Thiết kế mô hình máy mài đai nhám sử dụng biến tần điều tốc

Do đó, đồ án này tập trung nghiên cứu vào việc chế tạo máy mài đai nhám vòng đa năng chi phí tương đối, hiệu quả cao sử dụng linh hoạt bằng các sử dụng đai mài có thể điều chỉnh được hư

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY MÀI ĐAI NHÁM

SỬ DỤNG BIẾN TẦN ĐIỀU TỐC

GVHD: NGUYỄN PHAN THANH SVTH: TRẦN PHƯƠNG LONG MSSV: 15142064

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Khoá: 2015-2019

Tp Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2020

Ngành: CNKT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY MÀI ĐAI NHÁM

SỬ DỤNG BIẾN TẦN ĐIỀU TỐC

GVHD: TS NGUYỄN PHAN THANH SVTH: TRẦN PHƯƠNG LONG

MSSV: 15142064

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: TRẦN PHƯƠNG LONG MSSV: 15142064

Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện- Điện Tử Lớp: 15142CL4

Giảng viên hướng dẫn: TS NGUYỄN PHAN THANH ĐT:

Ngày nhận đề tài: 16/09/2019 Ngày nộp đề tài: 29/12/2019

1 Tên đề tài: Thiết kế mô hình máy mài đai nhám sử dụng biến tần điều tốc

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

- Một số mô hình máy mài như : Máy mài cầm tay, máy mài cố định 2 đá mài…

- Động cơ không đồng bộ 3 pha nối sao 380V, n= 2850v/p, 2 cực, 0.75kW

- Chiều cao mô hình máy 0.5m, dài 1.2m, rộng 0.5m

3 Nội dung thực hiện đề tài:

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết truyền động, vật lý

- Thiết kế và tính toán các thông số cho máy

- Thi công lắp ghép mô hình

- Sử dụng biến tần Delta VFD007M43B để điều chỉnh tốc độ cho mô hình

4 Sản phẩm:

- Mô hình 3D cơ khí của máy mài trên phần mềm Rhinoceros 5

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

***

Tp Hồ Chí Minh, ngày… tháng… năm 2020

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

*******

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Họ và tên Sinh viên: TRẦN PHƯƠNG LONG MSSV: 15142064

Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện- Điện Tử Lớp: 15142CL4

Tên đề tài: Thiết kế mô hình máy mài đai nhám sử dụng biến tần điều tốc

Họ và tên Giáo viên phản biện: TS.Trần Quang Thọ

NHẬN XÉT

1 Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:

- Nội dung Đồ án đầy đủ, ở mức trung bình

- Đồ án có tham khảo từ các nguồn khác có trích dẫn đầy đủ

4 Đề nghị cho bảo vệ hay không?

Được bảo vệ nhưng cần chỉnh sửa ít

5 Đánh giá loại:

(Bằng chữ: )

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 02 năm 2020

Giáo viên phản biện

(Ký & ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Trong việc hoàn thành và hoàn thiện sản phẩm, đã nhận được nhiều sự giúp đỡ từ các quý thầy cô khoa Đào tạo chất lượng cao, khoa Điện – Điện tử trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM Chúng tôi xin chân thành cám ơn các quý thầy cô đã bỏ ra ít thời gian để giải đáp các thắc mắc và trợ giúp các kiến thức đã thiếu, cũng như góp ý để dần hoàn thiện Xin cảm ơn đến Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật đã tạo điều kiện để chúng tôi thử nghiệm và chỉnh sửa sản phẩm của chính mình Cám ơn đến các cá nhân, các anh chị, các bạn các tổ chức đã hỗ trợ chúng tôi hoàn thành sản phẩm trước khi bước chân ra trường và trở thành những kĩ sư có thể đóng góp cho xã hội và đất nước

Trong quá trình thực hiện sản phẩm có những sai sót mong các cá nhân, tổ chức tham khảo sản phẩm này từ chúng tôi; có thể góp ý và chỉnh sửa để sản phẩm dần được hoàn thiện hơn nữa

TÓM TẮT

Trong sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa, cơ khí đóng vai trò quan trọng nhưng cơ khí truyền thống dần trở nên không phù hợp với tình hình đất nước hiện nay Trong cơ khí mài là một trong những nguyên công quan trọng nhất bằng cách sử dụng các hạt mài cắt đi lớp mỏng kim loại trên bề mặt vật liệu để tạo ra được các bề mặt nhẵn trơn Các máy mài truyền thống hiện nay có độ an toàn thấp chi phí cao, chức năng bị han chế cụ thể như máy mài tay và đá mài Vì vậy, để cải thiện các hạn chế và nhược điểm trên máy mài đai nhám vòng là một giải pháp tốt tối ưu, đa năng hơn và được sử dụng nhiều ở các nước phát triển Do đó, đồ án này tập trung nghiên cứu vào việc chế tạo máy mài đai nhám vòng đa năng chi phí tương đối, hiệu quả cao sử dụng linh hoạt bằng các sử dụng đai mài có thể điều chỉnh được hướng mài Và quan trọng hết là an

toàn cho người sử dụng

SUMMARY

In the industrialization and mordenization of the country, mechanical engineering plays an important role but the traditional mechanics is no longer suitable to the current situation in the country In grinding mechanics is one of the most important tasks by using abrasive particles to cut thin metal layers on the surface of the material to create smooth surfaces Conventional grinding machines now have a low cost of safety and specific limited functions such as hand grinders and grindstones Therefore, to improve the limitations and disadvantages on the ring sander is an optimal solution, more versatile and widely used in developed countries Therefore, this project focuses on the manufacture of relatively cost-effective, versatile multi-ring belt abrasives with the use

of adjustable belts And most importantly, safe for users

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iii

LỜI CẢM ƠN iv

TÓM TẮT v

SUMMARY vi

MỤC LỤC vii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT x

DANH MỤC BẢNG BIỂU xi

DANH MỤC HÌNH ẢNH BIỂU ĐỒ xii

Chương 1:

TỔNG QUAN 1

1.1 Lý do chọn đề tài 1

1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 2

Ý nghĩa khoa học 2

Ý nghĩa thực tiễn 2

1.3 Mục đích và mục tiêu của đề tài 2

Mục đích 2

Mục tiêu 2

1.4 Nội dung nghiên cứu 2

1.5 Đối tượng nghiên cứu 3

1.6 Phạm vi nghiên cứu 3

1.7 Tình hình nghiên cứu chế tạo máy mài đai trong và ngoài nước 3

Trong nước 3

Ngoài nước 5

Chương 2:

CƠ SỞ LÝ THUYẾT 6

2.1 Cơ sở truyền động của máy 6

Cấu tạo 9

Phân loại 10

Ứng dụng 10

2.5 Tính toán các thông số liên quan giữa động cơ và cơ chế truyền động 11

Tính tốc độ dài của ru lô động cơ và chọn kích thước ru lô động cơ 11

Tính tỉ số truyền và tốc độ của 3 ru lô phụ 13

2.6 Cơ sở lý thuyết biến tần DELTA VFD007M43B 14

Lý do chọn biến tần Delta 14

Sự thay đổi tốc độ động cơ dựa trên điện áp và tần số 14

Nguyên lý hoạt động của biến tần 16

Các chế độ điều khiển của biến tần 16

Các hàm điều khiển chức năng của biến tần VFD007M43B 18

Các lưu ý khi sử dụng biến tần 42

Chương 3:

THIẾT KẾ CHI TIẾT VÀ TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA MÔ HÌNH 44

3.1 Sơ lược về phần mềm Rhinoceros 5 44

3.2 Thiết kế cơ cấu truyền động 3D trên phần mềm Rhinoceros 5 47

Cấu tạo 47

Khung và chân máy 48

Cơ cấu căng đai 52

Cơ cấu mài 53

Đế mài 54

Ru lô truyền động 55

3.3 Tính các thông số của máy trên cơ sở lý thuyết và các chi tiết thiết kế 56

Tính toán thông số động cơ và ru lô truyền động chính 56

Tính toán các thông số cho các ru lô phụ 57

Tính lực căng dây đai 57

Tính toán tần số của 3 loại vật liệu cơ bản 58

Chương 4: KẾT NỐI VÀ CÀI ĐẶT CÁC THÔNG SỐ BIẾN TẦN DELTA VFD-007M43B

Sơ đồ nối dây tủ điều khiển máy mài đai nhám 64

4.2 Hướng dẫn cài đăt 64

Bàn phím và hiển thị 64

Hướng dẫn chọn tham số và giá trị tham số 66

4.3 Cài đặt tham số điều khiển biến tần cho máy mài 68

Chương 5:

KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 74

5.1 Kết quả 74

5.2 Thực nghiệm 80

5.3 Đánh giá so sánh kết quả thực nghiệm 82

5.4 Các hướng khắc phục nhược điểm 82

5.5 Các vấn đề an toàn và yêu cầu vận hành bảo trì bảo dưỡng máy 83

Vấn đề an toàn 83

Các yêu cầu an toàn khi vận hành với máy 83

Vận hành bảo trì bảo dưỡng máy 83

Chương 6:

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 84

6.1 Kết luận 84

6.2 Hướng phát triển 84

TÀI LIỆU THAM KHẢO 85

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

PU: Polyurethane

MDF/PB: Medium Density Fiberboard / Particle Board: Gỗ ép/Ván gỗ dăm trơn

IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor

PWM: Pulse Width Modulation

NURBS: Non-uniform Rational Basic Spline

CAD/CAM: Computer-aided Design/Computer-aided Manufacturing

SDK: Software Development Kit

CB: Circuit Breaker

GFCI: Round Fault Circuit Interrupter

PLC: Programmable Logic Controller

SFPM: Surface feet per munite

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Tốc độ dài của vật liệu SFPM (feet/phút)

Bảng 2.2 Bảng quy đổi tốc độ dài của từng loại vật liệu (SFPM/196.8) (m/s)

Bảng 2.3 Các thông số và hàm điểu khiển chức năng

Bảng 4.1 Các ký hiệu trên biến tần

Bảng 4.2 Ký hiệu các tiếp điểm và cách đấu nối

Bảng 4.3 Thông tin hiểu thị trên biến tần

Bảng 4.4 Các lệnh cài đặt cho máy mài cần quan tâm

DANH MỤC HÌNH ẢNH BIỂU ĐỒ

Hình 1.1 Mô hình máy mài đai nhám 1 pha

Hình 1.2 Mô hình máy mài đai nhám từ các diễn đàn CNC

Hình 1.3 Mô hình máy mài đai nhám vòng 3 pha có biến tần điều tốc của diễn đàn

Intructables.com

Hình 2.1 Sơ đồ khối điều khiển máy mài đai nhám vòng

Hình 2.2 Cánh tay đòn

Hình 2.3 Cấu tạo của đai nhám

Hình 2.4 Đặc tính cơ khi thay đổi tần số nguồn và đặc tính tốc độ khi thay đổi tần số Hình 2.5 Đặc tính cơ và đặc tính tốc độ khi thay đổi tần số 𝑣

𝑓 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡

Hình 2.6 Khoảng cách an toàn đặt biến tần

Hình 3.1 Logo của phần mềm Rhinoceros

Hình 3.2 Giao diện của phần mềm Rhinoceros 5

Hình 3.3 Tổng quan các thành phần cơ khí của máy

Hình 3.4 Cấu tạo khung máy

Hình 3.5 Cơ cấu xoay

Hình 3.6 Các chi tiết của cơ cấu xoay cố định

Hình 3.7 Các chi tiết của cơ cấu xoay phụ

Hình 3.8 Chân máy và khung máy

Hình 3.9 Cơ cấu tay đòn

Hình 3.10 Cơ cấu mài

Hình 3.11 Đế mài

Hình 4.3 Sơ đồ nối dây tủ điều khiển máy mài

Hình 4.4 Bàn phím số biến tần VFD-M00743B

Hình 4.5 Thao tác chọn chế độ

Hình 4.6 Thao tác cài đặt tham số

Hình 4.7 Thao tác thay đổi dữ liệu

Hình 4.8 Thao tác thay đổi chế độ hoạt động

Hình 5.1 Mô hình thực tế máy mài khi chưa lắp đai mặt trước

Hình 5.2 Mô hình thực tế máy mài khi chưa lắp đai mặt sau

Hình 5.3 Mô hình thực tế máy mài khi đã lắp đai nhìn từ trên

Hình 5.4 Mô hình thực tế máy mài khi đã lắp đai mặt trước

Hình 5.5 Mô hình thực tế khi đã lắp đai nhìn từ trên

Hình 5.6 Mô hình khi chuyển đổi phương mài

Hình 5.7 Đai mài khi đã thay đổi phương mài

Hình 5.8 Dây đai nhám tự làm

Hình 5.9 Tủ điều khiển

Hình 5.10 Sơ đồ nối dây cấp nguồn cho biến tần

Hình 5.11 Kết nối đầu ra cho động cơ và đầu vào các tín hiệu điều khiển

Hình 5.12 Mài cạnh của miếng gỗ

Hình 5.13 Bề mặt gỗ trước và sau khi mài

Hình 5.14 Bề mặt nhôm sau khi được mài

Chương 1: TỔNG QUAN

1.1 Lý do chọn đề tài

Trong ngành các ngành công nghiệp cơ khí, những chi tiết máy yêu cầu có độ

cứng, độ chính xác và độ bóng bề mặt cao thường phải qua các giai đoạn gia công bán

tinh và gia công tinh trên máy mài sau khi đã qua các giai đoạn gia công thô hoặc nhiệt luyện Máy mài là máy gia công tinh được dùng rộng rãi trên mọi lĩnh vực của ngành chế tạo máy Hầu như tất cả các cơ sở gia công chế tạo đều sở hữu cho mình những chiếc máy mài

Với yêu cầu ngày càng cao về độ chính xác của các chi tiết máy, máy mài bằng dây đai (nhám vòng) được ra đời với vai trò quan trọng trong việc nâng cao chất lượng sản phẩm

Máy mài bằng đai này cho năng suất khá cao, đáp ứng các yêu cầu chính xác của việc mài các góc để lắp ghép các chi tiết với nhau và có khả năng đánh bóng ống đạt cấp

độ nhám rất cao, kết cấu đơn giản dễ chế tạo dễ chế tạo có thể gia công được thép, inox, nhôm và nhiều loại vật liệu khác

Hạt mài mảnh, bén cắt tốt, đặt biệt là tự sinh ra góc bén khi 1 tinh thể hạt mài cũ mòn đi Các hạt mài đồng kích cỡ nên sản phẩm cơ khí sau khi mài rất phẳng, đạt tiêu chuẩn khi kiểm tra dưới ánh đèn hoặc thiết bị đo bộ bóng

Đối với các máy mài truyền thống với 2 đá mài tròn hay máy mài cầm tay thì việc thay đổi đá mài, lưỡi mài phải hết sức cẩn thận tốn nhiều thời gian Khi vận hành sử dụng thì dễ xảy ra các tai nạn ngoài mong muốn như: Đá mài đĩa mài bị lệch vân hành thiếu chính xác, hiện tượng gãy vỡ đá mài đĩa mài tuy ít nhung rất nguy hiểm cho người

sử dụng khi xảy ra

Vì nhu cầu thực tế của đời sống sản xuất nói chung và trong công nghiệp hiện đại nói riêng thì rất cần thiết nên chúng tôi đã quyết định chọn máy mài bằng đai nhám làm

đề tài tốt nghiệp cho mình

1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Ý nghĩa khoa học

Tạo điều kiện, tiền đề cho nghiên cứu vận dụng các kiến thức đã học vào đời sống Tạo ra sản phẩm góp phần vào sự phát triển nền công nghiệp của nước nhà Đây là tiền đề để cải tiến và nâng cao chất lượng sản phẩm Phát triển sản phẩm

và áp dụng vào các lĩnh vực khác có liên quan

Cài đặt điều khiển tốc độ qua biến tần Delta VFD007M43B

Thiết kế mô hình 3D trên phần mềm Rhinoceros 5

Chế tạo và lắp ráp được mô hình thử nghiệm

Mục tiêu

Hiểu được các chức năng nguyên lý hoạt động của biến tần

Hiểu được nguyên lý và chức năng hoạt động của máy

Chế tạo và vận hành được máy mài đai

1.4 Nội dung nghiên cứu

Phương thức truyền động, điều chỉnh tốc độ

Vật liệu làm đai

Mô phỏng chế tạo mô hình trên phần mềm

Cài đặt các thông số của biến tần DELTA VFD007M43B

1.5 Đối tượng nghiên cứu

Thiết kế máy mài đai nhám vòng

Ứng dụng của biến tần Delta VFD007M43B vào mô hình

Thiết kế mô hình thử nghiệm mài và đánh bóng vật liệu

1.7 Tình hình nghiên cứu chế tạo máy mài đai trong và ngoài nước

Trong nước

Cho đến nay, phần lớn các máy đánh bóng ở nước ta đều phải nhập khẩu từ nước ngoài Một số máy đánh bóng cầm tay đã được sử dụng phổ biến tuy nhiên năng suất thấp và đòi hỏi người công nhân phải có kĩ thuật cao

Dạng sản xuất trong nước chủ yếu là vừa và nhỏ cho nên chưa có sự đầu tư nghiên cứu phát triển Đặc biết đối với máy mài đai nhám vòng hiện nay đang có sự phát triển

có mạnh mẽ Một số diễn đàn được lập ra để thực hiện nghiên cứu và phát triển mô hình nhưng nhỏ lẻ chưa thực sự hiệu quả

Hầu hết các mô hình trong nước đều sử dụng động cơ 1 pha khó điều chỉnh được tốc độ của máy

Các phần cơ khí không có sự linh hoạt khi hình dạng vật liệu mài thay đổi

Hình 1.1 Mô hình máy mài đai nhám 1 pha

Ngoài nước

Do nền sản xuất cơ khí được tập trung với quy mô lớn nên việc áp dụng khoa học công nghệ vào sản xuất ở các nước có nền công nghiệp phát triển đã trở nên phổ biến Chính vì thế việc áp dụng máy móc vào lĩnh vực cơ khí là một điều tất yếu

Việc nâng cao chất lượng bề mặt các chi tiết dạng ống bằng việc sử dụng hệ thống máy móc đánh bóng bề mặt đã được nghiên cứu và ứng dụng từ lâu.Các loại máy đánh bóng bề mặt kim loại đã được đưa vào sử dụng rộng rãi Tuy nhiên các loại máy này có giá thành cao, chưa phù hợp với điều kiện cụ thể ở nước ta

Hình 1.3 Mô hình máy mài đai nhám vòng 3 pha có biến tần điều tốc của diễn đàn

Intructables.com

Chương 2:

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Cơ sở truyền động của máy

Cơ chế truyền động trên các ru lô của máy chủ yếu dựa vào ma sát trên bề mặt ru

lô so với bề mặt dây đai; ma sát của vòng bi và bạc đạn trong ru lô tạo sự chuyển động tròn cho ru lô Vì ma sát lăn trên vòng bi là rất bé so với ma sát trên bề mặt ru lô nên đai chuyển động dựa trên chuyển động của ru lô thay vì trượt trên bề mặt ru lô Để tăng lực

ma sát trên bề mặt ru lô ta tạo thêm một lực căng dây đai đủ lớn làm đai bám sát vào mặt

ru lô giúp đai đạt được tốc độ mong muốn và tránh bị trượt trên bề mặt lô

Cơ chế mài của máy mài đai nhám là dựa trên tốc độ đai mài để làm mòn vật liệu Tùy vào từng vật liệu mà ta có tốc độ cũng như loại đai mài khác nhau

Để đai mà có được tốc độ mong muốn, ngoài tốc độ động cơ ta cần quan tâm đến kích thước ru lô động cơ cũng như tỉ số truyền của các ru lô Kích thước ru lô động cơ

sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ dài của động cơ, đó cũng là tốc độ đai mài

Sơ đồ khối của máy mài đai nhám được thiết kế như hình 2.1

Hình 2.1 Sơ đồ khối điều khiển máy mài đai nhám vòng

2.2 Cơ sở vật lý

Chuyển động đai dựa trên sự chênh lệch ma sát giữa bề mặt tiếp xúc của ru lô và dây đai so với lực ma sát lăn giữa vòng bi bạc đạn trong bản thân ru lô Do lực ma sát của vòng bi là rất nhỏ nên đai chuyển động theo chiều chuyển động của ru lô

Lực căng của dây đai phụ thuộc vào lực đàn hồi của lò xo qua cơ cấu tay đòn Thiết kế cánh tay đòn nên lực căng đai sẽ được xác định theo công thức sau:

Hình 2.2 Cánh tay đòn

Ta có: Lò xo có độ cứng K

Ở vị trí ban đầu tay đòn hợp phương ngang góc 45 có độ dài l0

Khi tay trùng với phương ngang thì lò xo có độ dài l1

=> N x OA = Fđh x OB <=> (T+P) x OA = Fdh x OB

<=> (T+P) x OA = K| l1- l0| x OB => T (2.1) Trong đó:

T: Lực căng dây đai (N)

P: Trọng lượng của tay đòn và khối chi tiết

2.3 Động cơ điện không đồng bộ [1] [2]

Động cơ điện tiêu thụ khoảng 65% tổng năng lượng điện, tiêu thụ khoảng 75% tổng năng lượng điện trong công nghiệp và máy điện không đồng bộ chiếm đến 90% trong số đó Lý do máy điện không đồng bộ được sử dụng phổ biến là vì tính mạnh mẽ, tin cậy, dễ bảo trì bảo dưỡng, kích thước gọn nhẹ hơn so với động cơ một chiều cùng công suất

Về cấu tạo động cơ điện không đồng bộ 3 pha đơn giản Trên lõi thép stator có đặt 3 dây quấn lệch nhau 1200 trong không gian Còn rotor thì có 2 loại: rotor dây quấn gồm 3 dây quấn lệch nhau 1200 trong không gian và thường được nối sao, đưa 3 đầu dây

ra ngoài nhờ hệ thống vành trượt và chổi than, khi làm việc thì dây quấn rotor được nối kín mạch Rotor lồng sóc được sử dụng rộng rãi gồm có lõi thép hình trụ bên ngoài có

xẻ rãnh để đặt các thanh dẫn và được nối ngắn mạch lại để giống lồng sóc

Về nguyên lý hoạt động được mô tả ngắn gọn như sau: Khi cấp nguồn xoay chiều

3 pha vào dây quấn stator thì stator sinh ra từ thông 3 pha Từ thông này tạo ra từ trường quay với tốc độ đồng bộ ns

từ trường nhưng tốc độ n ˂ ns Dòng điện rotor cũng cảm ứng lên stator sức điện đông E1 Đặc trưng cho độ sai lệch tốc độ này là độ trượt tốc độ s

s = 𝑛𝑠−𝑛

𝑛𝑠 =

ɷ𝑠−ɷ ɷ𝑠

Đối với máy mài đai nhám thường sử dụng động cơ 3 pha không đồng bộ nối sao,

2 cực, 380V, 50Hz, ndm = 2850 rpm Công suất thì tùy vào người sử dụng lựa chon nhưng chủ yếu từ 0.75kW - 1.5Kw

Keo dính (Bonding): Các chất hóa học để kết dính hạt mài trên nền vải nhám là các hợp chất như : Resin Bond, Resin Over Glue Bond, Glue Bond…

Nền vải nhám (Backing): Thông thường được làm bằng giấy tổng hợp, vải jeans hoặc vải Twin…

Hình 2.3 Cấu tạo của đai nhám

P40: Là loại nhám phá bề mặt thô ráp của gỗ cho độ phẳng tương đối

P80: Cũng được xếp vào loại giấy nhám phá, cho bề mặt mịn màng hơn 1 chút P180: Là loại nhám cho bề mặn mịn để lót PU

P240: Là loại nhám xả lót PU trong quá trình sơn

P320: Là loại nhám xả cho độ mịn màng cao

P400: Độ mịn lớn nhất hiện nay, thường dùng là mịn màng bề mặt đòi hỏi cao

Độ nhám càng cao đồng nghĩa với việc sử dụng sẽ nhanh hết cát hơn Ngoài ra, trên thị trường các nhà sản xuất chào bán nhám có độ mịn 500, 600 nhưng thực chất độ cát vẫn dừng lại ở ngưỡng 400 Trong ngành sản xuất gỗ nói chung, chúng ta vẫn dùng đến nhám 400 là đạt yêu cầu

Trong quá trình xử lý bề mặt sản phảm nhám mài tham gia vào mài phá thô, mài tinh, mài mịn, mài các chi tiết lớn và các chi tiết nhiều góc cạnh Nhờ tính năng mài mòn cao và đánh bóng bề mặt của đai nhám, các sản phẩm được khoác lên mình chiếc áo mới, mịn màng hơn, có thể ngăn chặn được tình trạng mối mọt tấn công hay tình trạng rỉ sét của sản phẩm kim loại

2.5 Tính toán các thông số liên quan giữa động cơ và cơ chế truyền động

Tính tốc độ dài của ru lô động cơ và chọn kích thước ru lô động cơ

Ru lô động cơ là ru lô tròn có đường kính d Bên trong là 2 vòng bi để tạo ma sát lăn

Hệ số ma sát của vòng bi là rất nhỏ khoảng 0.0015 - 0.006 có chất bôi trơn

r: Bán kính ru lô động cơ

v: Tốc độ dài của ru lô động cơ

Bảng 2.1Tốc độ dài của vật liệu SFPM (feet/phút)[3]

Tính tỉ số truyền và tốc độ của 3 ru lô phụ

Vì cả 3 ru lô phụ đều có kích thước như nhau và cùng truyền trên một dây đai nên tốc độ góc của chúng là như nhau

Theo thiết kế ta có bán kính của ru lô phụ r0 = r1 = r2

Tỉ số truyền giữa ru lô động cơ và ru lô phụ 1:

2.6 Cơ sở lý thuyết biến tần DELTA VFD007M43B

Lý do chọn biến tần Delta

Sự thay đổi tốc độ động cơ dựa trên điện áp và tần số [1]

𝑛𝑠 =60𝑓

𝑝Thường động cơ làm việc ở vùng có độ trượt nhỏ nên tốc độ động cơ gần bằng tốc độ đồng bộ Nên nếu thay đổi tốc độ đồng bộ thì sẽ thay đổi được tốc độ động cơ,

đặc tính cơ và đặc tính tốc độ trên hình 2.4 Ta thấy phương pháp này có vài hạn chế là

ở vùng tần số thấp làm động cơ quá dòng, còn ở vùng tần số cao có thể làm động cơ đứng lại

Khi tăng cao tần số thì tốc độ đồng bộ tăng, moment cực đại giảm, moment khởi động giảm, tốc độ tại moment cực đại tăng, dòng khởi động giảm

Để giữ moment không đổi thường khi thay đổi tần số thì phải thay đổi điện áp sao cho 𝑣

𝑓 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 Hình 2.5 là đặc tính cơ khi điều khiển 𝑣

𝑓 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡

Khi đó moment cực đại (𝑇max⁡)⁡và dòng khởi động (𝐼2𝑠𝑡′ ) hầu như không đổi và đây là ưu điểm của phương pháp này Giả sử tần số làm việc gần tần số định mức thì điện kháng (𝑋𝑒𝑞 = 2𝜋𝑓𝐿𝑒𝑞) có giá trị lớn so với điện trở

22𝜔𝑠[𝑅1+ √𝑅12+ 𝑋𝑒𝑞2 ]

Khi khởi động 𝑋𝑒𝑞2 ≫ (𝑅1+ 𝑅2)2 nên 𝐼2𝑠𝑡′ = 𝑉

𝑋𝑒𝑞 = 1

2𝜋𝐿𝑒𝑞

𝑉 𝑓

Hình 2.4 Đặc tính cơ khi thay đổi tần số nguồn và đặc tính tốc độ khi thay đổi tần số

Hình 2.5 Đặc tính cơ và đặc tính tốc độ khi thay đổi tần số 𝑣

𝑓 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡

Nguyên lý hoạt động của biến tần

Biến tần là thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều ở tần số này thành dòng điện xoay chiều ở tần số khác có thể điều chỉnh được

Nguyên lý cơ bản của bộ biến tần cũng khá đơn giản Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện Nhờ vậy, hệ số công suất cos 𝜑⁡của biến tần đều có giá trị không phụ thuộc vào tải và có giá trị ít nhất “0.96” Điện

áp một chiều này được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng Công đoạn này hiện nay được thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM) Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn lực hiện nay, tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn hao trên lõi sắt động

cơ

Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ và tần

số vô cấp tuỳ theo bộ điều khiển Theo lý thuyết, giữa tần số và điện áp có một quy luật nhất định tuỳ theo chế độ điều khiển Đối với tải có moment không đổi, tỉ số điện áp - tần số là không đổi

Các chế độ điều khiển của biến tần

Trong các biến tần được chế tạo hiện nay, thường có ba chế độ điều khiển, tùy theo giá thành và khả năng làm việc của biến tần, thông thường các biến tần sẽ có chức năng: Điều khiển V/f; điều khiển vector vòng kín, vòng hở; điều khiển moment kín và

hở

Chế độ điều khiển V/f: Đa số các loại biến tần đều có chế độ điều khiển mặc

định là V/f, ở chế độ này thì biến tần sẽ điều khiển tần số tỷ lệ với điện áp Trong chế độ điều khiển này thì biến tần chỉ xuất ra điện áp và tần số mà không kiểm soát được tốc độ quay thực của động cơ là bao nhiêu Chính vì lẽ đó mà chế độ điều khiển này dễ cài đặt nhất tuy nhiên độ chính xác là thấp nhất

Chế độ điều khiển vector vòng hở ( Open loop vector control) và vòng kín ( close loop vector control): Là một trong những chế độ điều khiển có độ chính xác cao

hơn V/f và thường chỉ có trên những dòng cao cấp của các hãng biến tần Ở chế độ này thì biến tần sẽ điều khiển tốc độ của motor dựa trên thông số thông số của vector từ trường quay bên trong động cơ

Ở chế độ vòng kín thì biến tần sẽ đọc encoder để xác định tốc độ quay của động

cơ qua đó sẽ xây dựng chính xác vector từ trường để điều khiển một cách chính xác hơn

so với chế độ vòng hở chỉ dùng thông số của động cơ để xây dựng mô hình vector ảo và điều khiển So về mức độ chính xác thì chế độ vòng kín sẽ có độ chính xác về tốc độ cao hơn so với vòng hở

Chế độ điều khiển moment kín và hở: Ngoài điều khiển tốc độ thì một số dòng

biến tần còn trang bị thêm chế độ điều khiển moment hở hoặc kín Ứng dụng của chế độ điều khiển này là dùng cho những máy thu xả cuộn yêu cầu đảm bảo lực căng đều trong quá trình hoạt động Tương tự như chế độ vòng kín và vòng hở thì ở chế độ moment kín

và hở thì độ chính xác về lực moment đầu ra của động cơ ở chế độ moment kín sẽ tốt hơn so với chế độ moment hở Ở chế độ điều khiển moment đòi hỏi người cài đặt và có kiến thức chuyên môn và am hiểu tốt về hướng dẫn sử dụng của biến tần thì mới có thể vận hành được biến tần ở chế độ này

Ở máy mài đai, yêu cầu đối với tốc độ đầu ra của động cơ không cần có sự chính xác cao do tốc độ của đai mài chỉ là tương đối dựa theo vật liệu mài và dung sai giữa tốc

độ lớn nhất và tốc độ nhỏ nhất của đai Do đó để đảm bảo mô hình chạy tốt thì chỉ cần điều khiển biến tần ở chế độ điều khiển V/f

Các hàm điều khiển chức năng của biến tần VFD007M43B [5]

Các thông số có thể cài đặt trong quá trình vận hành

Bảng 2.3 Các thông số và hàm điểu khiển chức năng

Thông

gốc

Người dùng

02: Hoạt động bằng nút nhấn ngoài không thể dừng bằng phím stop

03: Hoạt động bằng truyền thông RS-485, có thể dừng bằng phím stop

04: Hoạt động bằng truyền thông RS-485, không thể dừng bằng phím stop

Thông

gốc

Người dùng

Pr.05 Điện áp đầu

ra lớn nhất

115V/230V: 0,1 đến 255,0V 460V: 0,1 đến 510,0V 575V: 0,1 đến 637,0V

10,0

20.0

26.1

Thông

gốc

Người dùng

Thông

gốc

Người dùng Pr.21 Tần số tốc độ bước 5 0,00 đến 400,0 Hz 0,00

01: Không cho phép quay nghịch

Pr.25 Ngăn cản sự quá áp

00: Không có chức năng 15V/230V: 330 đến 450

Thông

gốc

Người dùng

Thông

gốc

Người dùng

Thông

gốc

Người dùng

Pr.39 Chức năng

đầu vào (M2)

00: Không có chức năng 01: Ngắt đầu ra khi đang chạy (NO)

02: Ngắt đầu ra khi đang chạy(NC) 03: Lỗi ngoài (NO)

04: Lỗi Ngoài (NC) 05: Reset ngoài

06: Lệnh lựa chọn tốc độ 1 07: Lệnh lựa chọn tốc độ 2

08: Lệnh lựa chọn tốc độ 3

09: Chạy thử 10: Ngăn cấm sự tăng/giảm tốc 11: Chọn thời gian tăng/giảm tốc 1 hoặc 2 12: Lỗi ngoài (B.B) NO

13: Lỗi ngoài (B.B) NC 14: Tăng tần số chính 15: Giảm tần số chính 16: Chạy chương trình PLC

17: Dừng tạm thời chương trình PLC 18: Đầu vào có tín hiệu đếm 19: Reset đếm

20: Không có chức năng

21: Lệnh Reset (NO) 22: Lệnh điều khiển hoạt động ngoài

23: Lệnh điều khiển hoạt động bằng bàn phím

24: Lệnh điều khiển hoạt động bằng truyền thông 25: Khóa phím (cấm viết, đọc luôn 0)

26: Chức năng PID không có tác dụng (NO)

Thông

gốc

Người dùng

Pr.43 Tín hiệu đầu ra

tương tự

00: Tỉ lệ với tần số đầu ra 01: Tỉ lệ với dòng điện đầu ra 02: Tỉ lệ với tín hiệu hồi tiếp 03: Tỉ lệ với công suất đầu ra

03: Nhận biết quá moment 04: Chỉ thị khối cơ sở 05: Chỉ thị áp thấp 06: Chế độ hoạt động của biến tần 07: Báo lỗi

08: Tần số cần thiết đạt tới 09: Chương trình PLC chạy 10: Chương trình PLC hoàn thành 1 bước 11: Hoàn thành chương trình PLC 12: Chương trình PLC ngừng tạm thời 13: Giá trị đếm đạt tới giá trị lớn nhất 14: Giá trị đếm ban đầu đạt tới 15: Cảnh báo (mất tín hiệu hồi tiếp hoặc lỗi truyền thông) 16: Tần số thấp hơn tần số cần thiết

17: Giám sát PID 18: Giám sát quá áp 19: Giám sát quá nhiệt 22: Lệnh chạy thuận

00

Pr.46 Chức năng đầu