Đang tải... (xem toàn văn)
Ngày nay trong các lĩnh vực sản xuất của nền kinh tế quốc dân, cơ khí hoá có liên quan chắt chẽ đến điện khí hoá và tự động hoá. Hai yếu tố cho phép đơn giản kết cấu cơ khí của máy sản xuất, tăng năng suất lao , nâng cao chất lượng kỹ thuật của quá trình sản xuất và giảm nhẹ cường độ lao động.Việc tăng năng suất máy và giảm giá thành thiết bị điện của máy là hai yêu cầu chủ yếu đối với hệ thống truyền động điện và tự động hoá nhưng chúng mâu thuẫn nhau. Một bên đòi hỏi các hệ thống phức tạp, một bên lại yêu cầu hạn chế thiết bị chung trên máy và số thiết bị cap cấp. Việc lựa chọn hệ thống truyền động điện và tự động hoá thích hợp cho máy là một bài toán khó
Mục lục 1 Lời nói đầu 2 Chơng 1: Khái niệm chung về máy cắt kim loại 3 1.1. ứng dụng và phân loại máy cắt kim loại. 3 1.2. Các chuyển động và các dạng gia công điển hình trên máy cắt kim loại. 4 1.3. Lực cắt, tốc độ cắt, công suất cắt. 5 1.4. Phụ tải của động cơ truyền động các cơ cấu điển hình. 7 1.5. Phơng pháp chung chọn công suất động cơ cho MCKL. 14 1.6. Điều chỉnh tốc độ máy cắt kim loại. 16 Chơng 2: Trang bị điện - điện tử nhóm máy tiện 20 2.1. Đặc điểm công nghệ máy tiện. 20 2.2. Phụ tải của cơ cấu truyền động chính và ăn dao. 20 2.3. Phơng pháp chọn công suất động cơ truyền động chính máy tiện. 24 2.4. Những yêu cầu và đặc điểm đối với truyền động điện và trang bị điện máy tiện 26 Chơng 3: Trang bị điện - điện tử máy mài 38 3.1. Đặc điểm công nghệ. 38 3.2. Các đặc điểm về truyền động điện và trang bị điện của máy mài. 39 3.3. Sơ đồ điều khiển máy mài 3A161 40 Chơng 4: Trang bị điện, điện tử máy DOA 45 4.1. Đặc điểm làm việc, yêu cầu về TĐĐ và trang bị điện máy doa. 45 4.2. Sơ đồ điều khiển máy doa ngang 2620. 46 Chơng 5: Trang bị điện - điện tử máy bào giờng 53 5.1. Đặc điểm công nghệ: 53 5.2. Phụ tải và phơng pháp xác định công suất động cơ truyền động chính. 55 5.3. Các yêu cầu đối với hệ thống truyền động điện và trang bị điện máy bào giờng. 60 5.4. Một số sơ đồ điều khiển máy bào giờng điển hình. 60 Chơng 6: Trang bị điện máy gia công áp lực 68 6.1. Biến dạng kim loại. 68 6.2. Máy cán nóng quay thuận nghịch và trang bị điện của máy. 70 6.3. Máy rèn dập và trang bị điện máy rèn, dập. 102 Lời nói đầu 1 Ngày nay trong các lĩnh vực sản xuất của nền kinh tế quốc dân, cơ khí hoá có liên quan chắt chẽ đến điện khí hoá và tự động hoá. Hai yếu tố cho phép đơn giản kết cấu cơ khí của máy sản xuất, tăng năng suất lao , nâng cao chất lợng kỹ thuật của quá trình sản xuất và giảm nhẹ cờng độ lao động. Việc tăng năng suất máy và giảm giá thành thiết bị điện của máy là hai yêu cầu chủ yếu đối với hệ thống truyền động điện và tự động hoá nhng chúng mâu thuẫn nhau. Một bên đòi hỏi các hệ thống phức tạp, một bên lại yêu cầu hạn chế thiết bị chung trên máy và số thiết bị cap cấp. Việc lựa chọn hệ thống truyền động điện và tự động hoá thích hợp cho máy là một bài toán khó. Sách Trang bị điện - điện tử máy gia công kim loại đề cập đến phần điện - điện tử của các máy gia công kim loại là những loại may chủ yếu và quan trọng trong công nghiệp nặng của nền kinh tế quốc dân với 2 loại máy: máy cắt kim loại và máy gia công kim loại bằng áp lực. Sách đợc chia ra làm 2 phần: Phần I: Trang bị điện - điện tử máy cắt gọt kim loại gồm các nhóm máy: Tiện, bào giờng, doa, mài và máy cắt gọt kim loại với điều khiển chơng trình số. Phần II: Trang bị điện - điện tử các máy gia công kim loại bằng áp lực, gồm các máy cán và đột dập. ở mỗi loại máy, máy trình bày có hệ thống các đặc điểm làm việc, phơng pháp xác định phụ tải, công suất động cơ truyền động cho máy, các đặc điểm và yêu cầu đối với hệ thống trang bị điện - điện tử của máy, các khâu điều khiển điển hình và một số sơ đồ điều khiển các máy cụ thể trong thực tế. Sách đợc dùng làm tài liệu học tập chính cho sinh viên chuyên ngành tự động hoá, đồng thời có thể làm tài liệu tham khảo cho cán bộ công tác trong lĩnh vực Tự động hoá, Trang bị điện các máy sản xuất. Các tác giả rất vui lòng nhận đợc các ý kiến phê bình và đóng góp ý kiến nhận xét cho cuốn sách để tiếp tục chỉnh lý và tái bản lần sau. Các tác giả Chơng 1: Khái niệm chung về máy cắt kim loại 2 1.1. ứng dụng và phân loại máy cắt kim loại: 1.1.1. ứng dụng: Máy cắt kim loại đợc dùng để gia công các chi tiết kim loại bằng cách cắt hớt các lớp kim loại thừa, để sau khi gia công chi tiết có hình dáng gần đúng yêu cầu (gia công thô) hoặc thoả mãn hoàn toàn yêu cầu đặt hàng với độ chính xác nhất định về kích thớc và độ bóng cần thiết của bề mặt gia công (gia công tinh). 1.1.2. Phân loại các máy cắt kim loại: (Theo sơ đồ H1.1) - Phân loại dựa vào đặc điểm của quá trình công nghệ; các máy cắt kim loại chia thành các máy cơ bản: máy tiện, phay, bào, khoan, doa, mài và các nhóm máy khác nh máy gia công răng, ren vít v.v - Theo đặc điểm của quá trình sản xuất có thể chia thành các máy vạn năng, chuyên dùng đặc biệt. Máy vạn năng là máy có thể thực hiện đợc các phơng pháp gia công khác nhau nh tiện, khoan, gia công răng v.v , để gia công các chi tiết khác nhau về hình dạng và kích thớc. Các máy chuyên dùng là các máy để gia công các chi tiết có cùng hình dáng nhng có kích thớc khác nhau. Máy đặc biệt là máy chỉ thực hiện gia công các chi tiết có cùng hình dáng và kích thớc. - Theo kích thớc trọng lợng chi tiết gia công trên máy có thể chia máy cắt kim loại thành các máy bình thờng (trọng lợng chi tiết 100 ữ 10.10 3 Kg), các máy cỡ lớn (trọng lợng chi tiết 10.10 3 ữ 30.10 3 Kg), các máy cỡ nặng (trọng l- ợng chi tiết 30.10 3 ữ 100.10 3 Kg) và các máy rất nặng (trọng lợng chi tiết lớn hơn 100.10 3 Kg). - Theo độ chính xác gia công có thể chia làm máy có độ chính xác bình th- ờng, độ chính xác cao và rất cao. 3 1.2. Các chuyển động và các dạng gia công điển hình trên máy cắt kim loại: Trên máy cắt kim loại có 2 loại chuyển động chủ yếu: chuyển động cơ bản và chuyển động phụ. Chuyển động cơ bản là sự di chuyển tơng đối của dao cắt so với phôi để đảm bảo quá trình cắt gọt. Chuyển động này đợc chia ra: chuyển động chính và chuyển động ăn dao. - Chuyển động chính (chuyển động làm việc) là chuyển động đa dao cắt ăn vào chi tiết. - Chuyển động ăn dao: là chuyển động xê dịch của lỡi dao hoặc phôi để tạo ra 1 lớp phôi mới. Chuyển động phụ: là những chuyển động không liên quan trực tiếp đến quá trình cắt gọt, chúng cần thiết khi chuẩn bị gia công, hiệu chỉnh máy v.v VD: Di chuyển thanh dao hoặc phôi, nâng hạ xà của máy bào giờng, kẹp đầu trục máy khoan. Các chuyển động chính, ăn dao có thể là chuyển động quay hoặc tịnh tiến của dao hoặc phôi. 4 Hình 1-1. Sơ đồ phân loại các máy cắt kim loại Trên H 1.2 là các dạng gia công điển hình đợc thực hiện trên MCKL (máy cắt kim loại): máy tiện (H1.2a), máy bào giờng (H1.2b) máy phay (H1.2c), máy khoan (H1.2d), máy mài (H1.2e). 1.3. Lực cắt, tốc độ cắt, công suất cắt: Trên H.1-3 giới thiệu các phần tử và đại lợng đặc trng cho công nghệ tiện. 1.3.1. Tốc độ cắt: tốc độ cắt là tốc độ chuyển động dài t- ơng đối của chi tiết so với dao cắt tại điểm tiếp xúc giữa chi tiết và dao. Đợc xác định theo công thức kinh nghiệm: V= C v (m/ph) (1-1) 5 Hình 1-2: Các dạng gia công điển hình trên MCKL Hình 1-3: Các phần tử và đại lợng đặc trng cho gia công tiện T m .t xv .S yv Trong đó: t: chiều sâu cắt, mm. S: lợng ăn dao, là độ dịch chuyển của dao khi chi tiết quay đợc 1 vòng mm/vòng. T: độ bền dao, là độ dịch chuyển của dao giữa hai lần mài dao kế tiếp, ph. C v , x v , y v , m là hệ số và số mũ phụ thuộc vào vật liệu chi tiết, vật liệu dao và phơng pháp gia công. 1.3.2. Lực cắt. Trong qúa trình gia công, tại điểm tiếp xúc giữa chi tiết và dao có 1 lực tác dụng F, lực này đợc phân ra làm 3 thành phần (H.1-3): lực tiếp tuyến (lực cắt) F z là lực mà trục chính (truyền động chính) phải khắc phục, lực hớng kích F y tạo áp lực lên bàn dao là lực dọc trục, (lực ăn dao) F x mà cơ cấu ăn dao phải khắc phục. F = F z + F y + F x , (N) (1-2) Để tính lực cắt ta dùng công thức kinh nghiệm sau: F z = 9,81. C F .t xF .S yF .V z n (N) (1-3) Trong đó: C F, x F , y F , n là các hệ số và các số mũ phụ thuộc vào vật liệu chi tiết, vật liệu dao và phơng pháp gia công. Các lực F x , F y cũng xác định theo các công thức tơng tự (1-3). Khi tính toán sơ bộ, có thể lấy F x , F y theo tỷ lệ sau: F z : F y : F x = 1: 0,4: 0,25 (1- 4) 1.3.3. Công suất cắt: Công suất cắt (công suất yêu cầu của cơ cấu chuyển động chính) đợc xác định theo công thức: P z = F Z .V z (KW) (1-5) 60.1000 1.3.4. Thời gian máy: 6 Thời gian máy là thời gian dùng để gia công chi tiết. Nó đợc gọi là thời gian công nghệ, thời gian cơ bản hoặc thời gian hữu ích. Để tính toán thời gian máy, ta phải căn cứ vào các yếu tố của chế độ cắt gọt và phơng pháp gia công. Ví dụ với máy tiện: t m = L (phút) (1-6) n.s Trong đó: L: chiều dài hành trình làm việc, mm. n: tốc độ quay của chi tiết vg/ph Nếu thay vào (1-6) giá trị n = 60.10 3 V z d Ta có: t m = d.L (1-7) 60.10 3 .V z .S Trong đó: d đờng kính chi tiết gia công, mm từ (1-7) ta thấy muốn tăng năng suất máy ta phải tăng tốc độ cắt và lợng ăn dao. Do đó ngời ta áp dụng ph- ơng pháp cắt cao tốc. 1.4. Phụ tải của động cơ truyền động các cơ cấu điển hình. 1.4.1. Cơ cấu truyền động chính. Trong truyền động chính của MCKL, lực cắt là lực hữu ích, nó phụ thuộc vào chế độ cắt (t, s, v) vật liệu chi tiết và dao. Đối với chuyển động chính là chuyển động quay nh ở máy tiện, doa, phay, khoan, mài, mô men trên trục chính của máy đợc xác định theo công thức: M z = F z .d (Nm) (1-8) 2 Trong đó: F z : lực cắt, N. d: đờng kính của chi tiết gia công, m. Mô men hữu ích trên trục động cơ là: 7 M h.i = M z = F z. d (Nm) (1-9) i 2i i: tỷ số truyền từ trục động cơ đến trục chính của máy. Đối với chuyển động chính là chuyển động tịnh tiến (VD máy bào giờng), mô men hữu ích trên trục động cơ là: M hi = F Z . (Nm) (1-10) Trong đó bán kính quy đổi lực cắt về trục động cơ đợc xác định bằng tỷ số giữa tốc độ bán và tốc độ động cơ. = v (m) (1-11) 60. Mô men cản tĩnh trên trục động cơ đợc xác định nh sau: M c = M hi (Nm) (1-12) : hiệu suất bộ truyền từ trục động cơ đến trục chính. ở những máy có mâm cặp đặt theo phơng nằm ngang, hoặc chuyển động bàn ở máy tiện đứng, máy bào giờng v.v còn xuất hiện lực ma sát phụ ở gờ trợt của mâm cặp hoặc bàn. F msp = F N .à (1-13) Trong đó F N : lực tổng tác dụng lên gờ trợt đợc xác định bằng khối lợng mâm cặp hoặc đợc xác định bằng khối lợng mâm cặp hoặc bàn m b , khối lợng chi tiết m ct đặt trên mâm cặp hoặc bàn và thành phần lực cắt F y . F N = g (m b + m ct ) + F y (N) (1-14) Hệ số ma sát à ở gờ trợt phụ thuộc vào tốc độ bàn hoặc mâm cặp, nó có giá trị lớn khi khởi động máy. Vì vậy ở những máy này mô men cản tĩnh khi khởi động đạt tới (60 ữ 80%). Mô men định mức. 8 M đm ở tốc độ định mức à = 0,05 ữ 0,08. ở chế độ xác lập, lực kéo của các chuyển động mâm cặp ở máy tiện đứng, và của bàn máy với máy bào giờng đợc xác định là tổng các lực cắt, và lực ma sát. F K = F z + F msp = F z + [g (m b + m ct ) + F y ]. à (N) (1-15) Mô men trên trục động cơ ứng với chuyển động quay là: M c = F k. d (Nm) (1-16) 2 i Đối với chuyển động tịnh tiến là: M c = F z . (Nm) (1-17) 1.4.2. Cơ cấu truyền động ăn dao: Trong hệ truyền động ăn dao, động cơ thực hiện di chuyển bàn dao hoặc chi tiết để đảm bảo quá trình cắt. Hệ thống truyền động ăn dao đợc thực hiện bằng nhiều phơng án khác nhau. Dạng sơ đồ động học điển hình là hệ truyền động trục vít ê cu đợc trình bày trên H.1-4. Chuyển động quay của động cơ điện 1 qua bộ điều tốc 2 làm quay trục vít vô tận 3. Ê cu 4 đợc kẹp chặt trên bàn dao hoặc bàn máy sẽ làm bàn 5 chuyển động tịnh tiến theo gờ trợt 6. Động cơ truyền động ăn dao sẽ đảm bảo 1 lực cần thiết để di chuyển tịnh tiến bàn dao. Lực này đợc xác định bởi lực cản chuyển động khi di chuyển bàn dao. F ad = K.F x + F ms + F d (N) (1-18) Trong đó: F x : lực cắt theo hớng di chuyển của bàn dao. K = 1,2 ữ 1,5 là hệ số dự trữ. F ms : lực ma sát của bàn ở hớng gờ trợt. F d : lực đính. Lực F ms đợc xác định nh sau: F ms = à (g.m b + F y + F z ) (N) (1-19) 9 à : hệ số ma sát của bàn theo hớng gờ trợt. Lực F d sinh ra khi khởi động bàn dao. F d = . S (N) (1-20) S: diện tích bề mặt tiếp xúc ở gờ trợt của bàn giao đơn vị cm 2 : áp suất dính, thờng bằng 0,5 N/cm 2 Hình 1- 4. Sơ đồ động học của truyền động ăn dao. 1- Động cơ điện; 2- Bộ điều tốc; 3- Trục vít vô tận; 4- Ê cu; 5- Bàn giao; 6- Gờ trợt Các thành phần lực ở (1-18) không đồng thời xuất hiện trong quá trình làm việc nên khi xác định phụ tải truyền động ăn dao ta phân ra 2 chế độ làm việc: khởi động và ăn dao làm việc. Khi khởi động, lực ăn dao xác định. F adkđ = à 0 .g.m b + F d (N) (1-21) Với à 0 = 0,2 ữ 0,3 hệ số ma sát khi khởi động. Khi ăn dao làm việc lực ăn dao đợc tính. F adlv = K.F x + à (g.m b + F y + F x ) (N) (1-22) Với à hệ số ma sát khi làm việc à = 0,05 ữ 0,15. Mô men trên trục vít vô tận đợc xác định. M tv = 0,5.F ad .d tv .tg ( + ) (Nm) (1-23) Trong đó: 10 Hình 1-4: Sơ đồ động học của truyền động ăn dao [...]... đó các Rơle R5 và R8 bị ngắt điện, điện áp chủ đạo bằng 0 Do quán tính cơ tốc độ động cơ vẫn còn lớn nên điện áp của phát tốc FT 1 vẫn còn lớn và điện áp điều khiển bị đổi dấu, do đó Rơle RT1 tác động, tiếp điểm của nó RTr1 (51-59) đóng điện cho Rơle R11, đảm bảo cho điện áp đặt vào bộ khuếch đại vẫn còn dấu nh trớc Đồng thời R1 mất điện bởi tiếp điểm R11 (73-89) mở ra và R 2 có điện do R11 (73-95)... giá trị định mức Trong giai đoạn này công tắc tơ K 1 mất điện, biến trở ĐKT bị ngắn 32 mạch sđđ máy phát vẫn đợc giữ định mức Khi dòng điện kích từ động cơ đạt đến giá trị định mức, Rơle RT tác động, cắt điện cuộn dây công tắc tơ K 3, công tắc tơ T mất điện, cắt điện cuộn dây kích từ máy phát Động cơ chuyển sang qúa trình hãm tái sinh thứ 2 do sức điện động máy phát giảm dần, còn từ thông động cơ đợc... với điện áp phần ứng đo bởi Đattric điện áp ĐH và mạch r2, Đ03 Khi điện áp phần ứng nhỏ hơn 240v thì điện áp phản hồi nhỏ hơn điện áp đánh thủng của ổn áp Đ03, tín hiệu điều khiển BBĐ 2 sẽ bằng không (Uđk = 0) Khi đó bộ biến đổi BBĐ 2 sẽ đảm bảo cho điện áp trên cuộn kích từ có giá trị định mức, ứng với từ thông của động cơ có giá trị định mức Khi điện áp phần ứng lớn hơn 420v, đi ốt ổn áp Đ03 bị đánh... thờng cuộn song song (cuộn điện áp) tạo ra s.t.đ đủ lớn hút phần ứng Rơle, đo đó điện trở rf đợc nối tắt và quá trình khởi động đủ nhanh Nếu dòng điện phần ứng vợt quá trị số cho phép thì s.t.đ của 2 cuộn nối tiếp (cuộn dòng điện) đủ lớn làm cho Rơle nhả, tiếp điểm của nó mở ra và điện trở r f đợc nối tiếp vào mạch kích từ máy phát Kết quả dòng điện phần ứng giảm xuống Dòng điện phần ứng đợc hạn chế... đầu khi điện áp máy phát giảm đến trị số nhả của Rơle RH Cuộn dây công tắc tơ Đ g và K2 mất điện, cắt phần ứng động cơ ra khỏi máy phát và đóng vào điện trở hãm r h Trong qúa trình hãm, dòng điện phần ứng động cơ đợc hạn chế theo nguyên tắc rung nhờ Rơle 2 cuộn dây RD Tác động của Rơle này tơng tự Rơle RG ở chế độ thử máy sử dụng: ấn nút TT hoặc TN lúc này các công tắc tơ LĐT hoặc LĐN không có điện nên... trình này, Rơle RCB đã tác động nên cuộn dây Rơle 3RLĐ không có điện Do đó chừng nào mà nút M1 hoặc M2 còn bị ấn thì công tắc tơ KT còn làm việc, động cơ Đ 1 còn quay và kéo con trợt biến trở ĐKT theo chiều tăng điện trở, giảm dòng kích từ Muốn giảm tốc độ, ấn nút M3 để tiếp điện cho công tắc tơ KN Lúc này Đ 1 sẽ quay ngợc kéo con trợt biến trở ĐKT chạy ngợc, làm tăng dòng kích từ của động cơ Qúa trình. .. đặt tốc độ R Rơle R12 có điện bởi 2 tiếp điểm R1 (51-61) và RTT (61-63) Hiệu điện áp chủ đạo và điện áp trên máy phát tốc FT 1 đợc đặt tới đầu vào của bộ khuếch đại theo đờng 1-3-5-7-47-49-FT1-45-41-35-23-15-13-1719-21, bộ biến đổi làm việc, tốc độ động cơ tăng tới trị số ứng với điện áp chủ đạo đặt bởi chiết áp R Dòng điện động cơ đợc hạn chế ở mức 1,5Iđm nhờ khâu ngắt dòng điện 35 Hình 2-10b: Sơ đồ... từ CKF của máy phát đợc nối vào toàn bộ điện áp nguồn 1 chiều, điện trở kinh tế trong mạch kích từ động cơ r d đợc loại bỏ, điện trở điều chỉnh dòng kích từ động cơ ĐKT phân mạch Do đó dòng điện kích từ máy phát và động cơ điện đều có giá trị định mức Động cơ đợc khởi động giai đoạn 1 (từ thông động cơ là định mức, từ thông máy phát tăng từ 0 đến định mức) Khi điện áp máy phát tăng gần đến giá trị định... tiện đứng 1540 Điện áp ra của bộ khuếch đại đợc đặt vào bộ biến đổi BBĐ 1 Hạn chế dòng điện động cơ đợc thực hiện bằng khâu ngắt tín hiệu ra của bộ khuếch đại, mạch điện đó gồm cuộn kháng Lk, các biến áp BA4, BA5, BA6, bộ chỉnh lu CL2, đi ốt ổn áp Đ02 và Tranzitor T Sụt áp trên cuộn kháng L k tỷ lệ với dòng điện phần ứng đợc đặt vào cầu chỉnh lu CL2 qua biến áp BA4, BA5, BA6 Khi dòng điện phần ứng lớn... đặt vào cầu chỉnh lu CL2 qua biến áp BA4, BA5, BA6 Khi dòng điện phần ứng lớn hơn giá trị dòng điện ngắt thì điện áp ra của chỉnh lu CL2 sẽ lớn 34 hơn điện áp đánh thủng của đi ốt ổn áp Đ02, Tranzitor T thông, tín hiệu điều khiển bộ biến đổi BBĐ 1 giảm, điện áp phần ứng động cơ sẽ giảm đảm bảo hạn chế dòng điện động cơ nhỏ hơn giá trị cho phép Sơ đồ điều khiển tự động đợc cung cấp từ bộ chỉnh lu CL3 . đối với truyền động điện và trang bị điện máy tiện 26 Chơng 3: Trang bị điện - điện tử máy mài 38 3.1. Đặc điểm công nghệ. 38 3.2. Các đặc điểm về truyền động điện và trang bị điện của máy mài 40 Chơng 4: Trang bị điện, điện tử máy DOA 45 4.1. Đặc điểm làm việc, yêu cầu về TĐĐ và trang bị điện máy doa. 45 4.2. Sơ đồ điều khiển máy doa ngang 2620. 46 Chơng 5: Trang bị điện - điện tử máy. phần: Phần I: Trang bị điện - điện tử máy cắt gọt kim loại gồm các nhóm máy: Tiện, bào giờng, doa, mài và máy cắt gọt kim loại với điều khiển chơng trình số. Phần II: Trang bị điện - điện tử các