thiết kế hệ thống trang bị điện cho truyền động chính máy tiện

§å ¸n m«n häc Trang BÞ §iÖn Khoa §iÖn Trêng §HSPKT Vinh
SV : NguyÔn Trung Phong  1  GVHD : Th¸i
H÷u Nguyªn
§å ¸n
Trang BÞ §iÖn
NguyÔn
Trung Phong
Tù §éng Ho¸ B
K32
Đồ án môn học Trang Bị Điện Khoa Điện Trờng ĐHSPKT Vinh
Lời Nói Đầu

Đất nớc ta đang bớc vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá, khoa học
kỹ thuật ngày càng phát triển, nhiều thành tựu mới đã đợc áp dụng vào lĩnh vực
công nghệ sản xuất, tăng năng suất lao động, nâng cao chất lợng, kỹ thuật của
quá trình sản suất và giảm nhẹ cờng độ lao động. Việc tăng năng suất máy và
giảm giá thành thiết bị là hai yếu tố của hệ truyền động điện hay một cơ cấu
nào đó là rất khó khăn.
Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó và cùng với những kiến thức sau khi học
xong chơng trình môn học Trang bị điện, em đợc khoa điện và bộ môn Trang bị
điện giao nhiệm vụ đồ án môn học :
Tên đề tài : Thiết kế hệ thống trang bị điện cho truyền động chính máy
tiện
Nội dung của đồ án bao gồm :
Phần I : Tính chọn công suất động cơ truyền động.
Phần II : Lựa chọn phơng án truyền động.
Phần III: Xây dựng sơ đồ mạch điều khiển, mạch động lực.
Phần IV: Thuyết minh sơ đồ nguyên lý.
Đề tài này có ý nghĩa quan trọng trong việc đánh giá kết quả học tập,
nghiên cứu của mối sinh viên. Nhng điều quan trọng là đề tài này giúp cho
chúng em thực hiện tính rèn luyện tính sáng tạo, tạp làm quen với công việc

thiết kế một cơ cấu truyền động. Bên cạnh đó còn củng cố thêm kiến thức cho
bản thân về các môn học thuộc của chuyên nghành nh : Trang bị điện, Truyền
động điện, máy điệnCũng nh một số môn học khác.
Trong thời gian làm đồ án vừa qua, với sự cố gắng, nỗ lực của bản thân,
đợc sự giúp đỡ và chỉ đạo tận tình của các thầy, cô giáo trong khoa, các bạn
cùng lớp. Đặc biệt là sự giúp đỡ và hớng dẫn tận tình của thầy giáo hớng dẫn
SV : Nguyễn Trung Phong 2 GVHD : Thái
Hữu Nguyên
Đồ án môn học Trang Bị Điện Khoa Điện Trờng ĐHSPKT Vinh
thầy Thái Hữu Nguyên , giáo viên bộ môn thầy Vũ Anh Tuấn đến nay em đã
hoàn thành bản đồ án.
Trong quá trình thiết kế đồ án, với kiến thức còn hạn chế, nên bản đồ án
của em không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy em rất kính mong nhận đợc sự
góp ý bổ sung của các thầy, cô giáo để đồ án của em ngày càng hoàn thiện hơn.
Em xin gửi tới thầy giáo hớng dẫn cùng toàn thể thầy cô giáo trong bộ môn
lời cảm ơn chân thành nhất!
Vinh, ngày tháng 3 năm 2009
Sinh viên thực hiện :


Nguyễn Trung
Phong
SV : Nguyễn Trung Phong 3 GVHD : Thái
Hữu Nguyên
Đồ án môn học Trang Bị Điện Khoa Điện Trờng ĐHSPKT Vinh
phần i
TíNH CHọN CÔNG SUấT TRUYềN Động.
PHầN I :
TíNH CHọN CÔNG SUấT TRUYềN Động.
I. Khái niệm chung .

1. Đặc điểm công nghệ.
Nhóm máy tiện rất đa dạng, gồm các máy tiện đơn giản, máy tiện vạn năng,
chuyên dùng máy tiện đứng Trên máy tiện có thể thực hiện đợc nhiều công
nghệ tiện khác nhau: tiện trụ ngoài, tiện trụ trong, tiện mặt đầu, tiện côn, tiện
định hình. Trên máy tiện cũng có thể thực hiện doa, khoan và tiện ren bằng các
dao cắt, dao doa, tảô ren Kích thớc gia công trên máy tiện có thể từ cỡ vài mili
đến hàng chục mét.
SV : Nguyễn Trung Phong 4 GVHD : Thái
Hữu Nguyên
Đồ án môn học Trang Bị Điện Khoa Điện Trờng ĐHSPKT Vinh
Hình 1: Hình dạng bên ngoài của máy tiện.
Cấu tạo của máy tiện bao gồm những bộ phận sau:
1, Thân máy.làm băng gang trên đó lắp các chi tiết máy.
2, ụ trớc. Là một hộp đúc bằng gang bên trong lắp: trục chinh, hộp tốc
độ
3, Bàn dao. (Thực hiện sự di chuyển dao cắt dọc và ngang so với chi tiết).
4, ụ sau. (Đặt mũo chống tâm dùng để giữ chặt chi tiết trong quá trình
gia công, hoặc để gá mũi khoan, mũi doa khi khoan, doa chi tiết).
Dạng gia công của máy tiện
2. Các dạng chuyển động và các dạng gia
công trên máy.
a) Các chuyển động trên máy tiện.
SV : Nguyễn Trung Phong 5 GVHD : Thái
Hữu Nguyên
Chi tiết
Dao cắt
( )Thân máy
ụ tr ớc ( )
ụ sau
( )

