đồ án điều khiển logic và trang bị điện đại học công nghiệp hà nội

máy khoan cần, cấu tạo, nguyên lí hoạt động,Cấu tạo và nguyên lý máy khoan cần THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN LOGIC VÀ MẠCH ĐỘNG LỰC Định nghĩa về Grafcet. Grafcet là từ viết tắt của tiếng Pháp “Graphe fonctionnel de commande e’tape Transition” (chuỗi các chức năng điều khiển giai đoạn – chuyển tiếp) TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN Tính toán các thông số : Thông số động cơ : Động cơ sử dụng loại không đồng bộ 3 pha roto lồng xóc Pđm = 7,5kW, Uđm = 380V, nđm = 1500vp, cosφ= 0.85, ηđm = 0.88(hiệu suất định mức)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Lời nói đầu

-Ngày nay với sự phát triển không ngừng của nền khoa học kỹ thuật đã tạo ra những thành tựu to lớn, trong đó ngành tự động hóa cũng góp phần không nhỏ vào thành công đó Một trong những vấn đề quan trọng trong các dây truyền tự động hoá sản xuất hiện đại là việc điều chỉnh tốc độ động cơ Từ trước đến nay, động cơ một chiều vẫn luôn là loại động cơ được sử dụng rộng rãi kể cả trong những hệ

thống yêu cầu cao Vì vậy nhóm em đã được giao đề tài đồ án là: “Thiết kế mạch bằng phương pháp Grafcet cho công nghệ máy khoan cần”

-Nội dung đề tài được chia làm 4 chương:

Chương 1 Tổng quan máy khoan cần

Chương 2 Thiết kế mạch điều khiên Logic và mạch động lực

Chương 3 Tính toán và lựa chọn thiết bị

Chương 4 Tổng hợp và hiệu chỉnh hệ thống điều khiển và trang bị điện Trong quá trình làm đồ án, em luôn nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình và

cung cấp những tài liệu cần thiết của thầy giáo Dương Anh Tuấn Em xin gửi tới

thầy lời cảm ơn chân thành Tuy nhiên, do thời gian và giới hạn của đồ án cùng với phạm vi nghiên cứu tài liệu với kinh nghiệm và kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót rất mong sự đóng góp ý kiến của thầy cô để bản đồ án của nhóm em được hoàn thiện hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN MÁY KHOAN CẦN

I Cấu tạo và nguyên lý mày khoan cần:

II Phân loại máy khoan cần :

III Ứng dụng mày khoan cần:

CHƯƠNG 2:

THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN LOGIC VÀ MẠCH ĐỘNG LỰC

I Giới thiệu phương pháp thiết kế:

II Thiết kế sơ đồ công nghệ:

III Mạch động lực và điều khiển :

CHƯƠNG 3:

TÍNH TOÁN VÀ LỰA TRỌN THIẾT BỊ

I.Tính toán các thông số:

II.Một số thiết bị khí cụ điện trong hệ thống:

III Lập bảng địa chỉ vào ra và sơ đồ đấu dây :

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN MÁY KHOAN CẦN

I Cấu tạo và nguyên lý máy khoan cần:

 Máy khoan cần : Có cấu tạo tương tự như máy khoan bàn, chỉ khác là máy khoan cần có thêm 1 trục nằm ngang để có thể mang động cơ và trục chính

di chuyển linh động hơn thay vì chỉ có thể chuyển động tinh tiến lên xuống như ở máy khoan bàn

Máy khoan cần Z3032x10/1

Với một số máy khoan cần được tích hợp thêm bộ diều khiển số, và khẳ năng gia công linh hoạt chính xác cao, có thể điều chỉnh tốc độ trục chính, tốc độ vận hành, chiều sau khoan và taro Có thể lắp thêm bàn xoay để gia công sản phẩm liên tục giúp tăng năng suất

 Máy khoan cần còn gọi là máy khoan đứng thường có công suất lớn 2-5HP, đầu khoan di chuyển được theo phương ngang cánh tay đòn để khoan lỗ trên những chi tiết lớn nhỏ khác nhau có khoảng cách từ tâm lỗ đến trụ máy lớn Máy khoan cần có nhiều loại: máy khoan cần thông thường, máy khoan cần thủy lực, máy khoan cần CNC với các thương hiệu nổi tiếng, có mặt nhiều năm tại Việt Nam: máy khoan cần Morgon, máy khoan cần Tone Fan, máy khoan cần Full Mark

Máy khoan là một thiết bị với một đầu mũi khoan dùng để khoan lỗ trên bề mặt vật liệu khác nhau Thường dùng cho nghề mộc và kim khí Đuôi mũi khoan được cặp vào đầu máy khoan, và được ấn vào mục tiêu và xoay tròn Đầu mũi khoan thực hiện việc cắt bằng các vật liệu từng lát mỏng

II Phân loại máy khoan cần

Có rất nhiều các phân loại máy khoan, tùy theo công dụng, cấu tạo, người ta chia ra một số loại khoan chính như sau

· Máy khoan cầm tay

· Máy khoan bàn

· Máy khoan cần

· Máy khoan đứng

· Máy khoan lỗ sâu (nòng súng)

· Máy khoan nhiều đầu

· Một số máy đa chức năng: (khoan phay)

Chia theo nguồn động lực người ra chia ra

· Máy khoan khí nén

· Máy khoan thủy lực

· Máy khoan điện

III Ứng dụng của máy khoan cần

- Máy khoan bàn: là định nghĩa dùng để chỉ dòng máy khoan công nghiệp có thiết kế dạng trụ đứng, với cấu trúc và đặc điểm như: Được trang bị động cơ vận hành bằng motor sử dụng điện gắn ngay trên đỉnh đầu của trụ đứng, thân

trụ có kết cấu là vật liệu sắt, thép hoặc hợp kim nun nấu thành khối tròn được

si mạ bóng, và một chân đế bằng sắt có dạng hình vuông hoặc hình chữ nhật giúp giữ máy có thể đứng thẳng trên bề mặt phẳng

Máy taro tự động kiểu vít me T-140

-Nó được gọi là máy khoan bàn, là vì thiết kế của nó được trang bị một bàn nâng đỡ vật liệu nằm gần chân đế của máy Tuy nhiên một số dòng máy khoan bàn có bàn làm việc chính là mặt trên của chân đế

Bàn nâng đỡ của máy khoan bàn được gọi bằng thuật ngữ trong ngành là bàn làm việc, nó thường có thiết kế rất đa dạng tùy vào model, nhưng điển hình chỉ tồn tại 3 dạng chính là hình tròn, hình vuông hoặc hình chữ nhật, có kết cấu thường được chế tạo bằng sắt đúc hoặc hợp kim hỗn hợp

-Máy khoan bàn có chức năng chính là chuyên dùng để khoan lỗ trên các vật liệu như: Sắt, Thép, Nhôm và các vật liệu hỗn hợp khác Ngoài ra một số model dòng máy khoan bàn khác còn có khả năng taro hoặc cắt, và được chia làm nhiều trường phái như: máy khoan bàn tự động, máy khoan bàn bán tự động

Với nhứng ưu điểm rất lớn như:

+ Ăn phôi tự động, công nhân không cần phải dùng tay để kéo mũi khoan, bước tiến ăn phôi đều và chính xác hơn

+ Cho phép thiết lập trước độ sâu cần khoan thông qua ngưỡng hành trình

+ Động cơ lồng sóc, truyền động thông qua Puley hoặc hộp số

+ Một công nhân có thể đứng nhiều máy giúp tiết kiệm nhân công

Chính vì vậy mà máy khoan bàn rất dược ưa chuộng trong các công ty sản xuất hàng khối, số lượng lớn

- Máy khoan cần : Có cấu tạo tương tự như máy khoan bàn, chỉ khác

là máy khoan cần có thêm 1 trục nằm ngang để có thể mang động cơ và trục chính di chuyển linh động hơn thay vì chỉ có thể chuyển động tinh tiến lên xuống như ở máy khoan bàn

Máy khoan cần Z3032x10/1

-Với một số máy khoan cần được tích hợp thêm bộ diều khiển số, và khẳ năng gia công linh hoạt chính xác cao, có thể điều chỉnh tốc độ trục chính, tốc độ vận hành, chiều sau khoan và taro Có thể lắp thêm bàn xoay để gia công sản phẩm liên tục giúp tăng năng suất

- Máy khoan đứng :được dùng để gia công các lỗ thông hoặc không thông, gia công ren hay taro… Ngày nay, máy khoan đứng không ngừng được cải tiến để phù hợp với sự tiến bộ khoa học kỹ thuật

Thông thường các loại máy khoan đứng có 2 chức năng là khoan và taro, nhưng hộp số có chức năng taro không kèm theo máy mà nhà sản xuất chỉ sản xuất nếu có yêu cầu của khách hàng

Máy khoan đứng Z5030A

Máy khoan đưng vạn năng ngoài việc gia công các bề mặt tròn xoay, công nghệ chính của nó là gia công các chi tiết dạng lỗ Ngoài ra, nó còn được dùng để khoét, doa, cắt ren bằng taro hoặc gia công các bề mặt có tiết diện nhỏ, thẳng góc hay cùng chiều với trục mũi khoan

- Máy khoan lỗ sâu (nòng súng)

- Máy khoan lỗ sâu (Gundrill) được người Châu Âu chế ra hơn 200 năm trước chuyên trị khoan nòng súng

- Hiện nay Gundrill đựoc dùng trong rất nhiều ngành chứ không dùng riêng để khoan nòng súng nữa Nhưng người ta vẫn dùng chữ Gundrill để chỉ loại máy chuyên trị khoan sâu này

-Gundrill để khoan lổ sâu, không riêng gì sản phẩm hình trụ , mà họ có thể khoan lổ sâu ở các dạng khối

Máy khoan lỗ sâu nhiều trục GD-4S-1000

-Với ưu điểm của dạng khoan này là khoan lỗ lớn, dài

-Khi khoan do phần phôi thải ra sẽ chạy vào trong ruột mũi khoan đi ra nên bề mặt sản phẩm khoan bóng láng, không bị sướt như khoan thường

-Đối với các lỗ khoan có đường kính từ 10 đến 30mm thì người ta cũng có thể khoan bằng kỹ thuật GUN DRILL

- Máy khoan nhiều đầu: là loại máy khoan cho phép khoan, taro hay vát mép nhiều mũi cùng một lúc, sử dụng loại máy này giúp thu ngắn thời gian gia công, nâng cao năng suất làm việc

Máy khoan nhiều đầu Z5625.4C

-Khi cần gia công nhiều lỗ có kích thước nhỏ và vị trí gần nhau trên cùng một chi tiết, phương pháp truyền thống là gia công từng lỗ một, phương pháp này không những tốt nhiều thời gian và công sức mà còn làm gia tăng chi phí sản xuất Để khắc phục khuyết điểm trên, các nhà sản xuất máy khoan đã cho

ra đời nhiều loại đầu khoan có thể gắn cùng lúc nhiều mũi để kết hợp với một loại máy khoan thông thường tạo thành máy khoan nhiều đầu

-Như vậy một bộ máy khoan nhiều đầu sẽ bao gồm 1 máy khoan bàn thông thường được gắn thêm một loại đầu khoan có nhiều trục để có thể khoan đồng thời nhiều mũi cùng lúc

-Đầu khoan nhiều mũi có thể gắn cùng lúc nhiều mũi khoan hoặc mũi taro

có 2 loại để bạn lựa chọn:

-Đầu khoan nhiều mũi cố định: Các mũi khoan sẽ không thể thay đổi được

vị trí mà sẽ được cố định lại chính xác theo tọa độ mà khách hàng yêu cầu, loại đầu này có ưu điểm là giá rẻ, bền và chính xác hơn đầu di chuyển,

thường được lựa chọn cho việc gia công hàng loạt, gia công 1 kiểu chi tiết với số lượng nhiều mà không thay đổi thiết kế

-Đầu khoan nhiều mũi điều chỉnh được vị trí: Loại đầu khoan này cho phép bạn thay đổi được vị trí của từngmũi trong một giới hạn nhất định, giúp bạn

có thể gia công được nhiều loại chi tiết với nhiều bản vẽ khác nhau Loại đầu khoan này do phải điều chỉnh từng vị trí bằng tay nên không chính xác bằng đầu cố định, và giá thành cũng cao hơn

-Đầu khoan nhiều mũi điểu chỉnh được vị trí (adjustable type)

- Máy khoan phay kết hợp: là dòng máy khoan đa chức năng, trên cùng một máy có thể vừa khoan, vừa taro hoặc vừa phay mặt, phay ngón

Máy khoan phay BF-35

- Nếu xếp vào dòng máy phay thì đây có thể gọi là máy khoan phay mini giá rẻ còn nếu xếp vào dòng máy khoan thì đây là dòng máy khoan đắt tiền, thường ứng dụng trong các nhu cầu gia công lỗ đa dạng và kết hợp

CHƯƠNG II : THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN LOGIC VÀ MẠCH ĐỘNG LỰC

I Giới thiệu

Định nghĩa về Grafcet

-Grafcet là từ viết tắt của tiếng Pháp “Graphe fonctionnel de commande e’tape

Transition” (chuỗi các chức năng điều khiển giai đoạn – chuyển tiếp), mạng Grafect đã được tiêu chuẩn hóa và được công nhận là một ngôn ngữ thích hợp cho việc mô tả hoạt động dãy của quá trình tự động hóa trong sản xuất -Mang Grafect là một đồ thị hình chức năng cho phép mô tả các trạng thái làm việc của hệ thống và biểu diễn quá trình điều khiển với các trạng thái và

sự chuyển đổi từ trạng thái này sang trạng thái khác, tập các điều kiện chuyển trạng thái

-Mạng Grafect mô tả thành chuỗi các giai đoạn trong chu trình sản xuất -Mạng Grafect cho một quá trình sản xuất luôn là một đồ thị hình khép kín

từ trạng thái đầu đến trạng thái cuối và từ trạng thái cuối về trạng thái đầu

- Một số ký hiệu trong Grafect

- Thành phần các ký hiệu thường gặp trong Grafect

có thể tương ứng với một hoặc nhiều hành động của quá trình sản xuất

Trạng thái khởi động được thể hiện bằng hai hình vuông lồng vào nhau, thứ tự thường là 0

- Việc chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác có thể thực hiện khi các điều kiện chuyển tiếp được thỏa mãn, chẳng hạn việc chuyển tiếp giữa các trạng thái 2 và 3 (hình 2.2a) được thực hiện khi hàm tác động có biến b, còn chuyển tiếp giữa biến 4 và biến 5 được thực hiện ở sườn tăng của biến c

- Một vài dạng mạch thường gặp trong Grafcet

II Thiết kế sơ đồ công nghệ

a0

m

b1

S 0 : Trạng thái khởi đầu

S 1 : Trạng thái đi xuống

S 2 : Trạng thái đi lên

S 3 : Trạng thái sang phải S4: Trạng thái sang tráig

a0

 Từ sơ đồ Grafcet ta có thể viết các biểu thức cho các trạng thái:

 Ta đưa thêm tín hiệu xóa d vào các cửa S- để dừng hệ thống bất kể lúc nào

 Vẽ mạch điều khiển relay :

+ -

+ -

+ -

+ -

S 2

III Mạch động lực và điều khiển

1 Mạch động lực

2 Mạch điều khiển

CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN

I Tính toán các thông số :

1 Thông số động cơ : Động cơ sử dụng loại không đồng bộ 3 pha roto lồng xóc

Pđm = 7,5kW, Uđm = 380V, nđm = 1500v/p, cos𝜑= 0.85, ηđm = 0.88(hiệu suất định mức)

2 Tính toán lựa chọn thiết bị

a: Tính chọn động cơ cho hệ truyền động:

Theo đề bài, có: 𝑃đ𝑚 = 7,5 kW

-Đối với động cơ, công suất định mức ghi trên thẻ máy chính là công suất cơ ghi trên trục của động cơ Mối liên hệ giữ công suất định mức và công suất đầu vào của động cơ được liên hệ với nhau qua biểu thức:

𝑃đ𝑚 = 𝑃đặ𝑡 ∗ ƞđ𝑐

với 𝑃đặ𝑡: Công suất đặt của động cơ

ƞđ𝑐: Hiệu suất của động cơ

+ I = 20 A

b: Chọn lựa phần tử đóng cắt hệ thống:

-Aptomat có nhiệm vụ đóng/cắt nguồn điện cho hệ thống và tác động nhanh cắt thiết bị ra khỏi lưới điện khi gặp sự cố ngắn mạch.Lựa chọn Aptomat phải căn cứ vào đặc tính làm việc của phụ tải và Aptomat không được phép cắt khi có quá tải ngắn hạn (thường xảy ra trong điều khiện làm việc bình thường như dòng điện khởi động, dòng điện đỉnh trong phụ tải công nghệ)

Yêu cầu chung là dòng điện định mức của Aptomat bảo vệ không được bé hơn dòng điện tính toán của mạch: 𝐼𝑎𝑝 ≥ 𝐼𝑡𝑡

và quá tải cho các động cơ có dòng điện mở máy lớn, ta phải dùng phối hợp cả cầu chì với Aptomat dòng điện cực đại hoặc với khởi động từ có Rơle nhiệt

-Phần tử bảo vệ của cầu chì là dây chảy, nó được đặc trưng bằng dòng điện định mức

𝐼𝑐𝑐, nghĩa là dòng điện cực đại lâu dài đi qua dây chảy mà không làm dây bị cháy đứt Khi chọn cầu chì yêu cầu phải thỏa mãn ba điều kiện:

- Dây chảy cầu chì không chảy khi có dòng mở máy chạy qua

- Cầu chì cắt phải có tính chọn lọc

- Dòng điện dây chảy cầu chì: 𝐼𝑐𝑐 ≥ 𝐼𝑡𝑡 = 15,3 (𝐴)

d: Chọn Rơle mạch điều khiển và mạch lực:

-Đối với những yêu cầu đóng cắt liên tục trong thời gian ngắn, với tần suất lớn, Role điện từ không phù hợp cho mục đích này vì các tiếp điểm ở dạng cơ Chúng em

sử dụng Rơle bán dẫn G3NB của Omron có tần số đóng cắt lớn ( mạch điều khiển và mạch động lực cũng cách ly và đa dạng về nguồn AC/DC để lựa chọn):

1 Cấu tạo và nguyên lý Contactor

Nguyên lý hoạt động :

-Khi dòng điện chạy qua nam châm điện, một từ trường được tạo ra, sẽ hút lõi di động của contactor Cuộn dây nam châm điện ban đầu sẽ 'hút' nhiều dòng hơn, cho đến khi điện cảm của nó tăng khi lõi kim loại đi vào cuộn dây Tiếp điểm động được thúc đẩy bởi lõi di động; lực tạo ra bởi nam châm điện sẽ giữ cho các tiếp điểm di động và cố định với nhau Khi cuộn dây contactor bị cắt điện, trọng lực hay lò xo sẽ trả lõi nam châm điện về vị trí ban đầu và mở các tiếp điểm ra

-Đối với các contactor AC, một phần nhỏ của lõi được bao quanh với một cuộn chắn, sẽ giúp trì hoãn nhẹ từ thông trong lõi của nó Hiệu quả là giúp trung bình hóa lực kéo luân phiên của từ trường và do đó ngăn cho lõi không kêu ù ù ở tần số bằng 2 lần tần số lưới điện

Cấu tạo bên trong :

-Khi đốt nóng do dòng I phiến kim loại kép uốn về phía kim loại có hệ số giãn nở nhỏ hơn, có thể dùng trực tiếp cho dòng điện qua hoặc dây điện trở bao quanh Để độ uốn cong lớn yêu cầu phiến kim loại phải có chiều dài lớn và mỏng Nếu cần lực đẩy mạnh thì chế tạo tấm phiến rộng, dày và ngắn

-Cấu tạo: