MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................... 3
PHẦN I: GIỚI THIỆU VỀ MÁY DOA NGANG 2620A ....................................... 4
1. Chức năng, công dụng của máy doa ............................................................... 4
2. Phân loại máy doa.......................................................................................... 5
3. Kết cấu của máy doa 2620A ........................................................................... 5
4. Đặc điểm công nghệ ....................................................................................... 5
5. Yêu cầu đối với truyền động điện máy doa ..................................................... 6
5.1. Truyền động chính ....................................................................................... 6
5.3. Thông số kỹ thuật ........................................................................................ 8
6. Các chế độ vận hành của máy ........................................................................ 9
7. Các yêu cầu trang bị điện cho truyền động ăn dao của máy doa 2620A ......... 9
7.1 Phạm vi điều chỉnh tốc độ ............................................................................ 9
7.2. Độ trơn khi điều chỉnh ................................................................................. 9
7.3. Độ ổn định tốc độ khi làm việc .................................................................... 9
7.4. Sự phù hợp giữa đặc tính điều chỉnh và đặc tính cơ .................................... 9
7.5. Yêu cầu tự động hạn chế phụ tải ................................................................ 10
7.6. Yêu cầu hãm dừng chính xác ..................................................................... 11
7.7. Yêu cầu về đảo chiều ................................................................................. 11
7.8. Yêu cầu về kinh tế ...................................................................................... 11
PHẦN 2: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN – MẠCH ĐỘNG
LỰC ................................................................................................................. 15
I. Giới thiệu linh kiện ....................................................................................... 15
1.1 Công tắc tơ. ................................................................................................ 15
1.2 Aptomat ba pha .......................................................................................... 16
1.4 Rơle trung gian........................................................................................... 18
1.6

Công tắc hành trình. ............................................................................... 20

PHẦN II. TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ ......................................................... 21


2


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

thể thực hiện trên máy doa, nguyên công này thường nặng nề nhất.
- Nguyên công phay: Phay mặt đầu, phay mặt phẳng, phay mặt trong,
phay mặt ngoài.

4


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

Yêu cầu cần phải đảo chiều quay, phạm vi điều chỉnh tốc độ D = 130/1
với công suất không đổi, độ trơn điều chỉnh  = 1,26. Hệ thống truyền động
chính cần phải hãm dừng nhanh.
Hiện nay hệ truyền động chính máy doa thường sử dụng động cơ không
đồng bộ Roto lồng sóc và hộp tốc độ (động cơ có một hay nhiều cấp tốc độ). Ở
những máy doa cỡ nặng có thể sử dụng động cơ điện 1 chiều, điều chỉnh tốc độ
trơn trong phạm vi rộng. Nhờ vậy có thể giảm kết cấu, mặt khác có thể hạn chế
được mômen ở vùng tốc độ thấp bằng phương pháp điều chỉnh tốc độ hai vùng.


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:
6


- 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 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.
 = V / 6 0.  (m)
Mô men cản tĩnh trên trục động cơ được xác định như sau:


và bước
ren của đường ren trục vít:
 arc tag t / d
Mô men cản tĩnh trên trục động cơ được xác dịnh bởi công thức:

Trong đó:

là tỷ số truyền và hiệu suất của bộ truyền.

 Tổn hao trong máy:
Tổn hao trong máy phụ thuộc vào hàng loạt yếu tố dạng và số lượng khâu
động học, dạng ổ đỡ ( trượt hoặc lăn ) dạng và nhiệt độ dầu bôi trơn sự thay đổi
phụ tải, tốc độ của máy….
Hiệu suất định mức của các cơ cấu là tích của tất cả các hiệu suất định
mức của các khâu.
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
= đm.
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

Truyền động ăn dao của máy doa ngang 2620A có yêu cầu phạm vi tốc độ
rộng, dải điều chỉnh được đặc trưng bởi hệ số:
n
1500
D  max 
nmin
1
7.2. Độ trơn khi điều chỉnh
Vì máy làm việc ở nhiều chế độ gia công khác nhau như doa lỗ có đường
kính lớn thì cần tốc độ nhỏ, còn khi phay thì cần tốc độ lớn. Để đảm bảo chất
lượng gia công bề mặt có độ bóng từ cấp 6 ÷ 9 thì tốc độ phải được điều chỉnh
vô cấp.
n
  i 1  1
ni
7.3. Độ ổn định tốc độ khi làm việc
Để đảm bảo duy trì ổn định tốc độ đạt mức chính xác cao ngay cả khi tốc
độ truyền động chính thay đổi. Khi phụ tải biến đổi từ 0  Mmax thì yêu cầu độ
n 0i  n dmi
 (3  5)%
sụt tốc độ là: n 
n 0i
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.
9


Nếu yêu cầu mô men M = const thì Mmax này được xác định bởi lực ăn

âm dòng có ngắt.
7.6. Yêu cầu hãm dừng chính xác
Việc dừng máy chính xác là một yêu cầu rất quan trọng. Bởi vì khi dừng
chính xác thì đảm bảo được chất lượng sản phẩm, tăng năng suất của máy, an
toàn cho thiết bị và người vận hành.
Các biện pháp nâng cao chất lượng 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 phương pháp:
+ Hãm ngược
+ Hãm động năng
+ Hãm tái sinh
- Giảm tốc độ bằng cách giảm điện áp đặt vào phần ứng động cơ.
7.7. Yêu cầu về đảo chiều
Đặc điểm công nghệ của máy doa 2620A là có đảo chiều, để đảm bảo
năng suất cho máy thì việc yêu cầu về đảo chiều là rất quan trọng.
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.

11


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

tiếp trong mạch ngang của MĐKĐ.
- Nguyên lý làm việc:
Khi điện áp chủ đạo bằng không, do sơ đồ bộ khuếch đại nối theo sơ đồ
cân bằng nên dòng điện anôt hai nửa đèn 1ĐT là như nhau (IaP = IaT), điện áp rơi
trên R8 và R9 bằng nhau, như vậy điện áp ra tầng 1 bằng không.
Ur1 = (IaP - IaT).R8 = 0
và tương tự dòng điện anôt hai đèn 2ĐT và 3ĐT bằng nhau (Ia2 = Ia3), hai
cuộn dây 1CK và 2CK có điện trở và số vòng như nhau, sức từ động của chúng
tác dụng ngược chiều nhau nên sức từ động tổng của KĐMĐ bằng không.
F∑ = F1CK – F2CK = (Ia2 – Ia3).W = 0
Khi RT = 1, → Ucđ > 0, do sự phân cực của điện áp chủ đạo nên nửa đèn
phải thông yếu hơn nửa đèn bên trái của 1ĐT, điện áp trên R 8 lớn hơn điện áp
trên R9, điện áp ra của tầng 1 có cực tính làm cho đèn 3ĐT thông mạnh hơn 2ĐT
tức là Ia3 > Ia2 hay I2CK > I1CK và sức từ động F∑ có dấu tương ứng với chiều quay
thuận của động cơ. Tốc độ động cơ lớn hay bé tuỳ thuộc vào điện áp chủ đạo.
- Khâu phản hồi âm dòng điện có ngắt:
Lợi dụng tính chất của MĐKĐ là khi có dòng điện phần ứng, điện áp ra
của nó sẽ giảm do tác dụng của phản ứng phần ứng. Mạch phản hồi âm dòng
điện có ngắt gồm có cuộn bù, cầu chỉnh lưu 1V và biến trở 2BT. Khi dòng điện
phần ứng còn nhỏ và nhỏ hơn dòng điện ngắt (Iư< Ing), sụt áp trên cuộn bù nhỏ
13


hơn điện áp trên biến trở 2BT(U0); 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