Mâm cặp
ổ dao
Hộp b ớc tiến
Thanh răng
Máng hứng phoi
Bàn dao( )
Trục trơn
Bảng điều
khiển
Mặt phẳng tr ợt
Gđoạn 1
Gđoạn 2
Gđoạn 3
Gđoạn 4
Đồ án môn học Trang Bị Điện Khoa Điện Trờng ĐHSPKT Vinh
Khái niệm về gia công cắt gọt: Cắt gọt kloại là một trong nhng phơng
pháp gia công chi tiết máy đợc sử dụng rộng rãi trong nghành chế tạo cơ khí.
Thực chất của phơng pháp cắt gọt kim loại là lấy đi trên bề mặt của phôi một l-
ơng d để đạt đợc hình dáng,kích thớc và độ trơn bằng của chi tiết theo ý muốn
( hay phơng pháp cắt bỏ phần thừa nhờ dao cắt).
Máy tiện nằm trong hệ máy gia công cắt gọt (kim loại), gồm có 2 loại
chuyển động cơ bản:
Chuyển động cơ bản: Là chuyển động nhằm đảm bảo cho quá trình cắt gọt.
Đó là sự di chuyển tơng đối của dao cắt so với phôi trong quá trình gia công.
- Chuyển động chính: Là chuyển động đa dao cắt ăn vào chi tiết
- Chuyển động ăn dao: Là chuyển động xê dịch của lỡi dao hoặc của
phôi để tạo ra các lớp phoi mới.
Chuyển động phụ: Là các chuyển động không liên quan đến quá trình cắt
gọt, nhng cần thiết cho sự hoạt động của máy.
- Bơm nớc làm mát

- Bơm dầu bôi trơn
- Di chuyển nhanh của bàn dao, bàn máy
Quá trình cắt gọt kim loại là một hiện tợng vật lý phức tạp trong đó trong đó
diễn ra sự biến dạng dao và biến dạng đàn hồi của kim loại, sự phát nhiệt trên
chi tiết gia công và trên dao cắt. Thông thờng ngời ta chia làm 4 giao đoạn nh
sau:
- Giai đoạn 1: Dao cắt bắt đầu tiếp xúc phoi vặt liệu cắt.
- Giai đoạn 2: Lỡi dao ăm sau vào kim loại làm cho kim loại bị
dồn nén.
- Giai đoạn 3: Lực đảy của dao cắt thắng lực liên kết giữa các
phần tử kim loại.
- Giai đoạn 4: Dao tiếp tục chuyển động làm cho các phần tử
kim loại bi bóc ra khỏi vật gia công và tạo thành phôi.
b) Các dạng gia công trên máy tiện:
SV : Nguyễn Trung Phong 6 GVHD : Thái
Hữu Nguyên
Đồ án môn học Trang Bị Điện Khoa Điện Trờng ĐHSPKT Vinh
Chuyển động chính tiêu thụ phần lớn công suất máy. Khi vật quay tròn,
nếu đa dao vào cắt gọt sẽ tạo thành vòng tròn trên bề mặt vật gia công. Muốn
tạo đợc mặt trụ cần phải cho dao tinh tiến dọc theo đờng tâm của phôi.
Gia công tiện là quá trình cắt gọt trên máy tiện đợc thực hiện chủ yếu bằng
sự phối hợp giữa 2 chuyển động khi chi tiết cố định trên mâm cặp là: chuyển
động quay của vật gia công và chuyển động tịnh tiến của dao ( là chuyển động
của dao trong quá trình cắt gọt bảo đảm cho dao ăn liên tục vào các lớp kim loại
mới).
Trong đồ án đợc giao có tiện cắt và tiện trụ có sơ đồ nh sau:
3. Các thông số đặc trng cho chế độ
cắt gọt của máy tiện.
a) Tốc độ cắt.
Là tốc độ chuyển động dài tơng đối của chi tiết so với dao cắt tại điểm

tiếp xúc.
Tốc độ cắt là thông số quan trọng để tính toán chế độ cắt, lực cắt, công
suất cắt.
Tốc độ cắt phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh: vật liệu dao, vật liệu chi tiết gia
công, chiều sâu cắt, lợng ăn dao
Theo công thức kinh nghiệm để tính tốc độ cắt nh biểu thức sau:
Trong đó:
* t (mm): Chiều sâu cắt (lợng tiến dao sau một hành trình cắt để tạo lớp phoi
mới).
SV : Nguyễn Trung Phong 7 GVHD : Thái
Hữu Nguyên
)/(

phm
stT
C
V
vv
yx
m
v
Z
=
L
1
L
2
L
4
L

3
d
Đồ án môn học Trang Bị Điện Khoa Điện Trờng ĐHSPKT Vinh
* S : Lợng ăn dao (mm/vg hoặc mm/1 hành trình kép)
* Cv,Xv, Yv, m: là hệ số và số mũ phụ thuộc vào vật liệu chi tiết, vật liệu dao
và phơng thức gia công (đợc tra ở sổ tay kỹ thuật).
Để đảm bảo năng suất cao nhất, sử dụng máy triệt để nhất thì trong quá
trình gia công phải luôn đặt tốc độ cắt tối u, nó đợc xác định bởi các thông số:độ
sâu cắt t, lợng ăn dao s và tốc độ trục chính ứng với đờng kính chi tiết xác định.
Khi tiện ngang chi tiết có đờng kính lớn, trong quá trình gia công, đờng kính chi
tiết giảm dần, để duy trì tốc độ cắt (m/s) tối u là hằng số, thì phải tăng liên tục
tốc độ góc của trục chính theo hệ:
V = 0,5 . d
ct
.
ct

Với : d
ct
: Đờng kính chi tiết.

c
: Tốc độ góc của chi tiết.
b) Lực cắt.
Lực tổng cộng tác dụng tại điểm tiếp xúc giữa dao và chi tiết (gọi là lực
pháp tuyến) gồm 3 thành phần:
Lực tiếp tuyến chống lại sự quay của chi tiết
Lực dọc trục chống lại sự di chuyển của bàn
dao
Lực hớng kính chống lại sự tì của dao vào chi tiết.

