Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế truyền động cho trục chính của máy tiện sử dụng hệ chỉnh lưu – động cơ một chiều sử dụng matlad để thiết kế mạch chính cho truyện động của máy bào, máy bào giường là thiết bị dùng công nghiệp
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Họ tên sinh viên: CAO XUÂN HƯNG Mã số sinh viên: 145D5103010107 (số 3) Hệ đào tạo : Chính quy Khóa: 55 Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật điện - điện tử Tên đề tài: Thiết kế truyền động cho trục máy tiện sử dụng hệ chỉnh lưu – động chiều Số liệu bản: Công suất truyền động: 15kw; hiệu suất Tốc độ cực đại phạm vi điều chỉnh 2000 v/p D = 20/1 Độ cứng đặc tính cơ: β = 20 Động làm việc theo chiều thuận ngược, đảo chiều quay dùng biến đổi nối song ngược Bảo vệ tải phản hồi âm dòng có ngắt vớ Ing = 2Idm Nội dung phần thuyết minh tính tốn: 2.1 Tổng quan máy bào giường 2.2 Giới thiệu hệ truyền động Chỉnh lưu – động chiều 2.3 Thiết kế mạch lực hệ truyền động 2.4 Thiết kế mạch phát xung điều khiển 2.5 Xây dựng thuyết minh sơ đồ nguyên lý hệ truyền động 2.6 Xây dựng đặc tính tĩnh hệ truyền động 2.7 Đánh giá chất lượng tĩnh động hệ thống 2.8 Bản vẽ biểu đồ Các vẽ sơ đồ nguyên lý hệ thống, sơ đồ mạch phát xung điều khiển Ngày giao đề tài ……………………………………… Ngày hoàn thành: ……………………………………… Giáo viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) Chương 1: TỔNG QUAN MÁY BÀO GIƯỜNG KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI VÀ CẤU TẠO MÁY BÀO MẶT PHẲNG Khái niệm chung Máy bào mặt phẳng hay gọi máy bào giường sử dụng rộng rãi Trong loại máy khí, dùng để gia công bề mặt chi tiết kim loại có biến dạng lớn Ngồi máy bào mặt phẳng dùng để xẻ rãnh hình T, V, én Máy bào gia cơng bề mặt chi tiết mức độ thô tinh khác Truyền động máy bào mặt phẳng chuyển động tịnh tiến bàn máy, bàn máy kéo động điện Chất lượng suất máy bào mặt phẳng phụ thuộc vào nhiều yếu tố tốc độ bàn máy, lực cắt, mơ men cắt dao… Vì việc điều khiển động truyền động cho bàn máy quan trọng mà ta cần nghiên cứu giải Phân loại Máy bào mặt phẳng có nhiều chủng loại, dựa vào kiểu phân loại ta chia thành nhóm máy bào mặt phẳng sau: *Dựa vào số trụ phân : Máy bào trụ : ví dụ kiểu máy 710 ; 71120 ; 7116 Máy bào hai trụ : ví dụ kiểu máy 7210 ; 7212 ; 7216 *Dựa vào chiều dài (Lb) bàn máy lực kéo bàn (Fk) ta phân ra: Máy cỡ nhỏ: Chiều dài bàn Lb < (m) ; Lực kéo Fk = 30 ÷ 50 (KN) Máy cỡ trung bình: Chiều dài bàn Lb = ÷ (m) ; Lực kéo Fk = 50 ÷ 70 (KN) Máy cỡ nặng (lớn): Chiều dài bàn Lb > (m) ; Lực kéo Fk > 70 (KN) Kết cấu máy bào mặt phẳng Máy bào giường cấu tạo từ nhiều chi tiết phức tạp, nhiều khối khác Ở ta mơ tả kết cấu bên ngồi phận chủ yếu máy I Hình 1.1 Hình dáng bên máy bào giường hai trụ *Đế máy (thân máy) Được làm gang đúc để đỡ bàn trụ máy để có khối tạo vững cho máy Đế xẻ rãnh hình chữ nhật chữ V bàn máy chuyển động dọc theo đế máy *Bàn máy Được làm gang đúc dùng để mang chi tiết gia cơng Trên bàn máy có rãnh chữ T để gá lắp chi tiết cần gia công Bàn máy kéo tịnh tiến đế máy nhờ lực kéo động truyền động *Giá chữ U Được cấu tạo