ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ HỆ ĐIỆN CƠ MÁY DOA, thuyết minh ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ SCADA, bộ điều khiển lập trình HỆ ĐIỆN CƠ MÁY DOA
Lời nói đầu
Trong điều kiện công cuộc kiến thiêt nước nhà đang bước 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 người chủ tương lai của đất nước những nhiệm vụ năng nề. Đất nước đang cần sức lực và trí tuệ cũng như lòng nhiệt huyết của những trí thức trẻ, trong đó có những kỹ sư tương lai.
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 được những điều kiện thực tiễn của sản xuất đòi hỏi những người kĩ sư điện tương lai phải được trang bị những kiến thức chuyên nghành một cách sau rộng.
Trong khuôn khổ chương trình đào tạo kỹ sư nghành tự động hoá - cung cấp điện; nhằm giúp cho sinh viên trước khi ra trường có điều kiện hệ thống hoá lại những kiến thức đã được trang bị ở trường cũng như 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 tư duy độc lập nghiên cứu và thiết kế. Trường Đại Học .............. tổ chức cho sinh viên trước khi ra trường 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 nhược điểm để cho ra những thiết bị có độ hoàn thiện cao. Khi đưa vào sản xuất cho năng suất và chất lượng sản phẩm cao. Dựa trên nền tảng đó bản đồ án thiét 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
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 được xây dựng trên cơ sở những tính toán logic và khoa học có tính thuyết phục cao. Bản đồ án được trình bày một cách logic,gọn nhằm giúp cho người đọc dễ hiểu, các số liệu được lấy từ những tài liệu có uy tín. Tuy nhiên, do kiến thức còn hạn chế, trong phạm vi thời gian có hạn, lượng kiến thức lớn nên bản đồ án không khỏi còn những khiếm khuyết. Em mong nhận được sự góp xây dựng của các thầy cũng như bè bạn để bản đồ án được hoàn thiện hơn.
Trong qúa trình làm đồ án em đã nhận được sự giúp đỡ, hướng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình của các thầy giáo cũng như 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 trường. Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ này.
Tác giả thiết kế
Sinh Viên
PHẦN I
GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ CỦA MÁY
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 phương pháp gia công chi tiết ,doa thuộc công đoạn gia công tinh ,nó gia công các lỗ đã được khoan ,khoét, những lỗ hình côn, hình trụ, cắt ren. Ngoài ra máy doa còn có thể được dung để phay.
Da là một phương pháp gia công tinh nó có thể đạt độ bóng bề mặt từ 6-9 và cấp chinh 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 phương thẳng đứng
+Doa ngang: dao quay theo phương nằm ngang
- Phân loại theo mức độ trang bị điện :
+Loại đơn giản: thường dùng động cơ KĐB không có điều chỉnh tốc độ về điện.
+Loại trung bình thường dùng động cơ KĐB điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi số đôi cực hoặc dùng ddộng cơ một chiều nhưng 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 chương trình . Đây là loại máy doa gia công có độ chính xác rất cao.
- Nếu phân loại theo trọng lượng của máy ,ta có:
+Loại nhỏ : trọng lượng của máy nhỏ hơn 10 tấn
+Loại trung bình :trọng lượng của máy từ 10 - 100 tấn
+Loại lớn: trọng lượng 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 năm trong nhóm máy cắt got kim loại thứ ba,Đây là loại máy có vay 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 được 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: thường doa các lỗ hình côn ,hình trụ, các mặt phẳng vuông góc với nhau có độ định tâm cao.
- Nguyên công tiện: khi nắp lưỡi dao tiện thì có thể tiện trong ,cắt mặt đầu, cắt ren... Với nguyên công cắt ren thì truyền động ăn dao được 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 thường nặng nề nhất.
- Nguyên công phay: phay mặt đầu, phay mặt phẳng, phay mặt trong ,phay mặt ngoài.
2/ Cảc 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 được 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 chưa ăn khớp động cơ được đóng điện với mô men nhỏ tạo điêù kiện cho các bánh răng vào ăn khớp, truyền động này có nhiều cấp tốc độ nhờ kết hợp cả hai phương pháp thay đổi tốc độ bằng điện và bằng cơ khí.
Động cơ chính được hãm ngược 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 phương 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 được 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 lượng rất cao.
c, Các truyền động phụ
- Truyền động di chuyển cơ cấu kẹp chi tiết, được thực hiện nhờ động cơ KĐB ro to lồng sóc.
- Các truyền động bơm nước, 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 được gắn vào thân máy cùng với hộp tốc độ, quá trình di chuyển được 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
Được bố trí giữa hai ụ, có thể di chuyển ngang, dọc, qua trái, qua phải.
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 thưc hiện chạy nhanh bàn dao bằng phương 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 được bố chí trên hai ụ máy.
b,Các thông số kỹ thuật của máy
+Đường kính trục chính D= 90 mm
+Kích thước bàn máy 900 - 1200 mm
+ Độ dịch chuyển dọc của bàn máy :1090 mm
+ Độ dịch chuyển hướng 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 thước lỗ doa lớn nhất khi gia công :
- Bằng trục chính :320 mm
- Bằng mâm cặp :600 mm
+ Kích thước lớn nhất khi tiện mặt đầu :550 mm
+ Trọng lượng lớn nhất của chi tiết gia công :200 Kg
+ Trọng lượng bàn máy : 1500 Kg
+ Kích thước máy :750 x 3000 x 3000 mm
+ Động cơ truyền động chính là động cơ KĐB ro to lồng sóc có hai cấp tốc độ .
Pđm =10 Kw
Tốc độ định mức : Nđm = 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 chiêu kích từ độc lập, truyền động này có các yêu cầu về chỉ tiêu chất lượng như 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 được đặc trưng bởi hệ số:
2, Độ trơn khi điều chỉnh
Vì máy làm việc ở nhiều chế độ gia công khác nhau như doa lỗ có đường kính lớn thì cần tốc độ nhỏ, còn khi phay thì cần tốc độ lớn . Để đảm bảo chất lượng gia công bề mặt có độ bóng từ 6- 9 thì tốc độ phải được điều chỉnh vô cấp.
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 Mmax thì yêu cầu độ sụt tốc độ là:
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 MC do lực kéo ăn dao qui định thì nó phải đảm bảo phụ tải có mô men M lớn nhất.
Nếu yêu cầu mô men M = const thì Mmax này được xác định bởi lực ăn dao, bao gồm : lực kéo Fx ,tổn hao ma sát trên gờ trượt 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 Fx 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 thường 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 trượt ảnh hưởng tới tốc độ thì lực kéo bàn là Qn và được biểu diễn như hình vẽ sau :
......................................................................
5,Yêu cầu tự động hạn chế phụ tải
Trong quá trình làm việc thường 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.
-Quá tải động:đó là các quá trình khởi động ,hãm , đảo chiều. Để rút ngán thời gian quá tải động thì cần phải rút ngắn quá trình này.
Các biện pháp han chế phụ tải:
+ Hạn chế phụ tải truyền động chính thông qua truyền động ăn dao.
+ Hạn chế phụ tải tĩnh và động bằng phương 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 lượng sản phẩm, tăng năng suất của máy, an toàn cho thiết bị và người vận hành.
Các biện pháp nâng cao chất lượng 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 phương pháp:
+ Hãm ngược
+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 tư 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.
PHẦN II
THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ
2. 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 lượng điện xoay chiều thành một chiều có thể sử dụng nhiều thiết bị như hệ thống máy phát, khuyếch đại từ, hệ thống van . Chúng được điều khiển theo những nguyên tắc khác nhau và có những ưu, nhược điểm khác nhau; khi kết hợp những hệ thống này với động cơ điện một chiều ta có được những hệ thống truyền động có chất lượng khác nhau. Do đó để có được một phương 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 phương án
Trong thực tế, khi đứng trước một vấn đề sẽ có nhiều phương án giải quyết. Tuy nhiên mỗi phương án có những ưu, nhược điểm riêng và nhiệm vụ của nhà thiết kế là phải chọn ra được phương 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 lượng như 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 được các yêu cầu và có khả năng tự động hoá cao.
Như vậy, để chọn được hệ thống truyền động phù hợp chúng ta phải dựa vào công nghệ của máy từ đó đưa ra những phương án đáp ứng được yêu cầu công nghệ này. Để chọn được phương án tốt nhất trong các phương án đưa 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 lượng của hệ thống. Do đó việc chọn lựa phương án của ta là chọn bộ biến đổi thông qua việc xét ở hệ thống ( bộ biến đổi - động cơ ).
III- Ý nghĩa của việc lựa chọn phương án
Việc so sánh lựa chọn được phương án hợp lý nhất có một ý nghĩa đặc biệt quan trọng, nó được thể hiện qua các mặt:
+ Đảm bảo được 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 PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG
I- Các phương án đưa ra
Để có dược phương 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 đưa ra một số phương án mà đáp ứng được các yêu cầu về kỹ thuật công nghệ của truyền động để từ đó làm căn cứ chọn ra phương án tốt nhất.
Yêu cầu công nghệ của truyền động ăn dao máy doa có những đặc điểm sau:
+ Phạm vi điều chỉnh:
D= 2000:1
+ Độ trơn khi điều chỉnh:
+Độ ổn định tốc độ khi làm việc :
Ta thấy rằng do phạm vi điều chỉnh đòi hỏi rộng D=2000:1 do vậy các hệ thống khuyếch đại từ - động cơ, máy phát - động cơ không thoả mãn được chỉ tiêu này. Do vậy ta loại hai phương án này và đưa ra ba phương án sau:
+ Hệ thống máy điện khuyếch đại - động cơ .
+ Hệ thống van - động cơ.
+ Hệ thống xung áp - động cơ.
II- Phương án I
Hệ thống máy điện khuyếch đại - động cơ
( MY- Đ )
1,Giới thiệu hệ thống
a, Sơ đồ
