bài tập trang bị điện - trang bị điện cho nhóm máy dập

Động cơ của máy dập phải có cấu tạo và khả năng sử dụng lâu dài cho phéptrong điều kiện sản xuất như : nhiệt độ cao, rung động… Đối với mạch chuyền động cơ khí : đảm bảo truyền lực và đ

Chương I : TỔNG QUAN VỀ MÁY DẬP.

1.1 Đặc điểm công nghệ máy dập.

Khái niệm : Dập là phương pháp gia công bằng áp lực lợi dụng biến dạng dẻo

của kim loại để tạo ra sản phẩm có hình dạng và kích thước mong muốn

Có 2 loại dập : dập nóng và dập nguội Chúng chiếm vị trí quan trọng trong côngnghiệp sản xuất sản phẩm, chúng không chỉ đảm bảo cho ra các phôi có phẩm chấtlượng cao, chính xác để gia công cơ khí mà còn là thao tác hoàn thiện trong nhiềutrường hợp

Công nghệ dập tiến tới tạo ra các chi tiết đảm bảo kích thước, hình dạng và chấtlượng bề mặt cuối cùng mà chỉ cần gia công tinh bằng cơ khí và không cần giacông cơ khí thêm trong một số trường hợp

Máy dập thường được chia làm 2 loại :

- Loại chỉ thực hiện một nguyên công.

- Loại thực hiện được nhiều nguyên công liên tiếp :

+ Máy dập có bánh đà

+ Máy dập không có bánh đà

Áp lực gia công trên máy thường lớn và rất lớn, được tạo ra dưới dạng xung lựcđột biến Thời gian thao tác ( lực tác dụng vào phôi để gây biến dạng ) thườngngắn hoặc rất ngắn so với thời gian 2 lần thao tác ( 5÷ 10% )

1.2 Đặc điểm phụ tải.

Ở đây ta xét với máy dập có bánh đà Máy dập chỉ có một loại chuyển động duynhất : chuyển động tịnh tiến lên – xuống của búa thông qua trục khuỷu Tốc độtrượt là tốc độ thay đổi tùy thuộc góc quay của trục khuỷu

Động cơ truyền động chính của máy làm việc trong điều kiện tải thay đổi liêntục, nghĩa là luôn ở trang thái quá độ

Chuyển động của máy dập là chuyển động tịnh tiến lên – xuống của búa:

- Không yêu cầu điều chỉnh tốc độ

- Không yêu cầu đảo chiều quay

- Không dùng hệ chỉnh lưu

1.3 Yêu cầu truyền động và trang bị điện.

Máy dập là máy có tốc độ cao và cần đảm bảo gia công chi tiết với số lượng cần

và chất lượng yêu cầu trên cơ sở giá thành nhỏ nhất

Động cơ của máy dập phải có cấu tạo và khả năng sử dụng lâu dài cho phéptrong điều kiện sản xuất như : nhiệt độ cao, rung động…

Đối với mạch chuyền động cơ khí : đảm bảo truyền lực và đảm bảo thay đổi tốc

công cho trước mà tốc độ định mức của động cơ càng lớn thì bộ truyền động cơkhí càng lớn, phức tạp hơn, giá thành cao…

Như vậy TBD cho máy dập cần đảm bảo một số yêu cầu sau:

- Phù hợp tính chất máy và thực hiện được thao tác công nghiệp, chịu rungđộng,nhiệt độ cao…

- An toàn và thuận tiện khi làm việc

- Đạt năng suất cần thiết với chất lượng sản phẩm cao

- Độ tin cậy cao trong khai thác

- Các khí cụ điện và thiết bị điện… cần phải đặt trong tủ điện riêng biệt, cònđộng cơ điện và nam châm điện, công tác hành trình dặt ngay trên máy Và tủ điệncần có tiếp đất (bảo vệ khi có rò điện)

Chế độ làm việc của máy dập : mạch khống chế máy, tùy từng máy có thể có bachế độ làm việc:

- Dập liên tục ( ở chế độ tự động hoặc chế độ bằng tay).

