Tài liệu tham khảo
LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây cả nước ta đang bước vào công cuộc công
nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước, sự giáo dục đóng vai trò quan trọng trong
công cuộc này đặc biệt là đào tạo ra đội ngũ có tay nghề cao biết kết hợp chặt
chẽ lý thuyết và thực tiễn vào lao động sản xuất.
Cùng với sự phát triển của các ngành kỹ thuật điện điện tử, công nghệ
thông tin, ngành kỹ thuật điều khiển và tự động hoá đã và đang đạt được
nhiều tiến bộ mới. Tự động hoá quá trình sản xuất đang được phổ biến rộng
rĩa trong các hệ thống công nghiệp trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói
riêng. Tự động hoá không những làm giảm nhẹ sức lao động cho con người
mà còn góp phần rất lớn trong việc nâng cao năng suất lao động, cải thiện
chất lượng sản phẩm.
Với mục tiêu công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước, ngày càng có
thêm nhiều xí nghiệp mới sử dụng kỹ thuật cao, đòi hỏi cán bộ kỹ thuật và kỹ
sư điện những kiến thức về điện tử công suất, về truyền động điện, về vi mạch
và xử lý trong công tác kỹ thuật hiện tại.
Để đáp ứng những nhu cầu khó khăn đó em được giao nhiệm vụ làm đồ
án "Thiết kế bộ điều khiển động cơ một chiều kích từ độc lập".
Việc làm đồ án tốt nghiệp đã giúp em ôn lại phần lý thuyết đã được học
ở trường kết hợp với thực tiễn lao động sản xuất của nhà máy trong thời gian
em thực tập đã giúp em hiểu sâu hơn, biết vận dụng được lý thuyết được học
ở trường vào thực tiễn.
Đồ án của em gồm có 5 chương, giới thiệu về công nghệ cán thép nóng,
các biểu thức tính toán, đưa ra phương án chọn công suất động cơ. Vấn đề
điều chỉnh tốc độ, động cơ điện một chiều, phân tích tính toán mạch lực và
mạch điều khiển. Tổng hợp hệ thống truyền động điện động cơ một chiều và
mô phỏng bằng Simulink.
1
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi
Tài liệu tham khảo
CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM VỀ CÔNG NGHỆ CÁN
1.1. LÝ THUYẾT CÁN
Cán là một hình thức gia công bằng áp lực để làm thay đổi hình dạng
và kích thước của vật thể kim loại dựa vào biến dạng dẻo của nó.
Yêu cầu quan trọng trong quá trình cán là ứng suất nội biến dạng dẻo,
không được lớn, đồng thời kim loại vẫn giữ được độ bền cao.
Cán là phương pháp biến dạng kim loại giữa hai trục cán quay ngược
chiều, phôi được biến dạng liên tục và di chuyển nhờ sự quay liên tục của trục
cán, ma sát giữa trục cán và phôi. Phôi cán ăn vào trục cán nhờ lực ma sát tiếp
xúc giữa phôi và trục cán, do cấu tạo trục quay nên khi phôi bị lực ma sát T
kéo vào khe hở giữa hai trục cán phát sinh ra lực P, lực P ta gọi là lực cán.
Dưới tác dụng của lực cán P vật cán bị giảm chiều cao từ H tơi h, phần kim
loại bị biến dạng trên chủ yếu làm cho vật cán dài ra, còn một phần làm cho
vật cán giãn rộng từ B tới b.
Hình 1.1: Sơ đồ quá trình cán trong trục phẳng
2
Tài liệu tham khảo
1.2. MÁY CÁN
Máy cán là loại máy gia công kim loại bằng áp lực để cán ra sản phẩm
có hình dạng và kích thước nhất định, máy gồm 3 bộ phận chính như hình
H1.2
Giá cán là một thiết bị nằm trong máy cán mà tại đó xảy ra quá trình
cán. Cấu tạo giá cán như hình H1.3
Động cơ điện dùng động cơ một chiều, nguồn một chiều được cấp từ bộ
chỉnh lưu riêng.
Hình 1.2: Cấu tạo máy cán
3
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi
Tài liệu tham khảo
H1.3. Cấu tạo giá cán
1.3. CÁC BIỂU THỨC TÍNH TOÁN VÀ ĐIỀU KIỆN CÁN
Khi cho phôi kim loại vào hộp cán thì phôi bị kẹp và ép chặt giữa hai
trục cán quay ngược chiều nhau, kết quả là bề dày của phôi giảm đi, chiều dài
của phôi tăng lên, chiều rộng cũng tăng chút ít.
Coi máy cán có hai trục cán giống hệt nhau, quay ngược chiều nhau với
cùng tốc độ và phôi cán có cơ tính đồng đều, kí hiệu các đại lượng của phôi.
4
Tài liệu tham khảo
H 1.4. Sơ đồ cán phôi
H: Bề dày
B: Chiều rộng
L: Chiều cao
F: Tiết diện
L2 > L1, H2 < H1, B2 > B1, F2 < F1
1.3.1. Các thông số cơ bản
a. Hệ số kéo dài
Là tỷ số chiều dài sau khi cán và trước khi cán
λ=
L2
( > 1)
L1
(1-1)
Sau n lần cán, hệ số kéo dài toàn phần
λ=
n
λi
π
(1-2)
Nếu coi thể tích phôi không đổi (V1 ≈ V2) thì
5
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi
Tài liệu tham khảo
λ=
L 2 V2 / F2 F1
=
=
L1 V1 / F1 F2
(1-3)
Nếu coi độ mở rộng là không đáng kể (B1 ≈B2) thì
λ=
L 2 F2 H1B1 H1
= =
=
L1 F1 H 2 B 2 H 2
(1-4)
b. Cung ngoạm
Là cung tròn trên trục cán tiếp xúc với phôi cán (cung AB ở hình H1.5).
c. Góc ngoạm
Là góc tâm α ứng với cung ngoạm vùng biến dạng và vùng gạch chéo
của phôi cán trên hình H1.5
Tại mỗi thời điểm cho cùng biến dạng là thể tích kim loại giới hạn bởi
cung ngoạm α và các mặt phẳng thẳng đứng tại đầu và trục của kim loại và tại
đầu ra khỏi trục của kim loại tương ứng qua các điểm A và B.
6
Tài liệu tham khảo
1.3.2. Điều kiện để trục cán ngoạm được kim loại:
α
Tx
T
'
H1.5. Lực của trục cán tác dụng lên phôi
Trục cán ngoạm phôi và cán ép được là nhờ lực ma sát tiếp xúc xuất
hiện trên cung ngoạm AB khi trục quay. Nhưng ngoài trục kéo vào do trục
cán gây ra còn lực đẩy ra.
Nếu lực đẩy lớn hơn lực kéo vào thì trục cán không ngoạm được phôi.
→
→
Lúc ngoạm phôi trục cán tác dụng phôi lực P , đồng thời lực ma sát T
tiếp tuyến với mặt tròn trục cán có xu hướng kéo phôi vào trục cán, phân tích
→
→
P và T theo các phương yy và xx ta thấy.
Nếu Px >Tx thì trục cán không ngoạm được phôi
Nếu Px
Vậy, điều kiện ngoạm phôi là Tx ≥ Px hay T ≥ T tgα
(1-5)
Vì lực ma sát trượt T = P Kms = Ptgδms
Trong đó Kms: hệ số ma sát trượt
δms: góc ma sát trượt, nên biểu thức (1-5) có thể viết lại như sau:
PKms = P lg δms ≥ P tgα.
Suy ra, điều kiện trục ngoạm được phôi là
7
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi
Tài liệu tham khảo
Kms ≥ tgα
(1-6)
Hay δms ≥ α
(1-7)
Kết luận: trục cán chỉ ngoạm được phôi khi hệ số ma sát trượt lớn hơn
tang của góc ngoạm hay góc ma sát trượt lớn hơn góc ngoạm.
Khi cán nóng: Kms = m (1,05 – 0,0005t) = 0,25 ÷ 0,60
Trong đó:
t: Nhiệt độ kim loại, 0C
m: Hệ số m = 1, cán nóng trên trục thép
a. Độ nén (ép)
Δh = H1 – H2
(1-8)
Từ hình (1-5) ta có
H1 = H2 + 2 BC
Nên Δh = 2BC = 2 ( OB − OC ) = 2 ( R − RCosα )
(1-9)
Δh = D (1 - cosα)
b. Độ mở rộng (ngang)
Mục đích của cán là làm nhỏ và kéo dài phôi nên việc tăng chiều rộng
của phôi là điều không mong muốn. Độ mở rộng sẽ tăng khi tăng độ nén
đường kính trục cán và hệ số ma sát.
ΔB = B2 – B1
(1-10)
ΔB = a.Δh
(1-11)
Trong đó
a: hệ số do chú ý đến ảnh hưởng củ T0
a = 0,25 khi T0>10000C
a = 0,35 khi T0<10000C
c. Sự vượt trước và chậm sau
8
Tài liệu tham khảo
Khi cán, sự vượt trước là hiện tượng tốc độ ra V2 của phôi lớn hơn tốc
độ dài V của trục cán (H1.6).
Độ vượt trước đặc trưng bởi tỷ số:
~=
V2 − V
[% ]
V
Trong đó
V: Tốc độ dài trục cán
V2: Tốc độ phôi ra khỏi trục cán
Còn sự chậm sau là hiện tượng tốc độ và trục cán V1 của phôi nhỏ hơn
tốc độ dài V của trục cán.
α
γ
V
H1.6: Hiện tượng vượt trước chậm sau
Như vậy ta có
V1 < V < V2
Và trong vùng biến dạng, tốc độ phôi tăng dần từ V1 đến V2 nên sẽ có
một tiết diện nào đó. Tốc độ phôi bằng tốc độ dài trục cán. Tiết diện này gọi
là tiết diện tới hạn. Góc tâm tương ứng γ gọi là góc tới hạn.
Lý thuyết cán cho biết, góc tới hạn tính theo công thức
9
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi
Tài liệu tham khảo
γ=
α⎛
α ⎞ α
⎜1 −
⎟<
2 ⎝ 2δ ms ⎠ 2
Trong đó:
(1-13)
α là góc ngoạm
δms là góc ma sát
Tiết diện tới hạn phân bố ở nửa bên phải góc ngoạm (H1.5) là