Đồ án tổng hợp điện cơ máy bào giường

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

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay máy cắt gọt kim loại đặc trưng cho các ngành cơ khí chếtạo gia công kim loại… có một vai trò rất quan trọng trong lĩnh vực sảnxuất của nền kinh tế quốc dân, cơ khí hóa có lien quan chặt chẽ đến điệnkhí hóa và tự động hóa Dưới tác động của khoa học kỹ thuật hiện đại đốivới các loại máy móc nói chung, đối với máy cắt gọt kim loại nói riêngngày càng được cho phép đơn giản về kết cấu cơ khí của máy sản xuất vàgiảm nhẹ cường độ lao động Máy cắt gọt kim loại được dùng để gia côngcác chi tiết kim loại bằng cách hớt các lớp kim loại thừa, để sau khi giacông các chi tiết có hình dáng gần đúng yêu cầu (gia công thô) hoặc thỏamãn 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) Có thể phân loạimáy cắt kim loại như sau:

Tùy thuộc vào quá trình công nghệ đặc trưng bởi phương pháp giacông dạng dao, đặc tính chuyển động v.v…, các máy cắt được chia thànhcác máy cơ bản tiện, phay, bào, khoan – doa, mài và các nhóm máy khácnhư gia công răng, ren, v.v…

Theo đặc điểm của quá trình sản xuất, có thể chia thành các máy vạnnăng chuyên dùng đặc biệt máy vạn năng là các máy có thể thực hiệnđược các phương pháp gia công khác nhau như tiện, khoan, gia côngrăng…, để gia công các chi tiết khác nhau về hình dáng, kích thước Cácmáy chuyên dùng là các máy dùng để gia công các chi tiết có cùng hìnhdáng nhưng có kích thước khác nhau Máy đặc biệt là máy chỉ dùng đểthực hiện gia công các chi tiết có cùng hình dáng kích thước

Theo kích thước và trọng lượng chi tiết gia công trên máy, có thểchia máy cắt kim loại thành các máy bình thường ( trong lượng chi tiết

100 – 10.103kg) các máy cỡ lớn ( trọng lượng chi tiết 10.103 -30.103kg),các máy cỡ nặng ( trọng lượng chi tiết 30.103-100.103kg) và các máy rấtnặng ( trọng lượng chi tiết lơn hơn 100.103 kg)

Theo độ chính xác gia công, có thể chia thành máy có độ chính xácbình thường, cao và rất cao

Việc tăng năng suất máy và giảm giá thành thiết bị của máy là haiyêu cầu chủ yếu đối với hệ thống chuyển động điện và tự động hóa nhưngchúng luôn mâu thuẫn nhau Một bên đòi hỏi sử dụng vác hệ thống phứctạp, một bên lại yêu cầu hạn chế số lượng thiết bị chung trên máy và sốthiết bị cao cấp vậy việc lựa chọn một hệ thống truyền động điện và tựđộng hóa cho thích hợp là một bài toán khó

Nội dung của đồ án chia thành 5 chương, cụ thể như sau:

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 bàogiường và có sự khảo sát kỹ đặc tính phụ tải Tất cả những thiết kế saunày 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 ánkhả thi rồi cuối cùng có so sánh giữa các phương án khả thi để chọn raphương án phù hợp nhất Tất cả đều có sự phân tích cụ thể khi quyết địnhchọn 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, kiểmnghiệm 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 cụthể 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 theoluật 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 biếnđổi

CHƯƠNG I YÊU CẦU CÔNG NGHỆ

I.Giới thiệu về máy bào giương.

1.1 Đặc điểm công nghệ

 Máy bào giương là máy có thể gia công các chi tiết lớn Tùy thuộcvào chiều dài của bàn máy và lực kéo có thể phân máy bào giườngthành 3 loại:

- Máy cỡ nhỏ: chiều dài bàn L b  3m, lực kéo F k  30 50  kN

- Máy cỡ trung bình: L b  4 5 ;m F k 50 70 kN

Hình 1 Hình dáng bên ngoài máy bào giương

 Cấu tạo máy: Chi tiết gia công 1 được kẹp chặt trên bàn máy 2chuyền động tịnh tiến qua lại Dao cắt 3 được kẹp chặt trên bàn daođứng 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 Ởhành 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

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 làchuyển động chính Dịch chuyển của bàn dao sau mỗi hành trìnhkép là chuyển động ăn dao Chuyển động phụ là di chuyển nhanhcủa xà, bàn dao, nâng đầu dao trong hành trình không tải

để tránh sứt dao hoặc chi tiết do va chạm)

- Bàn máy tiếp tục chạy ổn định với tốc độ V0 cho đến hết thờigian t3 thì tăng tốc đến tốc độ đến Vth (tốc độ cắt gọt)

- Trong thời gian t5 bàn máy chuyển động với tốc độ Vth và thựchiện gia công chi tiết

- Gần hết hành trình thuận bàn máy sơ bộ giảm tốc độ đến V0 ,dao được ra khỏi chi tiết khi tốc độ của bàn là V0 Sau đó bànmáy đảo chiều sang hành trình ngược đến tốc độ Vng > Vth thựchiện hành trình không tải, đưa bàn máy về vị trí ban đầu (khi đódao đã được đưa ra khỏi chi tiết )

- Gần hết hành trình ngược bàn máy đảo sang hành trình thuậnthực hiện một chu kì khác Bàn dao được di chuyển bắt đầu từthời điểm bàn máy đảo chiều từ hành trình ngược sang hànhtrình thuận và kết thúc di chuyển trước khi dao cắt vào chi tiết

- Tốc độ hành trình thuận Vth được xác định tương ứng bởi chế

độ cắt, thường V2 =5 – (75 – 120) m/ph, tốc độ gia công lớnnhất có thể đạt (75-120) m/ph Để tăng năng suất của máy tốc

độ hành trình ngược thường được chọn lớn hơn tốc độ hànhtrình thuận V =k.V ( thường k=2,3 )

- Năng suất của máy phụ thuộc vào số hành trình kép trong mộtđơn vị thời gian

Vth, Vng là tốc độ hành trình thuận, ngược của bàn máy

Thay cái tth và tng từ (1 -2) , (1 -3) vào (1-1) ta nhận được:

V tỉ số giữa tốc độ hành trình thuận và hành trình ngược

tdc- thời gian đảo chiều quay

Từ (1-4) ta thấy khi đã chọn tốc độ cắt Vth thì năng suất của máy phụthuộc vào hệ số k và thời gian đảo chiều tdc Khi tăng K thì năng suất củamáy 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 tdc ítảnh hưởng đến năng suất mà chủ yếu là k Khi Lb bé nhất là khi tốc độthuận lớn Vth=(75-120) m/ph thì ảnh hưởng nhiều đến năng suất Vì vậykhi 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

trong những biện pháp đó là xác định tỉ số truyền tối ưu của cơ cấu truyềnđộng của động cơ đến trục làm việc đản bảo máy khởi động với gia tốccao nhất Ta có tỷ số truyền tối ưu:

i t =

Jd

Jm M

Mc M

Mc



 ( ) 2Trong đó:

M: momen của động cơ 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 Mômen 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 hạnchế 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 máybào giương

 Truyền động chính:

+Phạm vi điều chỉnh tốc độ

ax ax

min min

ng m m

th

V V

D

Với Vng.max là tốc độ lớn nhất của bàn máy trong hành trình ngược

Vth.min là tốc độ nhỏ nhất của bàn máy trong hành trình ngược

Giả thuyết suy ra Vng.max = 60 m/ph, chọn Vth.min= 5 m/ph, ta có:

60

5.min

Là tỉ số giữa hai giá tri kề nhau của tốc độ: i 1

trong đó , i i 1

 là tốc độ cấp thứ i và i+1, được xác định bằngcông thức:

1max

1min

Trong đó z là số cấp tốc độ của máy

+Hệ thống truyền động là hệ truyền động có đảo chiều quay

+Do máy bào giường chỉ có nhiệm vụ gia công thô bề mặt chi tiết,không cần độ bóng, nhẵn nên độ chính xác yêu cầu không cao 

%< 5% Thường chọn  % = 2%

+Quá trình quá độ khởi động, hãm yêu cầu xảy ra êm, tránh vachạm trong bộ truyền với tác động cực đại

 Truyền động ăn dao:

Truyền động ăn dao làm việc có tính chất chu kỳ, trong mỗi hànhtrình kép làm việc một lần ( từ thời điểm đảo chiều từ hành trìnhngược sang hành trình thuận và kết thúc trước khi dao cắt vào chitiết)

Phạm vi điều chỉnh lượng ăn dao D= (100-200)/1 Lượng ăn daocực đại có thể đạt tới (80-100) mm/ hành trình kép

Cơ cấu ăn dao yêu cầu làm việc với tần số lớn, có 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 có thể được thực hiện bằng nhiều hệ thống cơkhí, điện khí, thủy lực khí nén… thông thường sử dụng rộng rãi hệthống điện cơ: động cơ điện và hệ thống truyền động trục vít – ecuhoặc bánh răng – thanh răng

 Sự phù hợp giữa đặc tính điều chỉnh và đặc tính tải

Đặc tính cơ của cơ cấu sản suất có dạng

q=0 ta có Mc = Mdm = const ứng với truyền động ăn dao

q=1 ta có Mc=1/ ( Pc = const ) ứng với truyền động chínhthay đổi, còn mômen tỉ lệ ngược với tốc độ Tuy nhiên nếu ở tốc độthấp mômen có thể lớn do đó kích thước của các bộ phận cơ khíphải chọn lớn lên, điều đó không có lợi Mặt khác, thực tế sản xuấtcho 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 đổicòn công suất cắt thay đổi theo quan hệ bậc nhất đối với tốc độ

 Chế độ làm việc: Chế độ làm việc của máy bào giường là chế độngắn 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 làmviệc

 Khởi động và hãm: Quá trình quá độ khởi động và hãm yêu cầuxảy ra nhanh, êm, tránh va đập trong bộ truyền với độ tác động cựcđại

 Yêu cầu về nguồn: hệ thống sử dùng nguồn điện lưới công nghiệpxoay chiều ba pha, điện áp lưới 380V, tần số 50hz

 Yêu cầu vận hành: an toàn cho người và thiết bị Cụ thể là có biệnpháp bảo vệ chống quá tải, ngắn mạch, dừng khẩn cấp khi có sự cố

 Tính kinh tế: khi thiết kế ta cần quan tâm đến vốn đầu tư, chi phívận hành, tổn hao năng lượng trong quá trình làm việc ổn định vàquá 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

CHƯƠNG II PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

Chọn phương án truyền động là dựa trên các yêu cầu công nghệ vàkết quả tính chọn công suất động cơ, từ đó tìm ra một phương ánkhả thi đáp ứng được cả yêu cầu về đặc tính kỹ thuật và kinh tế vớicông nghệ đặt ra Lựa chọn phương án truyền động tức là phải xácđịnh được loại động cơ 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 cơ

Động cơ truyền động cho máy bào giương trong đề tài của em là động cơ có công suất nhỏ (P < 50KW), do đó có thể sử dụng các loại động cơ:

- Động cơ một chiều

- Động cơ không đồng bộ roto lồng sóc

- Động cơ đồng bộ kích từ nam châm vĩnh cửu

a Động cơ một chiều

Ưu điểm:

- Điều chỉnh tốc độ đơn giản và tuyến tính

- Động cơ một chiều có đặc tính khởi động tốt

Nhược điểm:

- Giá thành đắt; dễ hỏng do cấu tạo phức tạp và có chổi than

b Động cơ đồng bộ kích từ nam châm vĩnh cửu

Ưu điểm:

- Có hiệu suất cao hơn động cơ không đồng bộ, phù hợp ở dải côngsuất nhỏ, thường dùng cho cơ cấu truyền động có vùng điều chỉnhrộng, độ chính xác cao

- Có kích thước nhỏ gọn hơn so với động cơ không đồng bộ cùngcông suất

- Sử dụng vật liệu từ, có 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 cơ roto lồng sóc.

c Động cơ không đồng bộ roto lồng sóc

Động cơ 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 cơ một chiều thì động cơ không đồng bộ có giá thành

sẽ sử dụng động cơ 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 nguồncho động cơ Hơn nữa, việc dùng biến tần cho ta dễ dàng mở rộngdải điều chỉnh, dễ dàng áp đặt các kỹ thuật điều khiển hiện đại, ápđặt 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 càiđặt tham số điều khiển, có thể dùng một loại biến tần cho nhiều loạitruyền động Do đó, việc sử dụng biến tần đã trở thành một chuẩncông nghiệp Có nhiều hãng sản xuất nổi tiếng như ABB, Siemens,

… với các sản phẩm rất nổi trên thị trường, tuy nhiên ở đây ta sẽthiết kế lại bộ biến tần để phục vụ cho bài toán yêu cầu mà không sửdụng biến tần có sẵn

Biến tần có hai loại: biến tần trực tiếp và biến tần gián tiếp phân biệtvới nhau bởi khâu trung gian một chiều giữa bộ chỉnh lưu và bộnghịch lưu Sau đây sẽ phân tích ưu nhược điểm của từng loại biếntần để lựa chọn biến tần thích hợp nhất

2.2.2 Biến tần gián tiếp.

Biến tần gián tiếp khác biến tần trực tiếp ở chỗ nó có khâu trung gianmột chiều Nhờ có khâu trung gian một chiều này mà khâu chỉnh luu

và khâu nghịch lưu cách ly nhau và điều chỉnh độc lập với nhau Tần

số đầu ra nhờ đó có thể được điều chỉnh mà không phụ thuộc tần sốđầu vào Tùy thuộc vào khâu trung gian một chiều mà phân ra thànhbiến tần nguồn dòng và biến tần nguồn áp

- Có khả năng trả năng lượng về lưới

- Không sợ chế độ ngắn mạch vì dòng điện một chiều được giữkhông đổi

- Phù hợp cho dải công suất lớn trên 100kW

Nhược điểm:

- Hiệu suất kém ở dải công suất nhở

- Cồng kềnh vì có them cuộn kháng

- Hệ số công suất thấp và phụ thuộc vào phụ tải nhất là khi tải nhỏ

Do đó, với ứng dụng là máy bào giương tải chỉ vào khoảng đưới30kW, biến tần nguồn dòng rõ ràng là không phù hợp

- Phù hợp với tải nhỏ, dưới 30kW

- Hệ số công suất của mạch lớn

- Hình dạng và biên độ điện áp ra không phụ thuộc vào tải, dòngđiện cho tải quy định

- Có thể áp dụng kỹ thuật PWM để giảm tổn hao do sóng hài bậccao, khử đập mạch momen

Nhược điểm:

- Không trả được năng lượng về lưới, nếu muốn trả năng lượng vềlưới thì phải mắc thêm một khâu chỉnh lưu mắc song song ngượcvới khâu chỉnh lưu ban đầu

Như vậy ta thống nhất chọn bộ biến đổi là biến tần nguồn áp Phần tiếptheo sẽ chọn phương pháp điều khiển cho loại biến tần này

2.3 Phương pháp điều khiển biến tần

Có nhiều phương pháp điều khiển biến tần nguồn áp Phổ biến nhấttrong công nghiệp hiện nay là ứng dụng ba phương pháp điều khiểnsau:

 Điều khiển từ thông khe hở không đổi theo luật U/f = const

 Hệ truyền động biến tần sử dụng phương pháp điều khiển tựa từthông rotor – động cơ không đồng bộ FOC

 Hệ truyền động biến tần sử dụng phương pháp điều khiển trực tiếpmomen – động cơ không đồng bộ DTC

Ở đây, ta chỉ phân tích ưu nhược điểm hai phương pháp FOC và DTC

- Mô men động cơ phát huy nhanh ( gấp 4-5 lần so với điều khiểnFOC)

Nhược điểm

- Đáp ứng tốc độ kém, đáp ứng mô-men không trơn

- Xuất hiện những mô-men xung nên hệ làm việc ở vùng tốc độthấp khó ổn định

Nhược điểm:

- Rất nhạy với sự biến thiên thông số của động cơ, nhất là điệntrở roto có thể thay đổi đến 50% giá trị chuẩn do sự thay đổinhiệt độ và hiệu ứng mặt ngoài

- Do phải thực hiện nhiều phép đổi hệ tọa độ nên tính toán phứctạp, tốc độ không cao Hiện nay, công cụ điều khiển số rấtmạnh do đó vấn đề tính toán phức tạp không còn là vấn đề lớn

Từ các phân tích trên, do ưu điểm là mô hình đơn giản, tính toán và đáp ứng momen nhanh, mô hình ít nhạy cảm với sự thay

đổi thông số động cơ nên ta sẽ sử dụng phương pháp điều khiển trực tiếp momen (DTC) để điều khiển biến tần.

Vậy phương án được lựa chọn là: Hệ truyền động động cơ không đồng bộ roto lồng sóc - biến tần nguồn áp - điều khiển bằng phương pháp điều khiển trực tiếp momen (DTC).

CHƯƠNG III TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ KIỂM

NGHIỆM ĐỘNG CƠ

Số liệu ban đầu của hệ thống:

- Tốc độ hành trình thuận Vth: 20 m/ph

- Tốc độ hành trình ngược Vng: 60 m/ph

- Bán kính quy đổi lực cắt về trục động cơ điện: 0,007 m

- Hiệu suất định mức của cơ cấu: 0.81

- Hệ số ma sát trượt giữa bàn và gờ trượt: 0.081

- Chiều dài hành trình bàn: 3m

- Khối lượng bàn: m b=800 kg

- Lực cắt: F=28kN

- Khối lượng chi tiết: m ct=500kg

- Mô men quán tính của các bộ phận chuyển động bao gồm: chi tiết,bàn máy và cơ cấu truyền lực (J): J = 0.2 2

máy bào giường cỡ nặng thì đồ thị phụ tải có hai vùng như đồ thì hình

vẽ dưới đây, ở đó trong vùng 0<v<vgh lực kéo là hằng số, trong vùng

vgh<v<vmax công suất kéo Pk gần như không đổi

Khi làm việc ở không tải F y=Fz = 0

Do đó F Kng =F ms = 0,081.9,8.( 800 + 500 ) = 2084,94 N

3.1.2 Chọn sơ bộ động cơ:

Việc chọn chính xác công suất động cơ truyền động là hết sức quantrọng Nếu như ta chọn công suất động cơ lớn hơn giá trị cần thiết thìvốn đầu tư sẽ tăng lên, động cơ thường xuyên chạy non tải làm chohiệu suất và hệ số công suất thấp nếu chọn công suất động cơ nhỏ hơntrị số yêu cầu thì máy sẽ không đản bảo năng suất cần thiết, động cơthường xuyên chạy quá tải làm giảm tuổi thọ động cơ, tăng phí tổnvận hành do phải sửa chữa nhiều

Động cơ điện được chọn cho truyền động phụ thuộc vào nhiều yếu tố:

 Yêu cầu kỹ thuật về điều chỉnh tốc độ

 Giá trị tốc độ và phạm vi điều chỉnh

 Công suất động cơ

 Các đặc tính khởi động và hãm

 Loại động cơ

 Điều khiện về môi trường và hệ thống làm mát

Đặc điểm của truyền động máy bào giường là đảo chiều với tần số lớnmomen khởi động, hãm lớn, quá trình quá độ chiếm tỷ lệ đáng kểtrong chu kỳ làm việc Chiều dài hành trình bàn càng giảm thì ảnhhưởng của quá trình quá độ càng tăng Vì vậy khi chọn công suấttruyền động chính máy bào giương cần xét cả phụ tải tĩnh lẫn phụ tảiđộng

Ứng với chế độ cắt gọt, xác định lực kéo tổng trên trục vít của bộtruyền, công suất đầu trục động cơ và công suất tính toán Lực kéotổng được xác định theo công thức:

ng ng ng

F V P



Công suất tính toán:

60 13,16 39, 48

(kN)

Lựcdọctrục

Fy(kN)

Tr.lượngchitiết(kg)

Lựckéo

Fk(N)

Công suất tínhtoán Ptt(kW)



Cấp bảo vệ : 55

Khối lượng: 340kg

3.1.3 Kiểm nghiệm lại động cơ

 Kiểm nghiệm theo điều kiện khởi động:

Như vậy động cơ đã chọn thỏa mãn điều kiện khởi động

 Kiểm nghiệm theo điều kiện quá tải:

Kiểm nghiệm điều kiện quá tải, đối với động cơ không đồng bộ cần xétđến hiện tượng sụt áp của lưới điện Thông thường, cho phép sụt áp 10%,nên mô-men tới hạn của động cơ trong tính toán kiểm nghiệm chỉ còn:M’th=(90%)2 Mth=0,81 Mth

Từ số liệu tra được của động cơ đã chọn ta tính được

Mô-men lớn nhất của động cơ Mmax=0,81.144,7.2,2=257,8N.m

Giá trị mô-men này lớn hơn giá trị mô-men cản lớn nhất ( định mức) khilàm việc:

max

28000.0,007

241.9 0,81

Vậy động cơ đã chọn thỏa mãn điều kiện quá tải momen

 Kiểm nghiệm theo điều kiện phát nóng

Các khoảng thời gian t2, t3, t7 được xác định theo kinh nghiệm vận hành.Chọn t2=t3=t7=t8=0.2(s)

Trong đó mô=men động cơ trong quá trình quá độ Mqd được lấy bằng:

Mqd =3.1 Mdm

Tốc độ bàn khi cắt ứng với tốc độ chạy định mức của động cơ ta có bánkính quy đổi lực cắt về trục động cơ

V th

42,47( )309,8

142,8( / )0,007

Mô-men quán tính của bàn máy quy đổi về trục động cơ:

Jm=Jb + Jct (bỏ qua mô-men quán tính bộ truyền)

Jm = (mb + mct)   = (800+500) 0,007 0,007=0,0637 kg.m2

Mô-men quán tính của hệ thống:

J=Jm+ Jd

 Tính mô men trong các giai đoạn làm việc của động cơ

Trong các khoảng t1, t4,t6, t9,t10,t12 dòng điện động cơ có giá trị bằng dòng quá độ

CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ MẠCH LỰC

4.1 Tính chọn thiết bị biến đổi

Nhận xét, máy bào giương dùng trong công nghiệp sử dụng điện áp 3 pha

có Ud = 380V trong khi đó động cơ mà ta chọn dùng điện áp lớn hơnnhiều Do đó ta không cần điều chỉnh điện áp DC bus của đầu ra chỉnhlưu Do đó, mạch chỉnh lưu sẽ dùng diode và không cần mạch xung áp đểthay đổi DC bus Khi đó, theo hướng dẫn mà nhà sản xuất ABB đưa ra,dòng điện định mức của mỗi pha động cơ sẽ là Idm=5.04 A Trên cơ sở đó

ta chọn các van phù hợp

Mạch nghịch lưu có đầu vào là khâu trung gian một chiều, đầu ra là điện

áp bap ha nối vào động cơ Dòng cực đại mỗi pha động cơ chính là dòngđỉnh qua mỗi van Bằng thuật toán điều khiển, ta có thể giới hạn dòngđiện khởi động - là dòng cực đại qua mỗi pha động cơ không vượt quá2.5 lần dòng điện định mức Do đó, dòng điện hiệu dụng lớn nhất qua van

- Dòng trung bình qua van: Iv =

3

d

I

- Điện áp ngược max trên van: U vmax  6U2f

4.1.2 Chọn thyristor và diode cho mạch nghịch lưu.

Hình 8 Khối nghịch lưuTrị trung bình của dòng qua thyristor và diode là:

Trong đó kf là hệ số hạn chế dòng qua thyristor theo tần số, nó thay đổi

kf=0,85 tới 0,98 khi f biến thiên từ 5Hz tới 50Hz Vì ta chỉ điều chỉnh tần

số theo chiều giảm để điều chỉnh tốc độ nâng lên fmax=50Hz Vậy:

kiện làm mát bằng quạt gió + cánh tải nhiệt

Điện áp ngược lớn nhất đặt lên van:

Theo lý thuyết thì : U ng m ax U coU ab U c ta sử dụng công thức kinh nghiệm sau:

U là điện áp pha động cơ khi fmax =50Hz (Uf=220V) Do đó

Uv=(1.3+1) 6.220 1239V vậy ta chọn van có

1239 1.6 ax Uvthuc0,7 0,7

Từ kết quả trên ta tra sổ tay linh kiện ta chọn các thyristor và diode sử dụng trong sơ đồ các thông số như sau:

Thyristor loại DK-10 do hang Thomson chế tạo

I hd (A) U i.m (kV) I g (A) U g (V) t off (s) du/dt (V/s) di/dt (A/s)

Diode loại 130EPSI0 cũng của hang Thomson

Mã hiệu I tb.,max (A) U im (V) U (V) I r (A) I th (A) T cp ( 0 C)