đồ án trang bị điện Máy tiện

đồ án trang bị điện khoa điện trờng đhspkt Vinh
Trờng đh spkt vinh
Khoa điện
đồ án môn học trang bị điện
đhlt điện k1
Họ và tên sinh viên: Dơng Thế Tính
Giáo viên hớng dẫn: Vũ Anh Tuấn
Tên đề tài: Thiết kế hệ thống truyền động chính máy tiện với thông số của
các chế độ cắt sau:
Tốc độ quay Lợng ăn dao Chiều sâu cắt Tốc độ tiến dao(mm/s) Chiều dài gia công mm
Khi tiện mặt trụ
10 - 100 vg/ph 5mm/vg 6 mm 500mm
Khi tiện cắt ngang
n
min
=10vg/ph 3 mm 5mm/s 300mm
Trọng lợng mâm cặp: 20.000 N
Kích thớc chi tiết gia công trên máy:

1000 mm x L 600mm
Vật liệu chi tiết gia công: Gang, thép 45.
Vật liệu làm dao: Thép hợp kim cờng độ cao.
Nội DUNG:
1. Tính chọn công suất động cơ truyền động.
2. Lựa chọn phơng án truyền động.
3. Thiết kế mạch lực hệ truyền động
4. Thiết kế mạch phát xung điều khiển van.
5. Xây dựng đực tính tĩnh của hệ truyền động
6. Xét ổn định và hiệu chỉnh hệ thống
7. Thuyết minh sơ đồ nguyên lý hệ truyền động.
Ngày ra đề tài: 26/6/2009

Ngày hoàn thành: 15/8/2009
Giáo viên hớng dẫn:Vũ Anh Tuấn
Lời nói đầu
Trong quá trình học tập tại trờng em đã đợc học môn học Trang Bị Điện, để củng
cố kiến thức thì môn học này đã có rất nhiều đề tài môn học cho các máy khác nhau.Em
đã đợc nhân đề tài:
Thiết kế truyền động chính cho máy tiện.
Thiết kế truyền động chính máy tiện là một việc làm khó ,trong thời gian làm đồ án
vừa qua, với sự cố gắng nỗ lực của bản thân cùng với sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của
SVTH: Dơng Thế Tính - 1 -
đồ án trang bị điện khoa điện trờng đhspkt Vinh
các thầy cô giáo trong bộ môn TBĐ, đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hớng
dẫn Vũ Anh Tuấn , em đã hoàn thành xong bản đồ án môn học.
Đề tài bao gồm 7 phần lớn :
- Tính chọn công suất động cơ truyền động.
- Lựa chọn phơng án truyền động.
- Thiết kế mạch lực hệ truyền động
- Thiết kế mạch phát xung điều khiển van.
- Xây dựng đực tính tĩnh của hệ truyền động
- Xét ổn định và hiệu chỉnh hệ thống
- Thuyết minh sơ đồ nguyên lý hệ truyền động.
Trong quá trình thiết kế đồ án, với kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án chắc khó
tránh khỏi các khiếm khuyết. Em rất mong đợc sự nhận xét góp ý của các thầy cô giáo
để bản thiết kế của em đợc hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Vinh ngày 15 tháng 8 năm 2009
Phần I
Tính chọn công suất động cơ truyền động
I . Khái niệm chung :
1 . Đặc điểm công nghệ :

Nhóm máy tiện rất đa dạng, gồm các máy tiện đơn giản, Rơvonve, máy tiện vạn
năng, chuyên dùng, máy tiện cụt, 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 có thể thực hiện đợc doa, khoan và tiện ren, bằng các dao
cắt, dao doa, tarô ren. Kích thớc gia công trên máy tiện có thể từ cở vài milimét đến
hàng chục mét (Trên máy tiện đứng)
SVTH: Dơng Thế Tính - 2 -
đồ án trang bị điện khoa điện trờng đhspkt Vinh
1 : Thân máy
2 : ụ trớc
3 : Bàn dao
4 : ụ sau
Dạng bên ngoài máy tiện

Chuyển động chính của máy tiện làm việc ở chế độ dài hạn, đó là chuyển động quay
của mâm cặp, chuyển động tịnh tiến liên tục của bàn dao. Các chuyển động phụ gồm
chuyển động phanh cầu dao và ụ sau, kéo phôi,bơm nớc, nâng hạ, kẹp và nới xã v.v
ở các máy cở nhỏ, ngời ta thờng dùng động cơ lồng sóc để kéo các truyền động cơ bản.
Loại động cơ này có u điểm về mặt kinh tế ,đơn giản và đặc tính cơ cứng. Điều chỉnh
tốc độ bằng phơng pháp cơ khí, trong phạm vi không rộng lắm. Khi máy yêu cầu phạm
vi tốc độ rộng thờng sử dụng động cơ lồng sóc hai hay nhiều tốc độ.
Một trong những đặc điểm của máy tiện cở nặng là yêu cầu điều chỉnh tốc độ
động cơ trong phạm vi rộng. Vì vậy phần nhiều ngời ta dùng động cơ địên một chiều kết
hợp với tốc độ 3- 4cấp. Điều chỉnh tốc độ điện khí đợc thực hịên bằng cách thay đổi từ
thông động cơ, hoặc bằng phơng pháp điều chỉnh 2 vùng .
2 . Các thông số đặc trng cho chế độ cắt gọt của máy tiện :
a. Tốc độ cắt : Là tốc độ di chuyển tơng đối của bàn dao so với chi tiết tại điểm tiếp
xúc. Đây là thông số cơ bản để xác đinh chế độ làm việc của máy và để tính toán chế độ
cắt gọt của máy, nó phụ thuộc vào các yếu tố nh vật liệu làm dao và chi tiết gia công.
- Lợng ăn dao : S (mm/vg)

- Chiều sâu cắt : t (mm)
- Tuổi thọ của dao : T
Tốc độ cắt đợc xác đinh theo biểu thức kinh nghiệm :

)/(,

phm
StT
C
V
VV
yx
m
V
z
=
Trong đó :
- t là chiều sâu cắt ,
SVTH: Dơng Thế Tính - 3 -
đồ án trang bị điện khoa điện trờng đhspkt Vinh
- T là tuổi thọ (độ bền) của dao,
- S là lợng ăn dao khi chi tiết quay đợc một vòng.
- C
V
, x
V
, y
V
, m là hệ số mủ phụ thuộc vào chi tiết gia công, vật liệu làm giao và phơng
pháp gia công. Vật liệu gia công là gang, thép 45 vật liệu làm giao bằng thép hợp kim c-

ờng độ cao, nên chọn
C
V
= 40 - 260 > lấy C
V
= 200 ; x
V
= 0,15 - 0,2 chọn : x
V
= 0,2 ; y
V
= 0,35 - 0,8
chọn : y
V
= 0,35 ; m = 0,1 - 0,2 chọn: m = 0,1; T = 60 - 80 ph chọn: T = 60 ph.
Để đảm bảo năng suất cao nhất, sử dụng máy triệt để nhât thì trong quá trình gia
công phải luôn đạt tốc độ tối u, nó đợc xác định bởi những 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 quan
hệ.

)/(,10.60 5,0
3
phmdV
ctctz

=

Trong đó : - d
ct
- là đờng kính chi tiết (mm),
-
ct

- tốc độ góc của chi tiết (rad/s)
b. Lực cắt :
Là lực tác động tại điểm tiếp xúc giữa dao và chi tiết, lực đẩy tại điểm tiếp xúc gọi là
lực pháp tuyến chia làm ba thành phần :
- Lực tiếp tuyến F
z
: chống lại sự quay của chi tiết,
- Lực dọc trục F
X
: chống lại sự di chuyển của bàn dao.
- Lực hớng kính F
Y
: Chống lại sự tì của dao và chi tiết.
Tỉ lệ các thành phần lực : F
z
: F
Y
: F
X
= 1 : 0,4 : 0,25
Lực cắt là thông số quan trọng xác định từ các chế độ cắt của máy. Thông thờng lực cắt
đợc xác định theo công thức kinh nghiêm :

n

Z
yx
FZ
VStCF
FF
81,9=
(N)
Trong đó : C
F
, X
F
, Y
F
, n là hệ số và mủ phụ thuộc vào vật liệu làm dao, chi tiết gia
công và phơng pháp gia công.
c. Công suất cắt :
SVTH: Dơng Thế Tính - 4 -
đồ án trang bị điện khoa điện trờng đhspkt Vinh
Là công suất yêu cầu của cơ cấu chuyển động chính. Quá trình tiện xẩy ra với công
suất cắt là hằng số và đợc xác định.

)(,
10.60
.
3
kW
VF
P
ZZ
Z

=
Bởi vì lực cắt lớn nhất F
max
sinh ra khi lợng ăn dao và độ sâu ăn dao lớn, tơng ứng vói
tốc độ cắt nhỏ V
zmin
; còn gọi là lức cắt nhỏ nhất F
max
,xác định bởi t, s tơng ứng với tốc
độ cắt V
zmin
; nghĩa là tơng ứng với hệ thức :
F
max
. V
zmin
= F
min
V
zmax
.
Sự phụ thuộc của lực cắt vào tốc độ nh hình vẽ :

d. Thời gian máy :
Là thời gian 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 ph-
ơng pháp gia công.

)(,
10.

3
s
V
L
t
ad
M

=


)(,
.
ph
Sn
L
t
M
=

Trong đó : - L - là chiều dài gia công,
- V
ad
- là tốc độ ăn dao,
- S - là lợng ăn dao.
- N - tốc độ quay của chi tiết vg/ph
Nh vậy để giảm thời gian gia công, ta phải tăng tốc độ cắt, lợng ăn dao và năng suất
sẽ tăng.
3. Phụ tải của cơ cấu truyền động cơ bản của máy tiện :
SVTH: Dơng Thế Tính - 5 -

đồ án trang bị điện khoa điện trờng đhspkt Vinh
a. Trong truyền động chính của máy tiện lực cắt là lực hữu ích của máy nó phụ
thuộc vào chế độ cắt ( t, S, V) vật liệu chi tiết làm dao.
Chuyển động chính của máy tiện là chuyển động quay đợc xác định :

)(,
2
.
Nm
dF
M
Z
Z
=

Trong đó : - F
Z
là lực cắt (N),
- d là đờng kính gia công (m).
Mô men hữu ích trên trục động cơ :

)(,
.2
.
Nm
i
dF
M
Z
hi

=

i là tỉ số truyền từ trục động cơ đến trục chính của máy.
* Đối với chuyển động chính là chuyển động tịnh tiến :
M
hi
= F
Z
.

(N.m)


là bán kính quy đổi lực cắt về trục động cơ.
* Mô men cản tỉnh trên trục động cơ :

).( mN
M
M
hi
c

=


- là hiệu suất của bộ truyền từ trục động cơ đến trục chính .
Với máy tiện đứng do có chuyển động trợt trên băng máy nên có xuất hiện lực ma sát
nơi gờ trợt của máy.
F
ms

= F
N
.
à
= [g (m
b
+ m
ct
) + F
y
] .
à
(N)
F
N
- là lực đẩy tác dụng lên gờ trợt.

à
: - là hệ số ma sát trợt phụ thuộc vào tốc độ mâm cặp ở tốc độ định mức.
* ở chế độ xác lập lực kéo của các chuyển động mâm cặp đợc xác định là tổng lực cắt
và lực ma sát.
F
K
= F
Z
+ F
ms
= F
Z
+ [g (m

b
+ m
ct
) + F
y
] .
à
(N)
Khi đó mô men trên trục động cơ ứng với chuyển động quay là:

).(
.2
.
mN
i
dF
M
K
c

=

đối với chuyển động tịnh tiến là :
SVTH: Dơng Thế Tính - 6 -
đồ án trang bị điện khoa điện trờng đhspkt Vinh

).(
.
mN
F

M
z
c


=
b. Cơ cấu truyền động ăn dao :
- Trong lực truyền động ăn dao động cơ thực hiện di chuyển bàn dao hoặc chi tiết để
đảm bảo quá trình gia công. Hệ truyền động ăn dao đợc thực hiện bằng nhiều phơng án
khác nhau.

1. Động cơ truyền động
2. Hộp giảm tốc
3. Trục vít
4. Bánh vít
5. Bàn dao
6. Băng máy
Động cơ truyền động ăn dao sẽ đảm bảo một lực cần thiết để di chuyển tịnh tiến bàn
dao. Lực này đợc xác định bởi lực cản chuyển động khi di chuyển bàn dao :
F
ad
= k.F
x
+ F
ms
+ F
d
(N)
- k = (1,2
ữ

1,5) là hệ số dự trử ;
- F
ms
- là lực ma sát của bàn dao ở hớng gờ trợt
- F
d
- là lực dính.
F
ms
=
à
. (g.m
b
+ F
Y
+ F
Z
) , (N)

à
- là hệ số ma sát của bàn dao theo hớng gờ trợt.
Lực dính sinh ra khi khởi động bàn dao :
F
d
=

.S (N)


- áp suất dính, thờng bằng 0,5 M/m

2.
S - diện tích bề mặt tiếp xúc ở gờ trợt của bàn dao, cm
2
;
Các thành phần lực ăn dao : F
x
, F
ms
, F
d

không đồng thời trong quá trình làm việc.
Nên khi xác định phụ tải truyền động ăn dao phân ra thành hai chế độ làm việc là khởi
động làm việc và ăn dao làm việc.
SVTH: Dơng Thế Tính - 7 -
đồ án trang bị điện khoa điện trờng đhspkt Vinh
Khi khởi động, lực ăn dao xác định bởi 2 lực ma sát do khối lợng củ bộ phận di chuyển
và lực dính :
F
ad.kđ
=
0
à
.g.m
b
+F
d
(N);
Với
0

à
= 0,2
ữ
0,3 - hệ số ma sát khi khởi động.
Khi cơ cấu ăn dao làm việc, lực ăn dao đợc tính :
F
ad.lv
= k.F
x
+
à
.( g.m
b
+F
y
+ F
x
) (N);
Với hệ số ma sát khi làm việc,
à
= 0,05
ữ
0,15.
* Mô men trục vít vô tận đợc xác định theo biểu thức :
M
tv
= 0,5 . F
ad
. d
tv

. tg(
)

+
(N.m);
Trong đó : d
tv
- đờng kính trung bình của trục vít vô tận, mm


- góc lệch của đờng ren trục vít, độ ;


- góc ma sát của đờng ren trục vít , độ ;
* Mô men cản tỉnh trên trục động cơ đợc xác định bằng công thức :

).(,
.
mN
i
M
M
tv
c

=

i,

- là tỉ số và hiệu suất của bộ truyền.

Khi xác định công suất động cơ truyền động ăn dao lần lợt chọn từ điều kiện mô
men lớn nhất trong hai trị số mô men tơng ứng với hai lực ăn dao khi khởi động và làm
việc. Bởi vì truyền động ăn dao thờng có phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng nên động cơ
cần đợc kiểm tra theo điều kiện mômen cản tỉnh ở tốc độ nhỏ nhất có tính đến sự giảm
mô men động cơ do điều kiện làm mát xấu và kiểm tra theo điều kiện mô men khởi
động.
Đồ thị phụ tải của truyền động chính Đồ thị phụ tải truyền động ăn dao
c. Phụ tải của cơ cấu truyền động chính máy tiện :
Truyền động chính máy tiện đứng có đặc thù riêng. Trên máy tiện đứng chi tiết gia
công có đờng kính lớn và đợc đặt trên mâm cặp nằm ngang. Do trọng lợng mâm cặp và
chi tiết lớn nên lực ma sát ở gờ trợt và hộp tốc độ khá lớn. Vì vậy phụ tải trên trục động
SVTH: Dơng Thế Tính - 8 -
đồ án trang bị điện khoa điện trờng đhspkt Vinh
cơ truyền động chính là tổng các thành phần lực cắt, lực ma sát ở gờ trợt, lực ma sát ở
hộp tốc độ.
Đồ thị biểu diển các thành phần công suất của truyền động chính máy tiện.
- P
1
là công suất khắc phục lực cắt,
- P
2
là công suất khắc phục lực ma sát ở gờ trợt,
- P
3
, P
4
là công suất khắc phục lực ma sát trong hộp tốc độ tơng ứng do lực ma sát và sự
quay của mâm cặp.
- P
5

là tổng công suất của truyền động chính.
II. Chọn công suất động cơ tryuền động chính máy tiện :
1.Quá trình chọn công suất động cơ :
Việc chọn động cơ là hết sức quan trọng, nếu chọn công suất lớn hơn trị số cần
thiết thì vốn đầu t sẻ tăng, động cơ thờng làm việc ở chế độ non tải, làm cho hệ số và
hiệu suất thấp. Nếu chọn công suất nhỏ hơn trị số yêu cầu thì sẽ không bảo đảm năng
suất cần thiết, động cơ chạy quá tải, giảm tuổi thọ động cơ, tăng phí tổn vận hành.
* Quá trình tính toán chọn công suất động cơ đợc chia làm 2 bớc :
+ Bớc 1 : Chọn sơ bộ động cơ theo trình tự sau.
Xác định công suất hoặc mô men tác dụng trên trục làm việc của hộp tốc độ.
a. - Xác định công suất trên trục động cơ điện và thành lập đồ thị phụ tải tỉnh.
b. - Muốn thành lập đồ thị phụ tải cho truyền động trong một chu kỳ, ta phải xác định
công suất hoặc mô men trên trục động cơ và 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
=

- là hiệu suất cơ cấu truyền động ứng với phụ tải P
Z
SVTH: Dơng Thế Tính - 9 -
đồ án trang bị điện khoa điện trờng đhspkt Vinh

b
k
a

MM
M
pt
mshi
hi
++
=
+
=
1
1

Trờng hợp riêng thì M
hi
= M
hiđm
, k
pt
= 1 tơng ứng với
dm

=
Khi đó :

dmdm
dm
ba
++
=
1

1

x = a/b = const phụ thuộc vào cấu trúc, khối lợng phần quay và độ phức tạp của sơ đồ
động học khi tính toán ta thờng lấy giá trị trung bình x = 1,5 khi đó ta sẽ có :
a = 0,6 . (a
dm
+ b
dm
) ;
b= 0,4(a
dm
+ b
dm
)
+ Bớc 2: Kiểm nghiệm động cơ theo những điều kiện cần thiết, tuỳ thuộc vào đặc điểm
cơ cấu truyền động mà động cơ đã chọn kiểm nghiệm theo điều kiện phát nóng, quá tải
và mở máy.
2. Phơng án chọn công suất động cơ cho hệ truyền động chính :
Truyền động chính của 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 thời gian quá lớn nên truyền động chính sẻ làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại.
Khi xác định công ruất động cơ truyền động chính phải tiến hành tính toán ở chế độ
nặng nề nhất.
Để chọn công suất động cơ truyền động chính ta cần thực hiện các b ớc :
Bớc 1 : Xác định các nguyên công cần thiết trong quá trình gia công chi tiết
Bớc 2 : Từ các yếu tố cắt gọt xác định tốc độ cắt, lực cắt, công suất cắt và thời gian
máy ứng với từng nguyên công.
Bớc 3 : Chọn nguyên công nặng nề nhất và giả thiết ở chế độ 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.

Z
d
P
P
=
Giả thiết trong thời gian gá lắp, tháo gở, đo, kiểm tra kích thớc động cơ làm việc không
tải thì lúc này công suất trên trục động cơ chính là công suất không đổi của máy P
0
= a .
P
dm
SVTH: Dơng Thế Tính - 10 -
đồ án trang bị điện khoa điện trờng đhspkt Vinh
Bớc 5 : Lập bảng tính toán và vẽ đồ thị phụ tải
NN L
mm
t
mm
S
mm/v


Rad/s
V
m/ph
F
Z
N

P
Z
kW
k
pt

i
P
c
kW
t
M
ph
1 L
1
t
1
S
1

1
V
1
F
Z1
P
Z1
k
pt1

1
P
c1
t
M1
2 L
2
t
2
S
2

2
V
2
F
Z2
P
Z2
k
pt2

2
P
c2
t
M2
Bớc 6 : Động cơ đợc chọn theo công suất đẳng trị.

==
==
+
+
=
2
1
0
2
1
2
1
2
0
2
2
1
2
.
i
j
i
Mi
i
M
j
Mi
i
Ci

dt
tt
tPtP
P
Trong đó : P
ci
, t
Mi
công suất trên trục động cơ, thời gian máy của nguyên công thứ i
P
0j
, t
0j
công suất không tải trên trục động cơ, thời gian làm việc không tải của máy. P
0j
= P
0
Chọn động cơ có công suất định mức lớn hơn 20 - 30 % công suất đẳng trị:
P
dm
= (1,2 - 1,3).P
dt
SVTH: Dơng Thế Tính - 11 -
đồ án trang bị điện khoa điện trờng đhspkt Vinh
Bớc 7 : Động cơ truyền động chính máy tiện cần phải đợc kiểm nghiệm theo điều kiện
phát nóng và quá tải.

020121
020201012211

tttt
tPtPtPtP
P
MM
MM
TB
+++
+++
=
Với

P
1
= (a + b).P
C1

P
2
= (a + b).P
C2

P
01
= (a + b).P
C01

P
02
= (a + b).P
CO2

Điều kiện kiểm nghiệm động cơ :

P
TB




P
dm

dm
dm
dm
dm
PP .
1



=
III. Tính chọn công suất động cơ :
1.1 Số liệu ban đầu :
+ Lợng ăn dao

)/( 21
5,1
2.5
2.
2

vgmm
V
S
ct
ad
===




Trong đó :

05,1
55,9
10
55,9
min
min
===
n

(rad/s)
V= 0,5 .d
max
.
min

.60 .10
-3
= 0,5 .1000 .1,05 .60 . 10

-3
= 31,5 (rad/s).
Ta có: d
ct
= 1000 - 300 = 700 (mm).
n
min
ứng với V = const, D
max
.
Mặt khác : V = 0,5. d
ct
.
ct

. 60. 10
-3


Tốc độ góc của chi tiết

( )
srad
d
V
ct
ct
/ 5,1
21
5,31

10.60.700.5,0
5,31
10.60 5,0
33
====


.
1.2 Số nguyên công :
Theo yêu cầu đề tài ta có hai nguyên công :
- Nguyên công 1 (Khi tiện mặt trụ)
L
1
= 500 mm.
SVTH: Dơng Thế Tính - 12 -
đồ án trang bị điện khoa điện trờng đhspkt Vinh
- Nguyên công 2 (Khi tiện cắt ngang)
L
2
= 300 mm.
Chi tiết gia công : Gang, thép CT5 có kích thớc

= 1000 mm x L = 600 mm.
Để động cơ làm việc với các nguyên công ta chọn :
- Tỷ số truyền i = 10
- Thời gian nghỉ sau mổi nguyên công là 50 s
1.3 Tính các thông số đặc trng cho chế độ cắt :
1.3.1 Xác định tốc độ cắt :
- Khi tiện mặt trụ :

vv
yx
m
v
z
StT
C
V
11
1

=
- Vật liệu làm giao bằng thép hợp kim cờng độ cao,
C
v
= 40 ữ 260 Chọn : C
V
= 200;
- Vật liệu gia công là gang, thép 45
x
V
= 0,15
ữ
0,2 Chọn x
V
= 0,15;
y
V
= 0,35
ữ

0,8 Chọn y
V
= 0,35;
m = 0,1
ữ
0,2 Chọn m = 0,1;
T = 60
ữ
80 ph Chọn T = 60 ph.
Thay số vào ta có :

)/(8,57
5.6.60
200
35,015,01,0
1
phmV
z
==
Khi tiện ngang :

) /( 5,3110. 60 . 5,1 . 700. 5,010.60 5,0
33
2
phmdV
ctctz
===

1.3.2 Xác định lực cắt :
- Ta có :
n
z
yx
Fz
VStCF
FF
81,9
=
(N)
Vật liệu chi tiết gia công là gang, thép 45; vật liệu làm giao là thép hợp kim cờng độ
cao nên ta chọn : C
F
= 300; x
F
= 1; y
F
= 0,75; n = - 0,15.
- Khi tiên mặt trụ :
)(7,321278,57.5 .6 . 300 . 81,9 . . . . 81,9
15,075,01
1111
NVStCF
n
z
yx
Fz
FF
===

- Khi tiện cắt ngang :
SVTH: Dơng Thế Tính - 13 -
đồ án trang bị điện khoa điện trờng đhspkt Vinh
)(4,516215,31 .21.3. 300 . 81,9 . . . . 81,9
15,075,01
2222
NVStCF
n
z
yx
Fz
FF
===

1.3.3 Xác định lực ma sát và lực kéo :
a. Xác định lực ma sát :
F
ms
= F
N
.
à
F
N
: là lực tác dụng lên mâm cặp,
à
= 0,05 - 0,08
F

N
=G + G
0
+ F
Y
G
0
= 20000 (N) là trọng lợng của mâm cặp,
G là trọng lợng của chi tiết gia công.

)
2
(
2
dgldglSgdVgmG

====

Trong đó : d = 7,8 tấn/m
3
= 7800 kg/m
3
: khối lợng riêng của vật liệu

)(360407800.81,9.10.600.)
2
1
.(14,3
32
NG

==

F
N
: lực hớng kính đợc xác định theo tỷ lệ
F
Z
: F
Y
: F
X
= 1 : 0,4 : 0,25

F
Y
= 0,4.F
Z
- Lực ma sát khi máy có tải nhng dao cha ăn vào chi tiết gia công :
F
ms cad
= (G + G
0
).
à
= (20000 + 36040).0,05 = 2802 (N)
- Khi tiện mặt trụ :
F
Y1
= 0,4.F
Z1

= 0,4.32127,7 = 12851,1 (N)
F
ms1
= (G + G
0
+ F
Y1
).
à
=(20000 +36040 + 12851,1 ).0,05 = 3444,6 (N)
- Khi tiện cắt ngang :
F
Y2
= 0,4.F
Z2
= 0,4.51621,4 = 20648,7 (N)
F
ms2
=(G + G
0
+ F
Y2
).
à
=(20000 +36040 + 20648,7).0,05 = 3834,4(N)
b. Xác định lực kéo :
F
K
= F
ms

+ F
Z
- Lực ma sát khi máy có tải nhng dao cha ăn vào chi tiết gia công :
F
Kcad
= F
ms cad
= 2802 (N)
- Khi tiện mặt trụ :
F
K1
= F
ms1
+ F
Z1
= 3444,6 + 32127,7 = 35572,3(N)
- Khi tiện cắt ngang :
F
K2
= F
ms2
+ F
Z2
= 3834,4 + 51261,4 = 55095,8(N)
SVTH: Dơng Thế Tính - 14 -
đồ án trang bị điện khoa điện trờng đhspkt Vinh
1.3.3 Xác định mô men trên trục chính của máy :

2
.dF

M
Z
z
=
(N.m)
- Mô men trên trục chính của máy khi có tải nhng dao cha ăn vào chi tiết gia công :

).(1401
2
2802
2
.
mN
M
M
mscad
cadZ
===

- Khi tiện mặt trụ :

).(8032
2
5,0.7,32127
2
.
11
1
mN
dF

M
Z
Z
===

- Khi tiện cắt ngang :

).(2,7743
2
3,0.4,51621
2
.
22
2
mN
dF
M
Z
Z
===
* Mômen hữu ích trên trục động cơ :

i
M
M
Z
hi
=
với (i= 10)
- Mô men hữu ích trên trục động cơ khi máy có tải nhng dao cha ăn vào chi tiết

).(1,140
10
1401
.
mN
i
M
M
Zcad
cadhi
===

+ Khi tiện mặt trụ :

2,803
10
8032
1
1
===
i
M
M
Z
hi
(N.m)
+ Khi tiện cắt ngang :

32,774

10
2,7743
2
2.
===
i
M
M
Z
hi
(N.m)
Chọn giá trị định mức ứng với nguyên công nặng nề nhất
M
đm
= M
hi max
= M
hi1
= 803,2 (N.m)
- Hệ số phụ tải:

1
2,803
2,803
2
===
dm
hi
pt
M

M
k
Chọn
85,0=
dm

SVTH: Dơng Thế Tính - 15 -
đồ án trang bị điện khoa điện trờng đhspkt Vinh
Ta có :
85,0
1
1
=
++
=
dmdm
dm
ba




176,0
85,0
85,01
1
=

=

=+
dm
dm
dmdm
ba


+ Hệ số tổn hao không biến đổi :
a = 0,6.( a
đm
+ b
đm
) = 0,6.0,176 = 0,1
+ Hệ số tổn hao biến đổi :
b = 0,4.( a
đm
+ b
đm
) =0,4.0.176 = 0,07
Nguyên công nặng nề nhất ứng với nguyên công 1 khi tiện trụ :
- Khi tiện trụ:

dm
pt
b
k
a

==
++

=
++
= 85,0
07.0
1
1,0
1
1
1
1
1
2

- Khi tiện mặt ngang :

96,0
2,803
32,774
2
1
===
dm
hi
pt
M
M
K


85,0

07,0
96,0
1,0
1
1
1
1
1
1
=
++
=
++
=
b
k
a
pt

- Khi máy có tải nhng dao cha ăn vào chi tiết gia công :

2,0
2,803
1,140
.
===
dm
hicad
cadpt
M

M
k


64,0
07,0
2,0
1,0
1
1
1
1
=
++
=
++
=
b
k
a
ptcad
cad

1.3.4 Xác định công suất cắt :

3
10.60
.
ZK
Z

VF
P
=
(kW)
SVTH: Dơng Thế Tính - 16 -
đồ án trang bị điện khoa điện trờng đhspkt Vinh
Khi tiện mặt trụ :
+ Khi máy có tải nhng dao cha ăn vào chi tiết gia công :

)(7,2
10.60
8,57.2802
10.60
.
33
1
.1
kw
VF
P
ZKcad
cadZ
===

+ Khi máy có tải dao ăn vào chi tiết gia công :

)(3,34
10.60
8,57.3,35572
10.60

.
33
11
1
kw
VF
P
ZK
Z
===

- Khi tiện cắt ngang :
+ Khi máy có tải nhng dao cha ăn vào chi tiết gia công :

)(47,1
10.60
5,31 . 2802
10.60
.
33
2
.2
kw
VF
P
ZKcad
cadZ
==

+ Khi máy có tải dao ăn vào chi tiết gia công :

)(9,28
10.60
5,31.8,55095
10.60
.
33
22
2
kw
VF
P
ZK
Z
===

1.3.5 Xác định công suất trên trục động cơ :

)(kW
P
P
Z
C

=
Khi tiện mặt trụ :
+ Khi máy có tải nhng dao cha ăn vào chi tiết gia công :

)( 2,4
64,0

7,2
1
.1
kw
P
P
cad
cadZ
cadC
===


+ Khi máy có tải dao ăn vào chi tiết gia công :

)( 35,40
85,0
3,34
1
1
1
kw
P
P
Z
C
===


- Khi tiện cắt ngang :
+ Khi máy có tải nhng dao cha ăn vào chi tiết gia công :

)( 3,2
64,0
47,1
2
.2
kw
P
P
cad
cadZ
cadC
===


+ Khi máy có tải dao ăn vào chi tiết gia công :
SVTH: Dơng Thế Tính - 17 -
đồ án trang bị điện khoa điện trờng đhspkt Vinh

)(34
85,0
9,28
2
2
2
kw
P
P
Z
C

===


Giả thiết trong quá trình tháo lắp chi tiết kiểm tra kích thớc, chuyển từ nguyên công
này sang nguyên công khác. Động cơ quay không tải, công suất gọi là công suất
không tải của máy :
P
01
= a.P
đm1
= 0,1.40,35 = 4,04 (kW)
P
02
= a. P
đm2
= 0,1. 34 = 3,4 (kw)
1.3.6 Xác định thời gian máy :
Ta có :
Sn
L
t
M
.
=
- Khi tiện mặt trụ :
)(1
5.100
500
.
11

1
1
phut
Sn
L
t
M
===


- Khi tiện cắt ngang :
)(1)(60
5
300
2
2
phuts
v
L
t
M
====
1.3.7 Chọn tốc độ động cơ :
n =
1104
1000.14,3
8,57.10.60
.
.10.60
.

.10.60
3
max
1
3
max
max
3
===
d
V
d
V
Z
Z

(vg/phút)
1.3.8 Phạm vi điều chỉnh :
D =
6,2
7,0.5,31
1.8,57
.
.
:
minmin
max.max
max
min
min

max
===
ctZ
ctZ
ct
Z
ct
Z
dV
dV
d
V
d
V

1.3.9 Chọn công suất động cơ :
Các số liệu tính toán đợc ghi vào bảng sau :
N
C
L,
mm
t,
mm
S,
mm/vg
V
Z
,
m/p
h

ct

F
Z
,
N
P
Z
KW K
Pt

P
C
KW
t
M
ph
1 500 6 5 57,8 1,5 32127,7 34,3 0,96 0,85 40,35 1
2 300 3 21 31,5 1.05 51621,4 28,9 1 0,85 34 1
Công suất động cơ đợc chọn theo công suất đẳng trị :
SVTH: Dơng Thế Tính - 18 -
đồ án trang bị điện khoa điện trờng đhspkt Vinh
)(7,27
83,0.211
83,0).4,304,4(1.)34(1.)35,40(

2222
2
1
2

1
0
2
1
2
1
0
0
22
kw
tt
tPtP
P
i i
jMi
i i
j
j
Mi
ci
dt
=
++
+++
=
+
+
=

= =
= =
Công suất định mức của động cơ đợc chọn là: P
đm


(1,2 - 1,3).P
đm
P
đm


1,3.27,7 = 36,01 (kW)
Động cơ đợc chọn là động cơ một chiều kiểu

.220 V, vỏ bảo vệ, làm việc dài
hạn có phạm vi điều chỉnh tốc độ 1: 2.
Kiểu P
đm
(kW) n (vg/ph) I
đm
(A) r
kt
R
U
+ R
CTF
n
max
U (v)

290H
46,5 1500 238 59 0,035 1800 220 v
1.3.10 Kiểm nghiệm động cơ :
Kiểm nghiệm bằng phơng pháp tổn thất trung bình.

020121
020201012211

tttt
tPtPtPtP
P
MM
MM
TB
+++
+++
=
Với

P
1
= (a + b).P
C1
= 0,17.34,3 = 5,83 (kW)

P
2
= (a + b).P
C2
= 0,17.34 = 5,78 (kW)

P
01
= (a + b).P
C1cad
= 0,17. 4,2 = 0,72(kW)

P
02
= (a + b).P
C2cad
= 0,17.2,3 = 0,4 (kW)

36,3
83,083,011
83,0.4,083,0.72,01.78,51.58,5
=
+++
+++
=
TB
P
(kw)
Điều kiện kiểm nghiệm động cơ :

P
TB

P
đm

2,85,46.
85,0
85,01
.
1
=

=

=
dm
dm
dm
dm
PP


(kW)
Ta thấy

P
TB
= 3,36 (kW) <

P
đm

= 8,2 (kW)
Động cơ đợc chọn thỏa mản với điều kiện phát nóng, phù hợp với tốc độ và yêu
cầu của đề tài.
SVTH: Dơng Thế Tính - 19 -
đồ án trang bị điện khoa điện trờng đhspkt Vinh
Đồ thị phụ tải của động cơ
Phần II
Lựa chọn phơng án truyền động
I . Khái niệm chung :
SVTH: Dơng Thế Tính - 20 -
đồ án trang bị điện khoa điện trờng đhspkt Vinh
Ngày nay với sự phát triển mạnh mẻ của khoa học kỹ thuật, các máy sản xuất ngày
một đa dạng dẩn đến hệ thống trang bị điện ngày càng phức tạp và đòi hỏi sự chính xác
và tin cậy cao. Một hệ thống truyền động không những phải đảm bảo đợc yêu cầu công
nghệ, mà còn phải ổn định. Tuỳ theo loại máy công tác mà có những yêu cầu khác nhau,
rất cần thiết cho giữ ổn định tốc độ, mô men với độ chính xác nào đó trứơc sự biến động
về tải và các thông số nguồn. Do đó bộ biến đổi năng lợng điện xoay chiều thành một
chiều đã và đang đợc sử dụng rộng rải.
Bộ biến đổi này có thể sử dụng nhiều thiết bị khác nhau để tạo ra nh hệ thống máy
phát, khuyếch đại từ, hệ thống van. Chúng đợc điều khiển theo những nguyên tắc khác
nhau với những u điểm khác nhau. Do đó để có đợc một phơng án phù hợp với từng loại
công nghệ đòi hỏi các nhà thiết kế phải so sánh những chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật để đa ra
phơng án tối u.
1. Nội dung phơng án :
Trên thực tế, có rất nhiều phơng án để giải quyết. Tuy nhiên mổi phơng án có những
u nhợc điểm của nó. Nhiệm vụ của nhà thiết kế phải chọn ra phơng án tối u nhất.
Đối với những hệ thống truyền động điện đơn giản không có những yêu cầu cao thì chỉ
cần dùng động cơ điện xoay chiều với hệ thống truyền động đơn giản. Với hệ thống
truyền động phức tạp có yêu cầu cao về công nghệ, chất lợng nh điều chỉnh trơn, dải
điều chỉnh rộng thì phải dùng động cơ điện một chiều. Các hệ điều chỉnh kèm theo phải

đảm bảo các yêu cầu công nghệ và có khã năng tự động hóa cao.
Nh vậy, để chọn đợc hệ thống truyền động phù hợp thì chúng ta phải dựa vào công
nghệ của máy, công suất làm việc để đa ra những phơng án cụ thể để đáp ứng yêu cầu
của nó. Để chọn đợc phơng án tốt nhất trong các phơng án đặt ra thì cần phải so sánh về
kỹ thuật và kinh tế
Đối với truyền động của động cơ điện một chiều thì bộ biến đổi rất quan trọng, nó
quyết định đến chất lợng hệ thống. Do vậy việc lựa chọn phơng án và lựa chọn bộ biến
đổi thông qua việc xét các hệ thống.
2. ý nghĩa của việc lựa chọn :
Việc lựa chọn phơng án hợp lý có một ý nghĩa đặc biệt quan trọng, nó đợc thể hiện qua
các mặt.
+ Đảm bảo đợc yêu cầu công nghệ máy sản xuất.
+ Đảm bảo đợc sự làm việc lâu dài, tin cậy.
+ Giảm giá thành sản phẩm, tăng năng suất.
+ Dể dàng sữa chữa, thay thế khi xẩy ra sự cố.
SVTH: Dơng Thế Tính - 21 -
đồ án trang bị điện khoa điện trờng đhspkt Vinh
II. Các phơng án truyền động:
1. Hệ truyền động máy phát - Động cơ : (F - Đ)
Trong hệ truyền động máy phát - Động cơ (F - Đ) nguồn cung cấp phần ứng động
cơ là bộ biến đổi máy điện (máy phát điều khiển kích từ độc lập).
Sơ đồ nguyên lý :
Động cơ Đ truyền động cho máy sản xuất, máy sản xuất đợc cấp điện phần ứng từ
máy phát F. Động cơ sơ cấp kéo máy phát F và động cơ một chiều KĐB ĐK, động cơ
ĐK củng kéo máy phát tự kích từ K để cấp điện kích từ cho động cơ Đ và máy phát F.
Biến trở RKK dùng để điều chỉnh dòng điện kích từ của máy phát tự kích từ F.
Nghĩa là để điều chỉnh điện áp phát ra cấp cho các cuộn kích từ máy phát KTF và cuộn
dây động cơ KT Đ. Biến trở RKF dùng để điều chỉnh dòng kích từ máy phát F, do đó
điện áp phát ra của máy phát F đặt vào phần ứng động cơ Đ. Biến trở RK Đ dùng để
điều chỉnh dòng kích từ động cơ, do đó thay đổi tốc độ động cơ nhờ thay đổi từ thông.

Phơng trình đặc tính cơ của động cơ của động cơ Đ
d
uu
d
k
RI
k
U



=
.

Với U = U
F
- R .I

hay
u
d
uEuD
d
I
k
RR
k
FE
.
.

=

SVTH: Dơng Thế Tính - 22 -
đồ án trang bị điện khoa điện trờng đhspkt Vinh
Từ phơng trình đặc tính cơ của hệ F
- Đ ta có họ đặc tính cơ của hệ là
những đờng thẳng song song nằm ở
cả bốn góc phần t của mặt phẳng tọa
độ với đặc tính cứng
* Đánh giá chất lợng của hệ thống :
- Ưu điểm :
+ Phạm vi điều chỉnh dể dàng và lớn,
+ Có khả năng điều chỉnh rất bằng phẳng,
+ Tổn hao khi mở máy, đảo chiều quay và khi điều chỉnh tốc độ bé, vì quá trình nàu đ-
ợc thực hiện trên mặt kích từ.
+ Có thể đảo chiều động cơ một cách dể dàng.
+ Có khả năng quá tải cao.
+ Đặc tính quá độ tốt, thời gian quá độ ngắn
+ Điện áp đầu ra của máy phát bằng phẳng có lợi cho động cơ
+ Có khả năng giử cho đặc tính cơ của động cơ cao và không đổi trong quá trình làm
việc.
- Nhợc điểm :
+ Hệ thống sử dụng nhiều máy điện quay cho nên gây ồn, kết cấu cơ khí cồng kềnh
chiếm nhiều diện tích
+ Tổng công suất đặt lớn.
+ Vốn đầu t ban đầu lớn.

+ Máy điện một chiều thờng có từ d lớn, đặc tính từ hóa có trể nên khó điều chỉnh sâu
tốc độ.
2 Hệ truyền động tiristo - Động cơ (T - Đ):
SVTH: Dơng Thế Tính - 23 -
đồ án trang bị điện khoa điện trờng đhspkt Vinh

Sơ đồ gồm :
- FT : Máy phát tốc dùng để phản hồi âm tốc độ phần ứng của động cơ.
- BBĐ : Bộ biến đổi dùng tiristor biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều
cấp cho động cơ.
- Đ : Động cơ một chiều kích từ độc lập kéo máy sản xuất.
- TH&KĐ : Khâu tổng hợp và khuyếch đại tín hiệu.
- U
Cd
: tín hiệu đặt vào.
-

.n : tín hiệu phản hồi âm tốc độ.
* Nguyên lý làm việc của hệ thống :
Giả thiết ban đầu hệ thống đã đợc đóng vào lới điện với điện áp thích hợp , lúc
này động cơ vẩn cha làm việc. Khi đặt vào hệ thống một điện áp ứng với một tốc độ nào
đó của động cơ thông qua khâu tổng hợp khuyếch đại và mạch phát xung (FX) sẻ xuất
hiện các xung đa tới cực điều khiển của các van bộ biến đổi. Nên lúc này các van đó
đang đặt điện áp thuận thì van đó sẻ mở. Đầu ra của BBĐ có điện áp U
Cd
đặt lên phần
ứng của động cơ dẫn đến động cơ quay, tốc độ của nó ứng với U
Cd
ban đầu.
Trong quá trình làm việc, nếu một nguyên nhân nào đó làm cho tốc độ động cơ giảm thì

ta thấy :
U
đk
= U
cd
-

.n , nên khi n giảm

U
đk
tăng



giảm

U
đ
tăng

n tăng tới điểm
làm việc yêu cầu. Khi n tăng quá mức cho phép thì quá trình xẩy ra ngợc lại, chính là
quá trính ổn định tốc độ.
* Họ đặc tính của hệ thống
Sức điện động của BBĐ
E
b
= E
bm

. cos

= U
b
(U
b
= U đầu ra của bộ biến đổi)
E
b
= K
đk
= U
cđ
. K
b
(U
đ
-

.n)



= arc cos.
bm
dbdk
E
nUKK ).(

Phơng trình đặc tính cơ của hệ thống :
SVTH: Dơng Thế Tính - 24 -
đồ án trang bị điện khoa điện trờng đhspkt Vinh
dd
ub
dd
dbdk
dd
ub
dd
d
K
RR
K
nUKK
K
RR
K
U

+



=

+


=

).(.
.


u
bdk
ub
bdk
dbdk
I
KK
RR
KK
UKK
1 1



+
+

+
=
Họ đặc tính cơ của hệ thống nh hình vẽ :


* Đánh giá chất lợng của hệ thống :
- Ưu điểm :
+ Tác động nhanh không gây ồn và dể tự động hóa do các van bán dẩn có hệ số khuyếch

đại công suất cao.
+ Công suất tổn hao nhỏ, kích thớc và trọng lợng nhỏ. Giá thành hạ dể bảo dởng sửa
chữa.
- Nhợc điểm :
+ Mạch điều khiển phức tạp, điện áp chỉnh lu có biểu đồ đập mạch cao, gây đến tổn
thất phụ đáng kể trong động cơ và hệ thống.
+ Chuyển đổi làm việc khó khăn hơn do đờng đặc tính nằm trong ở mặt phẳng tọa độ.
+ Trong thành phần của hệ biến đổi có máy biến áp nên hệ số cos

thấp.
+ Do vai trò chỉ dẩn dòng một chiều nên việc chuyển đổi chế độ làm việc khó khăn đối
với các hệ thống đảo chiều.
+ Do có vùng làm việc gián đoạn của đặc tính nên không phù hợp truyền động động cơ
tải nhỏ.
SVTH: Dơng Thế Tính - 25 -