Lực FZ đợc gọi là lực cắt và chống lại chuyển động chính của máy, do đó là
thông số quan trọng để tính công suất cắt của máy, từ đó để chọn động cơ cho
truyền động chính. F
z
= 9,81 . C
F
. t
X
F
. S
Y
F
. Vn (N)
Trong đó : C
F
, x
F
, y
F
, n: là các hệ số mũ phụ thuộc vào chi tiết gia công và ph-
ơng pháp gia công.
x
F
: lực dọc trục ( chống lại sự di chuyển của bàn dao).
Y
F
: lực đờng kính ( chống lại sự tì của dao lên chi tiết).
Lực cắt cũng phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh: vật liệu dao, vật liệu chi tiết
gia công, chiều sâu cắt, lợng ăn dao, tốc độ cắt
Tỷ lệ giữa các thành phần lực đợc xác định theo công thức :

F
Z
: F
Y
: F
X
= 1: 0,4: 0,25
SV : Nguyễn Trung Phong 8 GVHD : Thái
Hữu Nguyên
Đồ án môn học Trang Bị Điện Khoa Điện Trờng ĐHSPKT Vinh
c) Công suất cắt.
Là công suất yêu cầu của chuyển động chính:
)(,
1000.60
.
kw
vF
P
z
z
=

Quá trình tiện xảy ra với công suất cắt
là hằng số (P
C
= const)
Với: P
Z
: công suất cắt (Kw)
F

Z
: lực cắt (N)
V
Z
: vận tốc cắt (m/phút)
Bởi vì lực cắt lớn nhất F
Max
sinh ra khi lợng an dao và độ sau cắt lớn, tơng ứng
với tốc độ cắt nhỏ V
min
và ngợc lại. Sự phụ thuộc của lực cắt vào tốc độ nh : Đồ
thị phụ tải của truyền động chính máy tiện ở trên.
d) Thời gian mở máy :
Là thời gian dùng để gia công chi tiết, nó còn đợc gọi là thời gian công
nghệ hay thời gian hữu ích. Để tính thời gian máy phải căn cứ vào các yếu tố
của chế độ cắt gọt và phơng pháp gia công.
sv
LD
t
D
v
n
sn
L
t
mm
10.60

.
.10.60

,
.
3
3


===
Trong đó: D : là đờng kính chi tiết gia công (mm).
L : là chiều dài gia công (mm).
v, s : là các thông số đã biết.
Vì vậy muốn tăng năng suất máy, phải tăng tốc độ cắt và lợng ăn dao, do đó
ngời ta sử dụng phơng pháp cắt cao tốc.
4. Phụ tải của động cơ truyền động.
a) Phụ tải truyền động chính.
Trong tuyền động chính của máy cắt kim loại, lực cắt là lực hu ích phụ thuộc
vào chế độ cắt, vật liệu chế tạo và dao.
SV : Nguyễn Trung Phong 9 GVHD : Thái
Hữu Nguyên
Fx
V
Đồ án môn học Trang Bị Điện Khoa Điện Trờng ĐHSPKT Vinh
- Với chuyển động chính là chuyển động quay nen Mômen trên trục chính đ-
ợc xác định:
].[
2
.
mN
dF
M
z

z
=
Trong đó : F
Z
: lực cắt (N). d : đờng kính chi tiết (mm).
Mômen hữu ích của động cơ là:
].[
.2
.
mN
i
dF
M
z
hi
=
Trong đó : i là tỉ số truyền từ trục động cơ đến trục chính của máy.
- Với chuyển động chính là chuyển động tịnh tiến của máy nên Mômen
hữu ích của động cơ là : M
hi
= F
Z
. [ N.m]
: là bán kính quy đổi lực cắt về trục động cơ =


60
V
Mômen cản tĩnh trên trục động cơ :

hik
c
M
M
=
Do có chuyển động trợt trên băng máy nên xuất hiện lực ma sát nơi gờ trợt của
máy:
F
msf
= F
N
.à = [g(m
b
+ m
ct
) + F
Y
].à [N]
F
N
lực tổng tác dụng lên gờ trợt.
à hệ số ma sát trợt phụ thuộc vào tốc độ bàn hoặc mâm cặp.
Ơ chế độ xác lập:
F
K
= F
Z
+ F
msf
= F

Z
+ [g(m
b
+ m
ct
) + F
Y
].à [N]
Mômen trên trục động cơ ứng với chuyển động quay và tịnh tiến là:

Truyền động chính của máy tiện đứng có hai đặc thù riêng về cấu trúc và
kích thớc với các máy tiện thờng. Trên máy tiện đứng gia công chi tiết có kích
thớc lớn và đợc đặt trên mâm cặp.
SV : Nguyễn Trung Phong 10 GVHD :
Thái Hữu Nguyên



.
;
2
.
F
M
i
dF
M
c
k
c

==
Đồ án môn học Trang Bị Điện Khoa Điện Trờng ĐHSPKT Vinh
Do trọng lợng của mâm cặp và trọng lợng của chi tiết lớn nên lực ma sát ở
gờ trợt và hộp tốc độ khá lớn. Vì vậy phụ tảI trên trục động cơ truyền động
chính máy tiện đứng là tổng hợp của các thành phần lực cắt, lực ma sát ở gờ tr-
ợt, lực ma sát ở hộp tốc độ.
Đồ thị phụ tải của truyền động chính máy tiện đứng
Hình trên là đồ thị biểu diễn các thnhf phần công suất của truyền động
chính và sự phụ thuộc của chúng vào tốc độ mâm cặp :
P
1
: công suất khắc phục lực đặt.
P
2
: công suất khắc phục lực ma sát ở gờ trợt.
P
3
, P
4
: công suất khắc phục lực ma sát trong hộp ma sát tơng ứng do lực
ma sát trong hộp tốc độ tơng ứng do lực cắt và sự quay của mâm cặp.
P
5
: tổng công suất của truyền động chính.
Thành phần lực ma sát phụ thuộc vào tốc độ ảnh hởng lớn đến quá trình
quá độ của truyền động chính. Do khối lợng của mâm cặp và chi tiết lớn và khác
nhau của hệ số ma sát khi đứng yên và chuyển động nên mômen cản tĩnh khi
khởi động của chuyển động có thể đạt tới 60- 80% mômen định mức. Vì
mômen quán tính tổng quy đổi về trục động cơ có thể đạt tới 8-9 lần mômen
quán tính của động cơ nên quá trình khởi động của hệ thống diễn ra chậm với

mômen cản tĩnh lớn. Theo mức độ gia tốc của động cơ, mômen cản tĩnh sẽ giảm
nhanh và khi tốc đọ tăng thì nó ít thay đổi.
b) Cơ cấu thuyền động ăn dao.
SV : Nguyễn Trung Phong 11 GVHD :
Thái Hữu Nguyên
P
5
P
1
P
3
P
2
P
4
V
5
V
1
V
2
V
3
V
4
P M

M

M

Đồ án môn học Trang Bị Điện Khoa Điện Trờng ĐHSPKT Vinh
Sơ đồ động học của cơ cấu truyền động ăn dao điển hình nh trên hình vẽ.
Chuyển động quay từ rotor động cơ truyền qua hộp số (2) làm quay trục vít (3).
Bánh vít (4) đợc cố định trên bàn dao (5) sẽ làm bàn dao chuyển động trên băng
máy (6). Chiều quay của động cơ sẽ làm bàn dao di chuyển sang phải hoặc sang
trái thực hiện hành trình cắt gọt và lùi về vị trí ban đầu.
Cấu tạo gồm:
1- Động cơ truyền động
2- Hộp giảm tốc
3- Trục vít
4- Bánh vít (Ê cu trục vít)
5- Bàn dao
6- Băng máy
Trong hệ truyền động ăn dao, động cơ thực hiẹn di chuyển bàn dao hoặc
chi tiết để đảm bảo quá trình cắt. Hệ thống truyền động ăn dao đợc thực hiện
bằng nhiều phơng án khác nhau.
Dạng sơ đồ động học điển hình là hệ truyền động trục vít.
Chuyển động quay của động cơ điện qua một hộp số (2) làm quay trục
vít(3). Êcu(4) đợc kẹp chặt lên bàn dao hoặc bàn máy sẽlàm bàn (5) chuyển
động trên gờ trợt của băng máy (6). Động cơ truyền động ăn dao sẽ đảm bảo 1
lực cần thiết để di chuyển bàn dao. Lực này đợc xác định bởi lực cản chuyển
động khi di chuyển bàn dao.
F
ăd
=k. F
X
+ F
ms
+ F
d

[N]
Trong đó :F
X
là lực dọc trục
k là hệ số dự trữ, thờng lấy k = 1,2 1,5
F
ms
là lực ma sát nơi gờ trợt, với: F
ms
=à.(g.m
b
+ F
Y
+ F
Z
) [N]
F
d
là lực dính sinh ra khi khởi động bàn dao. F
d
= .S [N].
à là hệ số msát = 0.05 0.08.
là áp suất dính = 0.5 (N/m
2
)
S là diện tích bề mặt tiếp xúc (cm
2
)
SV : Nguyễn Trung Phong 12 GVHD :
Thái Hữu Nguyên

Sơ đồ động học của truyền
động ăn dao máy tiện
Đồ án môn học Trang Bị Điện Khoa Điện Trờng ĐHSPKT Vinh
Các thành phần lực nh F
x
,F
ms
,F
d
sẽ không đồng thời suất hiện trong quá
trình làm việc nên khi xác định truyền động ăn dao phân ra thành 2 chế độ: làm
việc là khởi động và ăn dao làm việc.
- Khi khởi động: dao cha ăn vào chi tiết, F
Z
= 0 nên F
X
= F
Y
= 0. Lực cản khi
khởi động chỉ có lực dính và lực ma sát. Tuy nhiên hệ số ma sát tĩnh khá lớn.
F
ădkđ
= F
mskđ
+ F
d
= à
0
.g.m
b

+ .d [N]
- Khi làm việc : lực dính bị triệt tiêu, các thành phần F
Z
, F
X
, F
Y
đều tồn tại
nên: F
ădlv
= k.F
x
+ à.(g.m
b
+ F
Y
+ F
Z
) [N]
Thờng à
0
= 0,25 ữ 0,35 còn à = 0,05 ữ 0,08.
Lực ăn dao đợc chọn là trị số lớn hơn trong 2 trờng hợp trên và gọi tắt là lực
ăn dao.
{ }
adktadlvad
FFF ,max
=
Mômen trên trục vít đợc xác định:
M

tv
= 0,5.F
ad
.d
tv
.tg(+)
với d
tv
, , là đờng kính, góc lệch đờng ren và góc ma sát của đờng ren trục
vít, chúng đợc tra trong số liệu kỹ thuật của trục vít .
Mômen cản tĩnh trên trục động cơ là:

),(
.
mN
i
M
M
tv
c

=
Khi xác định công suất động cơ truyền động ăn dao cần lựa chọn điều kiện
mômen lớn nhất trong 2 trị số momen tơng ứng vơí 2 lực ăn dao khi khởi động
và khi làm việc. Bởi vì truyền động ăn dao phải có phạm vi điều chỉnh tốc độ
rộng nên động cơ cần đợc kiểm tra theo điều kiện momen cản tĩnh ở tốc độ nhỏ
nhất có tính đến sự giảm dần của momen động cơ do điều kiện làm mát xấu và
SV : Nguyễn Trung Phong 13 GVHD :
Thái Hữu Nguyên
Đồ thị phụ tải truyền động chính và

truyền động ăn dao máy tiện
Đồ án môn học Trang Bị Điện Khoa Điện Trờng ĐHSPKT Vinh
kiểm tra theo điều kiện momen khởi động.
Công suất ăn dao của máy tiện đợc xác định bởi công thức:
P
ăd
= F
ăd
.v
ăd
.10
-3
, [kw]
F
ăd
: lực ăn dao. (N)
v
ăd
: tốc đọ ăn dao. (m/s)
Vận tốc ăn dao đợc xác định từ lợng ăn dao và tốc độ góc của chi tiết:
V
ăd
= s.
ct
.10
-3

[m/s], với s =s/2.
Từ biểu thức vận tốc và công suất truyền động ăn dao, nhận thấy công suất
truyền động ăn dao rất nhỏ, thờng chỉ khoảng 1% công suất truyền động chính.

