MỤC LỤC MỤC LỤC 1 LỜI NÓI ĐẦU 2 Chương 1: Tổng quan về công nghệ bào giường 3 1.1. Giới thiệu về máy bào giường 3 1.2. Các chuyển động cơ bản của máy bào giường 4 1.3. Truyền động ăn dao cho máy bào giường 6 Chương 2.Thiết kế hệ thống điều khiển truyền động điện cho truyền động ăn dao máy bào giường 7 2.1. Giới thiệu hệ thống truyền động điện thủy lực 7 2.1.1. Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống thủy lực 7 2.1.2. Cấu trúc hệ thống điều khiển thủy lực 7 2.2. Xây dựng mạch động lực cho truyền động ăn dao 8 2.2.1. Giới thiệu các phần tử trong hệ thống 8 2.2.2. Sơ đồ cấu trúc mạch động lực 14 2.3. Xây dựng mạch điều khiển cho truyền động ăn dao 15 Chương 3: Tính chọn thiết bị và mô phỏng hệ thống 18 3.1. Tính toán và lựa chọn thiết bị trong sơ đồ điều khiển 18 3.1.1. Tính toán và lựa chọn xy lanh thủy lực 18 3.1.2. Tính chọn bơm nguồn 20 3.1.3. Tính chọn đường ống dẫn 21 3.1.4. Tính chọn bộ lọc dầu 22 3.1.5. Tính chọn thùng dầu 23 3.1.6. Tính chọn các van 24 3.1.7. Tính chọn rơ le áp suất 26 3.2. Mô phỏng hệ thống điều khiển 26 3.2.1. Phần mềm Automation studio 27 3.2.2. Chương trình mô phỏng 28 KẾT LUẬN 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO 35 1 LỜI NÓI ĐẦU Sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật hiện đại đã làm thay đổi sâu sắc trong lĩnh vực truyền động điện tự động. Sự hoàn thiện của các thiết bị điện tử công suất với kích thước gọn nhẹ, sử lý nhanh nhạy, chính xác dễ dàng đáp ứng những yêu cầu công nghệ khó khăn nhất mà thời điểm trước không làm được. Trong quá trình học tập môn học Trang bị điện chúng em được làm đồ án môn học nhằm củng cố kiến thức cơ bản và đông thời tìm hiểu được công nghệ ứng dụng trong thực tế. Trong nội dung đồ án môn học này em thực hiện“Nghiên cứu truyền động ăn dao máy bào giường.Thiết kế điều khiển truyền động ăn dao cho máy bào giường”. Đồ án của em gồm các phần sau: Chương 1. Tổng quan về công nghệ máy bào giường Chương 2. Thiết kế hệ thống điều khiển truyền động điện cho truyền động ăn dao máy bào giường Chương 3. Tính chọn thiết bị và mô phỏng hệ thống Do sự hiểu biết còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy và các bạn để bản đồ án này hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện Phạm Duy Dương 2 Chương 1. Tổng quan về công nghệ máy bào giường 1.1. Giới thiệu về máy bào giường Máy bào giường nói chung hiện nay được sử dụng rộng rãi. Trong các máy cơ khí, nó dùng để gia công các chi tiết bằng kim loại lớn như: Bệ máy, thân máy, máy bào, máy tiện vv . Ngoài ra nó còn sử dụng để rẽ rãnh chữ T, V, Đuôi én có thể bào thô hoặc bào tinh. Dựa vào chiều dài bàn và lực kéo phân ra các kiểu máy bào: - Máy bào cỡ nhỏ có chiều dài L b < 3m, lực kéo F k = 30 ÷ 50 (KN) - Máy cỡ trung bình chiều dài L b = 4÷5m, lực kéo F k = 50÷70 (KN) - Máy cỡ nặng (Lớn) chiều dài L b >5 m, F k >70 (KN) Hình ảnh máy bào giường: Hình 1.1. Máy bào giường - Đế máy: Được làm bằng gang đúc để đỡ bàn và trục máy, để có khối tạo thế vững chắc có hai rãnh dẫn hướng chữ nhật và chữ V cho bàn máy chuyển động dọc theo đế máy. 3 - Bàn máy: Được làm bằng gang đúc dùng để mang chi tiết gia công, trên bàn máy có 5 rãnh chữ T để gá lắp chi tiết. - Giá chữ U: Được cấu tạo từ hai trụ thép đứng vững chắc một dầm ngang trên cùng. Trong dầm đặt một động cơ để di chuyển xà ngang lên xuống, dọc theo trục có xẻ rãnh, có trục vít nâng hạ và dao động. - Xà ngang: chuyển động lên xuống theo hai trục trên xà. - Các bàn dao máy: Gồm hai bàn dao đứng và hai bàn dao hông, trục bàn có giá đỡ dao. Giá máy có thể quay đi một góc nào đó để gia công chi tiết khoảng dịch chuyển lớn nhất của các con trượt là 300 mm, góc quay giá đỡ là ± 60 0 . Chi tiết gia công 1 được kẹp chặt trên bàn máy 2 chuyển 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 kì lặp đi lặp lại, mỗi chu kỳ gồm hai hành trình thuận và ngược. Ở hành trình ngược, bàn máy chạy về vị trí bàn đầu, không cắt gọt, nên gọi là hình trình không tải. Cứ sau khi kết thúc hành trình ngược thì bàn dao lại di chuyển theo chiều ngang một khoảng gọi là lượng ăn dao s. 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. 1.2. Các chuyển động cơ bản của máy bào giường - Chuyển động chính: là chuyển động tịnh tiến qua lại của bàn máy - Chuyển động ăn dao là sự dich chuyển của bàn dao sau mỗi một hành trình kép - Chuyển động phụ là di chuyển nhanh của xà,bàn dao,nâng dao trong hành trình không tải. Truyền động bàn là truyền động chính của máy, đặc điểm cơ bản của truyền động này là làm việc có tính chất chu kỳ lặp lại mỗi chu kỳ có hai hành trình. * Hành trình thuận: Là hành trình gia công chi tiết, gồm nhiều giai đoạn: Khởi động, ăn dao vào chi tiết, cắt gọt ổn định, dao ra khỏi chi tiết gia công ứng với các tốc độ khác nhau. * Hành trình ngược: 4 Là quá trình máy chạy không tải để đưa bàn máy khỏi chi tiết về vị trí ban đầu để chuẩn bị cho chu kỳ làm việc tiếp theo, tốc độ hành trình thuận (tốc độ cắt gọt). Được xác định tương ứng với các yếu tố của chế độ cắt gọt, tốc độ hành trình thuận thường nhỏ hơn tốc độ hành trình ngược để nâng cao năng xuất của máy. Dấn động truyền động cho máy từ một động cơ một chiều qua hộp giảm tốc có hai cấp tốc độ truyền động tới trục vít thanh răng biến chuyển động của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của bàn máy. Ta có đồ thị tốc độ của máy bào giường như sau: Chuyển động mang tính chất chu kỳ. Quá trình cắt gọt chỉ xảy ra ở hành trình thuận còn hành trình ngược là hành trình chạy không tải để đưa bàn máy về vị trí ban đầu. Đồ thị tốc độ của bàn máy được vẽ trên hình 1.2. Đây là dạng đồ thị thường gặp, trong thực tế còn có nhiều dạng khác đơn giản hoặc phức tạp hơn. t 0 t 1 2 t 3 t 4 t 5 t 6 t 7 t 8 t 10 t 11 t 12 t 13 t 14 tt 9 ,I  ng I q®  th I ng th I Hình 1.2. Đồ thị tốc độ và dòng điện của bàn máy bào giường 5 Giả thiết bàn máy đang ở đầu hành trình thuận và tăng tốc độ đến tốc độ V 0 =5÷15(m/phút) - tốc độ vào dao-trong khoảng thời gian t 1 . + 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). + Bàn máy tiếp tục chạy với tốc độ ổn định V 0 cho đến hết thời gian t 3 . + t 4 tăng tốc độ từ V 0 ÷V th (tốc độ cắt gọt). + t 5 : bàn máy chuyển động với tốc độ V th và thực hiện gia công chi tiết. + t 6 : bàn máy sơ bộ giảm tốc độ đến V 0 . + t 7 : bàn máy làm việc ổn định với tốc độ của bàn máy là V 0 . + t 8 : dao được ra khỏi chi tiết khi tốc độ của bàn máy là V 0 . + t 9 : đảo chiều từ hành trình thuận sang hành trình ngược đến tốc độ V ng . + t 10 : bàn máy chạy theo hành trình ngược với tốc độ V ng. + t 11 : thời gian giảm tốc đến V 0 để chuẩn bị đảo chiều. + t 12 : bàn máy chạy ổn định ở vận tốc thấp V 0 để chuẩn bị đảo chiều. + t 13 : đảo chiều sang hành trình thuận để bắt đầu thực hiện một chu kỳ 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. 1.3. Truyền động ăn dao cho máy bào giường Truyền động ăn dao làm việc có tính chất chu kỳ , trong mỗi hành trình kép thì làm việc một lần (từ thời điểm dảo chiều từ hành trình nguợc sang hành trình thuận và kết thúc trước khi dao cắt vào chi tiết). Phạm vi điều chỉnh luợng ăn dao là D= (100 - 200)/l. Luợng ăn dao cực 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 tới 1000 lần/giờ. Hệ thống di chuyển đầu dao cần phải đảm bảo theo hai chiều cả ở chế độ di chuyển làm việc và di chuyển nhanh. Truyền động ăn dao thường thực hiện bằng động cơ không đồng bộ roto lồng sóc và hộp tốc độ. 6 Truyền động ăn dao có thể thực hiện bằng nhiều hệ thống: cơ khí, điện khí thuỷ lực, khí nén… Thông thường sử dụng rộng rãi hệ thống điện cơ: động cơ địên và hệ thống trục vít-ecu hoặc bánh răng- thanh răng. Chương 2. Thiết kế hệ thống điều khiển truyền động điện cho truyền động ăn dao máy bào giường 2.1. Giới thiệu về hệ thống truyền động thuỷ lực 2.1.1. Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống thuỷ lực Thủy lực là một công nghệ điều khiển và truyền năng lượng thông qua dầu áp lực. Công chất trong thủy lực có thể là nước, dầu, xăng nhẹ. *Ưu điểm của hệ thống thủy lực: + Truyền động được công suất cao và lực lớn, (nhờ các cơ cấu tương đối đơn giản, hoạt động với độ tin cậy cao nhưng đòi hỏi ít về chăm sóc, bảo dưỡng). + Điều chỉnh được vận tốc làm việc tinh và vô cấp, (dễ thực hiện tự động hoá theo điều kiện làm việc hay theo chương trình có sẵn). + Kết cấu gọn nhẹ, vị trí của các phần tử dẫn và bị dẫn không lệ thuộc nhau. + Có khả năng giảm khối lượng và kích thước nhờ chọn áp suất thủy lực cao. + Nhờ quán tính nhỏ của bơm và động cơ thủy lực, nhờ tính chịu nén của dầu nên có thể sử dụng ở vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh (như trong cơ khí và điện). + Dễ biến đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của cơ cấu chấp hành. + Dễ đề phòng quá tải nhờ van an toàn. + Dễ theo dõi và quan sát bằng áp kế, kể cả các hệ phức tạp, nhiều mạch. + Tự động hoá đơn giản, kể cả các thiết bị phức tạp, bằng cách dùng các phần tử tiêu chuẩn hoá. * Nhược điểm + Mất mát trong đường ống dẫn và rò rỉ bên trong các phần tử, làm giảm hiệu suất và hạn chế phạm vi sử dụng. + Khó giữ được vận tốc không đổi khi phụ tải thay đổi do tính nén được của chất lỏng và tính đàn hồi của đường ống dẫn. 7 + Khi mới khởi động, nhiệt độ của hệ thống chưa ổn định, vận tốc làm việc thay đổi do độ nhớt của chất lỏng thay đổi. 2.1.2. Cấu trúc của hệ thống điều khiển thuỷ lực Hình 2.1. Cấu trúc của hệ thống điều khiển thủy lực - Cơ cấu tạo năng lượng: Bơm dầu,bộ lọc… - Cơ cấu chấp hành: Xilanh,động cơ dầu… - Phần tử điều khiển: Van đảo chiều,van tỉ lệ… - Phần tử xử lý: Van áp suất… - Phần tử nhận tín hiệu: Các nút ấn… 2.2. Xây dựng mạch động lực cho truyền động ăn dao 2.2.1. Giới thiệu các phần tử trong hệ thống a) Bơm dầu Là một cơ cấu biến đổi năng lượng , dùng để biến cơ năng thành năng l ư ợng của dầu (dòng chất lỏng). Trong hệ thống dầu ép th ư ờng chỉ dùng bơm thể tích, tức là loại bơm thực hiện việc biến đổi năng l ư ợng bằng cách thay đổi thể tích các buồng làm việc, khi thể tích của buồng làmviệc tăng, bơm hút dầu, thực hiện chu kỳ hút và khi thể tích của buồng giảm , bơm đẩy dầu ra thực hiện chu kỳ nén. Trong thiết kế này sử dụng bơm cánh gạt. Nguyên lý hoạt động của bơm thủy lực cánh gạt: 8 Máy thủy lực cánh gạt là máy thủy lực roto có kết cấu đơn giản làm việc ít ồn, có khả năng điều chỉnh được lưu lượng. Loại máy này yêu cầu việc lọc chất lỏng khắt khe khi làm việc. Phạm vi làm việc của bơm cánh gạt tác dụng đơn tương đối hẹp nhưng đối với bơm tác dụng kép phạm vi làm việc được mở rộng nhiều. Máy thuỷ lực cánh gạt được sử dụng nhiều trong hệ thống máy công cụ, khoan, doa, phay, tiện, mài. Hình 2.2. Bơm cánh gạt đơn Cấu tạo của bơm cánh gạt tác dụng đơn gồm có một vỏ hình trụ trong đó có rôto. Tâm của vỏ và rôto lệch nhau một khoảng là e. Trên rôto có các bản phẳng. Khi rôto quay, các bản phẳng này trượt trong các rãnh và gạt chất lỏng, nên gọi là cánh gạt. Phần không gian giới hạn bởi vỏ bơm và rôto gọi là thể tích làm việc. Với kết cấu bơm cánh gạt như trên, một vòng quay máy thể hiện một lần hút và một lần đẩy còn gọi là bơm tác dụng đơn. Bơm càng nhiều cánh gạt thì lưu lượng càng đều, thông thường số cánh gạt có từ 4 đến 12 cánh. Nhược điểm của bơm cánh gạt tác dụng đơn là gây lên lực hướng kính lệch (từ khoang đẩy). 9 Hình 2.3. Bơm cánh gạt tác dụng kép Hình trình bày sơ đồ kết cấu của một bơm cánh gạt tác dụng kép. Khác với trường hợp bơm tác dụng đơn, để tăng thể tích làm việc trong quá trình hút và quá trình đẩy người ta không bố trí roto và stato lệch tâm nhau mà mặt trong của stato có dạng những cung tròn có bán kính khác nhau nối tiếp nhau. Hai khoang hút và 2 khoang đẩy được bố trí đối xứng nhau qua tâm của vỏ. Như vậy sau một lần quay bơm thực hiện hai lần hút và đẩy. Để tăng chiều dài khe hẹp, giảm lực dẫn động các cánh gạt và tránh cho cánh gạt không bị kẹt người ta bố trí các cánh gạt nằm nghiêng so với phương hướng kính một góc = 6 đến 130 (Chú ý khi bố trí nghiêng như vậy, bơm chỉ làm việc theo một chiều). Hình 2.4. Điều chỉnh lưu lượng trong bơm cánh gạt đơn 10 [...]... loại van có tín hiệu tác động bằng nam châm điện Hai xi lanh thủy lực, một tác động đơn và một tác động kép Xy lanh có lò xo hồi về sử dụng để nâng hạ đầu dao trong quá trình chạy không tải, xy lanh còn lại để truyền động cho bàn dao dịch chuyển ngang thực hiện bước ăn dao trong mỗi hành trình kép của bàn máy 2.3 Xây dựng mạch điều khiển cho truyền động ăn dao Sơ đồ mach điều khiển như sau: 15 Hình 2.8... chuyển ăn dao (đường phía trên) và tốc độ của xy lanh nâng đầu dao (đường ở giữa) : Hình 3.11 Khảo sát tín hiệu đặt với tín hiệu tốc độ của xy lanh 1 và xy lanh 2 33 KẾT LUẬN Sau một quá trình học tập và nghiên cứu, cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn và sự giúp đỡ của các bạn, em đã hoàn thành các nhiệm vụ được giao: Nghiên cứu truyền động ăn dao máy bào giường. Thiết kế điều khiển truyền. .. truyền động ăn dao máy bào giường. Thiết kế điều khiển truyền động ăn dao máy bào giường Trong bản đồ án này, em đã thực hiện được một số công việc sau: +) Tìm hiểu công nghệ và yêu cầu đối với hệ thống bào giường +) Xây dựng hệ thủy lực phục vụ truyền động ăn dao +) Xây dựng mạch điện điều khiển hệ truyền động thủy lực Trong quá trình thiết kế do kiến thức còn nhiều hạn chế nên không thể tránh khỏi... lượng cần cấp cho xy lanh Đối với máy bào giường đang xét thì lượng ăn dao cực đại là 25mm, khi đó vận tốc của xy lanh là v = Trong đó t là thời gian chuyển động của cần piston, bằng thời gian từ khi bàn máy bắt đầu đảo chiều từ hành trình ngược sang hành trình thuận Để thay đổi lượng ăn dao ta thay đổi vận tốc bàn máy Để đơn giản trong tính toán ta giả thiết rằng chuyển động của bàn máy trong khoảng... thời gian từ lúc bàn máy đảo chiều từ hành trình ngược sang hành trình thuận đến khi công tắc hành trình thứ 2 tác động Ở đây a0 và a1 đóng vai trò là 2 công tắc hành trình được đặt trên bàn máy Sau khi tạo được tín hiệu đặt mong muốn ta đi khảo sát đáp ứng của hai xy lanh truyền động Mạch điều khiển: 29 Hình 3.7 Mô phỏng mạch điều khiển Mạch động lực: 30 Hình 3.8 Mô phỏng mạch động lực Tín hiệu khảo... 3.Bộ lọc 8.Đổ dầu 5.Vách ngăn 9.Ống xả 4.Phía hút Bể dầu được ngăn bởi màng lọc 5.Khi mở động cơ 1,bơm dầu làm việc,dầu được hút lên qua bộ lọc 3 cấp cho hệ thống điều khiển, dầu xả về được cho vào mọt ngăn khác Dầu thường được đổ vào bể qua của 8 bố trí trên nắp bể lọc và ống xả 9.có thể kiểm tra mức dầu nhờ mắt dầu 7.Nhờ màng lọc và bộ lọc dầu cung cấp cho hệ thống điều khiển đảm bảo sạch.Sau thời... có quá trình điều khiển bằng hệ thống thuỷ lực hay kết hợp Ngoài ra kết hợp các đường đặt tính và hình mô phỏng động xuất ra từ phần mềm khi điều khiển, chúng ta có thể đánh giá được quá trình làm việc của từng máy Trên cơ sở đó vận dụng vào quá trình làm việc của nó trong thực tế Automation Studio là 1 phần mềm công cụ để thiết kế, tính toán và mô phỏng.Nó được tạo ra dành cho lĩnh vực Tự động hóa trong... b) Bể dầu Chức năng và nhiệm vụ của bể dầu Trong hệ thống truyền động thủy lực thể tích bể dầu có những chức năng và nhiệm vụ như sau: - Cung cấp dầu cho hệ thống hoạt động - Chứa dầu cho toàn bộ hệ thống - Lắng đọng các loại cằn bẩn có trong dầu trong quá trình hoạt động - Tỏa nhiệt cho dầu của hệ thống trong quá trình làm việc - Gá đặt các thiết bị của trạm nguồn 11 Hình 2.5 Bể dầu 1 .Động cơ điện 6.Phía... khoảng chạy dao, công tắc ls1 tác động khiến cho cuộn hút cro4 có điện=> cuộn dây sol2 và sol4 có điện Mạch điều khiển bị ngắt nguồn, các xy lanh thực hiện hành trình ngược, kết thúc quá trình cắt gọt sản phẩm Để thực hiện tiếp ta ấn nút dừng rồi đưa chi tiết mới vào bàn máy Chương 3 Tính chọn thiết bị và mô phỏng hệ thống 3.1 Tính toán và lựa chọn các thiết bị trong sơ đồ Giả sử máy bào giường có:... nhất bào được là 1000mm Chiều dài bề mặt làm việc của bàn máy là 3m Dịch chuyển ngang lớn nhất bàn dao là 1420mm Dịch chuyển thẳng đứng lớn nhất bàn dao là 250mm Phạm vi bước tiến ngang lớn nhất của bàn dao 25mm/htk Phạm vi bước tiến thẳng đứng lớn nhất của bàn dao 6,2mm/htk 17 Kích thước lớn nhất của dao (rộng x cao) mm: 60x80 Vận tốc bàn máy thuận/nghịch (m/phút) 6-60 Công suất truyền dẫn bàn máy