Đồ án tổng hợp điện cơ máy bào giường

49 757 6
Đồ án tổng hợp điện cơ máy bào giường

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Chương I. Yêu cầu công nghệ. Nội dung cơ bản của chương này đề cập tới những nét cơ bản nhất của công nghệ truyền động bàn máy bào giường và có sự khảo sát kỹ đặc tính phụ tải. Tất cả những thiết kế sau này đều bám sát những đặc điểm này.Chương II. Phân tích lựa chọn phương án truyền động. Nội dung của chương này trình bày các phương án truyền động, đưa ra các phương án khả thi rồi cuối cùng có so sánh giữa các phương án khả thi để chọn ra phương án phù hợp nhất. Tất cả đều có sự phân tích cụ thể khi quyết định chọn phương án tốt nhất.Chương III. Tính chọn và kiểm nghiệm động cơ. Nội dung cơ bản của chương này sẽ trình bày cách chọn công suất động cơ truyền động, kiểm nghiệm động cơ dựa trên yêu cầu về công nghệ…Chương IV. Tổng chọn thiết bị mạch lực. Nội dung chương này sẽ tính toán chi tiết các tham số thiết bị của mạch lực từ đó đưa ra lựa chọn cụ thể cho mỗi thiết bịChương V. Tổng hợp các vòng điều chỉnh. Nội dung của chương này sẽ đi tổng hợp cấu trúc cũng như các tham số của các bộ điều chỉnh theo luật điều chỉnh đa chọn.Chương V. Thiết kế mạch điều khiển trên matlab simulink. Nêu nguyên lý điều chỉnh và thiết kế sơ bộ các mạch điều khiển các bộ biến đổi

Đồ án Tổng hợp hệ điện LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay máy cắt gọt kim loại đặc trưng cho các ngành khí chế tạo gia công kim loại… một vai trò rất quan trọng trong lĩnh vực sản xuất của nền kinh tế quốc dân, khí hóa lien quan chặt chẽ đến điện khí hóa và tự động hóa. Dưới tác động của khoa học kỹ thuật hiện đại đối với các loại máy móc nói chung, đối với máy cắt gọt kim loại nói riêng ngày càng được cho phép đơn giản về kết cấu khí của máy sản xuất và giảm nhẹ cường độ lao động. Máy cắt gọt kim loại được dùng để gia công các chi tiết kim loại bằng cách hớt các lớp kim loại thừa, để sau khi gia công các chi tiết hình dáng gần đúng yêu cầu (gia công thô) hoặc thỏa mãn hoàn toàn yêu cầu đặt hang với độ chính xác nhất định về kích thước và độ bóng cần thiết của bề mặt gia công (gia công tinh). thể phân loại máy cắt kim loại như sau: Tùy thuộc vào quá trình công nghệ đặc trưng bởi phương pháp gia công dạng dao, đặc tính chuyển động v.v…, các máy cắt được chia thành các máy bản tiện, phay, bào, khoan – doa, mài và các nhóm máy khác như gia công răng, ren, v.v… Theo đặc điểm của quá trình sản xuất, thể chia thành các máy vạn năng chuyên dùng đặc biệt. máy vạn năng là các máy thể thực hiện được các phương pháp gia công khác nhau như tiện, khoan, gia công răng…, để gia công các chi tiết khác nhau về hình dáng, kích thước. Các máy chuyên dùng là các máy dùng để gia công các chi tiết cùng hình dáng nhưng kích thước khác nhau. Máy đặc biệt là máy chỉ dùng để thực hiện gia công các chi tiết cùng hình dáng kích thước. Theo kích thước và trọng lượng chi tiết gia công trên máy, thể chia máy cắt kim loại thành các máy bình thường ( trong lượng chi tiết 100 – 10.10 3 kg) các máy cỡ lớn ( trọng lượng chi tiết 10.10 3 -30.10 3 kg), các máy cỡ nặng ( trọng lượng chi tiết 30.10 3 -100.10 3 kg) và các máy rất nặng ( trọng lượng chi tiết lơn hơn 100.10 3 kg). Theo độ chính xác gia công, thể chia thành máy độ chính xác bình thường, cao và rất cao. Việc tăng năng suất máy và giảm giá thành thiết bị của máy là hai yêu cầu chủ yếu đối với hệ thống chuyển động điện và tự động hóa nhưng chúng luôn mâu thuẫn nhau. Một bên đòi hỏi sử dụng vác hệ thống phức tạp, một bên lại yêu cầu hạn chế số lượng thiết bị chung trên máy và số thiết bị cao cấp. vậy việc lựa chọn một hệ thống truyền động điện và tự động hóa cho thích hợp là một bài toán khó. Nội dung của đồ án chia thành 5 chương, cụ thể như sau: Hà Đức Nhã. TĐH1 – K52 Đồ án Tổng hợp hệ điện Chương I. Yêu cầu công nghệ. Nội dung bản của chương này đề cập tới những nét bản nhất của công nghệ truyền động bàn máy bào giường sự khảo sát kỹ đặc tính phụ tải. Tất cả những thiết kế sau này đều bám sát những đặc điểm này. Chương II. Phân tích lựa chọn phương án truyền động. Nội dung của chương này trình bày các phương án truyền động, đưa ra các phương án khả thi rồi cuối cùng so sánh giữa các phương án khả thi để chọn ra phương án phù hợp nhất. Tất cả đều sự phân tích cụ thể khi quyết định chọn phương án tốt nhất. Chương III. Tính chọn và kiểm nghiệm động cơ. Nội dung bản của chương này sẽ trình bày cách chọn công suất động truyền động, kiểm nghiệm động dựa trên yêu cầu về công nghệ… Chương IV. Tổng chọn thiết bị mạch lực. Nội dung chương này sẽ tính toán chi tiết các tham số thiết bị của mạch lực từ đó đưa ra lựa chọn cụ thể cho mỗi thiết bị Chương V. Tổng hợp các vòng điều chỉnh. Nội dung của chương này sẽ đi tổng hợp cấu trúc cũng như các tham số của các bộ điều chỉnh theo luật điều chỉnh đa chọn. Chương V. Thiết kế mạch điều khiển trên matlab simulink. Nêu nguyên lý điều chỉnh và thiết kế sơ bộ các mạch điều khiển các bộ biến đổi Hà Đức Nhã. TĐH1 – K52 Đồ án Tổng hợp hệ điện CHƯƠNG I. YÊU CẦU CÔNG NGHỆ I.Giới thiệu về máy bào giương. 1.1. Đặc điểm công nghệ  Máy bào giươngmáy thể gia công các chi tiết lớn. Tùy thuộc vào chiều dài của bàn máy và lực kéo thể phân máy bào giường thành 3 loại: - Máy cỡ nhỏ: chiều dài bàn 3 b L m< , lực kéo 30 50 k F kN= − - Máy cỡ trung bình: 4 5 ; 50 70 b k L m F kN= − = − - Máy cỡ nặng: 5 ; 70 b k L m F kN> > Hình 1. Hình dáng bên ngoài máy bào giương  Cấu tạo máy: Chi tiết gia công 1 được kẹp chặt trên bàn máy 2 chuyền động tịnh tiến qua lại. Dao cắt 3 được kẹp chặt trên bàn dao đứng 4. Bàn dao 4 được đặt trên xà ngang 5 cố định khi gia công. Trong quá trình làm việc, bàn máy di chuyển qua lại theo các chu kỳ lặp đi lặp lại, mỗi chu kỳ gồm hai hành trình thuận và ngược. Ở hành trình ngược, bàn máy chạy về vị trí ban đầu, không cắt gọt, nên gọi là hành trình không tải. Cứ sau khi kết thúc hành trình Hà Đức Nhã. TĐH1 – K52 Đồ án Tổng hợp hệ điện ngược thi bàn dao lại di chuyển theo chiều ngang một khoảng gọi là lượng ăn dao. Chuyển động tịnh tiến qua lại của bàn máy gọi là chuyển động chính. Dịch chuyển của bàn dao sau mỗi hành trình kép là chuyển động ăn dao. Chuyển động phụ là di chuyển nhanh của xà, bàn dao, nâng đầu dao trong hành trình không tải. Hình 2. Đồ thị tốc độ trong một chu kỳ  Quá trình vận hành: - Giả sử bàn máy đang ở đầu hành trình thuận và được tăng tốc đến tốc độ 0 5 15 /V m ph= − (tốc độ vào dao) trong khoảng thời gian t1. Sau khi chạy ổn định với tốc độ V 0 trong khoảng thời gian t 2 thì dao cắt vào chi tiết ( dao cắt vào chi tiết ở tốc độ thấp để tránh sứt dao hoặc chi tiết do va chạm). - Bàn máy tiếp tục chạy ổn định với tốc độ V0 cho đến hết thời gian t 3 thì tăng tốc đến tốc độ đến Vth (tốc độ cắt gọt) - Trong thời gian t 5 bàn máy chuyển động với tốc độ V th và thực hiện gia công chi tiết. - Gần hết hành trình thuận bàn máy sơ bộ giảm tốc độ đến V 0 , dao được ra khỏi chi tiết khi tốc độ của bàn là V 0 . Sau đó bàn máy đảo chiều sang hành trình ngược đến tốc độ V ng > V th thực hiện hành trình không tải, đưa bàn máy về vị trí ban đầu (khi đó dao đã được đưa ra khỏi chi tiết ). - Gần hết hành trình ngược bàn máy đảo sang hành trình thuận thực hiện một chu kì khác. Bàn dao được di chuyển bắt đầu từ thời điểm bàn máy đảo chiều từ hành trình ngược sang hành trình thuận và kết thúc di chuyển trước khi dao cắt vào chi tiết. - Tốc độ hành trình thuận V th được xác định tương ứng bởi chế độ cắt, thường V 2 =5 – (75 – 120) m/ph, tốc độ gia công lớn nhất thể đạt (75-120) m/ph. Để tăng năng suất của máy tốc độ hành trình ngược thường được chọn lớn hơn tốc độ hành trình thuận. V ng =k.V th ( thường k=2,3 ). Hà Đức Nhã. TĐH1 – K52 Đồ án Tổng hợp hệ điện - Năng suất của máy phụ thuộc vào số hành trình kép trong một đơn vị thời gian 1 1 n T T T ck th ng = = + Tck: Thời gian của một chu kỳ làm việc của bàn máy Tth : thời gian bàn máy chuyển động ở hành trình thuận Tng : thời gian bàn máy