Do đó trong các máy tiện nằm ngang, ngời ta không bố trí động cơ truyền động
ăn dao riêng. Trong các máy tiện đứng do có yêu cầu điều chỉnh tốc độ góc khi
tiện cắt ngang nên có sử dụng động cơ truyền động ăn dao riêng. Động cơ đợc
sử dụng là động cơ một chiều kích từ độc lập hoặc kích từ nối tiếp. Điều chỉnh
tốc độ theo phơng pháp rẽ mạch phần ứng.
Đối với máy tiện đứng, do có sự chuyển động của mâm cặp trên băng máy
trong quá trình gia công nên ngoài lực cắt, động cơ truyền động trục chính còn
phải khắc phụ thêm lực ma sát khi chuyển động. Lực tổng cộng mà cơ cấu phải
khắc phục là lực kéo.
II. Chọn công suất động cơ cho truyền động chính máy tiện.
1. Kết cấu cơ khí của máy.
a. Động cơ điện.
b. Bộ điều tốc.
SV : Nguyễn Trung Phong 14 GVHD :
Thái Hữu Nguyên
1
2 3
4
Đồ án môn học Trang Bị Điện Khoa Điện Trờng ĐHSPKT Vinh
c. Mâm cặp.
d. Trọng tải chi tiết.
2. Quá trình chọn công suất động cơ.
Việc lựu chọn đúng công suất động cơ lớn hơn trị số cho phép thì vốn đầu t
sẽ tăng, động cơ thờng làm việc non tải làm cho hiệu suất và hệ số công suất
thấp. Nếu chọn động cơ có công suất nhỏ hơn trị số yêu cầu thì động cơ sẽ
không đảm bảo năng suất cần thiết, động cơ thờng làm việc quá tảI làm giảm
tuổi thọ động cơ, tăng phí tổn vận hành do phải sửa chữa nhiều.
Quá trình tính toán chọn công suất động cơ đợc tiến hành 2 bớc nh sau:
Bớc 1: Chọn sơ bộ công suất động cơ.
a) Xác định công suất hoặc momen tác dụng trên trục làm việc của hộp tốc

độ(P
Z
hoặc M
Z
).
Nếu trong một chu kỳ phụ tải của truyền động thay đổi thì phải xác định
công suất tác dụng (P
Z
) hoặc momen tác dụng (M
Z
) cho tất cả các giai đoạn
trong cho kỳ.
T các yu t ch ct gt, theo các công thc xác nh tc ct, lc
ct,công sut ct v th i gian gia công ng vi tng nguyên công. Nu tc
ct tính c không phự hp tc ca máy (theo s liu k thut c khí) thì
chn ly tr s có sn trong máy gn ging vi tc ct tính toán. Dựng tr s
n y tính l i P
z
, t
m
.Tr s V, P
z
, t
m
n y c dùng chính thc trong to n b b i
toán.
b) Xác định công suất trên trục động cơ và thành lập đồ thị phụ tải.
Muốn thành lập đồ thụ phụ tải cho truyền động trong một chu kỳ ta phải
xác định công suất hoặc momen trên trục động cơ cà thời gian làm việc ứng với
từng giai đoạn.

Công suất trên trục động cơ đợc xác định theo biểu thức:

Z
C
P
P
=
(KW)
SV : Nguyễn Trung Phong 15 GVHD :
Thái Hữu Nguyên
Đồ án môn học Trang Bị Điện Khoa Điện Trờng ĐHSPKT Vinh
Trong đó : P
Z
là công suất cắt.
là hiệu suất của cơ cấu truyền động ứng với phụ tảiđợc xác định:
mshi
hi
FM
M
+
=

Trong đó : M
ms
= a . M
hiđm
+ b . M
hi
= M
hi

.
bk
a
t
+
a,b là hệ số tổn hao không đổi và biến đổi.
M
hiđm
, M
hi
là momen hữu ích và momen hữu ích định mức truyền
qua cơ cấu.
Zdm
Z
hidm
hi
t
P
P
M
M
k
==
Khi đó :
b
k
a
FM
M
t

mshi
hi
++
=
+
=
1
1

Trong trờng hợp riêng khi : M
hi
= M
hiđm
, k
t
= 1 thì
dmdm
ba
++
=
1
1

Đối với cơ cấu truyền động chính của các máy cắt kim loại thì a = x =
cost. Phụ thuộc vào cấu trúc máy, khối lợng quay và độ phức tạp của sơ đồ động
học.
Khi tính toán ta thờng lấy x = 1,5 nên ta có : a = 0,5 (a
đm
+ b
đm

);b = 0,4 (a
đm
+
b
đm
)
Thời gian làm việc của từng giai đoạn có thể xác định tuỳ điều kiện làm việc
của từng cơ cấu truyền động.
c) Dựu vào đồ thị phụ tải tĩnh đã xây dựng, tiến hành tính toán chọn động
cơ.
Khi chế độ làm việc dài hạn, phụ tải biến đổi thì động chọn theo đại lợng
trung bình hoặc đẳng trị.
Khi chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại, động cơ đợc chọn phụ thuộc vào k và
hệ số đóng điện tơng đối.
SV : Nguyễn Trung Phong 16 GVHD :
Thái Hữu Nguyên
Đồ án môn học Trang Bị Điện Khoa Điện Trờng ĐHSPKT Vinh
Khi chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại, động cơ đợc chọn phụ thuộc tảI trọng
chu kỳ.
Bớc 2: Kiểm nghiệm động cơ theo những điều kiện cần thiết .
Tuỳ vào đặc điểm của cơ cấu truyền động mà động cơ chọn đợc kiểm
nghiệm theo điều kiện phát nóng, quá tải và mở máy.
3. Phơng pháp chọn công suất động cơ cho truyền động chính máy tiện.
Truyền động chính máy tiện thờng làm việc ở chế độ dài hạn.Tuy nhiên,
khi gia công các chi tiết ngắn, ở các máy trung bình và nhỏ, do quá trình thay
đổi nguyên công và chi tiết chiếm thời gian quá lớn nên truyền động chính phải
tiến hành tính toán ở chế độ nặng nề nhất.
Để tiến hành chọn công suất truyền động chính cho máy tiện ta tiến hành
các b ớc sau:
Bớc 1: Từ yêu cầu công nghệ của máy, tiến hành xác định số nguyên

công cần thiết trong một quá trình gia công chi tiết điển hình của máy.
Chi tiết chúng ta cần tiến hành gia công gồm 2 nguyên công:
+ Nguyên công 1: tiện cắt với L
1
= 180mm, L
3
= 150mm
+ Nguyên công 2 : tiện trụ với L
2,4
= 500mm
Chi tiết gia công là Gang
Để động cơ làm việc với nguyên công đã chọn thì tỉ số truyền phải là i = 7. Thời
gian nghỉ sau 1 nguyên công là 50s.
Bớc 2: Từ các yếu tố cắt gọt, xác định tốc độ cắt, lực cắt, công suất cắt
và thời gian cắt ứng với từng nguyên công. Nếu tốc độ cắt tính đợc không phù
hợp với tốc độ của máy (theo số liệu kỹ thuật cơ khí) thì chọn trị số tốc độ có
sẵn gần với số liệu tính toán để tính lại công suất cắt, thời gian máy tơng ứng.
Các trị số này đợc dùng làm số liệu chính thức trong quá trình tính toán.
Bớc 3: Chọn nguyên công nặng nề nhất và giả thiết ở nguyên công đó
máy làm việc ở chế độ định mức, từ đó tính hiệu suất của máy ứng với từng
nguyên công.
Bớc 4: Tính công suất động cơ ứng với từng nguyên công: P
Đ
= P
Z
/ .
Giả thiết trong thời gian gá lắp, tháo dỡ chi tiết, đo,kiểm tra kích thớc chi tiết
động cơ trục chính quay không tải thì lúc này công suất trên trục động cơ chính
SV : Nguyễn Trung Phong 17 GVHD :
Thái Hữu Nguyên

Đồ án môn học Trang Bị Điện Khoa Điện Trờng ĐHSPKT Vinh
là tổn hao không đổi của máy: P
0
= a. P
0đm
, ứng với công suất này là các thời
gian phụ của máy, chúng đợc xác định theo tiêu chuẩn vận hành.
Bớc 5: Lập bảng số liệu tính toán hoặc vẽ đồ thị phụ tải theo các số liệu
P
Z
, t
m
. Bảng số liệu có dạng:
T
T
L
(mm)
T
(mm)
S
(mm/v)

(rađ/s)
V
(m/ph)
F
Z
(N)
P
Z

kw)
K
t

i
P
C
(kw)
T
M
(ph)
1 180 T
1
S
1

1
V
1
F
z1
P
z1
k
t1

1
P
c1
t

M1
2 500 T
2
S
2

2
V
2
F
z2
P
z2
k
t2

2
P
c2
t
M2
3 150 T
3
S
3

3
V
3
F

z3
P
z3
k
t3

3
P
c3
t
M3
4 500 T
4
S
4

4
V
4
F
z4
P
z4
k
t4

4
P
c4
t

M4
Với giả thiết rằng thời gian gá lắp chi tiết, đã kiểm tra kích thớc, chuyển đổi từ
nguyên công này sang nguyên công khác, thì động cơ trục chính quay không
tẳi. Công suất yêu cầu của dộng cơ lúc này chính là tổn hao không tải của máy
P
0
= . P
0đm
. ứng với công suất này là các thời gian phụ của máy và chúng đợc
xác định theo tiêu chuẩn vận hành.
Bớc 6: Động cơ đợc chọn theo công suất trung bình hoặc đẳng trị.
Công suất trung bình hoặc đẳng trị đợc xác định theo công thức :

Trong đó: P
ci
., t
mi
là công suất trên trục động cơ và thời gian máy của
nguyên công thứ i
P
oj
= P
O
, t
oj
- là công suất không tải trên trục động cơ và thời gian
làm việc không tải của máy.
m - số khoảng thời gian máy làm việc không tải, n - số nguyên
công.
Động cơ đợc chọn có công suất định mức:

P
đm
= (1,2- 1,3 ) P
tb
hoặc P
đm
= (1,2- 1,3 ) P
đt

Bớc 7: Kiểm nghiệm động cơ đợc chọn theo các điều kiện
SV : Nguyễn Trung Phong 18 GVHD :
Thái Hữu Nguyên




==
==
==
==
+
+
=
+
+
=
m
j
oj
n

i
mi
j
m
j
jmi
n
i
ci
dtr
m
j
j
n
i
mi
m
j
jjmi
n
i
ci
tb
tt
tPtP
P
tt
tPtP
P
11

0
1
2
0
1
2
1
0
1
1
00
1

;

Đồ án môn học Trang Bị Điện Khoa Điện Trờng ĐHSPKT Vinh
- Phát nóng. Để kiểm nghiệm phát nóng có thể sử dụng phơng pháp tổn thất
công suất trung bình thông qua việc xác định hiệu suất truyền động ứng với
các chế độ cắt khác nhau của máy, sau đó so sánh với tổn thất công suất định
mức của động cơ đợc chọn. Cũng có thể xác định dòng điện toàn phần của
truyền động, từ đó xác định dòng điện đẳng trị. So sánh dòng điện đẳng trị
với dòng điện định mức của động cơ đợc chọn.
- Quá tải về mô men. Từ số liệu phụ tải và các thông số của quá trình cắt,
xác định mô men cực đại của truyền động. Sau đó so sánh với tích của mô
men định mức và bội số quá tải về mô men của động cơ đợc chọn.
- Khả năng khởi động. Xác định mô men cản tĩnh trên trục động cơ khi khởi
động và so sánh với mô men khởi động của động cơ. Để đảm bảo khởi động
tốt thì mô men khởi động của động cơ phải không đợc nhỏ hơn 1,3 lần mô
men cản tĩnh.
Dựa vào đồ thị phụ tải của động cơ sau quá trình tính toán năng lợng đẳng

trị tính đợc công suất, momen, dòng điện, tổn hao công suất. Nếu các giá trị này
vợt quá giá trị định mức của động cơ thì chứng tỏ việc chọn sơ bộ là cha chính
xác. Cần phải tiến hành lựu chọn lại và đáp ứng đợc yêu cầu :P
đcơ đm
P
tb
.
Giả thiết trên máy tiện thực hiện các gia công chi tiết nh hình vễ với các
nguyên công gồm 4 giai đoạn: Giai đoạn 1 và 3 : Tiện cắt hay tiện ngang.
Giai đoạn 2 và 4 : Tiện trụ hay tiện dọc.
Phụ tải động cơ trong từng nguyên công phụ thuộc vào các thông số nh
chế độ cắt, vật liệu chi tiết.
SV : Nguyễn Trung Phong 19 GVHD :
Thái Hữu Nguyên
Đồ án môn học Trang Bị Điện Khoa Điện Trờng ĐHSPKT Vinh
4. Những yêu cầu và đặc điểm đối với truyền động và trang bi của
máy tiện.
a) Những yêu cầu chung.
- Truyền động chính :Ttuyền động chính cần phải đợc đảo chiều quay chi
tiết cả 2 chiều, ví dụ khi ren trái hoặc ren phải. Phạm vi điều chỉnh tốc đọ trục
chính D < (40-125)/1 với độ tron điều chỉnh = 1.06 và 1.25 và công suất là
hằng số.
ở chế độ xác lập, hệ thống truyền động điện cần đảm bảo độ cứng đặc
tính cơ trong phạm vi điều chỉnh tốc độ với sai số tĩnh nhỏ hơn 10% khi phụ tải
thay đổi từ không đến định mức. Quá trình khởi động, hãm cần phải trơn, tránh
va đập trong bộ truyền lực. Đối với máy tiện cỡ nặng và máy tiện đứng dùng gia
công chi tiết có đờng kính lớn, để đảm bảo tốc độ cắt tối u và không đổi khi đ-
ờng kính chi tiết thay đổi, thì phạm vi thay đổi tốc độ dài và phạm vi thay đổi đ-
ờng kính:
SV : Nguyễn Trung Phong 20 GVHD :

Thái Hữu Nguyên
Đồ thị phụ tải của động cơ
Đồ án môn học Trang Bị Điện Khoa Điện Trờng ĐHSPKT Vinh
min
max
min
max
ã
min
min
ã
min ct
ct
Z
Z
ctm
Z
ct
Zmmac
d
d
V
V
d
V
d
V
D
=ữ==

ở nhng máy tiện cỡ nhỏ v trung bình, hệ thống truyền động điện chính
thờng l động cơ không đồng bộ roto lồng sóc v hộp tốc độ có v i cấp tốc độ.
ở các máy tin cỡ nặng, máy tiện đứng, hệ thống truyền động chính điều chỉnh
2 vùng, sử dụng bộ biến đổi động cơ diện 1 chiều(BBĐ- Đ) v hộp tốc độ : khi
v< v
gh
đảm bảo M = const; khi v> v
gh
thì P= const. Bộ biến đổi có thể l máy
phát một chiều hoc bộ chỉnh lu đựng Thyristor .
- Truyền động ăn dao.
Truyền động ăn dao cần phải đảm bảo chiều quay để đảm bảo ăn dao theo
2 chiều. Đảo chiều bàn dao có thể thực hiện đảo chiều động cơ điện hoặc dùng
khớp ly hợp điện từ. Phạm vi điều chỉnh tốc dộ của truyền động ăn dao thờng là
D = (50-300)/1 với độ trơn điều chỉnh = 1.06 và 1.28 và momen không đổi.
ở chế độ làm việc xác lập, độ sai lệch tĩnh yêu cầu nhỏ hơn 5%. Khi phụ
tải thay đổi từ o đến định mức. Động cơ cần khởi động và hãm êm. Tốc độ di
chuyển bàn dao của máy tiện cỡ nặng và của máy tiện đứng cần liên hệ với tốc
độ quay chi tiết để đảm bảo nguyên lợng an dao.
ở máy tiện cơ nhỏ thờng truyền động ăn dao đợc thực hiện từ động cơ
truyền động chính, còn ở những máy tiện nặng thì truyền động ăn dao đợc thực
hiện từ một động cơ riêng là động cơ 1 chiều cấp điện từ khuếch đại máy điện
hoặc bộ chỉnh lu có điều khiển.
SV : Nguyễn Trung Phong 21 GVHD :
Thái Hữu Nguyên
Biểu đồ momen và công suất động cơ trong truyền động chính
Đồ án môn học Trang Bị Điện Khoa Điện Trờng ĐHSPKT Vinh
- Truyền động phụ. Truyền động phụ của máy tiện không yêu cầu điều
chỉnh tốc độ và không yêu cầu gì đặc biệt nên thờng sử dụng động cơ không

đồng bộ rôto lồng sóc kết hợp với hộp tốc độ.
III. Tính chọn công suất động cơ.
1. Số liệu ban đầu.
- Trọng lợng chi tiết: G = 12000(N).
- Trọng lợng mâm cặp: G
0
= 2000(N).
- Vật liệu gia công : Gang.
- Vật liêu làm dao: Thép hợp kim.
- Thông số truyền: i = 50.
- Thời gian nghỉ(s): t
01
=40; t
12
=40;
t
23
=40; t
34
=40.
- Tốc độ quay của chi tiết:
Tiện cắt: 100 vg/phút; t= 3(mm); s= 10(mm/vg);
L
1
= 180(mm); L
3
= 150(mm);
Tiện trụ: 10 vg/phút; t= 1.5(mm); s= 15(mm/vg).
L
2

= 500(mm); L
4
= 500(mm);
2. Tính toán các thông số đặc trng của chế độ cắt:
a) Xác định tốc độ cắt:
Vận tốc cắt dọc hoặc tiện trụ :
vv
yx
m
V
Z
stT
C
V

=
Với vật liệu gia công là Gang, và vật liệu làm dao Thép hợp kim.
C
V
= 40 260 Chọn C
V
= 200
X
x
= 0.15 0.2 Chọn x
V
= 0.15
Y
x
= 0.3 0.8 Chọn y

V
= 0. 35
m= 0.1 0.2 Chọn m= 0.1
T= 60 - 80 Chọn T= 60 (phút)
SV : Nguyễn Trung Phong 22 GVHD :
Thái Hữu Nguyên
L
1
L
2
L
4
L
3
d
Đồ án môn học Trang Bị Điện Khoa Điện Trờng ĐHSPKT Vinh
Vậy: - Khi tiện cắt:
( )
phutm
stT
C
V
vv
cat
yx
m
V
Z
/309.50
10.3.60

200

35.015.01.0
11
===
- Khi tiện trụ:
( )
phutm
stT
C
V
vv
tru
yx
m
V
Z
/44.48
15.5,1.60
200

35.015.01.0
22
===
b) Xác định lực cắt:
Ta có: F
Z
= 9,81 . C
F
. t

x
F
. s
x
F
. V
Z
n

Do vật liệu gia công là Gang và vật liệu làm dao là thép hợp kim nên ta
chọn:C
F
= 118 ; x
F
= 1 ; y
F
= 0.75 ; n = - 0.15
- Khi tiện cắt : F
Z cắt
= 9,81 . 118 . 3
1
. 10
0.75
. 50,31
- 0.15
=
10849.86(N)
- Khi tiện trụ : F
Z trụ
= 9,81 . 118 . 1.5

1
. 15
0.75
. 48,44
- 0.15
=
7394.86(N)
c) Xác định lực ma sát và lực kéo.
- Xác định lực ma sát: F
ms
= F
N
. à = (g. m
b
+ F
Z
+ F
y
) . à
Với F
N
là lực tác dụng lên gờ trợt.
à = 0.05-0.08 chọn à= 0.05 là hệ số ma sát của bàn hớng gờ trựot.
m
b
là trọng lợng mâm cặp G
0
= 2000 (N) ; G = 12000 (N)
Tỉ lệ giữa các thành phần lực: F
Z

: F
Y
: F
X
= 1 : 0.4 : 0.25 nên F
Y
= 0.4 F
Z
F
X
= 0.25 F
Z
Lực ma sát khi máy có tải nhng cha ăn dao vào chi tiết gia công:
F
ms cad
= ( G
0
+ G)

. à = (12000 + 2000) . 0,05 = 700 (N)
Khi tiện cắt: F
Ycắt
= 0.4 F
Zcắt
= 0,4 . 10849,86 = 4339.94(N)
F
Xtrụ
= 0.25 F
Zcắt
= 0,25 . 10849,86= 2712.47(N)

F
mscắt
= 0,05 . ( 2000.9,81 + 4339,94 + 10849.86 ) = 1740.49 (N)
Khi tiện trụ: F
Ycắt
= 0.4 F
Ztrụ
= 0,4 . 7394.86= 2957.94(N)
SV : Nguyễn Trung Phong 23 GVHD :
Thái Hữu Nguyên
Đồ án môn học Trang Bị Điện Khoa Điện Trờng ĐHSPKT Vinh
F
Xtrụ
= 0.25 F
Ztrụ
= 0,25 . 7394.86= 1848.72(N)
F
mstrụ
= 0,05 . ( 2000.9,81 + 2957.94 + 7394.86 ) = 1498.64 (N)
- Xác định lực kéo: F
K
= F
ms
+ F
Z
Lực ma sát khi máy có tải nhng cha ăn dao vào chi tiết gia công:
F
Kcad
= F
ms cad

= 700 (N)
Khi tiện cắt:
F
Kcắt
= F
mscắt
+ F
Zcắt
= 10849,86 + 1740.49 = 12590,38(N)
Khi tiện trụ:
F
Ktrụ
= F
mstrụ
+ F
Ztrụ
= 7394.86 + 1498.64 = 8893.59(N)
d) Xác định momen trên trục chính.
Ta có :
2
.dF
M
Z
Z
=
(N.m)
Gọi D, D
1
, D
2

là đờng kính của chi
tiết cần gia công (mm)
Với L1 : tiện cắt
L2 : tiện thô (tiện trụ)
L3 : tiện cắt
L4 : tiện thô ( tiện trụ)
Ta có : D = 2 L3 + 2 L1 + d
= 2 . 150 + 2 . 180 + 1000
= 1660 (mm)
D2 = D 2t 4 = 1660 2 . 1,5 =
1657 (mm)
D1 = D2 2L3 = 1657 2 . 3 = 1651 (mm)
Momen khi có tải nhng dao cha ăn vào chi tiết là :
( )
Nm
F
M
mscad
Zcad
350
2
700
2
===
Khi tiện cắt :
( )
Nm
DF
M
Zcat

Z
56,8956
2
.1651.10 10849,86
2
.
-3
1
1
===
SV : Nguyễn Trung Phong 24 GVHD :
Thái Hữu Nguyên
D2
D1
d
L3
L4
L2
L1
Đồ án môn học Trang Bị Điện Khoa Điện Trờng ĐHSPKT Vinh
( )
Nm
DF
M
Zcat
Z
11,8989
2
.1657.10 10849,86
2

.
-3
2
3
===
Khi tiện trụ :
( )
Nm
DF
M
Zctru
Z
46,6104
2
.1651.10 7394,86
2
.
-3
1
2
===
( )
Nm
DF
M
Ztru
Z
64,6126
2
.1657.10 7394,86

2
.
-3
2
4
===
Momen hữu ích trên trục động cơ:
i
M
M
Z
hi
=
(Nm) (i= 50)
Mô men hữu ích trên trục động cơ khi máy có tải nhng dao cha ăn vào chi tiết
).(7
50
350
M
cad hi
mN
i
M
Zcad
===

- Khi tiện cắt ngang :
13,179
50
56.8956

M
1
hi1
===
i
M
Z
(N.m)
78.179
50
11.8989
M
3
hi3
===
i
M
Z
(N.m)
- Khi tiện cắt ngang :
09.122
50
46.6104
M
2
hi2
===
i
M
Z

(N.m)
53.122
50
64.6126
M
4
hi4
===
i
M
Z
(N.m)
Chọn giá trị định mức ứng với nguên công nặng nề nhất :
M
đm
= M
himax
= M
hi3
= 179.78 (Nm)
Hệ số phụ tải :
996.0
78.179
13.179
k
1
pt1
===
dm
hi

M
M
Chọn
dm

= 0,85 Ta có :
dmdm
dm
ba
++
=
1
1

= 0,85


176,0
85,0
85,01
1
=

=

=+
dm
dm
dmdm
ba

SV : Nguyễn Trung Phong 25 GVHD :
Thái Hữu Nguyên