LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY XOẮN DÂY CÁP ĐIỆN ĐH BÁCH KHOA

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

ooOoo

 

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ MÁY  XOẮN DÂY CÁP ĐIỆN

 

LỜI NÓI ĐẦU

Luận văn tốt nghiệp là môn học đồng thời là nhiệm vụ cuối cùng của sinh viên trong khối ngành kỹ thuật nói chung và trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM nói riêng. Đây là cơ hội để các sinh viên rèn luyện và trau dồi kiến thức, áp dụng những kiến thức đã học để tự mình làm một đề tài liên quan đến chuyên ngành của mình.

Như chúng ta đã biết, nước ta hiện nay đang trong quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. Trong quá trình này, cơ khí được xem như anh cả, là đầu tàu của nền kỹ thuật. Tuy nhiên, để so với các cường quốc trên thế giới thì chúng ta vẫn chưa thoát khỏi tình trạng lạc hậu về máy móc, về trình độ, …Trước đây, chúng ta thường có xu hướng nhập khẩu thiết bị, máy móc và công nghệ nước ngoài, trong khi đó nếu như tự chế tạo và sản xuất, giá thành chỉ bằng 0,5 – 0,7 lần giá nhập khẩu.

Ngành sản xuất dây cáp điện cũng nằm trong số đó, chúng ta phải nhập rất nhiều dây chuyền sản xuất với giá thành cao ngất. Những năm gần đây, chúng ta đã có nhiều cải tiến tuy nhiên vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu của xã hội. Bên cạnh đó, nhiều nơi sản xuất dây cáp điện không đạt yêu cầu vẫn tồn tại. Chính lẽ đó,  nghiên cứu và thiết kế một dây chuyền để sản xuất dây cáp điện là điều cần thiết. Đó là lí do mà em đã chọn đề tài “THIẾT KẾ MÁY XOẮN DÂY CÁP ĐIỆN”. Thông qua đề tài luận văn này, em được tìm hiểu kĩ hơn về quá trình sản xuất cáp điện, các loại máy móc hiện có trên thị trường và áp dụng những kiến thức đã học vào trong thiết kế.

Dưới sự hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của Thầy TS. Phan Tấn Tùng, em đã hoàn thành được đề tài luận văn này. Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất đối với TS. Phan Tấn Tùng. Tuy nhiên trong quá trình làm luận văn, với vốn kiến thức còn hạn hẹp nên chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Mong nhận được sự chỉ dạy của Quý Thầy cô.

Ngoài ra, em cũng xin cảm ơn gia đình, người thân và các bạn bè đã tạo điều kiện tốt nhất cho em được hoàn thành đề tài này.

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Đề tài “Thiết kế máy xoắn dây cáp điện” đưa ra 3 phương án để xoắn dây và 4 sơ đồ động cho nguyên lý được chọn. Quá trình hoàn thành đề tài được tóm gọn thành 5 chương như sau:

- Chương 1: Tổng quan

Tìm hiểu tổng quan về hiện trạng của ngành điện Việt Nam, thị trường dây cáp điện, các loại dây cáp điện hiện có trên thị trường và sơ lược các phương pháp xoắn dây điện.

-Chương 2: Chọn nguyên lý thiết kế

Đưa ra được yêu cầu của sản phẩm, máy sản xuất được những loại sản phẩm nào và cuối cũng là chọn nguyên lý để thực hiện, đưa ra sơ đồ động thích hợp nhất với máy thiết kế.

-Chương 3: Tính toán động lực học

Tìm hiểu và tính toán để chọn công suất cho động cơ, phân phối lại tỉ số truyền cho các đường truyền.

-Chương 4: Tính toán thiết kế các bộ truyền.

Tính toán, kiểm tra bền các bộ phận truyền động có trong máy thiết kế cũng như các bộ phận kiểm tra, an toàn trong máy.

-Chương 5: Hệ thống điện, vận hành và bảo dưỡng

Đưa ra các yêu cầu khi vận hành, chế độ bảo dưỡng máy. Lập sơ đồ điện và mạch điều khiển các thiết bị của máy thiết kế.

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN.. 1

1. Quá trình phát triển của ngành điện Việt Nam.. 1
2. Dây và cáp điện. 6

2.1      Khái niệm.. 6

2.2      Kết cấu. 6

2.3      Các ký hiệu nhận biết7

2.4      Phân loại dây và cáp điện. 7

3. Nhu cầu xã hội và thị trường. 8
4. Sơ lược các cách bện cáp. 11
5. Một số máy trên thị trường. 13

5.1      JLK630 Rigid Frame Stranding Machine. 13

5.2      Tubular stranding machine. 14

5.3      Rigid machine. 15

6. Phân tích sản phẩm:16

CHƯƠNG 2: CHỌN NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ.. 18

2.1      Chọn sản phẩm.. 18

2.2      Nội dung thiết kế. 20

2.3      Nguyên lý thiết kế máy. 21

2.3.1       Nguyên lý 1. 21

2.3.3       Nguyên lý 3. 23

2.3.4       Chọn nguyên lý. 24

2.4      Chọn sơ đồ động. 25

2.4.1       Phương án 1. 25

2.4.2       Sơ đồ động 2. 26

2.4.3       Sơ đồ động 3. 27

2.4.4       Sơ đồ động 4. 27

2.4.5       Chọn sơ đồ động. 28

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC.. 29

3.1      Sơ đồ máy. 29

3.2      Tính toán phân phối tỉ số truyền. 29

3.2.1       Tính toán phần 1:30

3.2.2       Tính toán phần 2:33

3.3      Phân tích lực và moment – chọn động cơ. 35

3.3.1       Phân tích lực và moment36

3.4      Tính toán công suất động cơ. 48

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN.. 51

4.1      Bộ truyền đai thứ nhất:51

4.2      Thiết kế hộp giảm tốc 4. 54

4.2.1 Cặp cấp nhanh.54

4.2.2 Cặp cấp chậm.. 58

4.3      Thiết kế trục truyền động. 62

4.3.1 Trục 1 (trục bánh đai – bánh răng)62

4.3.2 Trục 2 (trục trung gian)63

4.3.3 Trục 3 (trục xích)63

4.4      Tính toán thiết kế bộ truyền xích. 63

4.5      Tính toán thiết kế trục chính của khung quay 1. 66

4.6      Mâm xoắn 12 lỗ dây cho khung quay 1. 69

4.7      Chọn ổ cho trục khung quay 1:70

4.8      Tính toán thiết kế bộ truyền khung quay thứ 2. 70

4.9      Tính toán thiết kế hộp giảm tốc đến tang cuốn. 74

4.9.1       Cặp bánh răng cấp nhanh. 74

4.9.2       Thiết kế bộ truyền trục vít – bánh vít77

4.10    Tính toán thiết kế cụm tang cuốn. 81

4.10.1     Thiết kế bộ truyền bánh răng của tang cuốn:81

4.10.2     Thiết kế bánh tang cuốn. 83

4.11    Tính toán thiết kế trục bánh vít ra đến bánh răng trung gian. 85

4.12    Thiết kế trục của bánh tang cuốn. 87

4.13    Cơ cấu gắn các cuộn dây lên khung:90

4.14    Tính toán thiết kế cam 2 chiều để dẫn hướng cho sợi thành phẩm.. 90

4.15    Thiết kế bộ phận báo đứt dây:91

4.16    Thắng dừng:92

4.17    Ly hợp ma sát96

4.18    Bộ phận đếm số mét dây:96

CHƯƠNG 5: HỆ THỐNG ĐIỆN, VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ MÁY.. 97

5.1      Nguyên tắc vận hành. 97

5.1.1       Nguyên tắc tuân thủ khi vận hành máy. 97

5.1.2       Nguyên lý hoạt động của máy. 97

5.2      Sơ đồ nguyên lý và mạch điều khiển:98

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 100

                                                         

 

DANH SÁCH HÌNH VẼ

	Trang
Hình 1.1 Ứng dụng của điện năng trong cuộc sống	2
Hình 1.2Nhà máy đèn Bờ Hồ	3
Hình 1.3 Một số nhà máy thủy điện lớn nhất Việt Nam	3
Hình 1.4 Đường dây 500kV Bắc – Nam	6
Hình 1.5 Dây và cáp điện	6
Hình 1.6 Kết cấu cáp điện	7
Hình 1.7Các loại dây và cáp điện theo tiêu chuẩn	8
Hình 1.8 Phân loại dây theo kết cấu ruột dẫn, số lõi và hình dạng vỏ bọc	9
Hình 1.9 Một số nhãn hiệu ưa chuộng trên thị trường	11
Hình 1.10 Phân loại theo cách bện	12
Hình 1.11 Phân loại theo chiều bện cáp	13
Hình 1.12 Máy JLK630 Rigid Frame Stranding	14
Hình 1.13 Tubular stranding machine	15
Hình 1.14 Rigid machine	15
Hình 2.1 Cáp điện	18
Hình 2.2 Sản phẩm	19
Hình 2.3 Nguyên lý 1	22
Hình 2.4 Nguyên lý 2	23
Hình 2.5 Nguyên lý 3	24
Hình 2.6 Sơ đồ động 1	25
Hình 2.7 Sơ đồ động 2	26
Hình 2.8 Sơ đồ động 3	27
Hình 2.9 Sơ đồ động 4	28
Hình 3.1 Sơ đồ máy	29
Hình 3.2 Sơ đồ đường truyền động cơ đến khung quay	31
Hình 3.3 Sơ đồ đường truyền động cơ đến tang cuốn và tang thành phẩm.	33
Hình 3.4 Kết cấu hộp giảm tốc 6.	34
Hình 3.5 Tang thành phẩm	34
Hình 3.6 Kết cấu hộp giảm tốc 7	35
Hình 3.7 Sơ đồ tính toán khung	37
Hình 3.8 Hình dạng của khung	37
Hình 3.9 Kết cấu khung	38
Hình 3.10 Kích thước cuộn dây	39
Hình 3.11 Sơ đồ tính toán tang cuốn và tang thành phẩm	44
Hình 3.12 Bánh tang cuốn	44
Hình 3.13 Kích thước cuộn lõi dây	45
Hình 3.14 Kích thước cuộn thành phẩm	46
Hình 3.15 Thông số một số động cơ	49
Hình 4.1 Kết cấu hộp giảm tốc khung thứ nhất	58
Hình 4.2 Sơ đồ lực tác dụng lên bánh răng	62
Hình 4.3 Kích thước trục chính khung 1	66
Hình 4.4 Lực tác dụng lên trục khung 1	67
Hình 4.5 Biểu đồ lực và momen trên trục khung 1	67
Hình 4.6 Mâm xoắn 12 lỗ	69
Hình 4.7 Kết cấu hàn mâm 12 lỗ	70
Hình 4.8 Kết cấu hộp giảm tốc khung thứ 2	71
Hình 4.9 Kích thước trục chính khung 2	71
Hình 4.10 Lực tác dụng lên trục khung 2	72
Hình 4.11 Biểu đồ lực và momen trên trục khung 2	72
Hình 4.12 Sơ đồ tính đường truyền đến tang thành phẩm	81
Hình 4.13 Lực trên bánh tang cuốn	84
Hình 4.14 Phân bố lực trên tang cuốn	84
Hình 4.15 Kích thước trục trung gian của bánh vit	85
Hình 4.16 Biểu đồ lực và momen trên trục trung gian bánh vít	85
Hình 4.17 Kích thước trục bánh tang cuốn	87
Hình 4.18 Biểu đồ lực và momen trục bánh tang cuốn	88
Hình 4.19 Sơ đồ lắp cuộn dây lên khung	90
Hình 4.20 Bộ phận thắng dừng	92
Hình 4.21 Sơ đồ bố trí thắng dừng	93
Hình 4.22 Sơ đồ lực trên xylanh	94
Hình 4.23 Sơ đồ thuỷ lực thắng dừng	95
Hình 4.26 Bộ phận đếm số mét dây	96
Hình 5.1 Sơ đồ nguyên lý mạch điện	99
Hình 5.2 Sơ đồ động lực và mạch điều khiển	99

 

 

 

DANH SÁCH BẢNG

	Trang
Bảng 1.1Công suất và sản lượng điện hàng năm của một số nhà máy thủy điện lớn	4
Bảng 2.1 Đường kính lõi và sợi sản phẩm	20
Bảng 3.1 Tốc độ quay của các khung ứng với 4 sản phẩm	31
Bảng 3.2 Tỉ số truyền bánh răng thay thế	32
Bảng 3.3 Vận tốc góc các khung	36
Bảng 3.4 Đặc tính kỹ thuật khung quay 1	50
Bảng 3.5 Đặc tính kỹ thuật đến khung quay 2	50
Bảng 3.6 Đặc tính kỹ thuật đến tang cuốn	50
Bảng 3.7 Đặc tính kỹ thuật đến tang thành phẩm	50
Bảng 4.1 Thông số hình học bánh răng cặp cấp chậm	60
Bảng 4.2 Bảng bánh răng thay thế khung 1	62
Bảng 4.3 Bảng bánh răng thay thế khung 2	71
Bảng 4.4 Thông số hình học bánh răng đường truyền 2	76
Bảng 4.5 Kích thước chính bộ truyền trục vit – bánh vit	79

 

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

	Ý nghĩa	Trang
EVN	Tập đoàn Điện lực Việt Nam	5
CBCNV	Cán bộ công nhân viên	5
TP.HCM	Thành phố Hồ Chí Minh	12

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1. Quá trình phát triển của ngành điện Việt Nam

Trong quá trình phát triển kinh tế của mỗi đất nước, năng lượng điện đóng một vai trò rất quan trọng và là ngành được coi là phải đi trước một bước để phát triển các ngành khác. Điện năng nói riêng đã góp phần rất lớn vào sự phát triển kinh tế, văn hóa, văn minh của nhân loại. Năng lượng điện rất phổ biến ở trên từng mỗi quốc gia, từng tỉnh, huyện cho đến từng mỗi hộ gia đình trên khắp thế giới. Từ dụng cụ sinh hoạt gia đình đơn giản như thắp sáng, quạt điện, bàn là… cho đến máy móc hiện đại đều đa số dùng năng lượng điện năng. Vì vậy có thể nói điện năng là nguồn năng lượng rất quan trọng và phổ biến trên khắp thế giới.