khí nén. Trong đó công tắc tơ điện từ được sử
dụng nhiều hơn cả.
Khi đưa dòng điện vào cuộn dây của nam
châm điện sẽ tạo ra từ thông F và sinh ra lực hút
điện từ Fđt. Do lực hút điện từ lớn hơn lực phản
lực làm cho nắp của nam châm điện bị hút về
phía mạch từ tĩnh.
Các tiếp điểm thường mở của công tắc tơ
được đóng lại mạch điện thông.
 Theo nguyên lý truyền động người ta chia công tắc tơ thành các loại sau:
+ Công tắc tơ đóng ngắt tiếp điểm bằng điện từ.
+ Công tắc tơ đóng ngắt tiếp điểm bằng thủy lực.
+ Công tắc tơ đóng ngắt tiếp điểm bằng khí nén.
+ Công tắc tơ không tiếp điểm.
 Theo dạng dòng điện trong mạch:
+ Công tắc tơ điện một chiều dùng để đóng ngắt mạch điện một chiều.
Nam châm điện của nó là nam châm điện một chiều.
+ Công tắc tơ điện xoay chiều dùng để đóng ngắt mạch điện xoay
chiều. Nam châm điện của nó là nam châm điện xoay chiều.

15


1.2 Aptomat ba pha
Aptomat là khí cụ điện được sử dụng để tự động cắt mạch điện, bảo vệ
quá tải, ngắn mạch, thấp áp,. .. cho thiết bị điện.



Cấu tạo của aptomat có các bộ phận chính sau:

khi dòng điện qua thiết bị thiết bị lớn.
Nhược điểm của loại này là quán tính nhiệt lớn.
- Móc bảo vệ thấp áp
Cuộn hút mắc song song với mạch điện chính, khi điện áp thấp, lực hút
của cuộn hút giảm yếu hơn lực lò xo 3, móc 4 bị kéo lên, lò xo 6 kéo tiếp điểm
aptomat ra.
 Các thông số kỹ thuật cơ bản:
- Điện áp định mức: là giá trị điện áp làm việc dài hạn của thiết bị điện
được aptomat đóng ngắt.
- Dòng điện định mức: là dòng điện làm việc lâu dài của aptomat, thường
dòng định mức của aptomat bằng 1.2-1.5 lần dòng định mức của thiết bị được
bảo vệ.
- Dòng điện tác động Itd: là dòng aptomat tác động, tuỳ thuộc loại phụ tải
mà tính chọn tác động khác nhau. Với động cơ điện không đồng bộ pha rotor
lồng sóc thì thường Itd=1.2-1.5 It, với It làaptomat bảo vệ được thiết bị thì đặc
tính A-s của aptomat phải thấp hơn đặc tính A-s của thiết bị.
1.3 Rơle nhiệt
 Rơle nhiệt là loại khí cụ điện tự động đóng cắt tiếp điểm nhờ sự co dãn vì
nhiệt của các thanh kim loại.
 Nguyên lý làm việc của rơle nhiệt:
- Phần tử cơ bản rơle nhiệt là phiến kim loại kép (bimetal) cấu tạo
từ hai tấm kim loại, một tấm hệ số giãn nở bé (thường dung nvar có 36%
Ni, 64% Fe) một tấm hệ số giãn nở lớn
(thường là đồng thau hay thép crôm –
niken, như đồng thau giãn nở gấp 20 lần
invar). Hai phiến ghép lại với nhau thành
một tấm bằng phương pháp cán nóng hoặc
hàn.
- Khi đốt nóng do dòng I phiến kim
loại kép uốn về phía kim loại có hệ số giãn

nó nhả ngay. Người ta còn chế tạo loại rơle trung gian nhả chậm (hình 2.12).
Điểm khác nhau giữa rơle thường và rơle nhả chậm, là trên mạch từ của rơle nhã
chậm có lắp một ống ngắn mạch 3 thường làm bằng đồng.
Khi cuộn dây 1 có điện, nó tạo ra từ thông trong mạch làm lá thép động bị
hút xuống lá thép tĩnh, đóng tiếp điểm 8. Khi cuộn dây mất điện, từ thông ộb
trong mạch giảm, nên trong ống ngắn 3 sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng để tạo
ra từ thông bù lại sự giảm của từ thông ộb, theo định luật Lenxơ.
Nhờ vậy, từ thông trong mạch
giảm chậm và lá thép động không bị
nhả ngay, giữ cho tiếp điểm 8 tiếp tục
đóng một thời gian sau khi cắt điện
vào cuộn hút. Tiếp điểm 8 gọi là tiếp
điểm thường mở, mở có thời gian.
Ngược lại, nếu rơle nhả chậm có lắp
ráp tiếp điểm nghịch, thì nó sẽ là tiếp
điểm thường đóng, đóng có thời gian.
Ốc 5 để điều chỉnh độ găng của
lò xo 4, và do đó, làm thay đổi điện áp
cũng như thời gian nhả chậm. Lá đồng
mỏng 7 để thay đổi khe hở giữa lá thép
6 và lõi thép tĩnh, sẽ làm thay đổi điện
áp nhả cũng như thời gian nhả chậm.
Thời gian nhả chậm của rơle có thể đạt
tới 5 giây.
1.5 Rơle thời gian
- Dùng để duy trì thời gian đóng chậm hoặc mở chậm của hệ thống tiếp
điểm so với thời điểm đưa tín hiệu tác động vào rơle. Thời gian chậm này có thể
vài phần giây cho đến hàng giờ.
- Có rất nhiều loại rơle thời gian với nguyên lí, cấu tạo rất khác khác nhau
như:


tự động hóa.tùy thuộc vị trí cữ gạt ở các cơ cấu chuyển động cơ khí nhằm tự
động điều khiển hành trình làm việc hay tự động ngắt điện ở cuối hành trình để
đảm bảo an toàn.
PHẦN II. TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ
1. Chọn Động cơ
Dựa theo yêu cầu bài toán và thông số Máy doa 2620A, Ta chọn động cơ
tương ứng thỏa mãn điều kiện:
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.
Từ đó ta chọn Động cơ điện không đồng bộ ba pha roto lồng sóc 50hz
kiểu 3K160S2. Các thông số của động cơ như sau:
-

Kiểu
3K160S2

Công
suất

Tốc
độ

Điện áp
∆/Y


điện

89
Chế
độ
làm
việc

IP
2,6

7,0

44

Hệ số Tỷ số
công mômen
suất cực đại
cosµ
0,94
Khối
lượng

3,0

kg
F

S1



Do đó ta chọn aptomat 3pha hang LS sản xuất
có dòng định mức
.

23


3. Chọn công tắc tơ

-

-

-

a. Yêu cầu của công tắc tơ:
Điện áp định mức là điện áp mạch điện tương ứng mà tiếp điểm chính của
công tắc tơ phài đóng cắt cuộn hút làm việc bình thường ở điện áp giới
hạn đến 85~105%
của cuộn dây.
Dòng định mức
là dòng chạy qua tiêó điểm chính của công tắc tơ
trong chế độ dài hạn,
Khả năng đóng cắt là trị số dòng điện cho phép đi qua tiếp điểm chính.
Khi đóg hoặc khi cắt với công tắc tơ khởi động, động cơ xoay chiều 3
pha:
Tuổi thọ của công tắc tơ là số lần đóng cắt mà sau số lần đóng cắt ấy công
tắc tơ bị hỏng không dung được nữa.
Tính ổn định riêng động: nghĩa là tiếp điểm chính của nó cho phép 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%
Nhiều thang đo:
0.05~1.2
0.3~3
1.2~12
3~30.
Nhiều đơn vị thời gian lựa chọn: S (giây), M (phút), H (giờ), 10H
Nhiều mode hoạt động:
o A: On delay (Power ON start)
o B2: Flicker ON start (Power ON start)
o E: Interval (Power ON start)
o J: One-shot (Power ON start)
o Cấp chính xác ±0.2% FS (full scale), nhiệt độ làm việc -10~550C
- Vỏ bằng ABS (Acrylonitril Butadiene Styrene), độ kín đạt IP50
- Đạt các tiêu chuẩn: UL, CSA, NK, LR, EN61812-1 và dấu CE.
-

25