thuyết minh đồ án công nghệ chế tạo máy doa

Thuyết minh đồ án
Lời nói đầu
rong điều kiện công cuộc kiến thiết nớc nhà đang bớc vào thời kỳ công
nghiệp hoá - hiện đại hoá với những cơ hội thuận lợi và những khó khăn
thách thức lớn. Điều này đặt ra cho thế hệ trẻ, những ngời chủ tơng lai của đất
nớc những nhiệm vụ năng nề.
T
Sự phát triển nhanh chóng của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật nói
chung và trong lĩnh vực điện - điện tử - tin học nói riêng làm cho bộ mặt của
xã hội thay đổi từng ngày. Trong hoàn cảnh đó, để đáp ứng đợc những điều
kiện thực tiễn của sản xuất đòi hỏi những ngời kĩ s điện tơng lai phải đợc trang
bị những kiến thức chuyên nghành một cách sâu rộng.
Trong khuôn khổ chơng trình đào tạo kỹ s nghành tự động hoá - cung
cấp điện; nhằm giúp cho sinh viên trớc khi ra trờng có điều kiện hệ thống hoá
lại những kiến thức đã đợc trang bị ở trờng cũng nh có điều kiện tiếp cận với
những mô hình kỹ thuật chuyên nghành của thực tiễn trong sản xuất, đồng
thời cũng giúp cho sinh viên có cơ hội t duy độc lập nghiên cứu và thiết kế.
Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên tổ chức cho sinh viên tr-
ớc khi ra trờng làm đồ án tốt nghiệp - bản đồ án tốt nghiệp này ra đời trong
hoàn cảnh đó.
Thực tiễn trong các xí nghiệp công nghiệp hiện nay đang đặt ra vấn đề là phải
cải tạo, nâng cấp lại những thiết bị và dây truyền sản xuất cũ theo quan điểm
là giữ lại những phần thiết bị đã hoàn thiện hoặc còn phù hợp, cải tạo và thay
thế những phần đã lạc hậu hoặc có nhiều nhợc điểm để cho ra những thiết bị
khi đa vào sản xuất cho năng suất và chất lợng sản phẩm cao. Dựa trên nền
tảng đó bản đồ án thiết kế hệ thống trang bị điện cho truyền động ăn dao của
máy doa vạn năng 2620B tập trung vào giải quyết, cải tạo hệ thống trang bị
điện cho máy.
Bản đồ án gồm 5 phần:
Phần I: Tìm hiểu công nghệ của máy
Phần II: Thiết kế sơ đồ nguyên lý

Trờng Đại học KTCN



1
Thuyết minh đồ án
Phần III: Tính chọn thiết bị
Phần IV: Xây dựng đặc tính tĩnh
PhầnV: Xây dựng đặc tính quá độ - xét ổn định và hiệu chỉnh hệ
thống
Trên tinh thần làm việc nghiêm túc, với những lỗ lực cao của bản thân
nội dung của bản đồ án đợc xây dựng trên cơ sở những tính toán logic và khoa
học có tính thuyết phục cao. Bản đồ án đợc trình bày một cách logic,gọn nhằm
giúp cho ngời đọc dễ hiểu, các số liệu đợc lấy từ những tài liệu có uy tín. Tuy
nhiên, do kiến thức còn hạn chế, trong phạm vi thời gian có hạn, lợng kiến
thức lớn nên bản đồ án không khỏi còn những khiếm khuyết. Em mong nhận
đợc sự góp xây dựng của các thầy cũng nh bè bạn để bản đồ án đợc hoàn thiện
hơn.
Trong qúa trình làm đồ án em đã nhận đợc sự giúp đỡ, hớng dẫn, chỉ
bảo nhiệt tình của các thầy giáo cũng nh sự góp ý xây dựng của các bạn bè
đồng nghiệp. Đặc biệt là sự giúp đỡ của thầy Trần Xuân Minh công tác trong
bộ môn tự động hoá của trờng. Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ này.
Thái Nguyên ngày 15/9/1999
Sinh viên thiết kế

Trờng Đại học KTCN



2

ThuyÕt minh ®å ¸n
PhÇn I
giíi thiÖu c«ng nghÖ cña m¸y
Trêng §¹i häc KTCN



3
Thuyết minh đồ án
I.1 chức năng - công dụng của máy doa
I- chức năng và công dụng của máy doa
Máy doa thuộc nhóm máy cắt gọt kim loại . Doa là một phơng pháp gia
công chi tiết ,doa thuộc công đoạn gia công tinh ,nó gia công các lỗ đã đợc
khoan ,khoét, những lỗ hình côn, hình trụ, cắt ren. Ngoài ra máy doa còn có
thể đợc dùng để phay.
Doa là một phơng pháp gia công tinh nó có thể đạt độ bóng bề mặt từ
6-9 và cấp chính xác từ 4 - 2 hoặc cấp chính xác 1.
II- phân loại máy doa
Máy doa là máy gia công cắt gọt kim loại . Trên truyền động chính của
máy có thể gá mũi khoan hoặc mũi doa, vì vậy máy có thể gia công thô
(khoan ,khoét các lỗ hình côn ,hình trụ); có thể gia công tinh khi gá mũi doa.
Đặc điểm của máy doa là có thể gia công đồng thời nhiều lỗ có trục
song song hoặc trục thẳng góc với nhau.
Máy doa có nhiều loại khác nhau với kích cỡ , công dụng và mức độ
chuyên môn hoá khác nhau.
- Nếu phân loại theo chức năng, công dụng có thể phân ra :
+ Máy khoan , khoét
+ Máy doa
- Phân loại theo chuyển động :
+Doa đứng: dao quay theo phơng thẳng đứng

+Doa ngang: dao quay theo phơng nằm ngang
- Phân loại theo mức độ trang bị điện :
+Loại đơn giản: thờng dùng động cơ KĐB không có điều chỉnh tốc độ về
điện.
+Loại trung bình thờng dùng động cơ KĐB điều chỉnh tốc độ bằng cách
thay đổi số đôi cực hoặc dùng ddộng cơ một chiều nhng là hệ thống hở.
+Loại phức tạp : dùng động cơ một chiều kích từ độc lập điều khiển theo
hệ kín hoặc có thể điều khiển theo chơng trình . Đây là loại máy doa gia công
có độ chính xác rất cao.
Trờng Đại học KTCN



4
Thuyết minh đồ án
- Nếu phân loại theo trọng lợng của máy ,ta có:
+Loại nhỏ : trọng lợng của máy nhỏ hơn 10 tấn
+Loại trung bình :trọng lợng của máy từ 10 - 100 tấn
+Loại lớn: trọng lợng máy lớn hơn 100 tấn.
I.2 giới thiệu máy doa 2620B
I-Giới thiệu máy
1/ Chức năng của máy
Máy doa ngang 2620B nằm trong nhóm máy cắt gọt kim loại thứ ba,Đây
là loại máy có vai trò quan trọng trong nền công nghiệp bởi vì nó là loại máy
doa vạn năng . Loại máy này có hệ thống trang bị điện hiện đại, nó có thể gia
công đợc nhiều loại chi tiết khác nhau, khả năng công nghệ của nó có thể
dùng để doa, khoan, khoét, phay với các nguyên công sau:
- Nguyên công doa: thờng doa các lỗ hình côn ,hình trụ, các mặt phẳng vuông
góc với nhau có độ định tâm cao.
- Nguyên công tiện: khi nắp lỡi dao tiện thì có thể tiện trong ,cắt mặt đầu, cắt

ren Với nguyên công cắt ren thì truyền động ăn dao đợc truyền từ
trục chính.
-Nguyên công khoan: khi cần gia công các lỗ có độ định tâm cao ta có thể
thực hiện trên máy doa, nguyên công này thờng nặng nề nhất.
- Nguyên công phay: phay mặt đầu, phay mặt phẳng, phay mặt trong ,phay
mặt ngoài.
2/ Các truyền động cơ bản của máy doa
a, Truyền động chính
Truyền động chính trong máy doa 2620B là truyền động quay mâm gá
dao, truyền động này đợc thực hiện nhờ động cơ KĐB ro to lồng sóc, thay đổi
tốc độ nhờ thay đổi cách đấy dây từ -YY
Tốc độ của trục và mâm gá dao thay đổi trong phạm vi rộng có cấp nhờ
hộp tốc độ Khi thay đổi tốc độ nếu các bánh răng cha ăn khớp động cơ đợc
đóng điện với mô men nhỏ tạo điêù kiện cho các bánh răng vào ăn khớp,
Trờng Đại học KTCN



5
Thuyết minh đồ án
truyền động này có nhiều cấp tốc độ nhờ kết hợp cả hai phơng pháp thay đổi
tốc độ bằng điện và bằng cơ khí.
Động cơ chính đợc hãm ngợc sau khi ấn nút dừng hoặc sau khi ấn nút
thử máy.
b, Truyền động ăn dao
Bao gồm các truyền động:
- Chuyển động tịnh tiến theo phơng ngang.
-Chuyển động sang trái.
-Chuyển động sang phải
Ngoài ra còn có chuyển động của bàn máy và ụ máy theo hai chiều, các

chuyển động này đợc truyền động bằng động cơ điện một chiều kích từ độc
lập và nó là truyền động quan trọng nhất, phức tạp nhất trong máy doa với
những yêu cầu về các thông số chất lợng rất cao.
c, Các truyền động phụ
- Truyền động di chuyển cơ cấu kẹp chi tiết, đợc thực hiện nhờ động cơ KĐB
ro to lồng sóc.
- Các truyền động bơm nớc, bơm dầu
3- Kết cấu của máy doa 2620B
a, Thân máy
Là phần cố định so với bệ máy, có kết cấu hình chữ U, hai đầu có hai ụ
b, ụ chính
Nằm trên thân máy, có thể chuyển động tịnh tiến so vớithân máy. Động
cơ trục chính đợc gắn vào thân máy cùng với hộp tốc độ, quá trình di chuyển
đợc thực hiên nhờ trục chính hoặc động cơ chạy dao .
c, ụ trục phụ
Nằm trên thân máy có thể chuyển động tịnh tiến nhờ động cơ ăn dao
hoặc bằng tay. Khi gia công chi tiết có đòi hỏi độ chính xác cao thì nó có tác
dụng giữ dao.
d, Bàn máy
Đợc bố trí giữa hai ụ, có thể di chuyển ngang, dọc, qua trái, qua phải.
Trờng Đại học KTCN



6
Thuyết minh đồ án
4/ Các chế độ vận hành của máy
a, Máy doa ngang 2620B có các chế độ vận hành sau:
+Truyền dộng ăn dao nhờ hai chế độ vận hành bằng tay hoặc tự động.
+ Trong quá trình vận hành có thể thực hiện chạy nhanh bàn dao bằng phơng

pháp giảm từ thông động cơ. Chỉnh định toạ độ của ụ, trục nhờ hệ kính phóng
đại quang học.
+Điều khiển máy nhờ các nút bấm và tay gạt, chúng đợc bố chí trên hai ụ
máy.
b,Các thông số kỹ thuật của máy
+Đờng kính trục chính D= 90 mm
+Kích thớc bàn máy 900 - 1200 mm
+ Độ dịch chuyển dọc của bàn máy :1090 mm
+ Độ dịch chuyển hớng tâm của mâm cặp :170 mm
+ Tốc độ quay của trục chính :12,5- 2000 V/p
+ Mô men cực đại trên trục chính :308 KN.m
+ Tốc độ quay của mâm cặp: 80-200 V/p
+ Phạm vi ăn dao của bàn : 1,4 - 1110 mm/p
+ Pham vi ăn dao của ụ : 1,4 - 1170 mm/p
+ Phạm vi ăn dao của mâm cặp : 9,8 - 700 mm/p
+ Phạm vi ăn dao của trục chính : 2,2 - 1760 mm/p
+ Lực ăn dao cực đại của trục chính : 1500 KN
+ Lực ăn dao cực đại của ụ : 2000 KN
+ Lực ăn dao cực đại của bàn máy : 2000 KN
+ Kích thớc lỗ doa lớn nhất khi gia công :
- Bằng trục chính :320 mm
- Bằng mâm cặp :600 mm
+ Kích thớc lớn nhất khi tiện mặt đầu :550 mm
+ Trọng lợng lớn nhất của chi tiết gia công :200 Kg
+ Trọng lợng bàn máy : 1500 Kg
+ Kích thớc máy :750 x 3000 x 3000 mm
Trờng Đại học KTCN

7
Thuyết minh đồ án
+ Động cơ truyền động chính là động cơ KĐB ro to lồng sóc có hai cấp
tốc độ P
đm
=10 Kw . Tốc độ định mức : N
đm
= 1460 , 2890 (v/p)
+ Động cơ truyền động ăn dao là động cơ một chiều kích từ độc lập.
II-Các yêu cầu trang bị điện cho truyền động ăn dao của máy doa 2620B
Trong máy doa ngang 2620B truyền động ăn dao là truyền động phức
tạp nhất, nó đòi hỏi hệ thống trang bị điện có mức độ tự động hoá cao. ở
truyền động này dùng động cơ một chiều kích từ độc lập, truyền động này có
các yêu cầu về chỉ tiêu chất lợng nh sau:
1, Phạm vi điều chỉnh tốc độ
Truyền động ăn dao của máy doa ngang 2620B có yêu cầu phạm vi tốc
độ rộng, dải điều chỉnh đợc đặc trng bởi hệ số:
1
800
min
max
==
n
n
D
2, Độ trơn khi điều chỉnh
Vì máy làm việc ở nhiều chế độ gia công khác nhau nh doa lỗ có đờng
kính lớn thì cần tốc độ nhỏ, còn khi phay thì cần tốc độ lớn . Để đảm bảo chất
lợng gia công bề mặt có độ bóng từ 6- 9 thì tốc độ phải đợc điều chỉnh vô
cấp.

= =
+
n
n
i
i
1
1
4,Độ ổn định tốc độ khi làm việc
Để đảm bảo duy trì ổn định tốc độ đạt mức chính xác cao ngay cả khi
tốc độ truyền động chính thay đổi . Khi phụ tải biến đổi từ 0 ữ M
max
thì yêu
cầu độ sụt tốc độ là:
n
n n
n
i dmi
i
=

ữ
0
0
3 5( )%
4,Sự phù hợp giữa đặc tính điều chỉnh và đặc tính cơ
Truyền độmg ăn dao của máy bao gồm các chuyển động tịnh tiến, nếu
mô men cản M
C
do lực kéo ăn dao qui định thì nó phải đảm bảo phụ tải có mô

men M lớn nhất.
Trờng Đại học KTCN



8
Thuyết minh đồ án
Nếu yêu cầu mô men M = const thì M
max
này đợc xác định bởi lực ăn
dao, bao gồm : lực kéo F
x
,tổn hao ma sát trên gờ trợt của máy.
Trong hầu hết phạm vi điều chỉnh ở vùng tốc độ thấp lực ăn dao bị hạn chế bởi
chiều sâu cắt do F
x
không đạt tới trị số cực đại mà phụ tải vào tốc độ ăn dao.
Mà vùng tốc độ cao, lực ăn dao còn phụ thuộc vào công suất của truyền động
chính vì những cấp ăn dao cực đại chỉ sử dụng với các cấp tốc độ chính xác
cực đại, do đó có thể dẫn tới quá tải và gây nguy hiểm cho truyền động chính.
Mặt khác, cũng với cấp tốc độ này thờng dùng để gia công tinh lên lực ăn dao
không cần lớn, nếu có kể đến sự biến đổi của lực ma sát trên gờ trợt ảnh hởng
tới tốc độ thì lực kéo bàn là Q
n
và đợc biểu diễn nh hình vẽ sau :
ở vùng tốc độ gia công ta có:
M=const , P tỉ lệ với U
ở vùng chạy dao nhanh:
M P/n ; P=const
5,Yêu cầu tự động hạn chế phụ tải

Trong quá trình làm việc thờng xảy ra quá tải tĩnh và quá tải động
- Quá tải tĩnh: do vật liệu không đồng nhất, khi dao cắt đi vào vùng chai cứng
hoặc khi nhiệt độ tăng quá làm cho công suất cắt tăng dẫn tới quá tải.
Trờng Đại học KTCN



9
M
c
,P
c
n
0
n
1
n
2
m
c
p
c
F,Q
v
n
q
đm
f
đm
0

hình 1-1
Thuyết minh đồ án
-Quá tải động:đó là các quá trình khởi động ,hãm , đảo chiều. Để rút ngắn thời
gian quá tải động thì cần phải rút ngắn quá trình này.
Các biện pháp hạn chế phụ tải:
+ Hạn chế phụ tải truyền động chính thông qua truyền động ăn dao.
+ Hạn chế phụ tải tĩnh và động bằng phơng pháp sử dụng khâu phản hồi âm
dòng có ngắt.
6, Yêu cầu hãm dừng chính xác
Việc dừng máy chính xác là một yêu cầu rất qua trọng. Bởi vì khi dừng
chính xác thì đảm bảo chất lợng sản phẩm, tăng năng suất của máy, an toàn
cho thiết bị và ngời vận hành.
Các biện pháp nâng cao chất lợng quá trình hãm ( giảm thời gian hãm)
- Sử dụng những thiết bị khống chế.
-Tăng gia tốc của hệ thống.
-Sử dụng những vật liệu nhẹ để giảm thành phần mô men quán tính.
- Tăng lực cản bằng cơ khí.
- Hãm bằng điện , sử dụng một trong ba phơng pháp:
+ Hãm ngợc
+Hãm động năng
+ Hãm tái sinh
- Giảm tốc độ bằng cách giảm điện áp đặt vào phần ứng động cơ.
7, Yêu cầu về đảo chiều
Đặc điểm công nghệ của máy doa 2620B là có đảo chiều, để đảm bảo
năng suất cho máy thì việc yêu cầu về đảo chiều là rất quan trọng.
8, Yêu cầu về kinh tế
+ Hệ thống thiết kế ra phải đảm bảo có kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, thuận thiện
cho vận hành và sửa chữa.
+Vốn đầu t mua sắm thiết bị , chi phí vận hành phải hợp lý.
+Giá thành hệ thống h, trong khi phải thoả mãn các yêu cầu về kỹ thuật.

Trờng Đại học KTCN



10
ThuyÕt minh ®å ¸n
PhÇn ii
ThiÕt kÕ s¬ ®å nguyªn lý
Trêng §¹i häc KTCN



11
Thuyết minh đồ án
ii. 1 giới thiệu chung
I- Khái niệm chung
Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, các máy sản suất
ngày càng đa dạng và có nhiều chức năng dẫn tới hệ thống trang bị điện ngày
càng phức tạp và đòi hỏi độ chính xác, tin cậy cao.
Do bộ biến đổi năng lợng điện xoay chiều thành một chiều có thể sử
dụng nhiều thiết bị nh hệ thống máy phát, khuyếch đại từ, hệ thống van.
Chúng đợc điều khiển theo những nguyên tắc khác nhau và có những u, nhợc
điểm khác nhau; khi kết hợp những hệ thống này với động cơ điện một chiều
ta có đợc những hệ thống truyền động có chất lợng khác nhau. Do đó để có đ-
ợc một phơng án truyền động phù hợp với từng loại công nghệ đòi hỏi nhà
thiết kế phải có sự so sánh logic dựa trên những chỉ tiêu về kỹ thuật và kinh tế.
II- Nội dung chọn phơng án
Trong thực tế, khi đứng trớc một vấn đề sẽ có nhiều phơng án giải
quyết. Tuy nhiên mỗi phơng án có những u, nhợc điểm riêng và nhiệm vụ của
nhà thiết kế là phải chọn ra đợc phơng án tốt nhất.

Đối với các hệ thống truyền động đơn giản không có những yêu cầu cao
thì chỉ cần dùng các động cơ xoay chiều với hệ thống điều khiển đơn giản.
Còn các hệ thống truyền động phức tạp có yêu cầu cao về chất lợng nh điều
chỉnh trơn, dải điều chỉnh rộng, đảo chều thì phải dùng động cơ một chiều,
các hệ thống điều khiển đi với nó phải đảm bảo đợc các yêu cầu và có khả
năng tự động hoá cao.
Nh vậy, để chọn đợc hệ thống truyền động phù hợp chúng ta phải dựa
vào công nghệ của máy từ đó đa ra những phơng án đáp ứng đợc yêu cầu công
nghệ này. Để chọn đợc phơng án tốt nhất trong các phơng án đa ra cần so sánh
chúng về kỹ thuật và kinh tế. Đối với truyền động động cơ điện một chiều thì
bộ biến đổi là phần tử rất quan trọng, nó quyết định đến chất lợng của hệ
thống. Do đó việc chọn lựa phơng án của ta là chọn bộ biến đổi thông qua việc
xét ở hệ thống ( bộ biến đổi - động cơ ).
Trờng Đại học KTCN



12
Thuyết minh đồ án
III- ý nghĩa của việc lựa chọn phơng án
Việc so sánh lựa chọn đợc phơng án hợp lý nhất có một ý nghĩa đặc biệt
quan trọng, nó đợc thể hiện qua các mặt:
+ Đảm bảo đợc yêu cầu công nghệ của máy sản suất.
+ Đảm bảo làm việc tin cậy, lâu dài.
+ Giảm giá thành sản phẩm và tăng năg suất lao động.
+ Khi sải ra hỏng hóc có thể sửa chữa, thay thế dễ dàng với các linh kiện ,
thiết bị dự trữ sẵn có, dễ kiếm, dễ mua.
2-2 các phơng án truyền động
I- Các phơng án đa ra
Để có dợc phơng án truyền động phù hợp xét trên cả hai khía cạnh kỹ

thuật và kinh tế cho truyền động ăn dao của máy doa 2620B, ở đây em đa ra
một số phơng án mà đáp ứng đợc các yêu cầu về kỹ thuật công nghệ của
truyền động để từ đó làm căn cứ chọn ra phơng án tốt nhất.
Yêu cầu công nghệ của truyền động ăn dao máy doa có những đặc điểm
sau:
+ Phạm vi điều chỉnh:
D= 800:1
+ Độ trơn khi điều chỉnh:
= =
+
n
n
i
i
1
1
+Độ ổn định tốc độ khi làm việc :

n
n n
n
oi dm
oi
=

ữ( )%3 5
Ta thấy rằng do phạm vi điều chỉnh đòi hỏi rộng D=800:1 do vậy các
hệ thống khuyếch đại từ - động cơ, máy phát - động cơ không thoả mãn đợc
chỉ tiêu này. Do vậy ta loại hai phơng án này và đa ra ba phơng án sau:
+ Hệ thống máy điện khuyếch đại - động cơ .

+ Hệ thống van - động cơ.
+ Hệ thống xung áp - động cơ.
Trờng Đại học KTCN



13
Thuyết minh đồ án
II- Phơng án I
Hệ thống máy điện khuyếch đại - động cơ ( MY- Đ )
1,Giới thiệu hệ thống
a, Sơ đồ

+ FT :là máy phát tốc , có nhiệm vụ khâu phản hồi âm tốc độ
+ CKĐ, CKF: là cuộn kích từ của động cơ và máy điện khuyếch đại.
+ KĐ: là khâu khuyếch đại, thực hiện nhiệm vụ khuyếch đai tín hiệu điều
khiển U
ĐK
+U
đ
:là điện áp đặt
2, Hoạt động của hệ thống
Giả sử động cơ sơ cấp Đ/C quay với tốc độ = const , khi ta đặt vào hệ
thống một điện áp đặt U
đ
, thông qua mạch khuyếch đại, cuộn dây CKF đợc
cấp điện, MY đợc kích thích sẽ phát ra điện áp một chiều cấp cho động cơ
động cơ quay .
Trờng Đại học KTCN

14
a b c
MY
Đ/C
ckđ
Đ
ft
ckf
kđ
u
đk
n
u
cđ
Hình 2-1
Thuyết minh đồ án
Do đặc điểm của MY là có cuộn dọc, cuộn ngang ; cuộn ngang đợc
nối ngắn mạch nên có dòng điện lớn và sinh ra từ thông lớn. Do vậy hệ thống
có hệ số khuyếch đại rất lớn.
- Nếu trong quá trình làm việc vì một nguyên nhân nào đó mà làm cho
tốc độ đông cơ giảm, qua biểu thức U
đk
=U
đ
- n ta thấy khi n giảm thì U
đk
tăng qua mạch khuyếch đại I
CKF

tăng và U
d
tăng tốc độ động cơ tăng về trị
số yêu cầu.
Khi tốc độ động cơ tăng quá mức thì quá trình diễn ra ngợc lại. Đó là
nguyên lý ổn định tốc độ.
3, Họ đặc tính cơ của hệ thống
ta có : I
CKF
= K
KĐ
U
đk
= K
KĐ
( Uđ - n )
E

= K
d
K
N
I
CK



E

= K

d
K
N
K
KĐ



(Uđ- n )
đặt : K
d
K
N
K
KĐ
= K

E

MY
= K(U

- n )
Xây dựng phơng trình đặc tính cơ của hệ thống:
n
U
K
R R
K
I

U E
n
E
K
R R
K
I
n
K U n
K
R R
K
I
u
d d
ud uE
d d
u
u EMY
EMY
d d
uE ud
d d
u
cd
d d
uE ud
d d
u
=

+
=
=
+
=


+




( )
Sau khi biến đổi biểu thức này ta đợc:
n
KU
K K
R
K
I
cd
d d d d
u
=
+

.
(*)
Trong đó : K = K
đ

K
N
K
KĐ


U
đ
: là điện áp đặt.
R = R

+ R
đ

Trờng Đại học KTCN



15
Thuyết minh đồ án
Phơng trình (

) là phơng trình
đặc tính cơ của hệ thống. Ta thấy
rằng độ cứng của đặc tính là:


=
+
R

K K
d d
.

Độ cứng khi có mạch vòng phản hồi âm tốc độ đã đợc cải thiện rất
nhiều.
Họ đặc tính cơ của hệ thống đợc vẽ trên hình 2-2.
4, Đánh giá chất lợng hệ thống
a, Ưu điểm
+ Hệ thống làm việc rất linh hoạt.
+ Họ đặc tính cơ có dạng tuyến tính.
+Việc điều chỉnh đều đợc thực hiện trên mạch kích từ nên thuận tiện cho tự
động hoá , nâng cao chất lợng hệ thống.
+ Có hệ số khuyếch đại lớn.
b, Nhợc điểm
+ có nhiều thiết bị quay ,gây ồn.
+ Hiệu suất sử dụng điện năng thấp =
Đ/C



đ
= 0,3 - 0,5
+ Diện tích lắp đặt lớn, đòi hỏi nền móng đặc biệt.
Trờng Đại học KTCN



16
Hình 2-2

nomin
n0max
(I,M)
Thuyết minh đồ án
III - Phơng án II
Hệ thống van -động cơ: (T - Đ )
1,Giới thiệu
a, Sơ đồ
b,Các phần tử của sơ đồ
+ Đ: động cơ một chiều kích từ độc lập,thực hiện chức năng biến
năng lợng điện một chiều thành cơ năng truyền động cho cơ cấu sản xuất.
+ BBĐ: là bộ biến đổi van có điều khiển , thực hiện chức năng
biến năng lợng điện xoay chiều thành năng lợng điện một
chiều cung cấp cho động cơ.
+ U
đ
tín hiệu điện áp đặt.
+ FT máy phát tốc thực hiện chức năng khâu phản hồi âm tốc độ.
+TH & KĐ là khối tổng hợp và khuyếch đại tín hiệu
+ FX là mạch phát xung.
2, Hoạt động của hệ thống
Giả sử ban đầu hệ thống đã đợc đóng vào lới với điện áp thích hợp, lúc
này động cơ vẫn cha làm việc . Khi ta đặt vào hệ thống một điện áp đặt U
đ
Trờng Đại học KTCN



17
a b c

bbđ
ckđ
đ
ft
xđk
fx
th
&
kđ
n
U
đ
Hình 2-3
Thuyết minh đồ án
ứng với một tốc độ nào đó của động cơ.Thông qua khâu TH & KH và mạch
FX sẽ xuất hiện các xung đa tới các chân điều khiển của các van của bộ biến
đổi bộ biến đổi , nếu lúc này nhóm van nào đó đang đợc đặt điện áp thuận ,
van sẽ mở với góc mở . Đầu ra của BBĐ có điện áp U
d
đặt nên phần ứng
động cơ dẫn đến động cơ quay với tốc độ ứng với U
đ
ban đầu.
Trong quá trình làm việc, nếu vì một nguyên nhân nào đó làm cho tốc
độ động cơ giảm thì qua biểu thức : U
ĐK
= U
đ
- n
khi n giảm U

ĐK
tăng giảm U
d
tăng n tăng về điểm làm việc yêu
cầu. Khi n tăng quá mức cho phép thì quá trình diễn ra ngợc lại. Đây là
nguyên lý ổn định tốc độ.
3,Họ đặc tính cơ của hệ thống
Sức điện động của BBĐ:
E
b
= E
bm
cos = U
b
( U
b
=U : điện áp đầu ra của bộ biến đổi )
E
b
= K
KĐ
K
b
( U
đ
- n )

bm
dbKD
E

)nU(KK
actg

=

+Phơng trình đặc tính cơ của hệ thống:
u
bKDdd
ub
dd
cdbKD
u
dd
ub
dd
dbKD
u
dd
b
dd
b
I
KK.K
RR
K
UKK
n
I
K
RR

K
UKK
I
K
RR
K
U
n
+
+


=

+


=

+


=
u
Đây là phơng trình đặc tính cơ của hệ thống.Từ đây ta vẽ đợc họ đặc
tính cơ của hệ thống trên hình 2-4.
Trờng Đại học KTCN

18
Thuyết minh đồ án
4, Đánh giá chất lợng hệ thống
a, Ưu điểm:
+ Do sử dụng các thiết bị bán dẫn ở bộ biến đổi nên hệ thống có độ tác
động nhanh cao, hiệu suất hệ thống cao.
+ Là bộ biến đổi tĩnh có kết cấu gọn nhẹ, không yêu cầu nền móng đặc biệt.
+ Dễ thiết lập các hệ thống tự động kín để nâng cao chất lợng hệ thống.
b, Nhợc điểm:
+ Khả năng chịu quá tải về dòng, áp nhỏ; khi có gia tốc dòng và áp du/dt,
di/dt có nguy cơ làm hỏng các van điện tử
+Sức điện động của bộ biến đổi có dạng đập mạch làm phát sinh thành phần
sóng hài bậc cao gây phát nóng động cơ ( có thể khắc phục nhợc điểm này
bằng cách mắc thêm các cuộn kháng ).
+ Hệ thống làm việc có cos nhỏ.
Trờng Đại học KTCN



19
m
Hình 2-4
n
n
0max
0
Thuyết minh đồ án
IV - Phơng án III
Hệ thống xung áp - động cơ
1, Giới thiệu

a, Sơ đồ
b,Các phần tử của hệ thống
+ Đ: động cơ một chiều kích từ độc lập thực hiện chức năng biến đổi điện
năng một chiều thành cơ năng truyền động cho cơ cấu sản xuất. ckđ là cuộn
kích từ của động cơ.
+ MK : là mạch khoá van có nhiệm vụ tạo xung điện áp ngợc đặt nên van để
khoá van.
+ T :tiristo chức năng nh một khoá đóng mở để băm điện áp nguồn một
chiều.
+ FT : là máy phát tốc thực hiện chức năng khâu phản hồi âm tốc độ.
+Uđ: là tín hiệu điện áp chủ đạo.
+KĐ : là mạch khuyếch đại, có nhiệm vụ khuyếch đại tín hiệu điện áp U
đk
để
đa vào mạch FX.
+FX : là mạch phát xung có nhiệm vụ phát ra xung mở cho van T và xung
khoá cho mạch cho mạch khoá van MK.
Trờng Đại học KTCN



20
+
-
u
D
0
đ
mk
ckđ

xm
xk
fx
kđ
u
đk
ft
n
u
cđ
Hình 2-5
Thuyết minh đồ án
+ D
O
: là van diốt.
2, Hoạt động của hệ thống
Giả sử ban đầu ta đặt vào hệ thống một điện áp chủ đạo U
đ
( khi hệ
thống đã đợc đóng vào nguồn một chiều ) qua nút tổng hợp tín hiệu ta có:
U
đk
= U
đ
- n
Tuy nhiên ban đầu n = 0 U
đk
= U
đ
, tín hiệu này qua mạch KĐ đợc đa

tới mạch FX sẽ pháp ra xung mở đa tới chân điều khiển của van T và ở đầu ra
có sức điện động ra E
b
.
E
t
T
U
b
CK
=
1
Sức điện động này đợc đặt nên động cơ và động cơ sẽ quay với tốc độ t-
ơng ứng với điện áp đặ10t ban đầu. Khi muốn thay đổi tốc độ động cơ ta thay
đổi U
đ
.
Trong quá trình làm việc giả sử nguyên nhân nào đó mà tốc độ động cơ
giảm khi đó qua mạch phản hồi âm tốc độ ta có:
U
đk
= U
đ
- n

Khi n giảm U
đk
tăng t
1
=KU

đk
tăng E
b
tăng và tốc độ động cơ
sẽ tăng về giá trị đặt.
Nếu tốc độ động cơ tăng quá tốc độ đặt thì quá trình diễn ra ngợc lại.
Đây là nguyên lý ổn định tốc độ .
3, Họ đặc tính cơ của hệ thống
Trờng Đại học KTCN



21
u
t
t
1
t
ck
Thuyết minh đồ án
Sức điện động của BBĐ:
E
t
T
U
b
CK
=
1

Phơng trình đặc tính cơ của hê thống:
n
E
K
R R
K
I
t U
T K
R R
K
I
t K u K U n
n
K U
T K K
R R
T K K
I
b
d d
b u
d d
u
CK d d
b u
d d
u
dk cd
cd

CK d d
b u
CK d d
u
=
+
=
+
= =
=
+

+
+



1
1 1 1
1
1 1
( . )
Đây làp phơng trình đặc tính cơ của hệ thống từ phơng trình này ta có
họ đặc tính cơ của hệ thống nh hình vẽ.
nomax
0
no
4, Đánh giá chất lợng hệ thống
a,Ưu điểm
+ Hệ thống này đợc dùng ở những nơi có nguồn một chiều có công suất

lớn hơn công suất của động cơ và khi đó trong sơ đồ thay thế có thể bỏ
qua R
b
và đặc tính cơ có độ cứng cao.
+ Hệ thống này dùng ít van động lực .
+Dễ tự động hoá.
b, Nhợc điểm
Trờng Đại học KTCN



22
M(I)
Hình 2-7
Thuyết minh đồ án
+ Phải có nguồn một chiều hoặc kèm theo bộ nguồn xuay chiều - một
chiều.
+ Dạng điện áp ra có dạng xung gây tổn thất phụ trong động cơ.
+Bộ biến đổi này khi làm việc có thể rơi vào chế độ dòng gián đoạn.
V- Chọn phơng án truyền động
Trong cả ba phơng án đa ra đều đáp ứng đợc yêu cầu công nghệ của
truyền động ăn dao của máy doa. Tuy nhiên, phơng án I với những nhợc điểm
căn bản là:
+ Giá thành đắt vì phải sử dụng nhiều máy điện quay.
+ Gây tiếng ồn, tốn diện tích lắp đặt.
+ Hiệu suất thấp chi phí vận hành lớn.
Vì những lý do đó ta loại phơng án này. Vấn đề là lựa chọn một trong
hai phơng án còn lại.
Trong hai phơng án còn lại ta thấy rằng phơng án III đòi hỏi phải có
nguồn một chiều với công suất lớn, điều này không phải nhà máy cơ khí nào

cũng có đợc. Trong trờng hợp không có nguồn một chiều thì ta phải tạo ra nó
từ nguồn xoay chiều , khi đó phơng án III trở nên phức tạp hơn phơng án II.
Mặt khác đối với truyền động ăn dao của máy doa đòi hỏi phạm vi điều chỉnh
rất lớn ( D= 800:1). Nh vậy nếu sử dụng phơng án III ở vùng tốc độ thấp hệ
thống rất dễ rơi vào làm việc ở chế độ dòng gián đoạn. mà muốn khác phục
điều này cần phải có cuộn kháng với L
K
rất lớn.
Từ những phân tích nh vậy ta thấy rằng phơng án II có tính u việt hơn
cả. Ta chọn phơng án II làm phơng án truyền động cho truyền động ăn dao
của máy doa.
2. 3 Thiết kế sơ đồ nguyên lý
Mạch điện nguyên lý của hệ thống truyền động điện gồm hai phần:
+ Mạch động lực.
+ Mạch diều khiển.
Mạch động lực là phần tử trực tiếp thực hiện các quá trình năng lợng
theo yêu cầu công nghệ đặt ra. Mạch điều khiển có chức năng diều khiển
Trờng Đại học KTCN



23
Thuyết minh đồ án
mạch động lực thực hiện các quá trình công nghệ . Nh vậy khi thiết kế sơ đồ
nguyên lý phải đi từ mạch động lực.
I-Thiết kế mạch động lực
Mạch động lực bao gồm các phần tử: sơ đồ chỉnh lu, cuộn kháng, máy
biến áp động lực, các phần tử R- C. Theo phơng án đã chọn thì động cơ là
động cơ một chiều kích từ độc lập. Nh vậy,việc thiết kế sơ đồ mạch động lực
chỉ còn là lựa chọn các phần tử khác cho phù hợp mà chủ yếu là sơ đồ chỉnh l-

u.
1, Chọn sơ đồ chỉnh lu
Có nhiều sơ đồ chỉnh lu đáp ứng đợc yêu cầu công nghệ. Tuy nhiên ở
mỗi sơ đồ có các chỉ tiêu về chất lợng khác nhau, giá thành khác nhau . Vấn
đề đặt ra là lựa chọn cho phù hợp.
- Các sơ đồ một pha tuy rẻ, song có chất lợng điện áp ra kém, nhất là
khi góc mở lớn, truyền động có phạm vi điều chỉnh lớn do đó đòi hỏi góc
mở dao động rộng và nh vậy sơ đồ một pha khó đáp ứng đợc (khi góc lớn
có nguy cơ hệ thống làm việc ở chế độ dòng gián đoạn ).
- Vì những lẽ đó ta chỉ lựa chọn ở sơ đồ ba pha. Sơ đồ cầu ba pha tuy
có chất lợng điện áp ra tốt hơn sơ đồ tia ba pha, song nó có giá thành cao và
mạch điều khiển cũng phức tạp hơn. Sơ đồ tia ba pha có chất lợng điện áp ra
kém hơn ( điều này có thể khắc phục bằng các cuộn kháng ) song nó hoàn
toàn đáp ứng đợc các yêu cầu công nghệ. Vì những lý do này ta chọn sơ đồ tia
ba pha để chỉnh lu cho động cơ truyền động ăn dao máy doa.
2, Lựa chọn phơng án đảo chiều
Để đảo chiều cho động cơ điện một chiều có hai hớng là đảo chiều
dòng kích từ và đảo chiều điện áp đặt vào phần ứng động cơ.
a, Đảo chiều dòng kích từ
Trờng Đại học KTCN



24
Thuyết minh đồ án
Khi thực hiện đảo chiều quay của động cơ bằng đảo chiều dòng kích từ
thì ta phải giảm điện áp đặt vào phần ứng động cơ vì nếu không động cơ có
nguy cơ bị ngắn mạch. Ta biết rằng:

I

U E
R
U K
R
u
u
u
u
u
=

=


Khi đảo chiều tức U giữ giá trị dơng E đổi dấu chuyển sang âm tức
(U - E) trở thành một tổng của hai thành phần cùng dấu nên rất lớn nên dòng
I rất lớn, đồng thời khi = 0 ( R rất nhỏ ) thì I càng tăng có nguy cơ phá hỏng
động cơ. nh vậy khi thực hiện đảo chiều dòng kích từ (đảm bảo an toàn) thì
thời gian đảo chiều lớn làm giảm năng suất của hệ thống.Mặt khác, ở phơng
pháp này hệ thống có họ đặc tính cơ xấu.
b, Đảo chiều điện áp đặt vào phần ứng động cơ
Phơng pháp này có thể dùng:
+ Sử dụng cầu tiếp điểm của khởi động từ.
+ Dùng hai bộ biến đổi có đảo dòng bằng hai sơ đồchỉnh lu mắc song song
ngợc hoặc đấu chéo.
Khi dùng cầu tiếp điểm thì kém bền vì hệ thống của ta khi làm việc th-
ờng xuyên đảo chiều, mỗi lần đảo chiều dòng hồ quang một chiều sẽ làm mòn
tiếp điểm. Mặt khác, khi đó vùng hãm tái sinh nhỏ, vùng hãm ngợc lớn gây
giật và quá trình hãm ngợc còn làm dòng phần ứng lớn vì:
I

U E
R
U E
R
u
u
u
u
u
=

=
+( )

Dòng điện này có giá rị rất lớn.
- Khi sử dụng sơ đồ đấu chéo mạch lại trở nên phức tạp đòi hỏi máy biến áp
phải có hai cuộn dây thứ cấp.
- Khi dùng hai BBĐ đấu song song ngợc sẽ đảm bảo khắc phục hết những nh-
ợc điểm của các phơng pháp kia, hơn nữa truyền động của ta đòi hỏi đảo chiều
nhanh nên phơng án này là phù hợp hơn cả.
3, Lựa chọn phơng án điều khiển hai bộ chỉnh lu
Trờng Đại học KTCN



25