từ hai trụ thép vững có dầm ngang Trong dầm đặt động để di chuyển xà ngang lên xuống, dọc theo trục có xẻ rãnh, có trục vít nâng hạ dao động để di chuyển xà *Xà ngang Chuyển động lên xuống theo hai trụ, xà kẹp chặt gia công *Các bàn dao máy Gồm hai bàn dao đứng hai bàn dao hông, trục bàn có giá đỡ dao Giá máy dịch chuyển góc để gia cơng chi tiết, khoảng dịch chuyển lớn trượt 300 mm, góc quay giá đỡ ±600 *Bộ phận truyền động Gồm máy điện xoay chiều, chiều chuyển động quay qua hộp truyền động truyền chuyển động cho phận máy Tóm lại: Máy bào giường cấu tạo hồn chỉnh có kết cấu chắn, gọn, đảm bảo tính kỹ thuật, kinh tế, thẩm mỹ CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ HỆ TUYỀN ĐỘNG CHỈNH LƯU- ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU I CÁC TRUYỀN ĐỘNG CỦA MÁY BÀO GIƯỜNG Truyền động bàn máy Truyền động bàn truyền động máy, kiểu chuyển động tịnh tiến có tính chất chu kỳ lặp lại, chu kỳ có hai hành trình hành trình thuận hành trình ngược 1.1 Hành trình thuận Là hành trình gia cơng chi tiết nên gọi hành trình cắt gọt Ở hành trình có nhiều giai đoạn khác khởi động, ăn dao, vào chi tiết, cắt gọt ổn định, dao khỏi chi tiết Ứng với giai đoạn tốc độ yêu cầu khác phụ thuộc vào yếu tố chế độ cắt gọt 1.2 Hành trình ngược Sau kết thúc hành trình thuận, bàn máy đảo chiều bắt đầu hành trình ngược Hành trình bàn máy chạy khơng tải trở vị trí ban đầu để chuẩn bị cho chu kỳ làm việc Tốc độ bàn máy hành trình ngược thường lớn hành trình thuận (khoảng lần) để nâng cao suất làm việc máy Truyền động bàn thực động điện qua hộp giảm tốc truyền động tới trục vít biến chuyển động quay động thành chuyển động tịnh tiến bàn Tốc độ bàn máy biểu diễn theo thời gian chu kỳ gia cơng hình 1.2 Hình 1.2 Đồ thị tốc độ bàn máy theo thời gian chu kỳ Do đặc điểm chuyển động bàn máy đảo chiều với tần số làm việc lớn nên trình độ chiếm thời gian lớn chu kỳ làm việc Chiều dài hành trình (hay chiều dài bàn) lớn trình độ chiếm tỷ lệ nhỏ Năng suất máy xác định số hành trình kép đơn vị thời gian, muốn đảm bảo suất máy ta cần tìm hiểu tốc độ yêu cầu máy theo thời gian làm việc chu kỳ: • Giả thiết bàn máy đầu hành trình thuận, bàn máy tăng tốc đến vận tốc V0 thời gian t1 Thường vận tốc V0 = 15(m/phút) gọi tốc độ vào dao • Sau chạy ổn định với tốc độ V khoảng thời gian t 21 dao cắt bắt đầu vào chi tiết Dao cắt vào chi tiết tốc độ thấp nhằm mục đích tránh sứt mẻ dao chi tiết •t dao cắt vào chi tiết cắt với tốc độ V0 hết thời gian t22 • t3 khoảng thời gian bàn máy tăng tốc từ tốc độ V đến tốc độ Vth gọi tốc độ cắt gọt • t4 khoảng thời gian gia công chi tiết với tốc độ cắt gọt Vth khơng đổi • t Gần hết hành trình thuận, bàn máy sơ giảm tốc độ từ tốc độ cắt gọt tốc độ V0 khoảng thời gian t5 • t61 thời gian tiếp tục gia cơng tốc độ V0 • t62 khoảng thời gian dao đưa khỏi chi tiết bàn máy chạy với tốc độ V0 • t7 thời gian bàn máy giảm tốc để đảo chiều sang hành trình ngược • t8 thời gian bàn máy tăng tốc nhanh sau đảo chiều sang hành trình ngược đến tốc độ Vng gọi tốc độ khơng tải • t9 khoảng thời gian bàn máy chạy ngược tốc độ Vng không đổi • t10Gần hết hành trình ngược, bàn máy giảm tốc tốc độ V khoảng thời gian t10 • t11 khoảng thời gian bàn máy chạy ngược với tốc độ V bắt đầu giảm tốc để đảo chiều • t thời gian vận tốc giảm đảo chiều để kết thúc chu kỳ làm việc chuẩn bị cho chu kỳ làm việc Bàn dao di chuyển thời điểm bàn máy đảo chiều từ hành trình thuận sang hành trình ngược kết thúc di chuyển trước dao cắt vào chi tiết Tổng thời gian từ bắt đầu hành trình thuận hết hành trình ngược gọi chu kỳ làm việc máy bào giường TCK Tốc độ hành trình thuận xác định tương ứng với chế độ cắt gọt, thường V th = 120 m/ph Tốc độ bàn máy lớn đạt V max = 75 120 m/ph Để tăng suất máy, tốc độ hành trình ngược chọn lớn tốc độ hành trình thuận V ng = k.Vth thường k = Năng suất máy phụ thuộc vào số hành trình kép đơn vị thời gian: (1-1) • TCK – thời gian chu kỳ làm việc bàn máy (s) • tth thời gian bàn máy chuyển động hành trình thuận (s) • tng thời gian bàn máy chuyển động hành trình ngược (s) Giả sử gia tốc bàn máy lúc tăng hay giảm tốc độ không đổi ta có: ; (1-2) *Trong đó: • Lth , Lng : chiều dài hành trình bàn máy tương ứng với tốc độ ổn định V th, Vng hành trình thuận hành trình ngược • Lg.th , Lh.th : chiều dài hành trình bàn trình tăng tốc (gia tốc) trình giảm tốc (hãm) hành trình thuận • Lg.ng , Lh.ng : chiều dài hành trình bàn trình tăng tốc (gia tốc) trình giảm tốc (hãm) hành trình ngược Thay (1-2) vào (1-1) ta có: (1-3) *Trong đó: • L = Lth + Lg.th + Lh.th = Lng + Lg.ng + Lh.ng chiều dài hành trình máy • k= tỷ số tốc độ hành trình ngược hành trình thuận • tđc thời gian đảo chiều bàn máy Từ công thức (1-3) ta thấy chọn tốc độ cắt gọt hành trình thuận V th suất máy phụ thuộc vào hệ số k thời gian đảo chiều t đc Khi k tăng Vng tăng nên suất máy tăng, nhiên k > suất máy tăng khơng đáng kể lúc thời gian đảo chiều t đc lại tăng Nếu chiều dài bàn máy L b > m thời gian tđc ảnh hưởng đến suất mà chủ yếu hệ số k Khi chiều dài bàn Lb bé tốc độ V = Vmax = 75 120 (m/ph) tđc ảnh hưởng nhiều đến suất máy Vì điều kiện cần ý thiết kế truyền động cho bàn máy máy bào giường cần giảm thời gian trình độ nhỏ tốt Một biện pháp giảm thời gian trình độ xác định tỷ số truyền tối ưu cấu truyền động từ động đến trục làm việc, đảm bảo máy làm việc với gia tốc cao *Kết luận:Từ phân tích ta rút yêu cầu truyền động máy bào giường sau: *Phạm vi điều chỉnh tốc độ: Trong : D= (1-4) • Vngmax : tốc độ lớn bàn máy hành trình ngược, thường V ngmax= 75 120 (m/ph) • Vthmin : tốc độ nhỏ bàn máy hành trình thuận, thường V thmin = (m/ph) Như phạm vi điều chỉnh tốc độ nằm khoảng D = (12,5 30)/1 * Đặc tính phụ tải truyền động chính: Thông thường, để đảm bảo cho công suất đặt nhỏ cho động truyền động (thường động chiều) hệ truyền động thường điều khiển theo hai vùng điều chỉnh, ta có đặc tính đồ thị phụ tải sau: P,M MC PC I Vmin II Vgh Vmax V Hình 1.3 Đặc tính phụ tải máy bào giường *Vùng I: Là vùng thay đổi điện áp phần ứng dải điều chỉnh D = (5 6)/1 với mômen trục động không đổi ứng với tốc độ bàn máy thay đổi từ V = (4 6) m/ph đến Vgh = (20 25) m/ph Khi lực kéo bàn máy không đổi công suất kéo Pc tăng dần lên *Vùng II: Là vùng điều chỉnh cách giảm từ thông động phạm vi D = (4 5)/1 thay đổi tốc độ từ Vgh đến Vmax = (75 120) m/ph Khi cơng suất kéo PC gần khơng đổi lực kéo giảm dần Tuy nhiên, việc thay đổi tốc độ cách thay đổi từ thông làm giảm suất máy thời gian trình độ tăng số thời gian mạch kích từ lớn (tức quán tính cuộn kích từ lớn) Vì thực tế người ta mở rộng phạm vi điều chỉnh điện áp giảm phạm vi điều chỉnh từ thông, điều chỉnh tốc độ động dải cách thay đổi điện áp phần ứng, trường hợp cơng suất động phải tăng Vmax/Vgh Độ ổn định tĩnh: Ở chế độ làm việc xác lập, độ ổn định tốc độ không vượt 5% (s 5%) phụ tải thay đổi từ đến giá trị định mức Ở trình độ hay trình khởi động hãm yêu cầu xảy êm, tránh va đập truyền động với độ tác động cực đại Đối với máy bào giường cỡ nhỏ (L b< 3m; FK = 30 50KN) D = (3 4)/1 với hệ thống truyền động thường động không đồng - khớp ly hợp điện từ; động không đồng roto dây quấn động điện chiều kích từ độc lập hộp tốc độ Những máy cỡ trung bình (Lb = m; FK = 50 70 KN) D = (6 8)/1 với hệ thống truyền động hệ F - Đ (máy phát điện chiều cấp điện cho động chiều) Đối với máy cỡ nặng (Lb>5 m; FK>70 KN) D = (8 25)/1, hệ truyền động F-Đ có khuếch đại trung gian hệ truyền động T-Đ hệ chỉnh lưu cấp điện cho động chiều điều chỉnh tốc độ cách điều chỉnh góc mở thyristor 2.Truyền động ăn dao Truyền động ăn dao làm việc có tính chất chu kỳ, hành trình kép làm việc lần thời gian truyền động ăn dao thực từ thời điểm đảo chiều từ hành trình thuận sang hành trình ngược kết thúc trước dao cắt bắt đầu vào chi tiết Phạm vi điều chỉnh lượng ăn dao D = (100 200)/1 với lượng ăn dao cực đại đạt tới (80 100) mm/1 hành trình kép Cơ cấu ăn dao yêu cầu làm việc với tần số lớn, đạt 1000 lần/giờ Hệ thống di chuyển đầu dao cần phải đảm bảo theo hai chiều chế độ di chuyển làm việc di chuyển nhanh Truyền động ăn dao thực nhiều hệ thống như: khí, điện khí, thủy lực, khí nén…, thông thường sử dụng rộng rãi hệ thống điện cơ, động điện hệ thống truyền động trục vít - êcu bánh - Lượng ăn dao hành trình kép truyền động hệ trục vít - êcu tính sau: s = t T Và hệ bánh - là: s = t T *Trong : ; vận tốc góc trục vít; bánh (rad/s); Z số bánh răng; t bước trục vít (mm); T thời gian làm việc trục vít (s) Từ hai biểu thức trên, ta điều chỉnh lượng ăn dao s cách thay đổi thời gian sử dụng nguyên tắc hành trình (sử dụng cơng tắc hành trình) ngun tắc thời gian (sử dụng rơle thời gian) Các nguyên tắc đơn giản suất máy thường bị hạn chế, lý lượng ăn dao lớn thời gian làm việc phải dài, nghĩa thời gian đảo chiều từ hành trình thuận sang hành trình ngược phải dài nhiều trường hợp điều khơng cho phép Để thay đổi tốc độ trục làm việc, ta dùng nguyên tắc tốc độ, điều chỉnh tốc độ thân động dùng hộp tốc độ nhiều cấp Nguyên tắc phức tạp nguyên tắc giữ thời gian làm việc truyền động với lượng ăn dao khác Truyền động nâng hạ xà Máy bào giường có giá đỡ gọi xà ngang để đỡ giá dao vững Xà ngang dịch chuyển lên xuống dọc theo hai trục máy để điều chỉnh khoảng cách đầu dao chi tiết gia công Truyền động kẹp nhả xà Là truyền động định vị để kẹp chặt xà hai trục máy để gia công chi tiết nới lỏng xà để nâng hạ dao, giá dao Truyền động thực nhờ động xoay chiều qua hệ thống khí Tác dụng lực nêm chặt tùy ý ta điều chỉnh chuyển động với việc nâng hạ xà Bơm dầu Khi cấp điện cho hệ truyền động làm việc bơm dầu phải làm việc, lượng dầu máy đảm bảo rơle áp lực hoạt động kích hoạt làm kín mạch cho chuyển động bàn Áp lực cần thiết 2,5 at, hệ thống bơm dầu thực từ động xoay chiều Quạt gió Động quạt gió động xoay chiều đảm bảo cho hoạt động máy làm việc với nhiệt độ cho phép Nói chung, máy bào giường có cơng nghệ phức tạp, truyền động u cầu phải có độ xác cao có nhiều truyền động phụ Các truyền động bàn truyền động ăn dao điều khiển chế độ hiệu chỉnh tự động với trang thiết bị hợp lý, đại Nếu điều khiển xác, đáp ứng u cầu truyền động máy bào giường gia cơng chế độ tinh với độ xác cao II TÍNH CHỌN VÀ KIỂM NGHIỆM CƠNG SUẤT ĐỘNG CƠ Tập hợp số liệu ban đầu Fth=20.000 N=20*103 N V =6m/ph (rad/s) (Tốc độ vào dao máy) Vth=20m/ph (rad/s) (Tốc độ cắt gọt) Vng=(2-3)Vth=2*20 = 40 m/ph (Tốc độ không tải quay ngược) (rad/s) Gb= 150000 (N)=150*10 (N) Gct=100.000(N)=100*103(N) ; Lb=12 m Tính chọn sơ công suất động - Xác định thành phần thẳng đứng lực cắt Fy0 Fy0=0,4*Fz0=0,4*20*103=8*103(N) - Xác định lực kéo tổng Fk1= Fz0+(Gb+Gct+Fy0)* = 20*103+(100*103+150*103+8*103)*0,06=35480 (N) - Xác định công suất đầu trục động P th1= (KW) * Ở chế độ cắt : - Xác định : Fyth=0,4*Fzmax=0,4*20*103=8*103(N) Fk2=Fzmax+(Gct+Gb+Fyth)* =35480 (N) - Xác định công suất đầu trục động cơ: Pth2= - Xác định cơng suất tính tốn: Ptt2=P (KW) (KW) 10 wht = ⇔ K Tu TM Tvo p + (Tu TM + TvoTM ) p + ( Thay giá trị như: KI=0,45s; Ru=0,3 ; K π K I TM + TM + Tvo ) p + + γ K Ru ; K= 6595,5; Tvo ; TM = 2,7s; Tu = 0,032s Wht = PHẦN VI : XÉT TÍNH ỔN ĐỊNH VÀ HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG I XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH TĨNH Theo cách xây dựng họ đặc tính hệ kín có hai đoạn Đoạn thứ đoạn làm việc chế độ ổn định tốc độ với khâu phản hồi tốc độ điểm không tải lý tưởng điểm ngắt dòng đoạn thứ hai đoạn làm việc chế độ khởi động hãm hay q tải ứng với dòng phần ứng lớn dòng ngắt Ing = 1,5.Iđm đến điểm ngắn mạch Inm, đoạn làm việc với khâu phản hồi âm dòng có ngắt Q trình gia cơng chi tiết thực hành trình thuận nên ta xây dựng đặc tính hành trình thuận Đặc tính cao Đặc tính cao đặc tính ứng với tốc độ làm việc ổn định tốc độ định mức n = nđm Đoạn thứ đoạn làm việc ổn định với khâu phản hồi âm tốc độ nên ta có phương trình điện: n= - Điện áp đặt ứng với chế độ làm việc đặc tính cao Uđmax : 78 Điện áp đặt tính tốc độ định mức với chế độ làm việc ổn định, từ phương trình (iii) ta rút được: Uđmax= Thay n = nđm = 1000 (vg/ph) ta tính điện áp đặt lớn nhất: Uđmax = - = 10,2 ( V ) Tại điểm không tải lý tưởng n = n0max ứng với dòng phần ứng Iư = Thay vào (iii) ta được: nomax = = 1004(vg/ph) - Điểm làm việc ổn định điểm (Iđm ; nđm) = (191 ; 1000) - Tại điểm ngắt dòng ứng với Iư = Ing = 1,5.Iđm = 286,5 A tốc độ nngmax nngmax= = 998(vg/ph) Đoạn thứ hai đoạn làm việc ứng với khâu phản hồi âm dòng điện khâu phản hồi tốc độ làm việc chế độ bão hòa Với hệ thống ta chọn tốc độ thời điểm khâu ngắt bắt đầu tác động tốc độ mà khâu phản hồi âm tốc độ đạt giá trị bão hòa nbhmax = nngmax Lúc ta có: Utg = Uđmax - γnbhmax = 10,2 – 0,01.1004 = 0,16 (V) Ta chọn Ubh = V ta tính hệ ố khuếch đại tốc độ: Kω = = = 75 → KI = = 2.05 Từ phương trình (1) (2) ta rút phương trình đặc tính làm việc với phản hồi âm dòng có ngắt: n = KĐC.{KBĐ.KI [(Ubh – (Iư - Ing)β] - IưRưΣ} (*) Tại điểm khởi động ta có n = ứng với dòng ngắn mạch đặc tính cao Inm, thay vào (*) ta tính dòng khởi động: 79 Inm = = Vậy bội số dòng khởi động = 234(A) = Inm /Iđm = 234 /191 = 1,1 < 2,5 hệ số chấp nhận để động khởi động anh toàn Đoạn thứ hai qua hai điểm điểm ngắt (1,5I đm ; nngmax) điểm khởi động (1,1.Iđm ; 0) Đặc tính cao Ở đặc tính thấp động làm việc với sai số tốc độ lớn nhất, tốc độ làm việc ứng với dòng định mức nmin = nđm /10 = 1000/ 10 = 100 (vg/ph) Điện áp đặt động làm việc tốc độ nhỏ Uđmin = = 1,07 ( V ) Tốc độ không tải lý tưởng n0min: nomin = - = 104 (vg/ph) Tại điểm ngắt dòng ứng với Iư = Ing = 1,5.Iđm = 6,2 A tốc độ nngmin nngmin = - = 99,7 (vg/ph) Dòng ngắn mạch ứng với đường đặc tính thấp nhất: Ta chọn tốc độ lúc khâu phản hồi dòng bắt đầu rơi vào trạng thái bão hòa lúc khâu phản hồi âm dòng có ngắt bắt đầu tác động nbhmin = nngmin = 99, 7vg/ph Do điện áp bão hòa KĐTT khơng đổi, đồng thời hệ số khuếch đại K I n(vg/ph) không đổi nên điểm ngắn mạch họ đặc tính xuất phát từ điểm (2,26.Iđm ; 0) 1004 Đặc tính hệ kín thể hình 6.1 1000 998 104 100 97 80 I dm 1.5I dm 2.2Idm I Hình 6.1 Đặc tính hệ kín Kiểm tra chất lượng tĩnh Độ sai lệch tốc độ lớn ứng với đặc tính thấp nhất: S% = = 100% = % Ta thấy s% < 5% nên hệ thống kín đảm bảo chất luợng tĩnh II XÉT TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA HỆ THỐNG Trong trình làm việc hệ thống truyền động điện tự động, nhiễu loạn nhiều nguyên nhân khác mà hệ thống ổn định Tính ổn định hệ thống tính mà hệ thống trở lại trạng thái ban đầu nhiễu loạn sau khoảng thời gian đó, khả xác lập trạng thái ổn định sai lệch đầu vào thay đổi Một hệ thống gọi ổn định trình độ tắt dần theo thời gian Để khảo sát hệ thống, ta thành lập sơ đồ cấu trúc hệ thống sau xây dựng hàm truyền hệ thống sử dụng tiêu chuẩn xét ổn định để xem hệ thống có ổn định hay khơng Còn hệ thống chưa ổn định phải hiệu chỉnh để nhằm nâng cao chất lượng hệ thống Tiêu chuẩn ổn định đại số a Điều kiện cần để hệ thống ổn định: Xét hệ thống điều khiển tự động có phương trình đặc tính tổng quát sau: N(P)=anpn+ +a1p+a0 = Vậy điều kiện cần để hệ thống điều khiển tự động tuyến tính ổn định tất hệ số phương trình đặc tính dương 81 Có nhiều tiêu chuẩn để xét tính ổn định hệ thống, nội dung đồ án xét tính ổn định hệ thống theo tiêu chuẩn ổn định Hurwitz b Tiêu chuẩn ổn định Hurwitz Phát biểu: Điều kiện cần đủ để hệ thống tuyến tính ổn định hệ số an định thức Hurwitz dương Cách thành lập định thức Hurwitz: Định thức ∆ n có: - n cột n hàng - Đường chéo a1 liên tiếp đến an - Các số hạng cột có số tăng dần từ lên - Các số hạng có số lớn n hay nhỏ ghi Xét tính ổn định hệ thống Xét tính ổn định hệ thống có ổn định hay khơng dựa vào tiêu chuẩn ổn định Từ ta tiến hành hiệu chỉnh để hệ thống làm việc an toàn, tin cậy đặt yêu cầu mong muốn Trong hệ thống truyền động điện phần đặc tính làm việc có đặc tính cứng dễ ổn định Do ta xét ổn định vùng này, vùng có phản hồi âm tốc độ tác dụng Phương trình đặc trưng hệ thống chưa là: =7,5 có hệ số a0 = 7,5 p3 + 0,132 + 1,82p + 70,4 ; a1 = 0,132; a2 = 1,8; a3 = 70,4 - Áp dụng tiêu chuẩn ổn định Hurwitz ta có: 82 Theo tiêu chuẩn ổn định Hurwitz điều kiện cần đủ để hệ thống ổn định hệ số a0 = 7,5 >0 định thức Hurwitz phải dương Ta thấy tất điều kiện hệ thống cho thỏa mãn Vậy hệ thống tuyến tính ổn định PHẦN VII : Mô hệ thống chạy phần mềm Matlab I Giới thiệu phần mền simulink Matlab phần mền trợ giúp cho việc tính tốn hiển thị Nó chậy hầu hết loại máy tính điều khiển số lượng lớn lệnh, tập lệnh lệnh ngày mở rộng nhờ phần Toolbox ( thư viện trợ giúp ) khác hay thông qua hàm ứng dụng tạo lập người sử dụng Simulink Toolbox hỗ trọ đắc lực cho việc mơ hình hóa, mơ phân tích hệ thống động Simulink cho phép hệ tuyến tính, hệ phi tuyến, mơ tả hình học thời gian liên tục, gián đoạn hay hệ kết hợp liên tục gián đoạn hệ thống có nhiều tốc độ khác có nghĩa phần tử khác lấy mẫu cập nhật số liệu gốc tọa độ khác Để mô hình hóa Simulink để cung cấp giao điện đồ họa để xây dựng mơ khối sử dụng thao tác “ drap drop “ - “ keo thả “ chuột Với giao diện xây dựng mơ xây dựng giấy Đây khác biệt phần mền mô hệ thống trước mà người sử dụng phải đưa vào phương trình vi phân phương trình sai phân ngơn ngữ lập trình khác 83 Việc lập trình Simulink sử dụng đối tượng đồ họa gọi Graphic programming unit - GPU Nó xây dựng sở ngơn ngữ lập trình OOP, tạo điều kiện thuận lợi cho việc thay đổi giá trị thuộc tính khối thành phần Loại lập trình có xu ứng dụng nhiều kỷ thuật ưu điểm lớn tính trực quan, dễ viết hình dung với người lập trình khơng chun nghiệp người không mong muốn bỏ thời gian cho việc nghiên cứu ngơn ngữ lập trình Thư viện Simulink bao gồm toàn thư viện khối khối nhận tín hiệu, nguồn tín hiệu, phần tử tuyến tính phần tử phi tuyến, nối chuẩn Điều đặc biệt chương trình người dùng tạo khối thư viện riêng Các mơ hình tốn Simulink xây dựng có thứ bậc hay gọi xây dựng theo mơ hình phân cấp, điều cho phép ngưới sử dụng xây dựng mơ hình theo hướng pop down pop up Người vừa quan sát hệ thống mức tổng quan, vừa đạt mức cụ thể cách nhấp vào khối xác định để xem chi tiết mô hình khối Với cách xây dựng kiểu này, người dùng hiểu sâu sắc tổ chức mơ hình tác động qua lại phần tử mơ hình Sau xây dựng mơ hình hệ thống, người dùng mơ Simulink cách nhập lệnh sổ lệnh matlab sử dụng menu có sẵn Việc sử dụng menu đặc biệt thích hợp cho cơng việc có tác động qua lại lẫn sử dụng dòng lệnh thường sử dụng chạy loạt mô Các Scope khối hiển thị khác cho phếp người sử dụng theo dõi kết chạy mô Hơn người dùng thay đỗi thơng số hệ thống cách trực tiếp nhận biết ảnh hưởng đến mơ hình Kết mơ đặt vào matlab để xử lý đưa máy in hiển thị II Hàm truyền khâu Hàm truyền khâu phản hồi tốc độ Hàm truyền khâu phản hồi tốc độ có dạng khâu khuếch đại tính theo tốc độ góc: Wω = 0,01 Hàm truyền khâu phản hồi dòng điện 84 Hàm truyền khâu phản hồi dòng có dạng khâu qn tính bậc nhất: WI = Trong đó: - β = 0,03 - TI số thời gian lọc: TI = RC Chọn R = 100Ω ; C = 470 µF → TI = 100 470.10-6 = 0,047 (s) Vậy hàm truyền khâu phản hồi dòng là: WI = Hàm truyền biến đổi Hàm truyền biến đổi có dạng khâu qn tính: WBĐ = Trong đó: KBĐ = 32 - TBĐ số thời gian biến đổi TBĐ = 0,005 (s) - Vậy hàm truyền biến đổi là: WBĐ = Hàm truyền động Wd = Với 1/R =0,2 T =0,032 Vậy hàm truyền động cơ: Wd = Sơ đồ cấu trúc hệ thống 85 Khi xét hàm truyền hệ thống theo tín hiệu U ta bỏ qua khâu nhiễu loạn phụ tải Từ sơ đồ nguyên lý hệ thống ta có sơ đồ cấu trúc hình 5.6: Kd Ucd KW K? Kbd 1+TbdP Ki 1/Rd 1+TeP Rd TmP KN ß γ ? Hình 7.1 Sơ đồ khối hệ thống Mô hệ thống Mô BBĐ hệ thống a) Sơ đồ cấu trúc III Hình 7.2 sơ đồ cấu trúc bơ biến đổi b) Kết mơ Hình 7.3 Kết mô BBĐ 2.Mô hoạt động mạch vòng dòng điện hành trình thuận a) Sơ đồ cấu trúc 86 n Kd Hình 7.4 Sơ đồ cấu trúc mạch vòng âm dòng điện có ngắt b).Kết mơ Hình 7.5 Kết mơ khâu phản hồi âm dòng điện có ngắt Mơ khâu phản hồi âm tốc độ hệ truyền động 3.1 với vận tốc a) Sơ đồ cấu trúc Hình 7.6 Sơ đồ cấu trúc phản hồi âm tốc độ với vận tốc b)Kết mơ 87 Hình 7.7 kết mô khâu phản hồi âm tốc độ với vận tốc 3.2 Với vận tốc v a.Sơ đồ cấu trúc Hình 7.8 Sơ đồ cấu trúc khâu phản hồi âm tốc độ với vận tốc v b.kết mô 88 Hình 7.9 kết mơ khâu phản hồi âm tốc độ với vận tốc v 3.3 Với vận tốc v a.Sơ đồ cấu trúc Hình 7.10 Sơ đồ cấu trúc khâu phản hồi âm tốc độ với vận tốc v b.kết mơ Hình 7.11 Kết mô khâu phản hồi âm tốc độ với vận tốc v Mô khâu phản hồi âm dòng điện hành trình ngược a.Sơ đồ cấu trúc 89 Hình 7.12 Sơ đồ cấu trúc phản hồi âm dòng hành trình ngược b.kết mơ Hình 7.13 Kết mơ khâu âm dòng có ngắt hành trình ngược Tổng hợp hai khâu phản hồi âm dòng có ngắt phản hồi âm tốc độ hành trình thuận a.Sơ đồ cấu trúc Hình 7.14 Sơ đồ ấu trúc tổng hợp hai khâu phản hồi hệ thống hành trình thuận 90 b Kết mơ Hình 7.15 Kết mơ tổng hợp hai khâu phản hồi hệ thống hành trình thuận Tổng hợp hai khâu phản hồi âm dòng có ngắt phản hồi âm tốc độ hành trình ngược a Sơ đồ cấu trúc Hình 7.16 Sơ đồ ấu trúc tổng hợp hai khâu phản hồi hệ thống hành trình ngược b Kết mơ Hình 7.17 Kết mô tổng hợp hai khâu phản hồi hệ thống hành trình ngược 91 92 ... Kết cấu máy bào mặt phẳng Máy bào giường cấu tạo từ nhiều chi tiết phức tạp, nhiều khối khác Ở ta mô tả kết cấu bên phận chủ yếu máy I Hình 1.1 Hình dáng bên ngồi máy bào giường hai trụ *Đế máy. .. Ngồi máy bào mặt phẳng dùng để xẻ rãnh hình T, V, én Máy bào gia cơng bề mặt chi tiết mức độ thô tinh khác Truyền động máy bào mặt phẳng chuyển động tịnh tiến bàn máy, bàn máy kéo động điện Chất... ±600 *Bộ phận truyền động Gồm máy điện xoay chiều, chiều chuyển động quay qua hộp truyền động truyền chuyển động cho phận máy Tóm lại: Máy bào giường cấu tạo hồn chỉnh có kết cấu chắn, gọn, đảm