tính toán lựa chọn động cơ bước cho truyền động chạy dao

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP
.TP.HCM
MÔN : TRUYỀN ĐỘNG VÀ ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC
ĐỀ TÀI : TÍNH TOÁN LỰA CHỌN ĐỘNG CƠ BƯỚC
CHO TRUYỀN ĐỘNG CHẠY DAO
GVHD: ĐƯỜNG CÔNG TRUYỀN
SVTH : Hồ Đức Dũng
Phạm Quốc Lâm
Nguyễn Ngọc Thành
Nguyễn Hoàng Quý
Mai Ngọc Linh
Nguyễn Trung Hiếu
Nguyễn Nhật Minh
Giới thiệu động cơ bước :
•
Động cơ bước là một loại động cơ điện có
nguyên lý và ứng dụng khác biệt với đa số các
động cơ điện thông thường. Chúng thực chất là
một động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tín
hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời
rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc
quay hoặc các chuyển động của rôto có khả
năng cố định rôto vào các vị trí cần thiết.
Ứng dụng động cơ bước:
•
Trong điều khiển chuyển động kỹ thuật số,
động cơ bước là một cơ cấu chấp hành đặc biệt
hữu hiệu bởi nó có thể thực hiện trung thành
các lệnh đưa ra dưới dạng số.
•

Động cơ bước được ứng dụng nhiều trong
ngành Tự động hoá, chúng được ứng dụng
trong các thiết bị cần điều khiển chính xác.
•
Ví dụ: Điều khiển robot, điều khiển tiêu cự
trong các hệ quang học, điều khiển định vị
trong các hệ quan trắc, điểu khiển bắt, bám
mục tiêu trong các khí tài quan sát, điều khiển
lập trình trong các thiết bị gia công cắt gọt,
điều khiển các cơ cấu lái phương và chiều
trong máy bay
Cho các thông số ban đầu như sau :
•
Khối lượng tải m = 40[kg]
•
Hệ số ma sát của bề mặt dẫn hướng μ = 0.05
•
Hiệu s uất bộ truyền trục vít me η =0.9
•
Đường kính trục vít me Db = 15[mm]
•
Khối lượng trục vít me Mb = 0.84[kg]
•
Bước vít Pb = 15[mm]
•
Khối lượng khớp nối Mk = 0.5[kg]
•
Đường kính ngoài khớp nối Dk =40[mm]
•
Độ chính xác bàn máy Δl = 0.03[mm/bước]

•
Khoảng cách dịch chuyển bàn máy l =
180[mm]
•
Hệ số an toàn Sf = 2
Yêu cầu tính :
1. Độ phân giải cần thiết của động cơ bước
,θs[độ]
2. Số vòng quay của động cơ cần thiết Nm
[vòng/phút]
3. Moomen quán tính tổng cộng tác dụng lên trục
động cơ Jl [kg.m2]
4. Mô men xoắn tổng cộng tác dụng lên trục động
cơ ,Tm [N.M]
5. Tính công suất làm việc, P0 và công suất lúc
đông cơ tăng tốc Pa [w]
6. Kết luận chon động cơ bước phù hợp
•
Dẫn ra các công thức tính mômen quán
tính [kg.m2] tổng cộng tác động lên trục
động cơ và mômen xoắn [N.M] tổng cộng
tác động lên trục động cơ cho truền động
chạy dao dưới đây.

Mô hình hệ thống:
Câu 1:
1. Độ phân giải cần thiết của động cơ bước
,θs[độ]

= 0.03 (mm /bước)
Bước vít: = 15mm
•.
θs = = = 0.720
•

Câu 2:
•
Số vòng quay của động cơ cần thiết Nm
[vòng/phút]
ta có :
f = 10000 (Hz)
•
Nm = =
= 1200[ vòng/phút]
•

Câu 3:
•
Mômen quán tính trục vít
Đường kính trục vít me: = 15(mm)
Khối lượng trục vít me : 0,84 [kg]
•
= = .0,84.
= 2,3625.
•

•
Mômen quán tính bàn máy và chi tiết tác dụng lên trục
vít

Khối lượng tải : m = 40 (kg)
Bước vít : = 15(mm) = 0.015 (m)
•
Jtw = ( mt + mw ) ( ) 2 = 40. (( ) 2
= 2,28.10-4 kg.m2
•

•
Mômen quán tính tổng cộng tác dụng lên
trục động cơ Jl [kg.m2]
•
= + = 2,3625.
+ 380.10-7 = 2,89625 [kg.m2]
•

Câu 4:
•
Mômen xoắn tổng cộng tác dụng lên trục
động cơ ,Tm [N.M]
Ta có :
•
J0 = Jm = 380.10-7[kg.m2] mômen quán tính
trục động cơ .
•
Ta = J . ε = (J0 + Jl )ε = (J0 + Jl ) =

•
(380.10-7+ 2,89625 ) = 0,2 (N.m)
•

•
Mômen xoắn tác động lên motor do ma
sát giữa bàn máy và thanh dẫn hướng.
•
Tl = μgf (m.g +Fz) = 0.05(40 . 9,81 + 0)
= 0,0468 (N.m)
•
Mômen tổng cộng tác động lên trục động cơ

•
Tm = (Ta + Tl ) Sf = (0,167 + 0,0468) . 2

= 0.4276 (N.m)
•

Câu 5:
•
Tính công suất làm việc, P0 và công suất lúc
đông cơ tăng tốc Pa [w]
•
= (0.4276 .1200) = 53,73(w)
•
= (0,167 .1200) = 20,99(W)
•

Câu 6:
•
Kết luận chon động cơ bước phù hợp.
•
Động cơ bước được chọn phải đạt mômen

xoắn Tm = 0.4276 (N.m)
•
Trong khoảng thời gian tăng tốc là 0,2 s
Câu 7:
•
các công thức tính mômen quán tính [kg.m2]
tổng cộng tác động lên trục động cơ và mômen
xoắn [N.M] tổng cộng tác động lên trục động
cơ cho truền động chạy dao dưới đây.
•
công thức tính mômen quán tính [kg.m2] tổng
cộng tác động lên trục động cơ
•
= =
•
Mômen quán tính tổng cộng tác động lên trục
động cơ
•
J = + + +
•

•
mômen xoắn [N.M] tổng cộng tác động lên
trục động cơ
T = =
•