: 10(kw)
Tốc độ quay trục chính điều chỉnh trong phạm vi: (12,5 ÷ 1600) vg/ph
Công suất động cơ ăn dao: 2,1(kw)


Tốc độ ăn dao có thể điều chỉnh được trong phạm vi: (2,1 ÷ 1500)vg/ph
và tốc độ lớn nhất có thể đạt tới 3000vg/ph.

độ truyền động chính thay đổi. Khi phụ tải biến đổi từ 0 ÷ Mmax thì yêu cầu độ
n 0 i − n dmi
∆n =
≤ (3 ÷ 5)%
n 0i
sụt tốc độ là:
7.4. Sự phù hợp giữa đặc tính điều chỉnh và đặc tính cơ
Truyền động ăn dao của máy bao gồm các chuyển động tịnh tiến, nếu mô
men cản MC 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 được xác định bởi lực ăn
dao, bao gồm: lực kéo Fx, tổn hao ma sát trên gờ trượt 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 thường 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 trượt ảnh
hưởng tới tốc độ thì lực kéo bàn là Qn và được biểu diễn như hình vẽ sau:

Hình 2.Mối quan hệ giửa đặc tính điều chỉnh và đặc tính cơ.
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


7.8. 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 tư mua sắm thiết bị, chi phí vận hành phải hợp lý.
Giá thành hệ thống thấp, trong khi phải thoả mãn các yêu cầu về kỹ thuật.


8. Sơ đồ truyền động ăn dao máy doa ngang 2620 dùng hệ thống máy điện
khuếch đại – động cơ một chiều
Hệ thống truyền động ăn dao thực hiện theo hệ MĐKĐ có bộ khuếch đại
điện tử trung gian, thực hiện theo hệ kín phản hồi âm tốc độ. Tốc độ ăn dao
được điều chỉnh trong phạm vi (2,2 ÷ 1760)mm/ph. Di chuyển nhanh đầu dao
với tốc độ 3780mm/ph chỉ bằng phương pháp điện khí.

Hình 1-2: Sơ đồ hệ thống truyền động ăn dao máy doa 2620


Tốc độ ăn dao được thay đổi bằng cách chuyển đổi sức điện động của
khuếch đại máy điện khi từ thông động cơ là định mức, còn di chuyển nhanh
đầu dao được thực hiện bằng cách giảm nhỏ từ thông động cơ khi sức điện
động của MĐKĐ là định mức.
Kích từ của MĐKĐ là hai cuộn 1CK và 2CK được cung cấp từ bộ khuếch
đại điện tử hai tầng. Tầng 1 là khuếch đại điện áp (đèn kép 1ĐT) và tầng hai là
tầng khuếch đại công suất (đèn 2ĐT và 3ĐT). Tín hiệu đặt vào tầng 1 là:
Uv1= Ucđ – γ.ω – Um2
Trong đó: Ucđ - điện áp chủ đạo lấy trên biến trở 1BT;
γω - điện áp phản hồi âm tốc độ động cơ, lấy trên FT
Um2- điện áp phản hồi mềm, tỷ lệ với gia tốc và đạo hàm gia tốc, lấy
ở đầu ra của cuộn thứ cấp 2BO-2 và 2BO-3 của biến áp 2BO, cuộn sơ cấp của
2BO (2BO-1) nối tiếp với mạch R, C. Do đó, dòng điện sơ cấp của biến áp vi

hơn điện áp trên biến trở 2BT(U 0); cầu chỉnh lưu 1V không thông, và dòng điện
cuộn bù hoàn toàn tương ứng với dòng điện phần ứng, MĐKĐ được bù đủ. Với
giả thiết Ib = Iư thì sức từ động của cuộn bù sẽ là:
Fb = Ib.Wb = Iư.Wb
Khi Iư > Ing thì ta có Ub > U0; các van 1V thông, xuất hiện dòng điện phân
mạch I1V và dòng điện cuộn bù sẽ giảm đi một lượng:
Ib = Iư – I1V
Mức độ bù giảm đi và kết quả điện áp ra của MĐKĐ giảm nhanh khi
dòng điện phần ứng tăng làm cho dòng điện phần ứng được hạn chế.
Trong trường hợp này, sức từ động của MĐKĐ là:
F∑ = F12 + Fb - Fd = F12 + (Iư – I1V).Wb – Iư.Wb = F12 – I1V.Wb
Trong đó: F12 – stđ của hai cuộn 1CK và 2CK
Fb = Ib.Wb - sức từ động của cuộn bù
Fd = Iư.Wb - sức từ động dọc trục được bù đủ khi Iư < Ing.
Từ công thức F∑ ta thấy: khi Iư > Ing thì sức từ động của MĐKĐ bị giảm đi
một lượng (Ilv.Wb). Như vậy có thể coi sức từ động tổng của MĐKĐ được sinh
ra bởi hai cuộn 1CK - 2CK là F 12 và cuộn bù Wb với sức từ động (I1V.Wb) ngược
chiều sức từ động F12.