chuyển động ở hành trình ngược Giả sử gia tốc của bàn máy lúc tăng và giảm tốc độ là không đổi thì : . . / 2 L L L g th h th th t th V V th th + = + (1 -2) . . / 2 L L L ng g ng h ng t ng V V ng ng + = + (1-3) Trong đó: L th , L ng là chiều dài hành trình bàn máy ứng với tốc độ ổn định V th , V ng ở hành trình thuận và ngược. L g.th , L t.th là chiều dài hành trình bàn trong quá trình tăng tốc ( gia tốc) và quá trình giảm tốc ( hãm) ở hành trình thuận L g.ng , L t.ng là chiều dài hành trình bàn máy trong quá trình tăng tốc (gia tốc) và quá trình giảm tốc ( hãm) ở hành trình ngược V th , V ng là tốc độ hành trình thuận, ngược của bàn máy. Thay cái t th và t ng từ (1 -2) , (1 -3) vào (1-1) ta nhận được: 1 1 ( 1). / / n k L L V L V t t th ng dc dc V ng = = + + + + (1-4) Trong đó L=L th +L g.ht +L h.th = L ng +L g.ng +L h.ng - chiều dài hành trình của bàn máy K= ng th V V tỉ số giữa tốc độ hành trình thuận và hành trình ngược t dc- thời gian đảo chiều quay Từ (1-4) ta thấy khi đã chọn tốc độ cắt V th thì năng suất của máy phụ thuộc vào hệ số k và thời gian đảo chiều t dc . Khi tăng K thì năng suất của máy tăng nhanh nhưng khi k>3 thì năng suất của máy tăng không đáng kể vì lúc đó thời gian đảo chiều lại tăng. Nếu chiều dài bàn L>3m thì t dc ít ảnh hưởng đến năng suất mà chủ yếu là k. Khi L b bé nhất là khi tốc độ thuận lớn V th =(75-120) m/ph thì ảnh hưởng nhiều đến năng suất. Vì vậy khi thiết kế máy bào giường phải làm giảm thời gian quá trình quá độ. Đó là một trong những vấn đề quan trọng khi thiết kế máy bào giương. Một Hà Đức Nhã. TĐH1 – K52 Đồ án Tổng hợp hệ điện trong những biện pháp đó là xác định tỉ số truyền tối ưu của cấu truyền động của động đến trục làm việc đản bảo máy khởi động với gia tốc cao nhất. Ta tỷ số truyền tối ưu: i t. = Jd Jm M Mc M Mc ++ 2)( Trong đó: M: momen của động lúc khởi động, Nm Mc: Mô men cản trên trục làm việc, Nm Jm, Jd: Mô men quán tính của máy và động cơ. Kgm Nếu coi Mc =0 thì i tu = Jd Jm Việc lựa chọn tỷ số truyền tối ưu ở máy bào giương là khá quan trọng. Thời gian quá trình quá độ phụ thuộc vào momen quán tính của máy. Mô men quán tính của máy tỷ lệ với chiều dài của máy. Tuy nhiên thời gian quá trình quá độ không thể giảm nhỏ được vì bị hạn chế bởi: Lực tác động phát sinh trong hệ thống Thời gian quá trình quá độ phải đủ để di chuyển đầu dao 1.2 Các yêu cầu đối với hệ thống truyền động và trang bị điện của máy bào giương.  Truyền động chính: +Phạm vi điều chỉnh tốc độ . ax ax min .min ng m m th V V D V V = = Với V ng.max là tốc độ lớn nhất của bàn máy trong hành trình ngược V th.min là tốc độ nhỏ nhất của bàn máy trong hành trình ngược. Giả thuyết suy ra V ng.max = 60 m/ph, chọn V th.min = 5 m/ph, ta có: 60 max 12:1 5 .min V ng D V th = = = +Độ ổn định tốc độ. Tốc độ cần được ổn định trong trường hợp gia công chi tiết, tức là khi dao cắt vào chi tiết để tránh làm sứt mẻ chi tiết hoặc dao cắt. +Độ trơn điều chỉnh tốc độ: Là tỉ số giữa hai giá tri kề nhau của tốc độ: 1i i ω φ ω + = Hà Đức Nhã. TĐH1 – K52 Đồ án Tổng hợp hệ điện trong đó , 1i i ω ω + là tốc độ cấp thứ i và i+1, được xác định bằng công thức: 1 max 1 min z D z ω φ ω − = = − Trong đó z là số cấp tốc độ của máy +Hệ thống truyền động là hệ truyền động đảo chiều quay +Do máy bào giường chỉ nhiệm vụ gia công thô bề mặt chi tiết, không cần độ bóng, nhẵn nên độ chính xác yêu cầu không cao δ %< 5%. Thường chọn δ % = 2% +Quá trình quá độ khởi động, hãm yêu cầu xảy ra êm, tránh va chạm trong bộ truyền với tác động cực đại  Truyền động ăn dao: Truyền động ăn dao làm việc tính chất chu kỳ, trong mỗi hành trình kép làm việc một lần ( từ thời điểm đảo chiều từ hành trình ngược sang hành trình thuận và kết thúc trước khi dao cắt vào chi tiết). Phạm vi điều chỉnh lượng ăn dao D= (100-200)/1. Lượng ăn dao cực đại thể đạt tới (80-100) mm/ hành trình kép. cấu ăn dao yêu cầu làm việc với tần số lớn, thể đạt 1000 lần/giờ. Hệ thống di chuyển đầu dao cần phải đản bảo theo hai chiều ở cả chế độ di chuyển làm việc và di chuyển nhanh. Truyền động ăn dao thể được thực hiện bằng nhiều hệ thống khí, điện khí, thủy lực khí nén… thông thường sử dụng rộng rãi hệ thống điện cơ: động điện và hệ thống truyền động trục vít – ecu hoặc bánh răng – thanh răng.  Sự phù hợp giữa đặc tính điều chỉnh và đặc tính tải. Đặc tính của cấu sản suất dạng ( ).( ) 0 q M M M M a c dm o dm ω ω = + − trong đó: q=0 ta Mc = Mdm = const ứng với truyền động ăn dao q=1 ta Mc=1/ ω ( Pc = const ) ứng với truyền động chính thay đổi, còn mômen tỉ lệ ngược với tốc độ. Tuy nhiên nếu ở tốc độ thấp mômen thể lớn do đó kích thước của các bộ phận khí phải chọn lớn lên, điều đó không lợi. Mặt khác, thực tế sản xuất cho thấy rằng ở tốc độ thấp chỉ dùng cho các chế độ nhẹ, nghĩa là Fz và Pz nhở. Vì vậy ở vùng tốc độ thấp ta giữ mômen không đổi còn công suất cắt thay đổi theo quan hệ bậc nhất đối với tốc độ Hà Đức Nhã. TĐH1 – K52 Đồ án Tổng hợp hệ điện  Chế độ làm việc: Chế độ làm việc của máy bào giường là chế độ ngắn hạn lặp lại, đảo chiều với tần số lớn, momen khởi động và hãm lớn. Quá trình quá độ chiếm tỷ lệ đáng kể trong chu trình làm việc  Khởi động và hãm: Quá trình quá độ khởi động và hãm yêu cầu xảy ra nhanh, êm, tránh va đập trong bộ truyền với độ tác động cực đại  Yêu cầu về nguồn: hệ thống sử dùng nguồn điện lưới công nghiệp xoay chiều ba pha, điện áp lưới 380V, tần số 50hz  Yêu cầu vận hành: an toàn cho người và thiết bị. Cụ thể là biện pháp bảo vệ chống quá tải, ngắn mạch, dừng khẩn cấp khi sự cố  Tính kinh tế: khi thiết kế ta cần quan tâm đến vốn đầu tư, chi phí vận hành, tổn hao năng lượng trong quá trình làm việc ổn định và quá trình quá độ. Ngoài ra còn phải đánh giá đến mức độ tin cậy, thuận tiện trong vận hành, dễ kiếm vật tư thay thế Hà Đức Nhã. TĐH1 – K52 Đồ án Tổng hợp hệ điện CHƯƠNG II. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN Chọn phương án truyền động là dựa trên các yêu cầu công nghệ và kết quả tính chọn công suất động cơ, từ đó tìm ra một phương án khả thi đáp ứng được cả yêu cầu về đặc tính kỹ thuật và kinh tế với công nghệ đặt ra. Lựa chọn phương án truyền động tức là phải xác định được loại động truyền động là một chiều hay xoay chiều, phương pháp điều chỉnh tốc độ phù hợp với đặc tính tải, sơ đồ nối bộ biến đổi đảm bảo yêu cầu truyền động. 2.1. Chọn loại động Động truyền động cho máy bào giương trong đề tài của em là động công suất nhỏ (P < 50KW), do đó thể sử dụng các loại động cơ: - Động một chiều. - Động không đồng bộ roto lồng sóc. - Động đồng bộ kích từ nam châm vĩnh cửu. a. Động một chiều Ưu điểm: - Điều chỉnh tốc độ đơn giản và tuyến tính. - Động một chiều đặc tính khởi động tốt. Nhược điểm: - Giá thành đắt; dễ hỏng do cấu tạo phức tạp và chổi than. b. Động đồng bộ kích từ nam châm vĩnh cửu Ưu điểm: - hiệu suất cao hơn động không đồng bộ, phù hợp ở dải công suất nhỏ, thường dùng cho cấu truyền động vùng điều chỉnh rộng, độ chính xác cao. - kích thước nhỏ gọn hơn so với động không đồng bộ cùng công suất. - Sử dụng vật liệu từ, mật độ từ cao, tổn thất từ và độ nhụt từ nhỏ, khả năng tái nạp từ tốt, chịu nhiệt độ cao. Nhược điểm: Giá thành vẫn cao hơn động roto lồng sóc. Hà Đức Nhã. TĐH1 – K52 Đồ án Tổng hợp hệ điện c. Động không đồng bộ roto lồng sóc Động điện không đồng bộ roto lồng sóc được sử dụng rất rộng rãi trong thực tế sản xuất Ưu điểm: - Cấu tạo đơn giản. - So với động một chiều thì động không đồng bộ giá thành hạ, vận hành tin cậy, chắc chắn. - Sử dụng trực tiếp điện xoay chiều 3 pha nên không cần trang bị thêm các thiết bị biến đổi đi kèm khi không cần điều chỉnh tốc độ. Nhược điểm: Điều chỉnh tốc độ và khống chế các quá trình quá độ khó khăn, động roto lồng sóc chỉ tiêu khởi động xấu hơn nhiều so với động một chiều. Ngày nay do ứng dụng công nghệ điện tử và vi điều khiển rộng rãi việc điều khiển động không đồng bộ không còn là vấn đề khó khăn nữa. Từ các phân tích trên, do tính phổ biến của động không đồng bộ roto lồng sóc và các ưu điểm của nó, đồ án của em sẽ sử dụng động không đồng bộ roto lồng sóc trong thiết kế hệ truyền động cho thang máy chở người. 2.2 Lựa chọn biến tần. Do yêu cầu về điều chỉnh tốc độ nên ta dùng biến tần để cấp nguồn cho động cơ. Hơn nữa, việc dùng biến tần cho ta dễ dàng mở rộng dải điều chỉnh, dễ dàng áp đặt các kỹ thuật điều khiển hiện đại, áp đặt nhanh và chính xác mômen, điều chỉnh trơn và ổn định tốc độ. Ngoài ra biến tần còn hoạt động tin cậy và chắc chắn, dễ dàng cài đặt tham số điều khiển, thể dùng một loại biến tần cho nhiều loại truyền động. Do đó, việc sử dụng biến tần đã trở thành một chuẩn công nghiệp. nhiều hãng sản xuất nổi tiếng như ABB, Siemens, … với các sản phẩm rất nổi trên thị trường, tuy nhiên ở đây ta sẽ thiết kế lại bộ biến tần để phục vụ cho bài toán yêu cầu mà không sử dụng biến tần sẵn. Biến tần hai loại: biến tần trực tiếp và biến tần gián tiếp phân biệt với nhau bởi khâu trung gian một chiều giữa bộ chỉnh lưu và bộ nghịch lưu. Sau đây sẽ phân tích ưu nhược điểm của từng loại biến tần để lựa chọn biến tần thích hợp nhất Hà Đức Nhã. TĐH1 – K52 [...]... từ thông máy phát tốc không đổi điện áp đầu ra máy phát tốc: U=K. Khi bộ lọc đầu ra thì hàm truyền máy phát tốc: U ( p) K F ( p) = = FT ( p) 1 + pT Trong đó: K hệ số khuếch đại K= U/ Chọn máy phát tốc loại T4005 điện áp đầu ra tỉ lệ tuyến tính với U = 10V khi = 1000 rpm = 104,72 rad/s => K = 0,0955 H c Nhó TH1 K52 ỏn Tng hp h in c T là tổng hằng số thời gian của bộ lọc và của máy phát... tuyến tính với U = 10V khi = 1000 rpm = 104,72 rad/s => K = 0,0955 H c Nhó TH1 K52 ỏn Tng hp h in c T là tổng hằng số thời gian của bộ lọc và của máy phát tốc, T

Ngày đăng: 11/06/2014, 15:09

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • 2.1. Chọn loại động cơ

    • a. Động cơ một chiều

    • b. Động cơ đồng bộ kích từ nam châm vĩnh cửu

    • c. Động cơ không đồng bộ roto lồng sóc

    • a. Mô hình véc tơ

    • b. Mô hình động cơ trong hệ tọa độ trực giao

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan