Nghiên cứu tính toán và thiết kế máy cắt mộng 17 và máy bào via 39

Nghiên cứu tính toán và thiết kế máy cắt mộng 17, máy bào via 39
PHẦN I:TÍNH CHON CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ
I.KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI VÀ CẤU TẠO MÁY BÀO MẶT
PHẲNG
1.Khái niệm chung
Máy bào mặt phẳng hay còn gọi là máy bào giường hiện nay được sử
dụng rộng rãi. Trong các loại máy cơ khí, nó được dùng để gia công bề mặt
các chi tiết kim loại có biến dạng lớn. Ngoài ra máy bào mặt phẳng còn
được dùng để xẻ rãnh hình T, V, đuôi én. Máy bào có thể gia công bề mặt
các chi tiết ở mức độ thô hoặc tinh khác nhau. Truyền động chính trong
máy bào mặt phẳng là chuyển động tịnh tiến của bàn máy, bàn máy được
kéo bằng một động cơ điện. Chất lượng và năng suất của máy bào mặt
phẳng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như tốc độ bàn máy, lực cắt, mô men cắt
của dao…. Vì vậy việc điều khiển động cơ truyền động cho bàn máy là hết
sức quan trọng mà ta cần nghiên cứu và giải quyết.
2.Phân loại
Máy bào mặt phẳng hiện nay có nhiều chủng loại, dựa vào kiểu phân
loại ta chia thành các nhóm máy bào mặt phẳng như sau:
*Dựa vào số trụ phân ra :
Máy bào một trụ : ví dụ như các kiểu máy 710 ; 71120 ; 7116
Máy bào hai trụ : ví dụ như các kiểu máy 7210 ; 7212 ; 7216
*Dựa vào chiều dài (L
b
) của bàn máy và lực kéo bàn (F
k
) ta phân ra:
Máy cỡ nhỏ: Chiều dài bàn L
b
< 3 (m) ; Lực kéo F
k
= 30 ÷ 50 (KN)

Máy cỡ trung bình: Chiều dài bàn L
b
= 4 ÷ 5 (m) ; Lực kéo F
k
= 50 ÷
70 (KN)
Máy cỡ nặng (lớn): Chiều dài bàn L
b
> 5 (m) ; Lực kéo F
k
> 70 (KN)
3.kết cấu máy bào mặt phẳng
Nguyễn Bình Minh
Nghiên cứu tính toán và thiết kế máy cắt mộng 17, máy bào via 39
Máy bào giường được cấu tạo từ nhiều chi tiết phức tạp, nhiều khối
khác nhau. Ở đây ta chỉ mô tả kết cấu bên ngoài và các bộ phận chủ yếu
của máy.
Hình 1.1. Hình dáng bên ngoài của máy bào giường hai trụ
*Đế máy (thân máy)
Được làm bằng gang đúc để đỡ bàn và trụ máy để có khối thế tạo vững
chắc cho máy. Đế được xẻ rãnh hình chữ nhật và chữ V để cho bàn máy
chuyển động dọc theo đế máy.
*Bàn máy
Được làm bằng gang đúc dùng để mang chi tiết gia công. Trên bàn máy
có 5 rãnh chữ T để gá lắp chi tiết cần gia công. Bàn máy được kéo tịnh tiến
trên đế máy nhờ lực kéo của động cơ truyền động.
*Giá chữ U
Được cấu tạo từ hai trụ thép vững chắc và có một dầm ngang trên cùng.
Trong dầm đặt một động cơ để di chuyển xà ngang lên xuống, dọc theo
trục có xẻ rãnh, có trục vít nâng hạ và dao động để di chuyển xà

Nguyễn Bình Minh
Nghiên cứu tính toán và thiết kế máy cắt mộng 17, máy bào via 39
*Xà ngang
Chuyển động lên xuống theo hai trụ, xà được kẹp chặt khi gia công
*Các bàn dao máy
Gồm hai bàn dao đứng và hai bàn dao hông, trục bàn có giá đỡ dao.
Giá máy có thể dịch chuyển một góc nào đó để gia công chi tiết, khoảng
dịch chuyển lớn nhất của các con trượt là 300 mm, góc quay giá đỡ là
±60
0
.
*Bộ phận truyền động
Gồm các máy điện xoay chiều, một chiều chuyển động quay và qua các
hộp truyền động truyền chuyển động cho các bộ phận của máy
Tóm lại: Máy bào giường được cấu tạo hoàn chỉnh sẽ có kết cấu chắc chắn,
gọn, đảm bảo tính kỹ thuật, kinh tế, thẩm mỹ.
II.CÁC TRUYỀN ĐỘNG CỦA MÁY BÀO GIƯỜNG
1. Truyền động chính của bàn máy
Truyền động của bàn là truyền động chính của máy, đây là kiểu chuyển
động tịnh tiến và có tính chất chu kỳ lặp lại, mỗi chu kỳ có hai hành trình
là hành trình thuận và hành trình ngược.
1.1 Hành trình thuận
Là hành trình gia công chi tiết nên còn gọi là hành trình cắt gọt. Ở hành
trình này có nhiều giai đoạn khác nhau như khởi động, ăn dao, vào chi tiết,
cắt gọt ổn định, dao ra khỏi chi tiết. Ứng với mỗi giai đoạn là một tốc độ
yêu cầu khác nhau phụ thuộc vào các yếu tố của chế độ cắt gọt.
Nguyễn Bình Minh
Nghiên cứu tính toán và thiết kế máy cắt mộng 17, máy bào via 39
1.2 Hành trình ngược
Sau khi kết thúc hành trình thuận, bàn máy được đảo chiều và bắt đầu

hành trình ngược. Hành trình này bàn máy chạy không tải trở về vị trí ban
đầu để chuẩn bị cho chu kỳ làm việc tiếp theo. Tốc độ của bàn máy ở hành
trình ngược thường lớn hơn ở hành trình thuận (khoảng 2
÷
3 lần) để nâng
cao năng suất làm việc của máy.
Truyền động của bàn được thực hiện bằng một động cơ điện qua hộp giảm
tốc truyền động tới trục vít thanh răng biến chuyển động quay của động cơ
thành chuyển động tịnh tiến của bàn.
Tốc độ bàn máy được biểu diễn theo thời gian trong một chu kỳ gia công
như hình 1.2.
Nguyễn Bình Minh
t
t
21
t
9
t
1
t
22
t
3
t
4
t
5
t
61
t

62
t
7
t
8
t
10
t
11
t
12
V
ng
V
V
th
V
0
V
0
T
CK
V
0
Nghiên cứu tính toán và thiết kế máy cắt mộng 17, máy bào via 39
Hình 1.2 Đồ thị tốc độ bàn máy theo thời gian trong một chu
kỳ bào
Do đặc điểm chuyển động của bàn máy là đảo chiều với tần số làm việc
lớn nên quá trình quá độ chiếm thời gian khá lớn trong một chu kỳ làm
việc. Chiều dài hành trình (hay chiều dài bàn) càng lớn thì quá trình quá độ

chiếm tỷ lệ càng nhỏ. Năng suất của máy được xác định là số hành trình
kép trên một đơn vị thời gian, vậy muốn đảm bảo năng suất của máy ta cần
tìm hiểu về tốc độ yêu cầu của máy theo thời gian làm việc trong một chu
kỳ:
•Giả thiết bàn máy đang ở đầu hành trình thuận, bàn máy được tăng tốc
đến vận tốc V
0
trong thời gian t
1
. Thường thì vận tốc V
0
= 5
÷
15(m/phút) gọi là tốc độ vào dao.
•Sau khi chạy ổn định với tốc độ V
0
trong khoảng thời gian t
21
thì dao
cắt bắt đầu vào chi tiết. Dao cắt vào chi tiết ở tốc độ thấp nhằm mục
đích tránh sứt mẻ dao hoặc chi tiết.
•t
22
dao cắt vào chi tiết và cắt với tốc độ V
0
cho đến hết thời gian t
22
.
•t
3

là khoảng thời gian bàn máy tăng tốc từ tốc độ V
0
đến tốc độ V
th
gọi
là tốc độ cắt gọt.
•t
4
là khoảng thời gian gia công chi tiết với tốc độ cắt gọt V
th
không đổi.
•t
5
Gần hết hành trình thuận, bàn máy sơ bộ giảm tốc độ từ tốc độ cắt
gọt về tốc độ V
0
trong khoảng thời gian t
5
.
•t
61
là thời gian tiếp tục gia công nhưng ở tốc độ V
0
•t
62
là khoảng thời gian dao được đưa ra khỏi chi tiết nhưng bàn máy
vẫn chạy với tốc độ V
0
.
Nguyễn Bình Minh

Nghiên cứu tính toán và thiết kế máy cắt mộng 17, máy bào via 39
•t
7
là thời gian bàn máy được giảm tốc về 0 để đảo chiều sang hành
trình ngược.
•t
8
là thời gian bàn máy tăng tốc nhanh sau khi đảo chiều sang hành
trình ngược đến tốc độ V
ng
gọi là tốc độ không tải.
•t
9
là khoảng thời gian bàn máy chạy ngược ở tốc độ V
ng
không đổi.
•t
10
Gần hết hành trình ngược, bàn máy được giảm tốc về tốc độ V
0
trong
khoảng thời gian t
10
.
•t
11
là khoảng thời gian bàn máy vẫn chạy ngược với tốc độ V
0
và bắt
đầu giảm tốc về 0 để đảo chiều.

•t
12
là thời gian vận tốc giảm về 0 và đảo chiều để kết thúc một chu kỳ
làm việc
và chuẩn bị cho chu kỳ làm việc tiếp theo.
Bàn dao được di chuyển bắt đầu từ thời điểm bàn máy đảo chiều từ hành
trình thuận sang hành trình ngược và kết thúc di chuyển trước khi dao cắt
vào chi tiết. Tổng thời gian từ khi bắt đầu hành trình thuận cho đến hết
hành trình ngược gọi là chu kỳ làm việc của máy bào giường T
CK
.
Tốc độ hành trình thuận được xác định tương ứng với chế độ cắt gọt,
thường thì V
th
= 5
÷
120 m/ph. Tốc độ bàn máy lớn nhất có thể đạt V
max
=
75
÷
120 m/ph. Để tăng năng suất máy, tốc độ hành trình ngược chọn lớn
hơn tốc độ hành trình thuận V
ng
= k.V
th
và thường thì k = 2
÷
3
Năng suất của máy phụ thuộc vào số hành trình kép trong một đơn vị

thời gian:

CK th ng
1 1
n
T t t
= =
+
(1-
1)
• T
CK
– thời gian một chu kỳ làm việc của bàn máy (s)
Nguyễn Bình Minh
Nghiên cứu tính toán và thiết kế máy cắt mộng 17, máy bào via 39
• t
th
thời gian bàn máy chuyển động ở hành trình thuận (s)
• t
ng
thời gian bàn máy chuyển động ở hành trình ngược (s)
Giả sử gia tốc bàn máy lúc tăng hay giảm tốc độ là không đổi thì ta có:

g.th h.th
th
th
th th
L L
L
t

V V / 2
+
= +
;
ng g.ng h.ng
ng
ng ng
L L L
t
V V / 2
+
= +
(1-2)
*Trong đó:
• L
th
, L
ng
: là chiều dài hành trình của bàn máy tương ứng với tốc độ
ổn định V
th
, V
ng
của hành trình thuận và hành trình ngược.
• L
g.th
, L
h.th
: là chiều dài hành trình bàn trong quá trình tăng tốc (gia
tốc) và quá trình giảm tốc (hãm) ở hành trình thuận.

• L
g.ng
, L
h.ng
: là chiều dài hành trình bàn trong quá trình tăng tốc (gia
tốc) và quá trình giảm tốc (hãm) ở hành trình ngược.
Thay (1-2) vào (1-1) ta có:

c dc
th ng ng
1 1
n = =
L L (k +1).L
+ + t + t
V V V
d
(1-3)
*Trong đó:
• L = L
th
+ L
g.th
+ L
h.th
= L
ng
+ L
g.ng
+ L
h.ng

là chiều dài hành trình máy.
• k =
ng
th
V
V
là tỷ số giữa tốc độ hành trình ngược và hành trình thuận.
• t
đc
là thời gian đảo chiều của bàn máy.
Từ công thức (1-3) ta thấy rằng khi đã chọn tốc độ cắt gọt ở hành trình
thuận là V
th
thì năng suất của máy phụ thuộc vào hệ số k và thời gian đảo
chiều t
đc
. Khi k tăng thì V
ng
tăng nên năng suất của máy tăng, tuy nhiên khi
k > 3 thì năng suất của máy tăng không đáng kể vì lúc đó thời gian đảo
Nguyễn Bình Minh
Nghiên cứu tính toán và thiết kế máy cắt mộng 17, máy bào via 39
chiều t
đc
lại tăng. Nếu chiều dài bàn máy L
b
> 3 m thì thời gian t
đc
ít ảnh
hưởng đến năng suất mà chủ yếu là hệ số k. Khi chiều dài bàn L

b
bé và
nhất là khi tốc độ V

= V
max
= 75
÷
120 (m/ph) thì t
đc
ảnh hưởng nhiều đến
năng suất của máy. Vì vậy một trong các điều kiện cần chú ý khi thiết kế
truyền động
cho bàn máy của máy bào giường là cần giảm thời gian quá trình quá độ
càng nhỏ càng tốt.
Một trong những biện pháp giảm thời gian quá trình quá độ là xác định
tỷ số truyền tối ưu của cơ cấu truyền động từ động cơ đến trục làm việc,
đảm bảo máy làm việc với gia tốc cao nhất.
*Kết luận:Từ những phân tích ở trên ta rút ra các yêu cầu về truyền động
chính của máy bào giường như sau:
*Phạm vi điều chỉnh tốc độ: D =
ngmax
max
min thmin
V
V
=
V V
(1-4)
Trong đó :

• V
ngmax
: là tốc độ lớn nhất của bàn máy ở hành trình ngược, thường
V
ngmax
= 75
÷
120 (m/ph)
• V
thmin
: là tốc độ nhỏ nhất của bàn máy ở hành trình thuận, thường
V
thmin
= 4
÷
6 (m/ph).
Như vậy phạm vi điều chỉnh tốc độ nằm trong khoảng D = (12,5
÷
30)/1
* Đặc tính phụ tải của truyền động chính:
Thông thường, để đảm bảo cho công suất đặt là nhỏ nhất cho động cơ
truyền động (thường là động cơ một chiều) thì hệ truyền động thường được
Nguyễn Bình Minh
P,M
M
C
P
C
V
min

V
gh
V
max
V
I II
Nghiên cứu tính toán và thiết kế máy cắt mộng 17, máy bào via 39
điều khiển theo hai vùng điều chỉnh, ta có đặc tính của đồ thị phụ tải như
sau:
Hình 1.3 Đặc tính của phụ tải máy bào giường

*Vùng I: là vùng thay đổi điện áp phần ứng trong dải điều chỉnh D = (5
÷
6)/1 với mô men trên trục động cơ không đổi ứng với tốc độ bàn máy thay
đổi từ V
min
= (4
÷
6) m/ph đến V
gh
= (20
÷
25) m/ph. Khi đó lực kéo bàn máy
là không đổi và công suất kéo P
c
tăng dần lên.
*Vùng II: là vùng điều chỉnh bằng cách giảm từ thông động cơ trong
phạm vi D = (4
÷
5)/1 khi thay đổi tốc độ từ V

gh
đến V
max
= (75
÷
120) m/ph.
Khi đó công suất kéo P
C
gần như không đổi còn lực kéo thì giảm dần.
Tuy nhiên, việc thay đổi tốc độ bằng cách thay đổi từ thông sẽ làm giảm
năng suất của máy vì thời gian quá trình quá độ tăng do hằng số thời gian
mạch kích từ lớn (tức do quán tính của cuộn kích từ lớn). Vì vậy thực tế
người ta mở rộng phạm vi điều chỉnh điện áp và giảm phạm vi điều chỉnh
từ thông, hoặc điều chỉnh tốc độ động cơ trong cả dải bằng cách thay đổi
điện áp phần ứng, trong trường hợp này thì công suất động cơ phải tăng
V
max
/V
gh
.
Nguyễn Bình Minh
Nghiên cứu tính toán và thiết kế máy cắt mộng 17, máy bào via 39
Độ ổn định tĩnh: Ở chế độ làm việc xác lập, độ ổn định tốc độ không
được vượt quá 5% (s
≤
5%) khi phụ tải thay đổi từ 0 đến giá trị định mức.
Ở quá trình quá độ hay quá trình khởi động và hãm yêu cầu xảy ra êm,
tránh va đập trong bộ truyền động với độ tác động cực đại.
Đối với những máy bào giường cỡ nhỏ (L
b

< 3m; F
K
= 30
÷
50KN) thì D
= (3
÷
4)/1 với hệ thống truyền động chính thường là động cơ không đồng
bộ - khớp ly hợp điện từ; động cơ không đồng bộ roto dây quấn hoặc động
cơ điện một chiều kích từ độc lập và hộp tốc độ. Những máy cỡ trung bình
(L
b
= 3
÷
5 m; F
K
= 50
÷
70 KN) thì
D = (6
÷
8)/1 với hệ thống truyền động là hệ F - Đ (máy phát điện một
chiều cấp điện cho động cơ một chiều). Đối với máy cỡ nặng (L
b
>5 m;
F
K
>70 KN) thì D = (8
÷
25)/1, hệ truyền động là F-Đ có bộ khuếch đại

trung gian hoặc hệ truyền động T-Đ là hệ chỉnh lưu cấp điện cho động cơ
một chiều và điều chỉnh tốc độ bằng cách điều chỉnh góc mở của thyristor.
2.Truyền động ăn dao
Truyền động ăn dao cũng làm việc có tính chất chu kỳ, trong mỗi hành
trình kép làm việc một lần. thời gian truyền động ăn dao được thực hiện từ
thời điểm đảo chiều
từ hành trình thuận sang hành trình ngược và kết thúc trước khi dao cắt bắt
đầu vào chi tiết.
Phạm vi điều chỉnh lượng ăn dao là D = (100
÷
200)/1 với lượng ăn dao
cực đại có thể đạt tới (80
÷
100) mm/1 hành trình kép.
Cơ cấu ăn dao yêu cầu làm việc với tần số lớn, có thể đạt 1000 lần/giờ. Hệ
thống di chuyển đầu dao cần phải đảm bảo theo hai chiều ở cả chế độ di
chuyển làm việc và di chuyển nhanh. Truyền động ăn dao có thể thực hiện
Nguyễn Bình Minh
Nghiên cứu tính toán và thiết kế máy cắt mộng 17, máy bào via 39
bằng nhiều hệ thống như: cơ khí, điện khí, thủy lực, khí nén…, thông
thường sử dụng rộng rãi hệ thống điện cơ, đó là động cơ điện và hệ thống
truyền động trục vít - êcu hoặc bánh
răng - thanh răng.
Lượng ăn dao trong một hành trình kép khi truyền động bằng hệ trục vít
- êcu được tính như sau: s =
tv
ω
.t . T
Và đối với hệ bánh răng - thanh răng là: s =
tv

.Z
ω
.t . T
*Trong đó :
tv
ω
;
tv
ω
là vận tốc góc của trục vít; bánh răng (rad/s);
Z là số bánh răng;
t là bước răng của trục vít hoặc thanh răng (mm);
T là thời gian làm việc của trục vít hoặc thanh răng (s)
Từ hai biểu thức trên, ta có thể điều chỉnh lượng ăn dao s bằng cách thay
đổi thời gian sử dụng nguyên tắc hành trình (sử dụng công tắc hành trình)
hoặc nguyên
tắc thời gian (sử dụng rơle thời gian). Các nguyên tắc này đơn giản nhưng
năng suất máy thường bị hạn chế, lý do là lượng ăn dao lớn thì thời gian
làm việc phải dài, nghĩa là thời gian đảo chiều từ hành trình thuận sang
hành trình ngược phải dài và trong nhiều trường hợp thì điều này không
cho phép. Để thay đổi tốc độ trục làm việc, ta có thể dùng nguyên tắc tốc
độ, điều chỉnh tốc độ bản thân động cơ hoặc dùng hộp tốc độ nhiều cấp.
Nguyên tắc này phức tạp hơn nguyên tắc trên nhưng có thể giữ được thời
gian làm việc của truyền động như nhau với các lượng ăn dao khác nhau.
3. Truyền động nâng hạ xà
Máy bào giường có giá đỡ gọi là xà ngang để đỡ giá dao vững chắc. Xà
ngang được dịch chuyển lên xuống dọc theo hai trục máy để điều chỉnh
khoảng cách giữa đầu dao và chi tiết gia công.
Nguyễn Bình Minh
Nghiên cứu tính toán và thiết kế máy cắt mộng 17, máy bào via 39

4. Truyền động kẹp nhả xà
Là truyền động được định vị để kẹp chặt xà trên hai trục của máy để gia
công chi tiết hoặc nới lỏng xà để nâng hạ dao, giá dao. Truyền động được
thực hiện nhờ động cơ xoay chiều qua hệ thống cơ khí. Tác dụng của lực
nêm chặt bao nhiêu tùy ý do ta điều chỉnh chuyển động với việc nâng hạ xà
như trên.
5. Bơm dầu
Khi cấp điện cho hệ truyền động làm việc thì bơm dầu cũng phải được
làm việc, lượng dầu trong máy đảm bảo thì rơle áp lực mới hoạt động kích
hoạt làm kín mạch cho chuyển động của bàn. Áp lực cần thiết là 2,5 at, hệ
thống bơm dầu được thực hiện từ động cơ xoay chiều.
6. Quạt gió
Động cơ quạt gió là động cơ xoay chiều đảm bảo cho hoạt động của máy
làm việc với nhiệt độ cho phép.
Nói chung, máy bào giường có công nghệ phức tạp, truyền động chính
yêu cầu phải có độ chính xác khá cao và có nhiều truyền động phụ. Các
truyền động bàn và truyền động ăn dao có thể được điều khiển ở chế độ
hiệu chỉnh hoặc tự động với trang thiết bị hợp lý, hiện đại. Nếu điều khiển
chính xác, đáp ứng được các yêu cầu về truyền động thì máy bào giường
có thể gia công ở chế độ tinh với độ chính xác cao
III:TÍNH CHỌN VÀ KIỂM NGHIỆM CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ
1. Tập hợp số liệu ban đầu
F
th
=20.000 N=20*10
3
N
V
0
=6m/ph

⇒
10
0
=
ω
(rad/s)
Nguyễn Bình Minh
Nghiên cứu tính toán và thiết kế máy cắt mộng 17, máy bào via 39
V
th
=20m/ph
3,33
01,0*60
20
*60
===⇒
ρ
ω
th
th
V
(rad/s)
V
ng
=(2-3)V
th
=2*20 = 40 m/ph

40
66,67

60* 60 * 0,01
ng
ng
V
ω
ρ
⇒ = = =
(rad/s)
G
b
= 150000 (N)=150*10
3
(N)
G
ct
=100.000(N)=100*10
3
(N)

76,0=
dm
η
06,0
=
µ
; L
b
=12 m
2
/6,14 mkgJ =

Σ
2.Tính chọn sơ bộ công suất động cơ
- Xác định thành phần thẳng đứng của lực cắt F
y0
F
y0
=0,4*F
z0
=0,4*20*10
3
=8*10
3
(N)
- Xác định lực kéo tổng
F
k1
= F
z0
+(G
b
+G
ct
+F
y0
)*
µ
= 20*10
3
+(100*10
3

+150*10
3
+8*10
3
)*0,06=35480 (N)
- Xác định công suất đầu trục động cơ
P
0
th1
=
1 0
*
35480*6
4,67
60*1000* 60*1000 * 0,76
k
F V
η
= =
(KW)
* Ở chế độ cắt :
- Xác định : F
yth
=0,4*F
zmax
=0,4*20*10
3
=8*10
3
(N)

F
k2
=F
zmax
+(G
ct
+G
b
+F
yth
)*
µ
=35480 (N)
- Xác định công suất đầu trục của động cơ:
P
th2
=
56,15
76,0*1000*60
20*35480
*1000*60
*
2
==
η
thk
VF
(KW)
- Xác định công suất tính toán:
P

tt2
=P
12,31
20
40.56,15
. ==
th
ng
th
V
V
(KW)
Nguyễn Bình Minh
Nghiên cứu tính toán và thiết kế máy cắt mộng 17, máy bào via 39
Từ các số liệu tính toán ta lập bảng để chọn công suất động cơ:
chế
độ
cắt
V
th
m/ph
V
ng
m/ph
lực cắt
F
z
(KN)
trọng
lượng

G
b
+ G
ct
(N)
lức kéo
max
F
k
(N)
công
suất
đầu trục
P
th

(KW)
công suất
tính toán P
tt
(KW)
1 6 20 20000 250000 35480 15,56 31,12
Từ các số liệu đã tính toán ở trên ta chọn P
dm

≥
31,12 (kw) .Dựa vào
bảng thông số các động cơ điện một chiều ta chọn được:
Ký
hiệu

P
dm
(KW)
n
dm
(v/ph)
I
dm
(A)
r+ r
cp
r
CKS
(Ω)
U
dm
(V)
π
-806 32 1000 165 0,047 65 220

Vận tốc góc của động cơ

105
60
1000*14,3*2
60
*2
===
dm
dm

n
π
ω
(rad/s)
-Xác định
dm
k
φ
:
Từ phương trình đặc tính động cơ điện một chiều kích từ độc lập ta có:
U
1
=E+I(r
u
+r
p
)
⇔
E=U
1
(r
u
+r
p
)
Mặt khác : E=
φωφω
kk ⇒
=U
1

-I(r
u
+r
p
)
ω
φ
)(
1 pu
rrIU
k
+−
=⇒

)
(
220 165*0,047
2( )
105
dm dm u p
dm
dm
U I r r
k vb
φ
ω
− +
−
⇒ = = =
Nguyễn Bình Minh

Nghiên cứu tính toán và thiết kế máy cắt mộng 17, máy bào via 39
3. kiểm nghiệm động cơ
Để kiểm nghiệm động cơ đã chọn ta tiến hành như sau :
- Xác định công suất đầu trục động cơ khi không tải ở hành trình thuận :
P
0th
=
pth
PP ∆+∆
0

*Trong đó : Tổn hao không tải ở hành trình thuận là
24,2)76,01.(56,15.6,0)1.(.6,0
10
=−=−=∆
η
th
PP
(Kw)
Tổn hao do ma sát nơi gờ trượt lúc không tải:
-khi tốc độ v
ad
= v
0
)/(6 phm=

=∆
0P
p
( )

( )
5,106,0*
1000*60
6*10*15010*100
*
1000*60
*
33
=
+
=
+
µ
adbct
VGG
(kw)

⇒
Tổn hao không tải ở hành trình thuận:P
0 0
1,5 5 2,24 3,74
oth p
P P= ∆ + ∆ = + + =
(kw)
- Xác định mômen không tải của động cơ
M
0
=
3
3

*10
32*10
* 2*165 25,2
105
dm
dm dm
dm
P
k I
φ
ω
− = − =
(Nm)
M
0đt
= M
0
+
0
0
p
p
ω
=25,2+
1,5.1000
175,2
10
=
(Nm)
- Xác định momen điện từ của động cơ ở hành trình thuận khi tải đầy:

M
dtth
=M
0
+M
th
=M
0
+
3
3
*10
15,56*10
25,2 321,8
33,3
Dth
th
P
ω
= + =
(Nm)
- Xác định dòng điện không tải :
I
0
0
176,2
87,6
2
đt
đm

M
k
= = =
Φ
(A)
- Xác định dòng điện lúc đầy tải :
I
th
=
321,8
160,9( )
2
dtth
dm
M
A
k
φ
= =
Nguyễn Bình Minh
Nghiên cứu tính toán và thiết kế máy cắt mộng 17, máy bào via 39
- Công suất động cơ trong hành trình ngược khi dùng phương pháp điều
chỉnh điện áp ở cả dải tốc độ:
P
Dng
=P
0th
*
40
3,74* 7,48

20
ng
th
V
V
= =
(kw)
- Xác định mômen điện từ ở hành trình ngược:
M
dtng
=M
0
+
3 3
0
*10 *10
/
Dng Dng
ng ng
P P
M
V
ω ρ
= +
=
3
7,48*10
25,2 138( )
66,67
Nm+ =

- Dòng điện trong hành trình ngược:

I
ng
=
138
69
2
dtng
M
k dm
φ
= =
(A)
- Dòng điện quá độ: I
qđ
=2*I
dm
=2*165=330 (A)
- Xác định các khoảng thời gian làm việc:
- Thời gian quá độ :
t
qđ
=
( )
( )
1212
*
*
)(*

ωω
φ
ωω
−
−
=−
−
dmcqdcqd
kII
J
MM
J
*Trong đó :
• J=J
pu
+J
cd
=10,3(kg/m
2
)
• M
qd ,
I
qd
: momen, dòng điện động cơ trong quá trình quá độ
• M
c ,
I
c
: momen, dòng điện phụ tải của động cơ

•
21
,
ωω
: tốc độ động cơ ở cuối và đầu quá trình quá độ
Từ đó ta xác định được các khoảng thời gian:

1 9 14
14,6
*10 0,3( )
(330 87,6) * 2
t t t s= = = =
−
Với:

1 2 0
0, 10( / )
87,6( )
c
rad s
I A
ω ω ω
= = =
=
Nguyễn Bình Minh
Nghiên cứu tính toán và thiết kế máy cắt mộng 17, máy bào via 39

( )
4 6
14,6

* 33,33 10 1
(330 160,9).2
t t= = − =
−
(s)
Với:
33,33,10
201
====
th
ωωωω
; I
c
= 160,9(A)

10
14,6
*66,67 1,87( )
(330 69)* 2
t s= =
−

Với
1 2
0, 66,67
ng
ω ω ω
= = =
; I
C

=69(A)

( )
12
14,6
* 66,67 10 1,59( )
(330 69)* 2
t s= − =
−
(s)
Với
1 0 2
10, 66,67
ng
ω ω ω ω
= = = =
;I
C
=69 (A)
Theo kinh nghiệm vận hành ta có


13 1
1,5* 1,5*0,3 0,45( )t t s= = =

3 7 2 8 2 3 13 2 3
3 7 13 13
; ; ; 3*
1 1 1
* * *0,45 0,12

4 4 4
t t t t t t t t t
t t t t
= = + = =
→ = = = = =


2 8 13
3 3
* *0,45 0,34
4 4
t t t= = = =
(s)
- Thời gian làm việc ở tốc độ thuận (V
th
) t
5
là:
Ta có :
L
5
= L
b
-
( ) ( ) ( )







+++++
+
++−=Σ
8732064
0
91
0
22
ttttVtt
VV
tt
V
LL
th
bith

=
( )
( )
6 20
1 6
12 *0,6* *2 6 * 0,24 0,68 11,4( )
60 2 2
m
 
+
− + + + =
 
 

Vậy : L
5
= 11,4 (m)
Vậy ta có:
5
5
11,4
0,57( ) 34, 2( )
20
th
L
t ph s
V
= = = =
- Xác định thời gian làm việc ở vận tốc ngược V
ng
: t
11
Ta có :
Nguyễn Bình Minh
Nghiên cứu tính toán và thiết kế máy cắt mộng 17, máy bào via 39
L
11
=L
b
-
ing
LΣ
=L

b
-






++
+
+
13014
0
12
0
10
**
2
*
2
*
2
tVt
V
t
VV
t
V
ngng
=

1 40 46 6
12 *1,87 *1,59 *0,3 6 * 0,45 10,7
60 2 2 2
m
 
− + + + =
 
 
Vậy ta có : t
11
=
11
10,7
0,27( ) 16,2( )
40
ng
L
ph s
V
= = =

Thời gian làm việc của một chu kỳ:
T
ck
=
56,3( )
i
t sΣ =
3.1. Kiểm nghiệm theo điều kiện phát nóng :

14
2
1
2 2 2
1 4 6 9 10 12 14 0 2 8 11 13 3 5 7
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
.
*( ) ( ) ( )
157,4( )
i i
i
dt
ck
qd th
I t
I
T
I t t t t t t t I t t t t I t t t
A
t t t t t t t t t t t t t t
=
=
+ + + + + + + + + + + + +
= =
+ + + + + + + + + + + + +
∑
Ta có I
dt
<I
dm

do đó động cơ đã chọn phù hợp với yêu cầu của công nghệ
Vậy động cơ đã chọn phù hợp với yêu cầu.
3.2.Kiểm nghiệm theo điều kiện quá tải về momen
- Điều kiện kiểm nghiệm :

λ
lvm
dm
M
M ≥
Với
)42( ÷=
λ
là hệ số quá tải động cơ.
Momen cực đại của động cơ :
udmdmdmqddm
IkMIk *;*Mlvmax
φφ
==
Do I
qd
=2I
dm
nên M
lvmax
=2M
dm
Nguyễn Bình Minh
Nghiên cứu tính toán và thiết kế máy cắt mộng 17, máy bào via 39
Vậy động cơ đã chọn phù hợp với yêu cầu công nghệ MBG là :

kiểu

P
đm
,
kW
U
đm
,
(v)

I
đm
,A
n
đm
,
(V/ph)

r
u
+r
ctf

I
kt
,A
101
Π

32 220 165 1000 0,047 2,7

Nguyễn Bình Minh
Nghiên cứu tính toán và thiết kế máy cắt mộng 17, máy bào via 39
PHÂN II
THIẾ T KẾ MẠCH LỰC HỆ CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG
Để thiết kế hệ truyền động cho một đối tượng ta phải căn cứ vào đặc
điểm công nghệ của nó, căn cứ vào chỉ tiêu chất lượng mà ta đưa ra
phương án hơp lý. Với mỗi đối tượng có thể có nhiều phương án truyền
động khác nhau, mỗi phương án đều có ưu nhược điểm của nó. Nói chung
phương án đưa ra phải đảm bảo phần lớn các yêu cầu của đối tượng như
chỉ tiêu kỹ thuật, chỉ tiêu kinh tế, tính thẩm mỹ,… trong đó chỉ tiêu kỹ
thuật phải đặt lên hàng đầu. Thông thường phương án đảm bảo tốt các chỉ
tiêu kỹ thuật thì tốn kém hơn về mặt kinh tế và ngược lại. Do vậy tùy thuộc
vào chất lượng và độ chính xác của sản phẩm mà ta nên chọn phương án
hợp lý nhất. Để làm được việc đó, ta cần đưa ra nhiều phương án khác
nhau và sau đó phân tích ưu nhược điểm của từng phương án trên tất cả các
phương diện và rút ra phương án cuối cùng là đảm bảo về mặt kỹ thuật với
phí thấp nhất có thể.
Việc lựa chọn phương án truyền động có ý nghĩa rất quan trọng, nó liên
quan đến chất lượng sản phẩm cũng như hiệu quả kinh tế của sản suất.
I. LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG HỆ TRUYỀN
ĐỘNG
1.giới thiệu động cơ một chiều
Việc lựa chọn động cơ một cách hợp lý là rất quan trọng trong việc thiết
kế hệ truyền động. Động cơ lựa chọn phải đảm bảo các điều kiện công
nghệ yêu cầu, đồng thời phải thõa mãn các yếu tố như dễ điều khiển, tổn
hao ít, vận hành tin cậy, giá thành hạ, dễ sữa chữa, lắp đặt, bảo dưỡng, dễ
thay thế, chi phí hàng năm thấp.
Nguyễn Bình Minh

Nghiên cứu tính toán và thiết kế máy cắt mộng 17, máy bào via 39
Trong nền sản suất hiện đại, động cơ một chiều vẫn được được sử dụng
rộng rãi do động cơ một chiều có nhiều ưu điểm như khả năng điều chỉnh
tốc độ rất tốt bằng các thiết bị không quá phức tạp, khả năng mở máy dễ
dàng và đặc biệt là khả năng chịu quá tải lớn. Chính vì vây mà động cơ
một chiều được sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp có yêu cầu cao
về điều chỉnh tốc độ như cắt gọt kim loại, cán thép, hầm mỏ, giao thông
vận tải. Tuy nhiên động cơ một chiều vẫn có những nhược điểm của nó so
với máy xoay chiều như: giá thành cao hơn, chế tạo và bảo quản cổ góp
điện khó
khăn, phức tạp do động cơ một chiều dễ phát sinh tia lửa điện, kích thước
và trọng lượng nặng hơn so với động cơ không đồng bộ ở cùng cấp công
suất, làm việc kém tin cậy hơn, khó sữa chữa và bảo dưỡng.
Động cơ điện có 4 loại là : kích từ độc lập, kích từ song song, kích từ
nối tiếp và kích từ hỗn hợp. Động cơ một chiều kích từ nối tiếp, song song,
hỗn hợp thường ít dùng để điều chỉnh tốc độ, mặt khác đặc tính cơ của các
động cơ loại này không tốt bằng động cơ kích từ độc lập. Vì vậy mà khi
công suất động cơ lớn chủ yếu người ta dùng động cơ một chiều kích từ
độc lập để dễ dàng điều chỉnh tốc độ và kinh tế hơn.
Nguyễn Bình Minh
Nghiên cứu tính toán và thiết kế máy cắt mộng 17, máy bào via 39
* Động cơ một chiều kích từ độc lập
Sơ đồ nguyên lý:

§C
R
R
U
I
U

C
KT
KT
KT
f

KT
I
Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý động cơ một chiều kích từ độc lập
Phương trình đặc tính cơ
Từ phương trình cân bằng điện áp:
U = E + I
ư
.(R
ư
+ R
f
) (2-1)
*Trong đó:
U : là điện áp nguồn cấp
E : là sức điện động của động cơ

I
ư
: là dòng điện phần ứng động cơ
R
ư
+ R
f
: là điện trở mạch phần ứng và điện trở phụ

E =
p.N
.
2 .a
φω
π
=
K .φω
(2-2)
p : là số đôi cực từ chính
Nguyễn Bình Minh
Nghiên cứu tính toán và thiết kế máy cắt mộng 17, máy bào via 39
N : tổng số thanh dẫn phần ứng
a : số đôi mạch nhánh song song

φ
: là từ thông kích từ dưới một cực
Nếu bỏ qua tổn hao trên trục động cơ và tổn hao thép thì mô men trên
trục động cơ bằng mô mem điện từ:
M = M
đt
=

K .Iφ
(2-3)
Từ các phương trình (2-1) ; (2-2) và (2-3) ta có phương trình đặc tính cơ:

u f
2
U R R

M
K (K )
+
ω = −
φ φ
(2-4)
Tốc độ không tải lý tưởng
ω
o
và độ cứng
β
:
0
U
K
ω =
φ
;
2
u f
(K )
R R
φ
β =
+
Hình 2.2 Đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ độc
lập
Ta thấy rằng đặc tính cơ của động cơ điện một chiều là tuyến tính nên dễ
dàng điều khiển tốc độ, để điều khiển tốc độ ta có thể điều chỉnh điện áp
nguồn cấp cho phần ứng

Nguyễn Bình Minh
M
0
ω
o
ω
đm
M
đm
ω
∆ω
Nghiên cứu tính toán và thiết kế máy cắt mộng 17, máy bào via 39
U, từ thông
φ
hay dòng kích từ I
t
và điện trở phần ứng. Về việc đảo chiều
động cơ ta có thể đảo chiều dòng phần ứng I
ư
hoặc đảo chiều dòng kích từ
I
f
.
Tóm lại: Về phương diện điều chỉnh tốc độ thì động cơ một chiều có nhiều
ưu việt hơn các loại động cơ khác, không những thế động cơ một chiều có
cấu trúc mạch động lực và sơ đồ mạch điều khiển đơn giản hơn, đồng thời
lại đạt được chất lượng điều chỉnh cao do đặc tính cơ điều chỉnh là tuyến
tính, dải điều chỉnh tốc độ rộng. Đặc biệt động cơ một chiều có khả năng tự
động hóa điều chỉnh cao thích hợp cho việc sử dụng để kéo máy sản suất
cần ổn định tốc độ lớn.

Với máy bào giường thì việc gj ổn định tốc độ bàn máy là điều quan
trọng đầu tiên để đảm bảo chất lượng của chi tiết gia công, do đó em xin
chọn động cơ một chiều kích từ độc lập để truyền động cho bàn máy của
máy bào giường.
2.Lựa chọn phương pháp đảo chiều cho đông cơ
2.1.Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phần ứng
Khi điều chỉnh mạch phần ứng thì điện áp U = U
đm
và từ thông
φ
hay
dòng kích từ I
kt
= I
ktđm
được giữ không đổi và ta chỉ điều chỉnh R
f
trong
mạch phần ứng. Khi điều chỉnh điện trở phần ứng thì tốc độ không tải lý
tưởng là không đổi
0
U
K
ω =
φ
= const , độ cứng đặc tính cơ thay đổi
2
u f
(K )
R R

φ
β =
+
. Khi tăng điện trở R
f
thì độ cứng của đặc tính cơ càng giảm
(dốc), khi R
f
= 0 ta có đặc tính cơ tự nhiên. Như vậy khi thay đổi điện trở
R
f
ta thu được một họ đặc tính cơ như hình 2.3
Nguyễn Bình Minh
ĐC
R1 R2 R3
K1 K2 K3
CKĐ
U
u
Nghiên cứu tính toán và thiết kế máy cắt mộng 17, máy bào via 39
3 Đặc tính cơ của động cơ một chiều khi thay đổi điện trở phần ứng

ω
(
rad/s)
R
f1
<R
f2
<R

f3
M

(N)
M
dm
0
R
f3
R
f2
R
f1
TN
ω
ο
Hình 2.3 Đặc tính cơ của động cơ một chiều khi thay đổi điện trở
phần ứng
Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phần ứng có
một số đặc điểm sau:
-Điện trở mạch phần ứng càng tăng độ dốc đặc tính càng lớn và tốc độ
càng giảm, phương pháp này chỉ điều chỉnh tốc độ dưới tốc độ định mức
do chỉ có thể tăng điện trở phần ứng.
-Tổn hao công suất của hệ lớn do nhiệt phát sinh trên điện trở khi điều
chỉnh
-Dải điều chỉnh phụ thuộc vào trị số mô men tải, tải càng lớn thì dải điều
chỉnh càng lớn.
-Điều chỉnh theo phương pháp này thường chỉ điều chỉnh theo cấp bằng
cách đóng cắt các cấp điện trở phụ dùng tiếp điểm congtactor.
2.2.Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông

Để điều chỉnh từ thông ta thay đổi dòng điện kích từ trong mạch phần
cảm I
t
, giữ nguyên điện áp cấp cho mạch phần ứng U = U
đm
= const và
Nguyễn Bình Minh