PHẦN 2: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN – MẠCH
ĐỘNG LỰC
I. Giới thiệu linh kiện
Trong mạch có sử dụng một số linh kiện như: Công tắc tơ, aptomat 3 pha,
Rơle nhiệt, Rơle trung gian, Rơle thời gian,….
Mạch động lực thiết kế theo yêu cầu sử dụng một động cơ truyền động
chính là động cơ không đồng bộ xoay chiều 3 pha rôto lồng sóc hai cấp tốc độ:
1460 vòng/phút khi dây quấn Stato đấu (∆) và 2890 vòng/phút khi dây quấn
Stato đấu ΥΥ.
1.1 Công tắc tơ.
Công tắc tơ là khí cụ điện dùng để đóng


- Tiếp điểm
Aptomat thường có 2 đến 3 loại tiếp điểm, tiếp điểm chính, tiếp điểm phụ
và hồ quang.
Với các aptomat nhỏ thì không có tiếp điểm phụ. Tiếp điểm thường được
làm bằng vật liệu dẫn điện tốt nhưng chịu được nhiệt độ do hồ quang sinh ra,
thường làm hợp kim Ag-W,Cu-W hoặc.
Khi đóng mạch thì tiếp điểm hồ quang đóng trước, tiếp theo là tiếp điểm
phụ, cuối cùng là tiếp điểm chính. Khi cắt mạch thì ngược lại, tiếp điểm chính
mở trước, tiếp theo là tiếp điểm phụ, cuối cùng là tiếp điểm hồ quang. Như vậy
hồ quang chỉ cháy trên tiếp điểm hồ quang, do đó bảo vệ được tiếp điểm chính.
Tiếp điểm phụ được sử dụng để tránh hồ quang cháy lan sang làm hỏng tiếp
điểm
chính.
- Hộp dập hồ quang
Thường sử dụng những tấm thép chia hộp thành nhiều ngăn cắt hồ quang
thành nhiều đoạn ngắn để dập tắt.
 Các móc bảo vệ

- Móc bảo vệ dòng cực đại
Để bảo vệ thiết bị điện khỏi 3 bị quá tải, đặc tính A-s của móc bảo vệ phải
nằm dưới đặc tính A-scủa thiết bị cần bảo vệ. Cuộn hút điện từ được mắc nối
tiếp với thiết bị. Khi dòng điện vượt quá giá trị cho phép thì tấm thép động 2 bị
hút, cần chủ động được kéo lên, lò xo 6 kéo cần bị động ra, tiếp điểm mở ra ngắt
mạch điện qua thiết bị.
- Móc bảo vệ kiểu rơ-le nhiệt
Kết cấu này rất đơn giản như rơ-le nhiệt bao gồm phần tử nung nóng mắc
nối tiếp với mạch chính, tấm kim loại (bi-metal) giản nở nhả móc ngắt tiếp điểm
khi dòng điện qua thiết bị thiết bị lớn.
Nhược điểm của loại này là quán tính nhiệt lớn.

hàn.
- Khi đốt nóng do dòng I phiến kim
loại kép uốn về phía kim loại có hệ số giãn
nở nhỏ hơn, có thể dùng trực tiếp cho dòng
điện qua hoặc dây điện trở bao quanh. Để
độ uốn cong lớn yêu cầu phiến kim loại
phải có chiều dài lớn và mỏng. Nếu cần lực
đẩy mạnh thì chế tạo tấm phiến rộng, dày
và ngắn.
1.4 Rơle trung gian.
Rơle trung gian làm chức năng thực hiện các theo tác trung gian, hoặc đi
đóng cắt cuộn dây khống chế của công tắc tơ, aptômat hoặc máy cắt điện. Vì
thế, rơle trung gian thường có nhiều tiếp điểm, kể cả tiếp điểm thường mở và
thường đóng.
Thực chất của rơle trung gian chỉ là một nam châm điện có gắn hệ thống
tiếp điểm (hình). Nam châm điện gồm cuộn dây 1, lõi thép tĩnh 2 và lõi thép


động 3. Lõi thép động được định vị nhờ vít điều chỉnh 4 và được găng bởi lò xo
12. Độ găng của lò xo điều chỉnh được nhờ vít điều chỉnh 5. Cuộn dây 1 có thể
là cuộn điện áp, cuộn cường độ, hoặc cả cuộn điện áp và cuộn cường độ.
Hệ thống tiếp điểm gồm có tiếp điểm thuận 6 – 7 và tiếp điểm nghịch 10 – 11.
Khi cuộn dây có điện, nó hút lõi thép 3 xuống, các đầu tiếp xúc động 7 và
10 được nâng lên, do đó tiếp điểm thuận 6-7 đóng lại, tiếp điểm nghịch 10-11
mỏ ra.
Các vít 4 và ốc 5 để điều chỉnh điện áp (hay dòng điện) hút và nhả của
nam châm điện.

Loại rơle này thuộc loại tác động ngay, tức có điện thì nó đóng, mắt điện
nó nhả ngay. Người ta còn chế tạo loại rơle trung gian nhả chậm (hình 2.12).

như:
+ Rơle thời gian kiểu điện từ
+ Rơle thời gian kiểu thủy lực.
+ Rơle thời gian kiểu đồng hồ.
+ Rơle thời gian kiểu điện tử - bán dẫn.
- Nguyên lí:

+ Trong quá trình đóng hay ngắt cuộn dây rơle thì ở trong vòng ngắn
mạch (chính là ống lót bằng đồng 1) sẽ sinh ra sức điện động cảm ứng, dòng
điện do nó sinh ra sẽ tạo ra một từ thông chống lại sự biến thiên từ thông do
cuộn 7 dây sinh ra. Do đó nó làm cho tốc độ thay đổi của từ thông chậm lại làm
thời gian tác động của rơle chậm lại.


+ Thay đổi thời gian tác động bằng cách thay đổi độ căng lò xo 3, điều
chỉnh vít 4 để điều chỉnh chiều rộng khe hở có miếng đệm 6 hoặc trị số dòng
điện.

1.6 Công tắc hành trình.

Công tắc hành trình là khí cụ điện dùng để đóng cắt mạch dùng ở lưới điện
hạ áp. Nó có tác dụng giống như nút ấn động tác ấn bằng tay được thay thế
bằng động tác va chạm của các bộ phận cơ khí, làm cho quá trình chuyển động
cơ khí thành tín hiệu điện.

Ký hiệu: bộ phận tiếp điểm của công tắc hành trình bao giờ cũng có 1 tiếp
điểm thường mở và 1 tiếp điểm thường đóng, trong đó tiếp điểm động là chung.
Trong các sơ đồ điện thì tiếp điểm của công tắc hành trình được ký hiệu: Cấu
tạo công tắc hành trình Dùng để đóng ngắt mạch điện điều khiển trong truyền
động tự động hóa.tùy thuộc vị trí cữ gạt ở các cơ cấu chuyển động cơ khí nhằm


KW
11

v/ph
2940

V
220/380

Tỷ số
momen
khởi
động

Tỷ số
dòng
khởi
động

2,6

7,0

Dòng

A
35,3/20,
4
Cấp bảo Cấp cách


kg
102

Tỷ số
môme
n cực
đại
3,0


2. Tính toán vật liệu chọn Aptomat

Việc lựa chọn aptomat phụ thuộc vào thông số của động cơ trong đề tài đã
chọn:
: dòng điện định mức
: Dòng điện khởi động
: Điện áp định mức
: Hệ số mở máy
: Hiệu suất
- Điều kiện chọn Aptomat:

đặt vào động cơ có các thông số sau:

Ta có của Aptomat là:

nằm trong phạm vi (4~8) đối với động cơ Roto lồng sóc.
Ta chọn vì động cơ ở chế độ không tải nên:

Do đó ta chọn aptomat 3pha hang LS sản xuất

o Chia hồ quang thành nhiều hồ quang ngắn, hộp hồ quang gồm
nhiều lá thép đặt song song nhau và khi hồ quang bị kéo dài vào
buồng hồ quang sẽ bị chia thành nhiều hồ quang ngắn.
c. Tính chọn Công tắc tơ:

Dựa theo tính toán cường độ dòng điện
định mức của Aptomat và dòng điện định mức ở
trên, ta chọn công tắc tơ do hang LS sản xuất, có
cường độ dòng điện thích hợp nên ta chọn loại
100Ampe.


4. Chọn Rơle thời gian

Chọn Rơle thời gian:
-

Điện áp định mức đặt lên cuộn dây là điện áp của mạch điều khiển.
Dòng điện định mức là dòng điện làm việc đi qua các tiếp điểm là dòng
của mạch điều khiển.
Vậy ta chọn Rơle thời gian Omron H3CR

Loại đa chức năng.
-

-

Ngỏ ra relay DPDT 5A-250VAC/30VDC hoặc transistor
Nguồn cấp auto volt 100~240VAC ±10% 50Hz, 48~125VDC ±5%
Nguồn cấp 12~48VAC ±10% 50Hz, 12~48VDC ±10%

Nhãn sản phẩm được dán trên các model kèm nút thử có thể khóa.
Thông số chi tiết:

o Dòng : 10A, có chỉ thị (cơ học)
o MKS2P

: 2 tiếp điểm

o MKS3P

: 3 tiếp điểm

o Nguồn

: 24VDC, 110,220VAC/DC

o Ðế cắm

: PF083A-* (MKS2), PF113A-* (MKS3)

6. Chọn Rơle nhiệt
 Yêu cầu của Rơle nhiệt:
-

Thanh kim loại của role nhiệt dẫn điện tốt, nhiệt độ phát nóng không thay
đổi khi hồi phục trở lại, thời gian hồi phục nhanh chóng.

-

Làm việc tin cậy, kết cấu gọn nhẹ, tuổi thọ cao.