- Dập một nhát (điều khiển nút bấm hay bàn đạp) Ở chế độ này đầu trượtsau một hành trình sẽ dừng lại ở vị trí ban đầu

- Chạy điều chỉnh máy

1.4 Tính chọn công suất cho động cơ truyền động chính.

a Tính theo phương pháp gần đúng :

Hình 1.1 Biểu đồ tốc độ ω và mômen M theo góc quay α và đồ thị đơn giản của mômem M.

Tỉ số 2

tt



 = (5-10%) nhỏ lên sự thay đổi của Mc trong giới hạn góc tt có thể

bỏ qua Nếu gọi A tt là năng lượng cần để thực hiện thao tác biến dạng và thắngcác lực cản khác trong mạch động học cơ khí của máy thì Mômen thao tác M tt

được tình theo công thức : M tt = A tt

Chọn mô men theo điều kiện định mức: M dm ≥ M tb

Nhưng trên thực tế, khi có bánh đà tải trên trục động cơ không san bằng hoàntoàn được, nên có thể coi : M dm ≥ M tb (k: là hệ số dựu trữ)

Chọn k theo kinh nghiêm: k= 1, 2, - 1.5

Công suất định mức của động cơ: P dm= kP tb với giả thiết : ω tb ≈ ω dm

Năng lượng cấp cho bánh đà do giảm tốc độ lúc thao tác bằng hiệu động năngbánh đà trước và sau thao tác:

A tt = J bd ω2max

2min (1) Trong đó: J bd là mô men quán tính của bánh đà (kgm2)

Từ đó ta tính được :

2

tt bd

tb

A J

Vì tt 2 và M tt M c lên coi  tt 0 và M  kt 0 thì khi đó:

Smax, Smin

độ trượt tương ứng với max, min.

Hình 1.2 Đồ thị đang tải nhọn.

Để đảm bảo năng suất máy, phải lưu ý thời gian chu kì khi máy làm việc ở chế

độ tự động trong trường hợp tải lí tưởng nhọn thì thời gian chu kì t ck chính là thờigian tăng tốc từ cực tiểu tới cực đại

th th

M M

s s



 Thay vào (3) ta được:

2

tt bd

tb

A J

Bảng 1.3: chọn các đại lượng theo số hành trình máy dập

Đại lượng Số hành trình trong 1 phút

Công A th dùng để tăng tốc các phần tử bị dẫn khi đóng van li hợp thắng và tổnhao do trượt đĩa li hợp

Công suất động cơ điện và mô men quán tính của bánh đà được tính theo côngthức:

tt kt th dm

độ trượt định mức nhỏ, độ trượt đai có ảnh hưởng lớn, do vậy phải tăng S dm them

1 lượng S  d 0.01 khi tính 

Vậy khi đó hệ số đặc trưng của động cơ sẽ được tính theo công thức:

  2 k S  dm  Sd 

Phương pháp trên được kiểm tra và thực nghiệm cho thấy nó có độ chính xáccao khi 0tt 900

Nếu   10 20  0 thì sai số vẫn có thể bỏ qua.

Chương II : PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ TRUYỀN ĐỘNG CỦA

Máy rèn, dập thường có công suất rất lớn hơn 75Kw nên dùng động cơ roto dâyquấn Tổn thất trong động cơ này chia làm 2 phần : Tồn thất không đổi , tổn thấtthay đổi Tổn thất thay đổi trong mạch roto và Stato tương ứng , :

M 0

+ Khi mômen thay đổi : tổn thất tổng không phụ thuộc vào giá trị điện trởphụ của rôto

+ Độ trượt trên đặc tính nhân tạo ứng với momen định mức sẽ là độ trượt chophép làm việc lâu dài nếu điều kiện làm mát giữ nguyên

- Chọn truyền động bánh đà theo điều kiện mở máy

Mở máy đối với máy rèn dập là rất nặng nề vì mômen quán tính của bánh đàlớn (20 ÷ 70 mômen roto động cơ ) => động cơ có thể bị quá nóng Ta áp dụngphương thức mở máy theo một số cấp điện trở ở mạch roto => tăng giá trị mômentrung bình , giảm thời gian mở máy , nhưng tổn hao mở máy lớn

Mômen mở máy : Mmax = (0.8÷0.85 ) Mth

Thưởng máy rèn dập cơ công suất định mức dưới 50÷100kw có 2 cấp công suất

mở máy , trên 100kw thì có 3 cấp mở máy

- Điều chỉnh tốc độ :

+ Ở máy rèn dập có bánh đà , mạch truyền động cơ khí đảm bảo truyền lực vàthay đổi tốc độ trên trục động cơ thành tốc độ gia công phù hợp trên đầu trượt + Sự thay đổi tốc độ biến dạng phôi ban đầu phụ thuộc vào đặc điểm tốc độ giacông vật liệu , độ lớn và hình dạng , nhiệt độ phôi Sự thay đổi này có thể nângcao chất lượng gia công và năng suất Do vậy các máy rèn rập đời mới thường cótruyền động chính có thể điều chỉnh tốc độ quay của truyền động chính cho phùhợp với chu trình làm việc của các máy khác Cuối cùng có thể chạy tốc độ nhỏ

M

380v

A I> I> I>

127v

36v 6v

1D 2D MD

K K

- Các thành phần chính của mạch điều khiển :

+ Công tắc tơ K để đóng mạch khởi động động cơ truyền động chính

+ Biến áp cung cấp các cấp điện áp : 127v, 36v,6v dùng cho mạch điều khiển + Đèn báo 1Đ báo điện vào máy , 2Đ báo động cơ bắt đầu chạy,

+ Thiết bị chỉ huy CH có trục nối với trục khửu , với hai tiếp điểm : thường mởCH1 và thường đóng CH2 CH1 đóng ở điểm chết dưới của trục khuỷu , CH2 mở

ra khi tới điểm chết trên của trục khuỷu

+ Các tiếp điểm CM gồm có : CM1 ,CM2 ,CM3,CM4,CM5,CM6 dùng để điềukhiển trong các chế độ dập của máy

Ta có bảng đóng mở tiếp điểm ở các chế độ dập :

điểm Nút máy

bấm

PedanCM1

X-XX-

X-X-X

-X - + Nam châm NC của van điện – khí , cấp khí đóng bộ li động

+ Các role 1R, 2R để điều khiển kín mạch cho cuộn nam châm NC

+ Tiếp điểm bảo vệ LCB : khi lưới chắn bảo vệ của máy hạ xuống thì tiếp điểmLCB kín

+ Tiếp điểm PĐ : tiếp điểm của Pedan dùng trong chế độ dập nhát 1 điều khiểnbằng bàn đạp chân

+ Nút bấm 1X, 2X : điều khiển ở chế độ dập nhát 1 bằng 2 nút bấm

2.3 Thuyết minh hoạt động sơ đồ truyền động máy dập ở các chế độ.

Sau khi chọn chế độ làm việc thông qua các tiếp điểm CM , đóng aptomat Acấp điện vào máy Đèn 1Đ báo có điện vào máy Bấm MĐ để chạy động cơ Đcho truyền động chính là bánh đà được tích lũy năng lượng Đền 2Đ báo động cơchạy Trục khuỷu chạy theo chế độ đã được định sẵn sau thao tác đóng li hợp Ởchế độ làm việc tự động thì máy chỉ làm việc được khi màn chắn đã được hạxuống làm tiếp điểm LCB đóng kín

- Chế độ làm việc tự động :

Các tiếp điểm CM2,CM3 kín Bấm M thì 2R có điện và tự duy trì cuộn hút

NS có điện liên tục và máy dập liên tục dừng máy nhờ ấm Stop

- Chế độ dập nhát 1 điều khiển 2 bằng tay :

CH-1 CH-2

2R

NS 2R1N 2N 1R 2R1N 2N

CH-2 1R

1R

Sơ đồ điều khiển li hợp ma sát CH-1

Hình 2.3 Sơ đồ điều khiển li hợp ma sát.

Máy làm việc mà không cần phải hạ lưới bảo vệ, tiếp điểm LCB không có tác

dụng Các tiếp điểm CM2,CM4,CM5 kín Để dập bấm 2 nút 1X và 2X

Thiết bị chỉ huy CH có trục nối với trục khửu , với hai tiếp điểm : thường mở

CH1 và thường đóng CH2 CH1 đóng ở điểm chết dưới của trục khuỷu , CH2 mở

ra khi tới điểm chết trên của trục khuỷu

Khi cấp điện áp cho mạch điều khiển , role 1R tác động và tự duy trì đồng thời

đóng sẵn mạch cho role 2R Khi 2 tay ấn vào hai nút 1X,2X thì 1R đóng mạchcuộn nam châm NC của van điện khí , cấp khí đóng li hợp Trục khuỷu bắt đầuquay, đến điểm chết dưới , CH1 đóng , đầu dập bắt đầu đi lên và người vận hành

có thể bỏ tay khỏi nút bấn mà vẫn không sợ vô ý bị dập vào tay Role 2R đượcduy trì khi đầu dập đi lên nhờ tiếp điểm CH1 Gần điểm chết trên , các tiếp điểmCH1 và CH2 đều mở và đầu dập dừng

Nếu người vận hành ấn liên tục 1N và 2N tì 1R vẫn có điện do tự duy trì qua

CH2 NHưng tới gần điển chết trên thì CH2 bị mở 1R mất điện và tiếp điểm 1R

tự duy trì cũng mở ra nên sau đó CH2 có đóng thì 1R cũng không thể có điện Để

có hành trình mới phải nhả nút bấm ,và sau đó nhấn lại

- Chế độ dập nhát 1 điều khiển bằng chân :

Các tiếp điểm CM2,CM4,CM6 kín Tiếp điểm CM6 kín để đưa tiếp điểm củapedan PĐ vào mạch điều khiển Tiếp điểm CM5 mở ở chế độ này để cắt mạch nútbấm 1X và 2X điều khiển tay Làm việc tương tự như chế độ làm việc gần tương

tự như đối với chế độ dập phát 1 điều khiển bằng tay

- Chế độ điều chỉnh :

Tiếp điểm CM1 kín Đầu dập chỉ chuyển động khi nút M bị ấn , cũng có thểdùng nút M để thử việc đóng li hợp ngay cả khi động cơ Đ ngứng quay.

Để nâng cao độ tin cậy người ta dùng sơ đồ sau :

2NS

Sơ đồ điều khiển vùng van qua khâu cấp khí

Hình 2.4 Sơ đồ điều khiển vùng van qua khâu cấp khí.

Ta thấy li hợp được cấp khí qua 2 van điện – khí nối tiếp và mở các van bằng 2cuộn hút riêng 1NS ,2NS qua 2 role trung gian 2R,3R

Sơ đồ đảm bảo nhả li hợp ngay cả khi chưa ngắt 1 trong các van , 1 trong cáccuộn hút hoặc 1 trong các role Sơ đồ cũng cho phép 2 công nhân cùng làm việckhi đồng thời ấn các nút 1X,2X,3X còn 3x,4x bị ngắn mạch qua khóa chuyểnmạch CK CH1,CH2 đóng nhờ dạng cam khác nhau nhằm thay đổi thời gian phải

ấn nút để có hành trình làm việc Thời gian làm việc dài hay ngắn thay đổi nhờchuyển mạch CM qua tiếp điểm CM1,CM2 Khi CM3 kín thì chỉ cần ấn nút rồi thảngay , máy đã có thể làm việc CH3 của thiết bị chỉ huy mở máy khi trục khuỷuquay gần tới điểm chết trên Tiếp điểm RD của rơle áp suất đóng lại khi dầu bôitrơn đủ áp suất

a Sơ đồ điều khiển logic không tiếp điểm bộ li hợp máy :

2CM-1 2CM-2

1D

1CM-4 2D

a b

a b

a b

a b

KĐ

a b

a b

Hình 2.5 Sơ đồ điều khiển logic không tiếp điểm bộ li hợp.

Sơ đồ này đảm bảo chế độ làm việc như sau :

+ Dập nhát một với việc ấn lâu các nút bấm

+ Dập nhát một với việc ấn nhanh các nút bấm

Trước tiên để phân tích mạch điều khiển logic , ta xét qua bộ nhớ được tạo bởi

2 phần tử AND và OR , có thêm phần tử NOT :

X1X2

ab

ab

+ Khi mất tín hiệu x2 , có nhớ xảy ra : Y =1.1 + 0 =1

+ Nếu có tín hiệu xóa x1 : Y = 0.1+0 = 0

Khi nhấn 2 nút 1D và 2D , tín hiệu logic 1 từ đầu ra phần tử AND1 tới đầu vào

b phần tử OR2 và tiếp tục đi qua AND4 ,OR3,OR4 , bộ khếch đại KĐ tới namchân NS để đóng li hợp Đầu dập sẽ đi xuống

Vì ở chế độ này, tiếp điểm chuyển mạch 1CM-2 ngắt bộ nhớ 2 nên muốn giữmức logic 1 ở đầu ra phần tử OR2 cần phải giữ 2 nút bấm 1N và 2N cho tới khiđầu dập xuống tương ứng với điểm chết dưới cua trục khủy và bắt đầu đi lên đểđầu ra bộ chỉ huy Kd , bằng các chuyển mạch hành chình không tiếp điểm , có mứclogic 1 Tín hiệu này được nhớ trong bộ nhớ 3 , khi đó có thể rời tay khỏi nút bấm1D, 2D

Gần điểm chết trên của trục khuỷu , tín hiệu đầu ra của K d mất , bộ nhớ 3 bịxóa và nam châm NS bị ngắt Đầu dập dừng lại

Nếu cứ ấn liên tục 1D và 2D thì sau khi đẩu ra của bộ Kd cơ mức logic 1 , quatiếp điểm 1CM-3 , đầu vào đảo sẽ có tín hiệu và bộ nhớ 1 bị xóa Tới gần điểmchết trên của trục khuỷu , đầu ra của Kd có mức logic 0 , đầu ra của phần tử AND

3 và đầu vào a phần tử OR3 cũng vậy Lúc này đầu vào b của phần tử AND1 cótín hiệu logic 1 , nhưng đầu ra của nó tức đầu vào a của phần tử OR1 là mức logic

0 nên qua 1D , 2D , đầu vào b của b của phần tử OR2 , đầu vào b của phần tử

OR1 cũng không có tín hiệu và đầu vào a của phần tử AND4 có mức logic 0 , lihợp vẫn bị ngắt , hành trình không lập lại đuợc

- Chế độ dập nhát 1 không phải giữ nút bấm lâu :

Tiếp điểm 1CM-2 kín nên khi nhấn 2D thì bộ nhớ 2 nhớ hoạt động cũng gầntương tự như đối với trờng hợp trên

- Chế độ tự động :

Ở chế độ tự động dập tới tiếp điểm 1CM-3 và việc xóa bộ nhớ 1 và bộ nhớ 2khi đầu dập tới phần vị trí vao nhất sẽ không có

Dừng máy nhớ nút STOP để xóa bộ nhớ 2 và xóa tín hiệu vào đầu b của phần

tử OR3 Máy dừng khi đầu dập lên cao nhất

- Chế độ điều chỉnh : Đóng li hợp nhờ nút 3D

b Máy dập điều khiển theo chương trình :

Hệ điều khiển theo chương trình thường được dùng trong các máy rèn dập hiệnđại , nhất là các máy thuộc một dây chuyền sản xuất nào đó , chẳng hạn như đểđiều chỉnh tốc độ đầu dập trong các máy ép thủy lực , thay đổi áp suất trong cácthiết bị ép chất dẻo …

- Sơ đồ cấu trúc kín điều khiển theo chương trình có mạch vòng phản hồi :

ĐK

CB

LV CH

KĐ

X2X1

Hình 2.6 Sơ đồ cấu trúc điều khiển theo chương trình có mạch vòng phản hồi.

Thiết bị điều khiển ĐK thực hiện giải mã chương trình cho ra thông tin điềukhiển X1 , đảm bảo mọi chuyền động cần thiết cho các cơ cấu trong máy Tín hiệu

X1 đưa đến bộ so sánh SS với tín hiệu phản hồi X2 thu được từ cảm biến ( khốicảm biến nàu kiểm tra hoạt động của cơ cấu làm việc LV ) Sai lệch sẽ được đưaqua bộ khuếch đại KĐ , rồi tới cơ cấu chấp hành CH để tiến hành điều chỉnh cơcấu làm việc LV

- Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển theo chương trình không có mạch vòng phản hồi

Hình 2.7 Sơ đồ cấu trúc điều khiển theo chương trình không có mạch vòng phản hồi.

Hệ hở hay dùng động cơ bước ĐB Khi truyền xung áp lên một trong hai cuộnstator , rotor động cơ sẽ quay quang một bước góc nhỏ

Phân bố xung do khối điều khiển biến đổi thực hiện Số xung xác định đạilượng dịch chuyển , còn tần số xác định vận tốc chuyển động , hướng quay củađộng cơ do thứ tự truyền xung vào cuộn dây.

Số bước trong một giây cả các động cơ bước nhỏ thuờng từ 200÷1600 Cácđộng cơ bước thường được dùng với bộ khếch đại momen bằng thủy lực KĐTL

c Bảo vệ tránh tai nạn :

R

1L 2L 3L 4L

1QT 2QT 3QT 4QT

Hình 2.8 Sơ đồ bảo vệ tránh tai nạn.

Các máy rèn dập thường sử dụng rộng rãi các biện pháp bảo vệ tránh tai nạn Một trong số đó là việc sử dụng các thiết bị bảo vệ bằng ánh sáng Tranzitor Tđuợc cấp nguồn bằng dòng 1 chiều qua biến áp 1BA và các diode 1Đ ,2Đ

Cuộn thứ cấp 2BA nối giữa cực gốc và cực phát Các nguồn sáng đèn 1L ,2L… chiếu sáng qua vùng nguy hiểm tới các quang trở 1QT ,2QT…

Khi được chiếu sáng , các quang trở có điện trở nhỏ bên trong , nên trong cuộn

sơ cấp biến áp 2BA có dòng lớn và sự phân áp lớn Cuộn thứ cấp 2BA sẽ có sdđlớn để thông trantitor T ở những nửa chu kỳ mà cực gốc âm so với cực phát Từ

đó role R tác động và đóng mạch ly hợp , máy hoạt động

Khi có vất cản sáng điện trở của quang trở lớn , sdđ trong thức cấp 2BA thực

tế không đáng kể tại T cực gốc có điện thế dương như cực phát T không mở role

R không mở , không cho máy làm việc

Tụ C để ngăng ngừa rung phần ứng role do nó được cấp dòng đập mạch

Mạch bảo vệ trên có thể trễ chút ít nên kém hiệ\u quả đối với máy có chu trìnhdập trên 30 lần /phút

Chương III : ĐÁNH GIÁ, PHÂN TÍCH ỨNG DỤNG CỦA MÁY DẬP TRONG CÔNG NGHIÊP.