Ở Việt Nam chúng ta do điều kiện lịch sử trong khu vực, nên nền kinh tế phong kiến tồn tại lâu dài và thêm nạn ngoại xâm. Nền kinh tế nghèo nàn lạc hậu đi sau các nước phát triển trên thế giới ở rất nhiều lĩnh vực, đặc biệt là ngành công nghiệp. Những năm cuối của thế kỉ XIX và đến đầu thế kỉ XX, nước ta còn là một nước nông nghiệp lạc hậu, công nghiệp mang tính nhỏ lẻ, thủ công. Về điện năng cả nước chỉ xây dựng được hai nhà máy nhiệt điện: nhà máy thứ nhất được xây dựng năm 1892 ở Hải Phòng và đến năm 1894 xây thêm một nhà máy nữa ở Hà Nội với tên gọi Nhà máy đèn Bờ Hồ với 2 tổ hợp máy phát điện một chiều công suất 500kW. Các nhà máy nhiệt điện này có công suất không đáng kể, chỉ sử dụng vào các ngành công nghiệp khai thác và chế biến các nguồn tài nguyên phục vụ cho thực dân Pháp. Và cho đến những năm giữa thế kỉ XX, nước ta đang trong tình trạng chiến tranh liên miên, điều kiện để phát triển kinh tế rất hạn chế, chỉ xây thêm một số nhà máy nhiệt điện ở miền Bắc có công suất không đáng kể, chỉ phục vụ cho các ngành công nghiệp phục vụ chiến tranh.

Sau khi hòa bình lặp lại, đất nước ta tập trung vào phát triển kinh tế, khắc phục hậu quả chiến tranh và phát triển một số ngành công nghiệp nặng. Vì vậy nhu cầu điện năng ngày càng tăng. Và dấu mốc quan trọng trong ngành điện lực là đã xây dựng thành công và đi vào hoạt động nhà máy thủy điện Hòa Bình vào ngày 30/11/1988.

Ngày nay do tình hình an ninh tốt và cơ chế đổi mới của Đảng, Nhà nước đã thu hút được rất nhiều vốn đầu tư từ các doanh nghiệp nước ngoài. Nhiều công ty, xí nghiệp được xây dựng nhu cầu về điện năng lại tăng. Mặt khác nhằm phát triển kinh tế, văn hóa ở vùng nông thôn, vùng sâu, vùng xa, Đảng ta xác định bốn nhân tố để phát triển kinh tế, văn hóa vùng sâu, vùng xa là: Điện – Đường – Trường – Trạm. Vì vậy điện năng là nhu cầu rất quan trọng. Tình hình sản xuất điện nước ta ở một số thời kì như sau: năm 1985 là 5,2 tỷ KWh; năm 1990 là 8,7 tỷ KWh; năm 1993 là 10,9 tỷ KWh; năm 1995 gần 14,7 tỷ KWh; và năm 1999 là khoảng 23,6 tỷ KWh. Một số nhà máy điện lớn: nhà máy nhiệt điện Uông Bí công suất 150000 KW; nhà máy thủy điện Thác Bà công suất 110000 KW; nhà máy thủy điện Hòa Bình công suất 1,9 triệu KW;  nhà máy thủy điện Sơn La công suất 2,4 triệu KW; thủy điện Đa Nhim 160000 KW, thủy điện Yaly công suất 700000 KW; thủy điện Trị An công suất 400000 KW; thủy điện Thác Mơ công suất 150000 KW,…

Hình 1.1 Ứng dụng của điện năng trong cuộc sống

Hình 1.2Nhà máy đèn Bờ Hồ

Nhà máy thủy điện Sơn La

Nhà máy thủy điện Hòa Bình

 

Nhà máy thủy điện Lai Châu

Nhà máy thủy điện Yaly

Hình 1.3 Một số nhà máy thủy điện lớn nhất Việt Nam

Bảng 1.1Công suất và sản lượng điện hàng năm của một số nhà máy thủy điện lớn

Như vậy, từ một gia tài nghèo nàn, lạc hậu sau khi tiếp quản Thủ đô vào tháng 10/1954 với vẻn vẹn 31,5 MW công suất, sản lượng điện khoảng 53 triệu kWh/năm, đến hết năm 2010 này, tổng công suất nguồn điện cả nước đã lên đến 20.900 MW. Riêng giai đoạn 2006-2010, tổng công suất lắp đặt nguồn điện mới tăng thêm trên toàn hệ thống điện là 10.400 MW, tăng 1,98 lần so với năm 2005. Sản lượng thương phẩm năm 2010 cũng đạt khoảng 85,4 tỷ kWh, tốc độ tăng điện thương phẩm bình quân  giai đoạn 5 năm là 13,7%, tăng gấp hơn 2 lần so với tăng trưởng GDP, đáp ứng cơ bản nhu cầu điện cho phát triển kinh tế và sinh hoạt của nhân dân với tốc độ tăng trưởng cao. Điện thương phẩm bình quân đầu người đến cuối năm nay đạt 981 kWh/người/năm, tăng 1,8 lần so với năm 2005.

Để đạt được mục tiêu này, giai đoạn 2006-2010 là thời kỳ toàn ngành tập trung mạnh mẽ vào đầu tư phát triển, thực hiện Quy hoạch Điện VI. Đây cũng là thời kỳ Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN), đơn vị nòng cốt trong ngành Điện hoạt động theo mô hình tập đoàn kinh tế, tự chủ về tài chính và huy động vốn cho đầu tư với quy mô đầu tư lớn nhất từ trước đến nay. Những cố gắng của toàn ngành không thể phủ nhận khi cùng một lúc triển khai xây dựng và đưa vào vận hành hàng trăm công trình nguồn và lưới điện đồng bộ với khối lượng đầu tư hàng trăm ngàn tỉ đồng, một tốc độ chưa từng có trong lịch sử phát triển của ngành.

Với 202.100 tỷ đồng khối lượng đầu tư trong cả 5 năm, Tập đoàn đã đưa vào vận hành 21 dự án nguồn điện với tổng công suất 6.280 MW, riêng năm nay là 10 nhà máy với tổng công suất 2.078 MW. Đặc biệt, công trình thuỷ điện Sơn La được Đảng, Nhà nước và nhân dân đánh giá cao về quy mô, tầm quan trọng hiệu quả và tính cấp thiết sẽ đưa vào vận hành tổ máy đầu tiên vào ngày 22/12/2012 như một món quà ý nghĩa của tập thể CBCNV ngành Điện chào mừng 56 năm ngày truyền thống của ngành và chào mừng Đại hội Đảng Toàn quốc lần thứ XI.

Hiện nay, EVN đang triển khai xây dựng 15 dự án với tổng công suất 10.581 MW và chuẩn bị đầu tư 11 dự án với tổng công suất 70285 MW. Ngoài ra, EVN còn đang thực hiện các thủ tục đầu tư 5 dự án nguồn điện để khởi công trong giai đoạn 2011-2015,  gồm 2 nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận 1&2 và 3 dự án thuỷ điện tích năng (Bắc Ái, Hàm Thuận Bắc, Mộc Châu) với tổng công suất 7.600 MW. Song song với các công trình nguồn, trong 5 năm, Tập đoàn đã đóng điện nhiều công trình lưới điện trải dài trên địa bàn cả nước, từ các thành phố đến các xã vùng sâu, vùng xa với tổng chiều dài 62.000 km và tổng dung lượng trạm biến áp 29.100 MVA.

Cơ cấu điện năng gồm nhiệt điện và thủy điện, có xu hướng tăng dần tỷ trọng thủy điện. Mạng lưới tải điện ngày càng hoàn thiện, quan trọng nhất là đường dây tải điện Bắc – Nam 500 KV năm 1994.

Ngày nay do nhu cầu điện tăng nhanh, và do khí hậu nước ta có sự phân mùa: mùa đông và xuân mưa nhiều, mùa hạ và mùa thu ít mưa nên vào hai mùa này các hồ thủy điện không đủ lượng nước để chạy máy vì thế từ trước đến nay nước ta vẫn đang trong tình trạng thiếu điện năng vào mùa hạ và mùa thu. Và để giải quyết vấn đề đó, ngành điện lực đã hợp đồng mua bán điện với Trung Quốc vào năm 2005.

Nước ta đang tiến hành quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước và phấn đấu vào năm 2020 cơ bản trở thành một nước công nghiệp phát triển. Muốn thực hiện thắng lợi sự nghiệp chung đó yêu cầu mọi  ngành, nghề phải tập trung vào phát triển ngành nghề của mình và hợp tác giúp đỡ lẫn nhau giữa các ngành nghề để sự phát triển mang tính bền vững. Ngành điện lực nói riêng là ngành kinh tế trọng điểm của quốc gia, nhiệm vụ đó càng trở nên nặng nề hơn, phải có biện pháp để đáp ứng đủ và ổn định nguồn điện cho đất nước trong tình hình mới.

Hình 1.4 Đường dây 500kV Bắc - Nam

2. Dây và cáp điện

2.1  Khái niệm

Dùng để truyền tải điện năng (hoặc tín hiệu điều khiển – cáp điều khiển) hay dùng để nối các thiết bị điện trong công nghiệp hay dân dụng.

Hình 1.5 Dây và cáp điện

2.2  Kết cấu

-         Ruột dẫn điện: Đồng (Copper: Cu) hoặc Nhôm (Aluminum: Al).

-         Lớp cách điện: PVC hoặc XLPE

-         Chất độn: sợi PP (polypropylen)

-         Băng quấn: băng không dệt

-         Lớp vỏ bọc trong: PVC hoặc PE

-         Giáp kim loại bảo vệ: DATA, DSTA, SWA,…

-         Lớp vỏ bọc ngoài: PVC, PE hoặc HPPE…

Hình 1.6 Kết cấu cáp điện

2.3  Các ký hiệu nhận biết

- Cu: ruột dẫn điện bằng đồng

- Al: ruột dẫn điện bằng nhôm

- PVC: chất cách điện (vỏ bọc) bằng nhựa PVC

- XLPE: chất cách điện (vỏ bọc – chỉ dùng cho cáp vặn xoắn) bằng XLPE

- ATA, DATA: lớp bảo vệ bằng băng nhôm (thường dùng trong cáp Muller)

- STA, DSTA: lớp bảo vệ bằng băng thép (thường dùng trong cáp chôn ngầm)

- SWA: lớp bảo vệ bằng sợi thép (thường dùng trong cáp chôn ngầm)

- CV, CVV: Dây cáp ruột đồng, cách điện bằng PVC, bọc vỏ bằng PVC

CXV: Dây cáp ruột đồng, cách điện bằng XLPE, bọc vỏ bằng PVC

- CVV(CXV)/DSTA(SWA): cáp ngầm ruột đồng, cách điện bằng PVC (XLPE), giáp bảo vệ bằng băng thép (sợi thép), bọc vỏ bằng PVC.

2.4  Phân loại dây và cáp điện

- Phân loại theo tiêu chuẩn:

+ Dây điện dân dụng:

   TCVN  2013 – 1994; IEC 60227...

+ Cáp điện:

   TCVN 5935 – 1995; IEC 60502…

+ Cáp điều khiển:

   TCVN 5935 – 1995 hoặc  TCVN 6610; IEC 60502…

+ Dây cáp chống cháy, chống bén cháy:

   IEC 60502 – IEC 60331 – IEC 60332…

Dây dân dụng	Cáp điện
Cáp chống cháy

 

Hình 1.7Các loại dây và cáp điện theo tiêu chuẩn

- Phân loại theo kết cấu ruột dẫn:

+ Dây điện dân dụng ruột dẫn cứng (một sợi cứng hoặc 7 sợi bện lại)

+ Dây điện dân dụng ruột dẫn mềm (nhiều sợi mềm bện lại với nhau)

- Phân loại theo số ruột dẫn điện:

+ Dây đơn: Cu/PVC 1x….mm2

+ Dây đôi: Cu/PVC/PVC 2x….mm2

+ Dây ba ruột dẫn: Cu/PVC/PVC 3x….mm2

- Phân loại theo hình dạng vỏ bọc:

+ Dây dân dụng bọc tròn

+ Dây dân dụng dạng oval

+ Dây dân dụng bọc dính cách (dây sup)…

Phân loại dây theo kết cấu ruột dẫn, số lõi và hình dạng vỏ bọc như trên hình vẽ 1.8.

3. Nhu cầu xã hội và thị trường

Trước đây, dây tải điện đa số chúng ta phải nhập khẩu ở nước ngoài. Cho đến hiện nay, nhu cầu về dây truyền tải điện trong nước vẫn đang chưa đáp ứng đủ, theo số liệu ngành điện lực sản xuất chỉ đáp ứng được ¾ nhu cầu. Với chủ trương của Đảng là chỗ nào có dân  sinh sống là chỗ đó phải có nguồn điện, mặt khác dân ta lại sinh sống rải rác khắp mọi miền tổ quốc, vì thế để nguồn điện về được với mọi người dân thì nhu cầu về một lượng dây dẫn điện là khá lớn.

Hình 1.8 Phân loại dây theo kết cấu ruột dẫn, số lõi và hình dạng vỏ bọc

Nói chung nhu cầu dây cáp điện phục vụ chủ yếu cho ngành điện lực, sử dụng truyển tải mạng điện cao áp, trung áp, hạ áp, và một số ngành công nghiệp nặng. Hay các công ty sử dụng điện năng nhiều phải sử dụng dây truyền tải lớn song nhu cầu vẫn rất lớn vì nước ta đang trong giai đoạn xây dựng cơ sở hạ tầng, công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Mặt khác, các ngành truyền thông vô tuyến, viễn thông cũng cần một lượng dây truyền tải đáng kể. Vì vậy nhận định trong thời gian này và có thể nhiều năm sau nữa nhu cầu dây cáp điện chúng ta còn rất lớn và có thể còn phải nhập khẩu.

Cùng với tốc độ phát triển của ngành điện lực, thị trường sản xuất dây và cáp điện Việt Nam trong những năm gần đây có bước phát triển mạnh mẽ để đáp ứng nhu cầu truyền tải, thông tin liên lạc, điện khí hóa nông thôn cũng như phục vụ cho các ngành khác trong quá trình xây dựng và phát triển của đất nước.

Theo số liệu thống kê chưa đầy đủ, hiện nay, các doanh nghiệp sản xuất dây và cáp điện trong nước có thể đáp ứng được khoảng 70% nhu cầu trong nước, còn lại là 30% nhập khẩu từ nước ngoài. Tuy vậy, dây và cáp điện Việt Nam cũng đang được xuất khẩu với mức tăng trưởng bình quân từ 30%-45%/năm (tức từ 300 đến 385 triệu USD/năm). Thực tế cho thấy, nhiều doanh nghiệp dây cáp điện đã đầu tư công nghệ hiện đại của châu Âu, Hàn Quốc, Nhật Bản và Đài Loan nên đa số sản phẩm dây và cáp điện của các doanh nghiệp nêu trên có chất lượng tốt, nhiều chủng loại, mẫu mã đẹp, được thị trường trong nước chấp nhận và từng bước vươn tới thị trường nước ngoài. Một số nhãn hiệu được thị trường ưa chuộng như Cadivi, Thăng Long, Điện Thắng, Daphaco,…

Tuy nhiên, sản phẩm dây dẫn điện gia dụng gồm các loại dây lõi đơn cứng, dây lõi đôi mềm phần lớn do các tổ hợp sản xuất bằng phương pháp thủ công và bán cơ giới nên chất lượng kém và dẫn điện chưa thực sự an toàn, ổn định.  Ngoài ra còn có một số tổ hợp sản xuất đưa ra thị trường những loại sản phẩm dán nhãn ghi không đầy đủ, thiếu chỉ tiêu về đường kính sợi, số sợi, hoặc không có nhãn hiệu, nguồn gốc.

Hiện nay, thị trường dây và cáp điện Việt Nam đang gặp nhiều khó khăn cộng thêm việc phải đối mặt với hàng giả, hàng kém chất lượng cũng như sự tăng giá nguyên liệu đồng. Mỗi năm, các công ty trong nước sản xuất ra 500.000 tấn dây cáp điện nhưng chỉ 3% trong đó là xuất khẩu (số liệu của Hội Dây và Cáp điện TP.HCM). Ngoại trừ Công ty Dây cáp điện Việt Nam xuất khẩu nhiều sang Mỹ, còn lại thị trường xuất khẩu của các doanh nghiệp trong nước là ở châu Á (cụ thể là Lào, Campuchia).

Hơn nữa, Mỹ có thể bắt đầu áp thuế chống bán phá giá đối với mặt hàng dây cáp điện cộng thêm sự cạnh tranh giá tại Campuchia, Lào mỗi lúc một tăng cao sẽ trở thành những khó khăn lớn đối với doanh nghiệp Việt Nam.

Mỹ là thị trường tiềm năng đối với dây cáp điện xuất khẩu nhưng các đơn hàng xuất phát từ đây rất ít vì sản phẩm của Việt Nam chưa đáp ứng được yêu cầu chất lượng cao của Mỹ (dây cáp khi cháy không tạo khói, sợi dây phải mềm không tạo chất gây hại đối với con người).

Trên đây là tình hình nhu cầu và thị trường của ngành sản xuất dây và cáp điện Việt Nam, đòi hỏi Nhà nước ta và các doanh nghiệp cần có chính sách và biện pháp để tăng chất lượng sản phẩm và mở rộng thị trường.

Hình 1.9 Một số nhãn hiệu ưa chuộng trên thị trường

4. Sơ lược các cách bện cáp

-         Theo cách bện:

+ bện đơn: còn gọi là dảnh cáp hay tao cáp, các sợi được bện xoắn lại một lần.

+ bện kép: gồm các dảnh cáp, các dảnh cáp bện lại quanh một lõi thành cáp bện kép

+ bện ba lớp: gồm các cáp bện kép, bện quanh một lõi một lần nữa. Do có nhiều lõi nên loại cáp bện ba lớp mềm hơn cáp bện kép song chế tạo phức tạp, giá thành cao.

Hình 1.10 Phân loại theo cách bện

-         Tùy theo chiều cuốn:

+ bện xuôi: các sợi trong tao bện cùng chiều với chiều bệnh của các tao quanh lõi. Các sợi tiếp xúc nhau tương đối tốt nên tương đối mềm và tuổi thọ cao nhưng có xu hướng bị xoắn lại.

+ bện chéo: các sợi trong tao được bện ngược chiều với chiều bện của các tao quanh lõi, có độ cứng lớn, tuổi thọ không cao nhưng khó bị xoắn nên an toàn.

+ bện hỗn hợp: các sợi trong một số tao được bện xuôi còn các dánh còn lại thì bện chéo, khó chế tạo nhưng có ưu điểm của cả hai loại trên.

-         Theo sự tiếp xúc:

+ Tiếp xúc đường: các sợi thép có đường kính khác nhau tiếp xúc với nhau trên suốt chiều dài. Đường kính khác nhau của các sợi trong tao tạo điều kiện cho chúng xếp đầy tiết diện cáp. Loại này đảm bảo độ mềm và độ bền do ứng suất tiếp xúc nhỏ.

+ Tiếp xúc điểm: các sợi thép trong tao có đường kính bằng nhau, hai lớp sợi cuốn trong tao có bước bện khác nhau nên giữa các sợi có tiếp xúc điểm với nhau. Do tiếp xúc điểm cho nên khi cáp bị uốn cong, các sợi đè lên nhau với áp lực lớn và giữa các sợi có sự ma sát lớn nên chóng mòn và dễ bị đứt.

Hình 1.11 Phân loại theo chiều bện cáp

5. Một số máy trên thị trường

5.1  JLK630 Rigid Frame Stranding Machine

Thông số	Đơn vị	JLK630
Đường kính các sợi đơn	mm	Đồng 1.5-4.5
	mm	Thép hợp kim 1.5-4.5
	mm	Nhôm 1.8-5.0
Diện tích mặt cắt ngang lớn nhất	mm2	Đồng 800
		Nhôm 1400
Tốc độ khung	vòng/phút	43-156
Tốc độ kéo dây	mm	6-45
Bước bện	mm	38-950
Bước xoắn	mm	650-3400
Đường kính bánh tời.	mm	2500×2
Chiều cao máy	mm	1100
Công suất động cơ chính	kW(DC)	132
Kích thước bao	mm	43000×7000×3000

Hình 1.12 Máy JLK630 Rigid Frame Stranding

5.2  Tubular stranding machine

Thông số	Đơn vị
Đường kính các sợi	mm	Đồng: 1,3 - 5
		Nhôm: 1,7 - 5
		Thép: 1 - 5
Đường kính dây sản phẩm	mm	3 - 15
Tốc độ quay	Vòng/ phút	500
Tốc độ quấn dây	m/ phút	17 - 165
Bước bện	mm	34 - 330
Công suất động cơ	kW (AC)	30

Hình 1.13 Tubular stranding machine

5.3  Rigid machine

Hình 1.14 Rigid machine

Thông số kỹ thuật

Đường kính sợi đơn	mm	Đồng 1,5 – 4,5
		Nhôm hợp kim 1,5 -5
		Nhôm 1,8 - 5
Diện tích tiết diện	mm2	Al 1400; Cu 800
Tốc độ quay khung	vòng/phút	43 – 176
Đường kính bánh tời	mm	2500x2
Bước bẹn	mm	38 - 1070
Bước xoắn	mm	550 - 2600
Chiều cao	mm	1100
Chiều dài	mm	64000
Khối lượng máy	kg	100000
Công suất động cơ	kW	220

 

6. Phân tích sản phẩm:

Từ nhu cầu xã hội như trình bày ở trên, ta rút ra được các đặc điểm của thị trường dây và cáp điện của nước ta như sau:

-         Thị trường dây và cáp điện đang được mở rộng và phát triển nhưng vấp phải những khó khăn trong việc cạnh tranh với các công ty nước ngoài.

-         Chất lượng sản phẩm chưa đáp ứng tiêu chuẩn của các thị trường lớn và khó tính.

-         Hàng nhái, hàng kém chất lượng tràn lan trên thị trường nội địa, tuồn về các địa phương. Điều này làm gia tăng nguy cơ gây ra các sự cố về điện, các tai nạn không đáng có.

-         Nguyên liệu đồng đang lên giá.

Vì thế, nhu cầu thiết kế một loại máy xoắn dây cáp điện để đáp ứng nhu cầu trên ở nước ta là điều cần thiết. Máy phải đảm bảo được các yêu cầu kỹ thuật theo tiêu chuẩn, vừa đảm bảo độ bền cũng như tính an toàn của cáp điện. Đó cũng chính là lý do để nghiên cứu đề tài luận văn này.

Trước tiên ta  phân tích một số lý do để có được đề tài này.

Dễ dàng thấy được câu hỏi đặt ra là tại sao chúng ta lại không dùng dây dẫn một lõi lớn mà cần phải bện từng dây nhỏ lại với nhau?

-         Dùng dây dẫn một lõi lớn, nếu dây bằng thép thì rất cứng, khả năng dẫn điện của thép kém, và nếu dùng ngoài trời, chúng rất chóng rỉ, vận chuyển và lắp đặt khó khăn nên không thể chọn phương án này.

-         Nếu dùng dây một lõi lớn bằng hợp kim đồng thì lại rất tốn kém, nhưng độ bền cũng không đảm bảo, vận chuyển khó khăn.

-         Nếu dùng dây một lõi lớn bằng nhôm cũng không bền, nhôm dẻo dễ kéo đứt và cũng vận chuyển hết sức khó khăn.

-         Ta biết được rằng, kim loại dẫn điện thường nhờ lớp diện tích ngoài của dây, do đó, nếu dùng dây dẫn một lõi thì khả năng dẫn điện sẽ kém. Vì thế nên làm từng sợi nhỏ bện lại với nhau làm tăng diện tích bề mặt ngoài của kim loại, làm tăng khả năng dẫn điện.

-         Dùng phương pháp bện từ các sợi dây nhỏ có  những ưu điểm cơ bản sau:

+ Chúng ta dùng một lõi thép ở giữa bằng thép sau đó bện những dây nhỏ bằng nhôm xung quanh vừa đảm bảo độ bền do lõi thép, vừa đảm bảo khả năng truyền tải điện và khả năng chống oxy hóa do dây nhôm đảm nhận. Như vậy ta đã kết hợp được ưu điểm của hai kim loại là thép và nhôm.

+ Chúng ta sản xuất từng dây nhôm, thép nhỏ bằng phương pháp kéo nguội, nên độ bền từng sợi dây nhỏ tăng, dẫn đến dộ bền của dây cáp điện tăng.

+ Dây cáp bện vừa bền vừa dẻo, dễ cuộn tròn nên quá trình vận chuyển rất thuận lợi, quá trình lắp đặt dễ dàng hơn.

+ Nhưng nhược điểm là phải có máy bện và máy kéo sợi, tốn kém hơn.

Như phân tích sản phẩm ở trên, chúng ta nên chọn dây cáp điện để truyền tải điện năng và như vậy tất phải có máy bện dây để đáp ứng nhu cầu của ngành điện lực và một số ngành khác…

Qua phân tích trên, ta chọn kiểu máy Rigid để dễ chế tạo và sửa chữa, năng suất và chất lượng của cáp được đảm bảo.

CHƯƠNG 2: CHỌN NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ

2.1 Chọn sản phẩm

-         Dây cáp điện có nhiều loại khác nhau để dành cho những mục đích làm việc khác nhau như dùng để truyền tải, chống cháy, điều khiển,…Ở đây, ta quan tâm đến các loại cáp điện dùng trong lĩnh vực truyền tải điện cao áp, hạ áp, trung áp.  Trong đề tài này, ta chọn loại dây cáp điện có cấp điện áp 450 – 750V thuộc lưới điện trung áp.

-         Dây có thể được bện một lớp hoặc nhiều lớp khác nhau tùy theo cấp điện áp sử dụng. Với cấp điện áp 450 – 750V, ta chọn bện 2 lớp với một lõi dẫn.

Hình 2.1 Cáp điện

-         Dây có thể được bện với nhiều bước bện và có thể thay đổi hướng bện ở mỗi lớp. Như đã phân tích ở trên thì khi bện xuôi, dây sẽ mềm hơn nhưng dễ bị vặn xoắn còn khi bện chéo, dây cứng hơn và có thể triệt tiêu momen xoắn, bước bện khít, tăng tính an toàn cho dây.

Sản phẩm dây cáp điện rất đa dạng, ở phạm vi đề tài này ta chọn dòng sản phẩm dây cáp điện trung thế.

Sản phẩm có dạng như hình vẽ 2.2.

Hình 2.2 Sản phẩm

 

Một số thông số cơ bản của các mẫu sản phẩm hiện nay trên thị trường như sau:

Máy thiết kế của đề tài sẽ chọn ra một số tiết diện danh định để sản xuất, cụ thể sẽ chọn các tiết diện như sau:

-         240 mm²

-         300 mm²

-         400 mm²

-         500 mm²

Ta lấy một trường hợp tính toán rồi sau đó đưa ra các thông số về đường kính sợi, đường kính lõi cho các trường hợp sản phẩm khác.

Với máy thiết kế của chúng ta, ta chọn khung quay 1 có 6 cuộn dây, khung 2 có 12 cuộn dây.

*Trường hợp 1: S = 240 mm²

S_{1 sợi} =  mm²

Đường kính sợi là d_sợi =  mm

Chu vi của vòng sợi thứ nhất: C₁ = 4,1213 x 6 = 24,7278 mm

Đường kính vòng sợi thứ nhất: D₁ = 24,7278/3,14 = 7,875 mm

Đường kính của sợi làm lõi là:  d_lõi = 7,875 – 4,1213 = 3,7537 mm

Ta chọn d_sợi = 4,1 mm, d_lõi = 3,7537 mm

*Trường hợp 2: S = 300 mm²

Tương tự ta tính được d_sợi = 4,6 mm, d_lõi = 4,2 mm

*Trường hợp 3: S = 400 mm²

Tương tự ta tính được d_sợi = 5,3 mm, d_lõi = 4,85 mm

*Trường hợp 4: S = 500 mm²

Tương tự ta tính được d_sợi = 6 mm, d_lõi = 5,4 mm

Tổng hợp ta có bảng sản phẩm của máy thiết kế như sau:

Bảng 2.1 Đường kính lõi và sợi sản phẩm

STT	Tiết diện danh định (mm2)	Số sợi khung 1	Số sợi khung 2	Đường kính lõi (mm)	Đường kính sợi (mm)
1	240	6	12	3,75	4,1
2	300	6	12	4,2	4,6
3	400	6	12	4,85	5,3
4	500	6	12	5,4	6

 

2.2 Nội dung thiết kế

-         Xác định nguyên tắc làm việc và chế độ làm việc của máy được thiết kế.

-         Lập sơ đồ toàn máy và các bộ phận máy.

-         Xác định lực, momen tác dụng lên các bộ phận máy và đặc tính thay đổi của tải trọng theo thời gian.

-         Chọn loại vật liệu chế tạo các chi tiết máy.

-         Tính toán động học, động lực học, khả năng làm việc, tính công nghệ và tính kinh tế của máy.

-         Hình dạng và kích thước các bộ phận, chi tiết máy.

-         Xác định quy trình công nghệ chế tạo các chi tiết và lắp ráp các bộ phận, chi tiết máy với dung sai thích hợp.

-         Lập thuyết minh và các chỉ dẫn sử dụng máy.

2.3 Nguyên lý thiết kế máy

2.3.1       Nguyên lý 1

-         Nguyên lý hoạt động: Hình 2.1

Tang cuốn sản phẩm 5 sẽ có nhiệm vụ kéo lõi từ cuộn lõi 1 và đi qua 2 khung quay 2. Khung quay 2 chứa các cuộn phôi 3 là các sợi dây đồng khi quay sẽ xoắn các sợi lại với nhau và cứ mỗi khung quay khi quay sẽ cho ra một lớp bện. Bộ phận kéo căng 4 có nhiệm vụ tạo cho sợi dây luôn luôn căng để các lớp bện được đều hơn.

-         Ưu điểm:

+ Do các khung quay còn cuộn phôi đứng yên nên kết cấu máy gọn, thuận lợi cho quá trình thiết kế.

+ Tốc độ quay nhanh làm cho năng suất tăng.

-         Nhược điểm:

+ Ít sợi trong mỗi lớp bện, nếu muốn nhiều thì phải tăng số cuộn phôi do đó máy sẽ dài và làm tăng chiều dài nhà xưởng.

2.3.2       Nguyên lý 2

-         Nguyên lý hoạt động: Hình 2.2

Ở nguyên lý này, các cuộn phôi 3 được thiết kế gắn trên một khung quay 2, được đặt theo chiều dọc của khung. Khi khung quay, các cuộn phôi cũng đồng thời quay quanh chính nó và quay theo khung, mỗi khung sẽ cho một lớp bện. Tang cuốn sản phẩm 5 có nhiệm vụ kéo lõi dây ở cuộn lõi 1. Khi quay, bộ phận kéo căng 4 có tác dụng giữ được lực căng cho các sợi dây để đảm bảo các lớp bện được đồng đều. 2 khung quay được cho quay theo 2 chiều ngược nhau, điều này sẽ làm cho 2 lớp bện của chúng ta ngược chiều nhau như mong muốn thiết kế.

-         Ưu điểm:

+ Bện được các cáp có yêu cầu số sợi trong một lớp bện nhiều hơn, ta dễ dàng thấy rõ điều này bằng việc tăng số cuộn phôi và tăng đường kính khung quay.

+ Giảm được chiều dài của máy so với dùng nguyên lý 1, giảm diện tích nhà xưởng.

-         Nhược điểm:

+ Vì khung quay mang nhiều cuộn phôi dây và các cơ cấu hỗ trợ khác nên máy cồng kềnh, chế tạo khó khăn hơn.

Hình 2.3 Nguyên lý 1 Tang cuộn lõi dây Khung quay Cuộn sợi dây Bộ phận kéo căng Tang cuốn sản phẩm

 

Hình 2.4 Nguyên lý 2 Tang cuộn lõi dây Khung quay Cuộn phôi dây Bộ phận kéo căng Tang cuốn sản phẩm

 

+ Công suất động cơ yêu cầu phải lớn, giá thành máy sẽ cao hơn.

+ Điều quan trọng là do các cuộn phôi được đặt theo chiều dọc nên lực căng dây sẽ ảnh hưởng đến cuộn phôi, làm các cuộn phôi bị lệch về một phía và khó bố trí các bộ phận căng dây cho từng cuộn phôi.

2.3.3       Nguyên lý 3

-         Nguyên lý hoạt động: Hình 2.3

-         Ở nguyên lý này, các cuộn phôi 3 cũng được thiết kế gắn trên khung quay 2 nhưng khác với nguyên lý 2, các cuộn phôi được đặt theo chiều ngang với khung quay. Khi khung quay, các cuộn phôi cũng đồng thời thực hiện 2 chuyển động là quay quanh chính nó và quay cùng với khung quay. Bộ phận tang cuộn sản phẩm 5 có nhiệm vụ kéo lõi dây ở cuộn 1 và đồng thời kéo cả các sợi dây ở các cuộn phôi. Bộ phận căng dây 4 có tác dụng giữ các sợi dây luôn căng để đảm bảo các lớp bện được đồng đều. 2 khung quay được cho quay theo 2 chiều ngược nhau để 2 lớp bện là ngược chiều nhau.

 

Hình 2.5 Nguyên lý 3 Tang cuộn lõi dây Khung quay Cuộn phôi dây Bộ phận căng dây Tang cuộn sản phẩm

 

-         Ưu điểm:

+ Giống như nguyên lý 2 được trình bày ở trên, ở nguyên lý 3 ta cũng có thể tạo được các sản phẩm có sự yêu cầu số sợi trong mỗi lớp bện nhiều hơn.

+ Giảm được diện tích nhà xưởng.

+ Ưu điểm lớn nhất của nguyên lý này là các cuộn phôi dây không bị lực căng dây gây ra sự mất cân đối.

-         Nhược điểm:

+ Nguyên lý này cũng làm cho máy thiết kế cồng kềnh, phức tạp, chế tạo khó khăn hơn.

+ Giá thành máy cao, công suất động cơ lớn.

2.3.4       Chọn nguyên lý

Từ 3 nguyên lý nêu trên, ta thấy nguyên lý thứ 3 là đáp ứng được các yêu cầu của công việc thiết kế:

-         Số sợi cho một lớp bện được đảm bảo.

-         Về độ phức tạp của máy ta có thể làm cho nó đơn giản hơn bằng việc thiết kế máy.

-         Giảm được diện tích nhà xưởng

-         Các cuộn cấp phôi sẽ hoạt động hiệu quả hơn.

2.4 Chọn sơ đồ động

Ứng với nguyên lý vừa chọn ta có một số phương án bố trí sơ đồ động như sau. Nhiệm vụ của chúng ta là tìm ta một phương án sơ đồ động tốt nhất để thiết kế máy.

2.4.1       Phương án 1

-         Sơ đồ: Hình 2.6

-         Nguyên lý: ở sơ đồ động này ta dùng 1 động cơ để điểu khiển cả máy. Bộ truyền đai 2 có nhiệm vụ truyền chuyển động từ động cơ đến các hộp giảm tốc trước khi qua bộ truyền đai hoặc xích để đến các tang và khung quay.

 

Hình 2.6 Sơ đồ động 1 Động cơ Bộ truyền đai 1 Trục chính 3 Hộp giảm tốc 1 Hộp giảm tốc 2 Hộp giảm tốc 3 Hộp giảm tốc 4 Bộ truyền xích 1 Bộ truyền xích 2 Bộ truyền xích 3 Cuộn lõi thép Khung 1 Khung 2 Cuộn dây Bánh tang cuốn Cuộn thành phẩm. Nối trục Ly hợp ma sát

 

-         Ưu điểm:

+ Rẻ tiền vì chỉ dùng một động cơ.

+ Kết cấu đơn giản, tạo được sự đồng bộ trong khi điều khiển tốc độ của khung quay và tang cuốn.

+ Quay được với tốc độ nhanh.

-         Nhược điểm:

+ Các trục rất dài, hoạt động không tốt.

2.4.2       Sơ đồ động 2

-         Sơ đồ động: hình 2.7

-         Nguyên lý: ở sơ đồ động này, ta dùng 3 động cơ để điều khiển các khung quay và tang riêng biệt. Puly cuộn 13 có tác dụng đảm bảo lực kéo căng lõi dây là không đổi trong quá trình làm việc.

-         Ưu điểm:

+ Khắc phục được nhược điểm về độ dài của các trục.

+ Có thể làm việc được ở tốc độ cao.

 

Hình 2.7 Sơ đồ động 2 1. Động cơ điện 2. Bộ truyền đai 3. Trục chung đường truyền 2 4. Hộp giảm tốc 1 5. Hộp giảm tốc 2 6. Hộp giảm tốc 3 7. Hộp giảm tốc 4 8. Bộ truyền đai khung 1 9. Bộ truyền đai khung 2 10. Bộ truyền xích 11. Cuộn lõi dây 12. Khung quay 1 13. Khung quay 2 14. Cuộn dây 15. Tang cuốn 16. Cuộn thành phẩm

 

-         Nhược điểm:

+ Khó điều khiển sự đồng bộ trong các chuyển động của khung quay và tang.

+ Có thể xảy ra hiện tượng trượt trơn ở các bộ truyền đai nếu như quay ở tốc độ cao.

2.4.3       Sơ đồ động 3

-         Sơ đồ: hình 2.8

-         Nguyên lý: ở sơ đồ động này, ta thay 2 bộ truyền đai ở mỗi khung quay bằng 2 bộ truyền bánh răng. Bộ phận puly cuộn 13 có tác dụng làm cho lực kéo dây luôn không đổi khi đường kính của tang cuộn tăng lên.

-         Ưu điểm:

+ truyền động chính xác hơn so với các bộ truyền khác.

+ Khắc phục được sự trượt trơn của bộ truyền đai.

Hình 2.8 Sơ đồ động 3 1. Động cơ điện 2. Bộ truyền đai 3. Trụcchung đường truyền 2 4. Hộp giảm tốc 1 5. Hộp giảm tốc 2 6. Hộp giảm tốc 3 7. Hộp giảm tốc 4 8. Bộ truyền bánh răng 1 9. Bộ truyền bánh răng 2 10. Bộ truyền xích 11. Cuộn lõi dây 12. Khung quay 1 13. Khung quay 2 14. Cuộn dây 15. Tang cuốn 16. Cuộn thành phẩm

 

-         Nhược điểm:

+ Khó khăn trong chế tạo vì bánh răng lớn.

2.4.4       Sơ đồ động 4

-         Sơ đồ: Hình 2.9

-         Nguyên lý: ở sơ đồ động này, ta thay 2 động cơ điện ở 2 khung quay bằng 2 động cơ thủy lực và thêm một bộ phận nữa là bộ phận puly cuộn 8 để đảm bảo vận tốc cuộn lõi dây.

-         Ưu điểm: + làm việc êm hơn, công suất lớn do dùng động cơ thủy lực

....................................

CHƯƠNG 5: HỆ THỐNG ĐIỆN, VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ MÁY

1.1  Nguyên tắc vận hành

1.1.1       Nguyên tắc tuân thủ khi vận hành máy

Quá trình điều khiển máy không quá phức tạp, tuy nhiên cần phải tuân thủ các quy định nghiêm ngặt vì máy xoắn dây cáp điện có thể gây nguy hiểm cho người vận hành. Trước khi máy hoạt động, cần có hệ thống thuỷ lực để đưa các cuộn dây lên khung và gắn trục cũng như vòng đệm, chốt chẻ để cố định cuộn trên khung quay.

Các quy định khi lắp đặt và vận hành máy:

-          Lắp đặt trên nền nhà xưởng khô ráo và có mái che. Nhà xưởng đủ rộng và dài vì máy có kích thước lớn.

-         Người vận hành máy phải được huấn luyện về các quy định an toàn lao động.

-         Lắp các bu lông nền theo đúng kích thước trên bản vẽ thiết kế để đảm bảo độ chính xác khi lắp thân máy.

-         Vì máy có bộ phận quay lớn và mang nhiều cuộn dây quay nên sẽ xuất hiện lực ly tâm, do đó cần phải có hàng rào lưới chắn xung quanh khung quay đảm bảo an toàn khi vận hành.

-         Có thông báo “Không phận sự miễn đến gần” trong khi vận hành để đề phòng các sự cố đáng tiếc.

-         Đối với người vận hành máy:

+ Phải được đào tạo và am hiểu về máy hoạt động, hiểu và nắm rõ quy trình làm việc của máy và các thao tác vận hành.

+ Thực hiện đúng quy trình vận hành máy.

+ Không tự ý điều chỉnh máy khi chưa có sự đồng ý của người chỉ huy.

+ Chỉ khi máy dừng hẳn mới thực hiện các thao tác điều chỉnh máy.

+ Trong ca làm việc, không được tự ý bỏ vị trí.

+ Khi phát hiện ra sự cố hoặc máy làm việc không bình thường thì phải dừng máy ngay lập tức và báo cho người có trách nhiệm xử lý.

+ Vệ sinh máy trước và sau khi vận hành.

-      Đối với người bảo trì cần phải:

+ Kiểm tra định kì các chi tiết máy, bôi trơn, xiết chặt các chi tiết trên máy.

+ Theo dõi hoạt động của máy, kiểm tra các thông số kĩ thuật. Nếu máy hoạt động không bình thường, yêu cầu người vận hành dừng máy ngay lập tức để xử lý.

+ Thường xuyên kiểm tra hệ thống điện để phát hiện các sự cố về điện.

+ Không được tự động điều chỉnh và sửa chữa máy.

1.1.2       Nguyên lý hoạt động của máy

Sau khi các cuộn dây đã được đưa lên khung quay, người vận hành đưa trục vào để giữ cuộn dây, sau đó dùng tay lắp vòng đệm và chốt chẻ, dùng kềm bẻ chốt chẻ để cố định cuộn dây.

Tiến hành cho các cuộn dây còn lại trên khung. Sau khi đã lắp các cuộn dây trên khung, người vận hành xỏ các đầu dây qua vị trí các thanh đổi hướng tương ứng và các lỗ trên mâm xoắn cũng như đầu xoắn.

Dùng một dây cáp thép có đường kính 15mm làm dây kéo mồi. Một đầu cố định vào tang thành phẩm. Đầu còn lại quấn lên các rãnh tang cuốn và đi ngược lại các khung quay. Nối các sợi nhỏ của cáp mồi với từng đầu dây của các cuộn dây. Đảm bảo các mối nối thật chặt và chắc chắn.

Kiểm tra lại lần cuối các hệ thống điện, bôi trơn, các cơ cấu cảm biến, thắng dừng… trước khi cho máy khởi động.

Trình tự hoạt động:

-         Mở CBT công tắc tổng cấp điện cho hệ thống.

-         Mở công tắc xoay SW ở vị trí số 1 để solenoid hoạt động làm thắng dừng hoạt động giữ lồng xoắn không quay.

-         Bật công tắc để bật chế độ báo đứt và đồng thời cấp điện cho bộ đếm mét cơ khí hoạt động.

-         Mở công tắc xoay SW ở vị trí số 3. Nhấn nút SB2 và SB4 để tang cuốn và khung quay hoạt động. Khi đó tiếp điểm thường đóng KQ được mở ra, thắng dừng ngừng hoạt động.

-         Khi máy đang hoạt động, nếu như sợi dây bị đứt, cảm biến quang đặt ở vị trí đầu mâm xoắn sẽ báo về bộ điều khiển, lúc đó tiếp điểm thường đóng CB được hở ra và khi đó mạch điều khiển các khung quay và tang cuốn mất điện, dừng máy. Đồng thời lúc này tiếp điểm thường đóng KQ đóng lại nên thắng dừng hoạt động giữ cho khung quay đứng yên để xử lí sự cố.

1.2 Sơ đồ nguyên lý và mạch điều khiển: