Thiết kế thay thế hệ thống truyền động quay chi tiết máy mài trũn 3A161

LỜI NÓI ĐẦU
Đất nước ta đang trong giai đoạn thực hiện quá trình công nghiệp hoá
hiện đại hoá đất nước. Nhiều nhà máy nhiều khu công nghiệp, khu chế xuất
ra đời. Để đáp ứng kịp thời nhu cầu phục vụ sản xuất ngày càng gia tăng
trong các nhà máy, khu công nghiệp đòi hỏi việc tự động hoá trong quá trình
hoạt động, sản xuất trong các nhà máy khu công nghệp càng phải được nâng
cao để đưa đến hiệu quả, chất lượng công việc ngày càng tốt hơn. Đứng
trước tình hình đó đòi hỏi cần phải có đội ngũ cán bộ kĩ thuật có trình độ
chuyên môn cao.
Quá trình tìm hiểu thực tế và với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo
Phan Cung đến nay bản đồ án của em đã được hoàn thiện.
Đề tài “ Thiết kế thay thế hệ thống truyền động quay chi tiết máy mài
tròn 3A161” Nhằm giúp cho máy gọn nhẹ hơn, chất lượng điều chỉnh và ổn
định cao hơn. Để tạo được các chi tiết mài chính xác cao đồng thời nâng cao
năng xuất chất lượng sản phẩm.


CHƯƠNG I
TÌM HIỂU CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ GIA CÔNG TRÊN CÁC LOẠI
MÁY MÀI
* Khái niệm mài: mài là một quá trình cơ bản để nâng cao độ chính xác
và độ bóng của chi tiết gia công. Máy mài được dùng để gia công tinh
những chi tiết sau khi gia công chi tiết đó trên máy tiện phay bào.

I. Đặc điểm công nghệ
Máy mài có hai loại chính: Máy mài tròn và máy mài phẳng. Ngoài ra
còn có các máy khác nhau: máy mài vô tâm, máy mài rãnh , máy mài cắt ,
máy mài răng… Thường trên máy mài có ụ chi tiết hoặc bàn, trên đó kẹp chi
tiết và ụ đá mài, trên đó có trục chính với đá mài. Cả hai ụ đều chặt trên bề
máy.

1/ Máy mài tròn:
Máy mài tròn có hai loại : máy mài tròn ngoài và máy mài tròn trong.
Trên máy mài tròn chuyển động chính là chuyển động là chuyển động quay
của đá mài, chuyển động ăn dao là di chuyển tịnh tiến là di chuyển của ụ đá
dọc trục ( ăn dao dọc trục) hoặc di chuyển tịnh tiến theo hướng ngang trục (
ăn dao ngang) hoặc chuyển động quay của chi tiết ( ăn dao vòng).Chuyển
động phụ là di chuyển nhanh ụ đá hoặc chi tiết vv.

HìnhI.1

HìnhI.2


Máy mài mòn ngoài
a) Máy mài tròn ngoài:

Máy mài mòn trong

Máy mài tròn ngoài: Chia thành máy mài tròn thông thường , máy mài
tròn vạn năng và máy mài tròn chuyên dùng.Trên các máy mài tròn thông
thường, bàn bên có thể quay đi một góc 70, do đó có thể mài được mặt côn
với góc ở đỉnh nhỏ. Trên các máy mài tròn vạng năng, ngoài bàn trên quay
được, ụ gá chi tiết và ụ mài cũng có thể quay được quang trục thẳng đứng
của nó một góc rất lớn. Do vậy trên các máy mài có thể mài được chi tiết có
độ côn lớn , mài được các mặt đầu. Máy mài tròn chuyên dùng sử dụng cho
một số chi tiết nhất định như máy mài trục khuỷu. Trên máy mài có thể có
một hoặc nhiều trục chính. Các máy mài tròn đặc trưng bởi đường kính chi
tiết và chiều dài lớn nhất cho phép của chi tiết mài. Với máy mài tròn thông
dụng, đường kính lớn nhất cho phép của chi tiết dao động từ : 100 ữ
1600mm, chiều dài lớn nhất cho phép từ 150 ữ 12500mm.

b) Máy mài tròn trong: Chia thành máy mài tròn trong thông thường,
máy mài tròn trong vạn năng, máy mài tròn trong tự động chuyên dùng và
máy mài trong bán tự động. Trong hầu hết các máy mài tròn trong ( trừ các
máy làmviệc theo phương pháp chạy dao hưóng kính) ụ mài mang trục đá
hoặc ụ trước mang chi tiết sẽ thực hiện chuyển độnh tịnh tiến khứ hồi.
Trên các máy mài tròn thông dụng, kho mài lỗ có đường kính từ
6ữ800mm, ụ mài sẽ thực hiện chuyển dộng tịnh tiến khứ hồi, còn ụ trước gá
chi tiết quay và đứng tại chỗ. Vì ụ mài có khối lượng nhỏ hơn ụ trước nhiều,
do đó sơ đồ chuyển động theo phưong án này cho phép quá trình mài êm
hơn , độ chính xác lỗ gia công cao hơn vì ít ảnh hưỏng của lực ma sát. Ngoài
ra ụ trước cố định còn tạo điều kiện trang bị các cơ cấu khí nén và thuỷ lực
để tháo gá chi tiết dễ dàng, các cơ cấu kiểm tra kích thước lỗ khi mài, cơ cấu
cấp phôi tự động cho máy…
Máy mài tròn trong sử dụng để mài các lỗ thông và không thông có
tiết diện trụ và côn, mài lỗ và mài mặt đầu trên một lần gá.


2/ Máy mài phẳng
Máy mài phẳng có hai loại : Mài bằng biên đá và mặt đầu và mặt đầu.
Chi tiết được kẹp chặt trên bàn máy tròn hoặc chữ nhật. ở máy máy mài
bằng biên đá , đá mài quay tròn và chuyển động tịnh tiến ngang so với chi
tiết, bàn máy mang chi tiết chuyển động tịnh tiến qua lại. Chuyển động
quay của đá là chuyển động chính, chuyển động ăn dao là di chuyển của đá (
ăn dao ngang ) hoặc chuyển động của chi tiết ( ăn dao dọc ).
ở máy mài bằng mặt đầu đá bàn có thể là tròn hoặc chữ nhật, chuyển
động quay của đá mài là chuyển động chính, chuyển động ăn dao là di
chuyển ngang của đá ( ăn dao ngang ) hoặc chuyển động tịnh tiến qua lại
của bàn mang chi tiết ( ăn dao dọc ).
Một tham số quan trọng của chế độ mài : v = 0,5d ựd . 10-3 ( m/s)
Trong đó : d - là đường kính đá mài, mm

ự d - tốc độ quay của đá mài

rad/s. Thông thường v = 30 ữ 50 m/s

II. Các đặc điểm về truyền động điện và trang bị điện của máy
mài
1/ Truyền động chính
Thông thường máy mài không yêu cầu điều chỉnh tốc độ, nên sử dụng
động cơ không đồng bộ rô to lồng sóc. ở máy mài cỡ nặng để duy trì tốc độ
cắt là không đổi khi mòn hay kích thước gia công thay đổi, thường sử dụng
truyền động động cơ có phạm vi điều chỉnh tốc độ là D = 2ữ 4 /1 với công
suất không đổi
ở máy mài trung bình và nhỏ v = 50 ữ 80 m/s nên đá mài có đường
kính lớn thì tốc độ quay đá 1000vg/ ph. ở máy mài có đường kính nhỏ tốc
độ đá rất cao. Động cơ truyền động là các động cơ đặc biệt, đá mài gắn trên
trục động cơ, động cơ có tốc độ ( 2400 ữ 4800 vg/ ph ) , hoặc có thể lên tới


( 150000 ữ 200000vg/ ph) . Nguồn của động cơ là các bộ biến tần, có thể là
các máy phát tần số cao ( BBTquay), hoặc là các bộ biến tần tĩnh ( BBT
bằng thyristor).
Mô men cản tĩnh trên trục động cơ thường là 15 ữ 20 % mô men định
mức. Mô men quán tính của đá và và cơ cấu truyền lực lại lớn: 500 ữ 600%
mô men quán tính của động cơ do đó cần hãm cưỡng bức động cơ quay đá.
Không yêu cầu đảo chiều quay động cơ quay đá.

2 / Truyền động ăn dao
a. Máy mài tròn : ở máy mài cỡ nhỏ truyền động quay chi tiết dùng
động cơ không đồng bộ nhiều cấp tốc độ ( điều chỉnh số đôi cực P) với : D=

(2ữ 4) /1 . ở máy cỡ lớn thì dùng hệ thống bộ biến đổi - động cơ điện một
chiều (BBĐ- ĐM) , hệ số KĐT- ĐM có D=10/1với điều chỉnh điện áp phần
ứng
Truyền động ăn dao dọc của bàn máy tròn cỡ lớn thực hiện theo hệ
BBĐ- ĐM với D= ( 20 ữ 25)/1
Truyền động ăn dao ngang sử dụng thuỷ lực.
b. Máy mài phẳng : Truyền động ăn dao của ụ đá thực hiện lặp lại
nhiều chu kì, sử dụng thuỷ lực. Truyền động ăn dao tịnh tiến qua lại của bàn
dùng hệ truyền động một chiều với D = (8 ữ 10) /1

3 / Truyền động phụ
Sử dụng động cơ không đồng bộ ro to lồng sóc

4 / Đặc tính cơ bản của máy mài:
Đặc tính của cơ cấu sản xuấ được khái quát bằng phương trình
 ω 

M c = M o + ( M dm− M 0) 
ω
 dm

q


Trong đó:
Mw: Mô men ứng với tốc độ w = 0
Mđm: Mô men ứng với tốc độ định mức wđm
Mc: Mô men ứng với tốc độ w
q: Số mũ phụ thuộc vào loại cơ cấu sản xuất với máy mài nói riêng và
máy cắt gọt kim loại nói chung, q thường nhận hai giá trị q = 1 (ứng với

truyền động chính Mc = 1/w và p = Const) và q = 0 (ứng với truyền động ăn
dao Mc = Mđ = Const).
Trong thực tế, đặc tính cơ cấu của sản xuất không giữ được cố định
theo một quy luật trong toàn bộ phạm vi điều chỉnh tốc độ mà thay đổi theo
điều kiện công nghệ hoặc điều kiện tự nhiên.
Đối với truyền động chính của máy mài mòn, nói chung công suất
không đổi (p = Const) khi tốc độ thay đổi còn mô men tỷ lệ ngược với tốc
độ Mc = 1/w. Như vậy, ở tốc độ thấp mô men có thể lớn nên kích thước các
bộ phận cơ khí phải chọn lớn lên, điều đó không có lợi. Mặt khác, thực tế
sản xuất cho thấy rằng các tốc độ thấp chỉ dùng cho các chế độ làm việc nhẹ
(Fz và pz phải nhỏ) vì vậy ở vùng tốc độ thấp, người ta giữ mô men không
thay đổi còn công suất thay đổi theo quan hệ bậc nhất với tốc độ.
Đối với truyền động ăn dao nói chung, mô men không thay đổi khi điều
chỉnh tốc độ. Tuy nhiên, ở vùng tốc độ thấp, lượng ăn dao nhỏ, lực cắt F z bị
hạn chế bởi chiều sâu cắt tới hạn t. Trong vùng này, khi tốc độ ăn dao giảm,
lực ăn dao và mô men ăn dao cũng giảm theo. Ở vùng tốc độ cao, tương ứng
với tốc độ Vz của truyền động chính cũng phải lớn, nếu giữ F ad lớn như cũ
thì công suất truyền động sẽ quá lớn, do đó cho phép giảm nhỏ lực ăn dao
vùng này, mô men truyền động ăn dao cũng giảm theo.
F2

Fad

V
O

Vgh

VZ

O

V1

V2

Vad


Hình I.3 Truyền động chính
Hình I.4 Truyền động ăn dao
Một hệ thống truyền động điện có điều chỉnh gọi là tốt nếu đặc tính
điều chỉnh của nó giống đặc tính cơ của máy. Khi đó, động cơ được sử dụng
hợp lý nhất tức là có thể làm việc đồng tải ở mọi tốc độ. Nhờ đó, hệ thống
truyền động đạt được các chỉ tiêu năng lượng cao. Nói cách khác, có thể lựa
chọn động cơ có kích thước nhỏ nhất cho máy.
Đặc tính điều chỉnh của truyền động điện là quan hệ giữa công suất
hoặc mô men của động cơ với tốc độ động cơ một chiều kích từ độc lập, khi
điều chỉnh điện áp.

M.P
M
P
W
O

Wmi Vgh

Vma

n

x

W

HìnhI.5: Quan hệ M(w) và p(w) của động cơ 1 chiều kích từ độc lập
Phần ứng và giữa từ thông máy không đổi ta sẽ có:
M = K.φ . Iu = Const; p = M.ω = ω
Khi điều cỉnh từ thông, giữa điện áp phần cứng không đổi thì
M = K.φ = 1/w; p = Mw = Const
Kết hợp cả hai phương pháp điều chỉnh ta có đồ thlị như hình 1-2. Đặc
tính điều chỉnh ở vùng này có dạng giống đặc tính cơ của truyền động chính.


Một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng một hệ thống truyền
động điện là độ ổn định tốc độ càng cao. Nói chung, truyền động ăn dao yêu
cầu ∆ω% ≤ (5 ÷ 10%) còn truyền động chính yêu cầu ∆ω% (5 ÷ 15%).


CHƯƠNG II
TÌM HIỂU VỀ TRANG BỊ ĐIỆN MÁY MÀI TRÒN 3A161
Máy mài tròn 3A161 được dùng để gia công mặt trụ của các chi tiết
có chiều dài dưới 1000mm và đường kính dưới 280 mm; đường kính đá mài
lớn nhất là 600mm.
II.1. Tìm hiểu về sơ đồ điện máy mài 3A161.
Máy mài 3A161 có sơ đồ điện như sau


Hình vẽ

* Sơ đồ gồm 2 phần chính
- Phần mạch động lực:
Bao gồm 4 động cơ: ĐM, ĐT, ĐB, ĐC
Trong đó các động cơ ĐM, ĐT, ĐB là các động cơ không đồng bộ roto
lồng sóc. Cả ba động cơ được cung cấp điện áp xoay chiều 3 pha, được đóng
cắt nhờ cầu dao CD.
+ Động cơ ĐM: Được bảo vệ ngắn mạch nhờ cầu chì (CC1) và
đượcbảo vệ quá tải nhờ rơ le nhiệt (1RN)
+ Động cơ ĐT: Được bảo vệ ngắn mạch nhờ cầu chì (CC3) và bảo vệ
quá tải nhờ rơle nhiệt (2RN).
+ Động cơ ĐC: Là động cơ điện 1 chiều được cung cấp điện nhờ KĐT
và được bảo vệ ngắn mạch nhờ cầu chì (CC2) và bảo vệ quá tải nhờ rơ le
nhiệt (3RN).
- Phần mạch điều khiển:
Sử dụng nguồn 220V nhờ biến áp (2BA) 2BA được bảo vệ ngắn mạch
nhờ cầu chì (CC2). Toàn bộ mạch điều khiển được bảo vệ ngắn mạch bởi cầu chì CC4.
II.2. Các truyền động cho máy mài 3A161:
1. Động cơ ĐM: là động cơ quay đá mài( động cơ truyền động chính)
Ký hiệu trên

Công suất

Tốc độ

Điện áp

sơ đồ
ĐM

KW
7

Vòng/phút
930

V
380

Bảng II.1. Bảng thông số kỹ thuật của động cơ ĐM
2. Động cơ ĐT: là động cơ truyền động phụ; Đây động cơ bơm dầu cho
hệ thống thuỷ lực để thực hiện ăn dao ngang của U đá, ăn dao dọc của bàn
máy. Di chuyển nhanh của ụ đá ăn vào chi tiết hoặc ra khỏi chi tiết.


Ký hiệu trên

Công suất

Tốc độ

Điện áp

sơ đồ
ĐT

KW
1,7

Vòng/phút
930

V
380

Bảng II.2. Bảng thông số kỹ thuật động cơ ĐT
3. Động cơ ĐB:
Thực hiện chuyển động phụ, bơm nước làm mát
Ký hiệu trên

Công suất

Tốc độ

Điện áp

sơ đồ
ĐB

KW
0,125

Vòng/phút
2800

V
380

Bảng II.3. Bản thông số kỹ thuật động cơ ĐB

4. Động cơ ĐC: là động cơ một chiều được cấp điện bởi khuyếch đại
từ gồm có 6 cuộn xoay chiều; một bộ chỉnh lưu
Động cơ quay chi tiết, đóng mở các van thuỷ lực
Ký hiệu trên

Công suất

Tốc độ

Điện áp

sơ đồ
ĐC

KW
0,76

Vòng/phút
250÷ 2800

V
220

Bảng II.4: Bảng thông số kỹ thật động cơ ĐC
II.3. Giới thiệu hệ khuếch đại từ động cơ. KĐT-Đ và đặc tính cơ.
* Khái niệm về khuếch đại từ: Khuếch đại từ (KĐT) là khí cụ điện mà
tín hiệu đầu ra được khuếch đại nhờ cuộn kháng bằng cách thay đổi dòng điện điều
khiển.

II.3.1. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo:
It

Zt

ωt

wđk

Iđk

R
XC
Hình II.4. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo
Trên mạch từ không có khe hở, không khí được quấn quanh 2 cuộn
dây: Cuộn điều khiển (wđk) và cuộn làm việc (WT). Cuộn WT được đấu nối
tiếp với phụ tải và đầu vào của nguồn điện xoay chiều, còn cuộn dây điều
khiển Wđc được đấu nối tiếp với biến trở R và điện kháng chăn XC để hạn
chế ảnh hưởng của dòng xoay chiều và nối với nguồn điện cứ 1 chiều. Khi
không có dòng điều khiển (Iđk = 0) điện kháng cuộn dây tải (WT) là:
WT∆φ
W2TS
X T = WLT = W.
= WMFe
∆I
Ltb
S: Tiết diện mạch từ
Ltb: Chiều dài trung bình của mạch từ
MFC: Độ từ thẩm thấu của vật liệu sắt từ
Khi Iđk = 0 mạch từ chưa bão hoà độ từ thẩm của sắt từ

MFC = ∆B/∆H là khá lớn. Vì vậy điện kháng X th lớn gấp nhiều lần tải
XT >> ZA cho nên dòng trong mạch tải rất bé.
Khi cứ dòng điện 1 chiều với trị số định mức I đk = Iđkđm vùng làm việc
chuyển tới vùng bão hoà của đường cong từ hoá cho nên M FC = ∆B/∆H dẫn
đến điện cảm cuộn dây bị giảm đột ngột, XT << Z t. Vì vậy, dòng IT chỉ phụ


thuộc vào ZT hai trường hợp xét trên là 2 trường hợp tới hạn, chế độ không
tải Iđk = 0, IT = Io mà trường hợp bão hoà đk = Iđkđm.
Khi tăng dần Iđk dòng tải tăng dần từ Io đến Iđm đặc tính điều khiển của
KĐT, phương trình cơ bản của KĐT.
ITWT = Iđ. Wđk

ω
I T = I dk. dk = I 'dk
ωT

It
Iđkđm
I0

Idm

Hình II.6. Đặc tính điều khiển của KĐT
II.3.2 Nguyên lý làm việc:
Z1
w1

wph

w®k

ucd

u ®k

u ph


Khuếch đại từ gôm 2 cuộn kháng có từ hoá đầu nối tiếp nhau phía cuộn
xoay chiều với cùng cực tính còn phía cuộn điều khiển đấu ngược cực tính
để loại từ điện áp xoay chiều cảm ứng sang cuộn điều khiển. Kích thước của
hai lõi thép và thông số các cuộn dây cùng loại (cuộn tải Wt, cuộn điều khiển
Wđk), cuộn phản hồi Wph, cuộn dịch chuyển Wdc là hoàn toàn giống nhau,
chức năng của cuộn dịch chuyển chuyển dịch đặc tính (vào ra) san phản hồi
còn gọi là (phản hồi ngoài) thay đổi độ dốc của đặc tính vào ra.
Khi tăng dòng phản hồi quá lớn, nhánh có phản hồi dương của đặc tính
ra trở nên dốc đứng.

It

It

Iđk

Icd<0

It

Icd>0

phản hồi
dương
phản hồi âm

Iđk
Iph =
Icd =
Iph = Hình II.8- Đặc tính vào ra
0
0
0
II.3.3. Khuếch đại từ - Động cơ KĐT - ĐM

Icd = 0, Iph = 0

Iđk

Động cơ quay chi tiết được cung cấp từ KĐT. KĐT nối theo sơ đồ cầu
ba pha kết hợp với điốt chỉnh lưu, có 6 cuộn làm việc (CD), 3 cuộn điều
khiển CK1, CK2, CK3, cuộn CK3 được nối với điện áp chỉnh lưu 3CL tạo ra
sức từ hoá chuyển dịch, CK1 vừa là cuộn chủ đạo, vừa là phản hồi âm điện
áp phần ứng điện áp chủ đoạ Ucd lấy trên biến trở 1BT, còn điện áp phản hồi
lấy trên phần ứng động cơ điện áp đặt vào cuộn dây CK1.
UCK1 = Ucđ = Uth = Ucd - KUư
Cuộn CK2 là cuộn phản hồi dương dòng điện phần ứng động cơ nó
được nối vào điện áp thứ cấp của biến dòng BD qua bộ chỉnh lưu 2CL vì
dòng điện sơ cấp biến dòng tỷ lệ với dòng điện phần ứng động cơ (I1 =
0,15Iư) nên dòng điện trong cuộn CK 2 cũng tỷ lệ với dòng điện phần ứng.

Sức từ hoá phản hồi được điều chỉnh nhờ biến trở 2BT. Tốc độ động cơ
được điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp chủ đạo U cđ (nhờ biến trở 1BT)
để làm cứng đặc tính cơ ở vùng tốc độ thấp, khi giảm Ucđ cần phải tăng hệ số
phản hồi dòng vì vậy người ta đặt sẵn khâu liên động cơ khí giữa hai con
trượt của 2BT và 1BT.
Để thành lập đặc tính của động cơ ta dựa vào phương trình điện áp tổng
trên cuộn CK1 và CCK1.
UCK12 = Ucd-Uư+Kqđ2.UCK2 = Ucđ-Uư + Kqđ2.Ki.Iư
Trong đó:
UCK2 = Kqđ2.Ki.Iư là điện áp trên cuộn CK2 quy đổi về CK1
Sức điện động của khuếch đại từ:
EKĐT = KKĐT . UCK1
Trong đó:
KKĐT: Hệ số khuếch đại điện áp của KĐT
Phương trình cân bằng điện áp trong mạch phần cứng:
EKĐT = Kφω + Iư.Rư.ε
Từ các phương trình trên ta có phương thức đặc tính tĩnh động cơ
K .K
.U
W = D KDT cd −
1+ K
KDT










R

uε + K

KDT







R

uD

1+ K









+ K .K
I .K

i qd2 u d

KDT

Dạng đặc tính cơ là:
W
W01 =
Wđm
W0

Ucd1 =
Ucđdm
Ucd2

2

W0

Ucd3

3

W0

Ucd4

Ucđ1 > Ucđ2 > Ucđ3 >
Ucđ4

4

Hình II.9 - Đặc tính


II.4. Nguyên lý làm việc của sơ đồ:
Sơ đồ cho phép điều khiển máy ở chế độ thử máy và chế độ làm việc tự
động. Ở chế độ thử máy các contăctor từ 1CT ÷ 3CT được đóng ở vị trí 1.
Mở máy động cơ ĐT nhờ nút ấn MT sau đó có thể khởi động đồng thời
ĐM và ĐB bằng nút ấn MN. Động cơ ĐC được khởi động bằng nút ấn MC.
Ở chế độ làm việc tự động thì các contăctor từ 1CT ÷ 3CT được đóng sang vị trí
2.
Quá trình làm việc của máy gồm 3 giai đoạn;
* Đưa nhanh ụ đá vào chi tiết gia codong nhờ truyền động thuỷ lực
đóng các động cơ ĐC, ĐB.
* Mài thô rồi tự động chuyển sang mài tinh nhờ tác động của các contactor.
* Tự động đưa nhanh ụ đá ra khỏi chi tiết và cắt điện các động cơ ĐC-ĐB.
Khi các contăctor 1CT, 2CT, 3CT ở vị trí 2 di chuyển nhanh ụ đá vào
chi tiết. Khi ụ đá đã đi đến vị trí cần thiết thì công tắc hành trình 1KT tác
động đóng mạch cho cuộn dây contăctor KC, KB và các động cơ ĐC, ĐB
được khởi động. Đồng thời, truyền động thuỷ lực của máy được khởi động
và quá trình gia công chi tiết bắt đầu. Khi kết thúc giai đoạn mài thô, công
tác hành trình 2KC tác động đóng mạch cuộn dây rơ le 1RTr tiếp điểm của
nó đống tiện cho cuộn dây nam châm 1NC để chuyển đổi van thuỷ lực, làm
giảm tốc độ ăn dao của ụ đá và giai đoạn màitinh bắt đầu. Khi kích thước chi
tiết đã đạt yêu cầu thì CTHT 3KT tác động đóng mạnh cuộn dây Rơle 2TRr.
Tiếp điểm rơle đống điện cho cuộn dây nam châm 2NC. Để chuyển đổi van
thuỷ lực đưa nhanh ụ đá về vị trí ban đầu. Sau đó công tác 1KT phục hồi cắt
điện contăctor KC, KB. Động cơ được cắt điện và được hàm động năng nhờ

contăctor H. Khi tốc độ động cơ đủ thấp, tiếp điểm rơle kiểm tra tốc độ RKt
mở ra, cắt điện cuộn dây contăctor H.
Đất nước ta đang trong giai đoạn thực hiện quá trình công nghiệp hoá
hiện đại hoá đất nước. Nhiều nhà máy nhiều khu công nghiệp, khu chế xuất
ra đời. Để đáp ứng kịp thời nhu cầu phục vụ sản xuất ngày càng gia tăng
trong các nhà máy, khu công nghiệp đòi hỏi việc tự động hoá trong quá trình
hoạt động, sản xuất trong các nhà máy khu công nghệp càng phải được nâng
cao để đưa đến hiệu quả, chất lượng công việc ngày càng tốt hơn. Đứng
trước tình hình đó đòi hỏi cần phải có đội ngũ cán bộ kĩ thuật có trình độ
chuyên môn cao.
Quá trình tìm hiểu thực tế và với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo
Phan Cung đến nay bản đồ án của em đã được hoàn thiện.
Đề tài “ Thiết kế thay thế hệ thống truyền động quay chi tiết máy mài
tròn 3A161” Nhằm giúp cho máy gọn nhẹ hơn, chất lượng điều chỉnh và ổn
định cao hơn. Để tạo được các chi tiết mài chính xác cao đồng thời nâng cao
năng xuất chất lượng sản phẩm.
Qua đây em xin chân thành cảm ơn thày giáo Phan Cung cùng toàn
thể các thầy cô trong bộ môn tự động hoá Xí Nghiệp Công nghiệp - khoa
Điện - Trường đại học bách khoa Hà Nội đã giúp đỡ em trong thời gian làm
đồ án tốt nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn !
Sinh viên
Lê xuân Thịnh


CHƯƠNG III
THIẾT KẾ THAY THẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG QUAY CHI TIẾT
CHO MÁY MÀI 3A161
Máy mài 3A161 được chế tạo vào khoảng những năm 1960 do Liên Xô
sản xuất. Hệ thống này có những nhược điểm chính sau:

* Tổn thất nhiều vật tư, kỹ thuật
* Kồng kềnh, tốn diện tích lắp đặt
* Dài điều chỉnh và chất lượng điều chỉnh của lộ hạn chế
* Hệ số quán tính lớn
Ngày nay với sự ra đời của các bộ biến đổi khác ưu việt hơn hệ KĐT ĐC hầu như là không sử dụng và trong thiết kế nữa.
Chương này là thiết kế thay thế hệ KĐT - ĐC bằng hệ thống chỉnh lưu
Thyristor - Động cơ (T - Đ).
III.1. Các phương án điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều:
Căn cứ vào phương trình đặc tính của động cơ ta có:

ε=

U
Ru + R f
−
.Iu
Kφ
Kφ

Có ba phương án điều chỉnh tốc độ động cơ 1 chiều
* Phương án điều chỉnh điện áp U


* Phương pháp điều chỉnh từ thông φ
* Phương pháp điều chỉnh điện trở phụ Rf
Trong đó có 2 phương pháp điều chỉnh hiện đại và đảm bảo chất lượng
tốt là phương pháp điều chỉnh điện áp U và điều chỉnh từ thông φ.

+
I

Rf

E

+

KĐT

BBĐư

-

Đ
KĐT

Hình III-1

Uk

BBĐk

Hình III-2

Sơ đồ khối hệ truyền động điện một chiều có dạng như hình vẽ (hình 1-2).
Trong đó:
BBĐư: Là bộ biến đổi phần ứng
BBĐk: Là bộ biến đổi kích từ
Bộ biến đổi phần ứng có khả năng điều chỉnh điện áp ra U

Bộ biến đổi kích từ có khả năng điều chỉnh điện áp ra U kt có thể điều
chỉnh cả điện áp và từ thông.
III.1.1. Phương pháp điều chỉnh điện áp:
Rb

I

Eb

Rư

Eư

U

Hình III-3
Từ thông của động cơ được giữ ở giá trị từ thông định mức.
Sơ đồ thay thế truyền động điện ở hình (Hình 3-3) trong đó có bộ biến
đổi phần ứng được thay thế bằng Eb, Rb.
Giá trị của điện áp U được tính bằng công thức.
U = EB - I.RB
Phương trình đặc tính cơ điện là:

ω=

E
R + RB
U
Ru

−
.I = B − u
.I
K φ dm K φ dm
K φ dm
K φ dm

(1)

Mà
I=

M
K φ dm

(2)

Thay (2) vào (1) ta có phương trình đặc tính cơ

ω=

( R + R B ) .M
EB
−
( K φ dm)
K φ dm

Tốc độ không tải:

ω0 =

EB
U
=
K φ dm K φ dm

∆ω =

Ru + RB
K φ dm


Phương trình đặc tính cơ tự nhiên có U bằng hằng số không phụ thuộc
vào dòng điện I, trong đó công suất của động cơ nhỏ so với công suất.
Phương trình:

ω=

U dm
Ru
−
.I
K φ dm K φ dm

ω=

U dm R u + R B
−
.M
K φ dm ( K φ dm) 2

Độ cứng đặc tính cơ tự nhiên là:

β TN

2
(
K φ dm)
=

Ru

Độ cứng đặc tính cơ cấp từ bộ biến đổi: β TN

2
(
K φ dm)
=

Ru + RB

Như vậy: β B < β TN ⇒ Đặc tính bộ biến đổi dốc hơn đặc tính cơ tự
nhiên.
Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách điều chỉnh sức điện động Eb. Khi
sức điện động Eb giảm dẫn đến tốc độ không tải ω0 giảm ∆ω bằng hằng số.
Dải điều chỉnh tốc độ
D=

ω max
ω iin

phụ tải định mức

Trong đó (ωmax) tương ứng có được khi: EBđm (Udm)
ωmax ≈ ωdm
D=

ω dm
phụωtải định mức
ω min
Eb1 + Eb2 + Eb3
TN

ω01
ω02
ω03
0

ω1

Eb1

ω2

Eb2

BBĐ-Đ

ω3

Eb3
IC
Hình III-4

I


Khi điều chỉnh điện áp U (Eb) dẫn đến điều chỉnh điện áp nhỏ ơn điện
áp định mức.
Khi U < Uđm → ω < ωdm
Tăng D dẫn đến ωmin giảm
Độ trượt tốc độ.
S% =

ω0 − ω
∆ω
=
ω 0.100 ω 0.100

(3)

Giảm điện áp U dẫn đến tốc độ ωo giảm khi đó độ sụt tốc độ uyệt đối
∆ω bằng hằng số làm cho độ trượt tốc độ 1% tăng dần đến ổn định kém.
Trong công thức (3) có:
∆ω là độ sụt tốc độ tuyệt đối

∆ω
là độ sụt tốc độ tương đối
ω0
Momen cho phép của động cơ

M f (ω ) =

M
K φ dm.I dm bằng hằng số và không phụ thuộc vào ω.
I dm

Khi điều chỉnh điện áp U, momen cho phép là hằng số. Do đó phương
pháp điều chỉnh điện áp U được gọi là phương pháp điều chỉnh momen hằng
số. Phương pháp điều chỉnh điện áp phù hợp với tải.
ω
ωđm
ωmin

Hình III-5

Mf


III.1.2. Phương pháp điều chỉnh từ thông:
Điều chỉnh tốc độ động cơ nhỏ hơn giá trị định mức trong khi giữ điện
áp ở giá trị định mức.
Phương trình đặc tính động cơ có dạng

ω=

U dm R u + R B
−
.I
Kφ
Kφ

(4)

Thay đổi từ thông φ bằng điều chỉnh dòng kích từ IK. Quan hệ từ thong
φ theo dòng kích từ là đường cong từ hoá.
Giả thiế động cơ làm việc ở vùng không bão hoà.
φ = Ik; φ = α . Ik
Thay φ = α . Ik vào (4) ta có:

ω=

U dm R u + R b
−
.I
K αI k
K αI k

Hình III-6
Thay đổi dòng kích từ dẫn đến thay đổi tốc độ ω
Dòng kích từ giảm dần đến tốc độ không tải ω0 tăng và độ sụt tốc độ
tuyệt đối ∆ω tăng. Dòng điện giảm phần ứng Iư = const


Khi từ thông định mức thì dòng kích từ bằng dòng kích từ định mức
dẫn đến tốc độ ω sấp sỉ bằng tốc độ định mức.
Giảm từ thông φ nhỏ hơn từ thông định mức làm cho tốc độ ω tăng lớn
hơn tốc độ định mức ωđm. Do đó phương pháp điều chỉnh từ thông là
phương pháp điều chỉnh trên cơ bản.
Dải điều chỉnh tốc độ.
D=

ω max ω max
=
ω min ω dm

Tốc độ lớn nhất ω max phụ thuộc độ bền cơ
Thông thường ω = (α ÷ 3) ω đm.
Momen cho phép động cơ khi điều chỉnh từ thông là:
M f (ω ) =
=

M
= K φI dm =
I dm

U dm − ( R u + R b ).I dm
.I dm
ω

Đặt K' = Uđm - (Ru+Rb) I2dm
⇒ Mf (ω) =

K'
ω

Mf tỷ lệ ngược với ω: Pf = Mf . ω bằng hằng số không phụ thuộc vào
tốc độ ω. Do đó phương pháp điều chỉnh từ thông là phương pháp điều
khiển công suất hằng.
Phương pháp điều chỉnh từ thông phù hợp với tải ω c =

1
ω

ω
ωmax

Mf

ωđm
M, P
Hình III-7