Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
TỔNG QUAN, YÊU CẦU CÔNG NGHỆ VÀ TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ MÁY BÀO GIƯỜNG

TỔNG QUAN, YÊU CẦU CÔNG NGHỆ VÀ TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ MÁY BÀO GIƯỜNG

Tải bản đầy đủ - 0trang

+ Máy cỡ lớn: Chiều dài bàn Lb > 5m, lực kéo Fk > 70 kN



Hình 1.1 Hình dáng bên ngồi máy bào giường

Chi tiết gia cơng 1 được kẹp chặt trên bàn máy 2 chuyển động tịnh tiến qua

lại. Dao cắt 3 được kẹp trên bàn dao đứng 4, bàn dao được được kẹp chặt trên xà

ngang 5 cố định khi gia công, xà ngang 5 được giử cố định trên khung máy 6.

Trong quá trình làm việc, bàn máy di chuyển qua lại theo các chu kỳ lặp đi

lặp lại, mỗi chu kỳ gồm hai hành trình thuận và ngược. Ở hành trình thuận thực

hiện gia cơng chi tiết nên gọi là hành trình cắt gọt. Ở hành trình ngược bàn máy

chạy về vị trí ban đầu mà khơng cắt gọt, nên gọi là hành trình khơng 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 (mm/hành trình kép). Chuyển động tịnh

tiến qua lại của bàn máy gọi là chuyển động chính. Dịch chuyển của bàn dao sau

mỗi hành trình kép gọi là chuyển động ăn dao. Chuyển động phụ là những di

chuyển nhanh của xà, bàn dao, nâng đầu dao của hành trình khơng tải.

1.2. Các chuyển động cơ bản của máy bào giường

1.2.1.



Truyền động chính



Là chuyển động tịnh tiến qua lại của bàn máy. Đặc điểm chuyển động chính

của máy bào giường là đảo chiều với tần số lớn. Phạm vi điều chỉnh tốc độ di

chuyển bàn máy nằm trog dãi rộng và ổn định trong suốt q trình gia cơng chi

4 | Thiết kế hệ truyền động chính Máy Bào Giường



tiết. Quá trình quá độ chiểm tỉ lệ đáng kể trong chu kỳ làm việc, chiều dài bàn máy

càng lớn thì quá trình quá độ càng lớn.



Hình 1.2. Đồ thị tốc độ máy bào giường

Trên hình 1.2 là đồ thị tốc độ cơ bản thường gặp nhất, trong thực tế còn có

nhiều dạng đơn giản hay phức tạp hơn.

- Giả thiết bàn máy đang ở đầu hành trình thuận và được tăng tốc đến tốc độ

v0= 5 ÷15m/ph (gọi là tốc độ vào dao) trong khoảng thời gian t1.

- Sau khi chạy ổn định với tốc độ v0 trong khoảng thời gian t2 thì dao cắt bắt

đầu vào chi tiết. Dao cắt vào chi tiết ở tốc độ thấp nhằm mục đích tránh sứt mẻ dao

hoặc chi tiết.

- t3 dao cắt vào chi tiết và cắt với tốc độ v0 cho đến hết thời gian t3.

- t4 là khoảng thời gian bàn máy tăng tốc từ tốc độ v0 đến tốc độ vth gọi là tốc

độ cắt gọt.

- t5 là khoảng thời gian gia công chi tiết với tốc độ cắt gọt vth khơng đổi.

- t6 gần hết hành trình thuận, bàn máy sơ bộ giảm tốc độ từ tốc độ cắt gọt về

tốc độ v0 trong khoảng thời gian t6.

- t7 là thời gian tiếp tục gia công nhưng ở tốc độ v0

- t8 là khoảng thời gian dao được đưa ra khỏi chi tiết nhưng bàn máy vẫn

chạy với tốc độ v0.

- t9 là thời gian bàn máy được giảm tốc về 0 để đảo chiều sang hành trình

ngược.

5 | Thiết kế hệ truyền động chính Máy Bào Giường



- t10 là thời gian bàn máy tăng tốc nhanh sau khi đảo chiều sang hành trình

ngược đến tốc độ vng gọi là tốc độ không tải.

- t11 là khoảng thời gian bàn máy chạy ngược ở tốc độ vng khơng đổi.

- t12 gần hết hành trình ngược, bàn máy được giảm tốc về tốc độ v0 trong

khoảng thời gian t10.

- t13 là khoảng thời gian bàn máy vẫn chạy ngược với tốc độ v0 và bắt đầu

giảm tốc về 0 để đảo chiều.

- t14 là thời gian vận tốc giảm về 0 và đảo chiều để kết thúc một chu kỳ làm

việcvà chuẩn bị cho chu kỳ làm việc tiếp theo.

Tốc độ hành trình thuận vth được xác định tương ứng bởi chế độ cắt, thường

thì tốc độ hành trình thuận nằm trong khoảng từ 5 đến 120 m/ph, tốc độ gia cơng

có thể đạt 75 ÷ 120 m/ph. Do hành trình ngược là hành trình chạy khơng tải nên để

tăng hiệu suất của máy người ta thường chọn tốc độ hành trình ngược lớn hơn tốc

độ hàn trình thuận. Tức là : vng = k.vth ( thường k = 2÷3).

Năng suất của máy phụ thuộc vào số hành trình kép trong một đơn vị thời

gian:

n= =

(1.1.)

Trong đó: + Tck: Là thời gian một chu kỳ làm việc của bàn máy, [s]

+ tth :Là thời gian bàn máy chuyển động ở hành trình thuận, [s]

+ tng :Là thời gian bàn máy chuyển động ở hành trình ngược, [s]

Giảsử tốc độ bàn máy lúc tăng và giảm tốc độ không đổi thì:

+ tth (1.2)

+ tng (1.3)

Trong đó: + Lth, Lng: Là chiều dài hành trình của bàn máy ứng với tốc độ ổn

định vth, vng ở hành trình thuận và ngược.

+ Lg.th, Lh.th: Là chiều dài hành trình bàn trong quá trình tăng tốc

(g: gia tốc) và quá trình giảm tốc (h: hãm) ở hành trình thuận.

+ Lg.ng, Lh.ng: Là chiều dài hành trình bàn trong quá trình tăng tốc

và quá trình giảm tốc ở hành trình ngược.

+ vth, vng: Là tốc độ hành trình thuận và hành trình ngược của

bàn máy.

Thay các giá trị của tth và tng ở (1.2) và (1.3) vào (1.1) ta được:

n=

=

(1.4)

Trong đó:

6 | Thiết kế hệ truyền động chính Máy Bào Giường



+ L = Lth + Lg.th + Lh.th = Lng + Lg.ng + Lh.ng: Là chiều dài hành trình bàn máy

+ k = : Là tỉ số giữa tốc độ hành trình ngược và hành trình thuận

+ tdc Là thời gian đảo chiều của máy

Từ 1.4 ta thấy khi đã chọn tốc độ cắt tới hạn vth thì năng suất của máy phụ

thuộc vào hệ số k và thời gian đảo chiều của máy tdc. Khi tăng k thì năng suất của

máy tăng nhưng khi k > 3 thì năng suất của máy tăng khơng đáng kể vì lúc đó thời

gian đảo chiều tăng. Nếu chiều dài bàn Lb > 3m thì tdc ít ảnh hưởng đến năng suất

mà chủ yếu là k. Khi Lb bé nhất là khi tốc độ thuận lớn nhất vth = 75 ÷120 m/ph

thì tdc ảnh hưởng nhiều đế năng suất. Vì vậy khi thiết kế máy bào giường phải

giảm thời gian quá trình quá độ.

Một trong những biện pháp hiệu quả là xác định tỉ số truyền tổi ưu của cơ

cấu truyền động của động cơ đến trục làm việc, Đảm bảo máy khởi động với gia

tốc cao nhất.

Công thức xác định tỉ số truyền tổi ưu:

itư =

Trong đó:

+ M: Mơmen của động cơ lúc khởi động (Nm)

+ Mc : Mômen cản trên trục làm việc (Nm)

+ Jm ,Jđ : Mơmen qn tính của máy và động cơ(kg.m)

Nếu coi Mc = 0 thì: iư = Việc lựa chọn tỉ số truyền tối ưu ở máy bào

giường là khá quan trọng. Thời gian quá độ phụ thuộc vào mơmen qn tính của

máy. Mơmen qn tính của máy tỉ lệ với chiều dài máy.

Tuy nhiên thời gian quá trình q trình q độ khơng thể giảm nhỏ q được

vì bị hạn chế bởi:

-Lực động phát sinh trong hệ thống.

-Thời gian quá trình quá độ phải đủ lớn để di chyển đầu dao.+Phạm vi điều

chỉnh tốc độ:

D=

Trong đó :

+ vngmax: là tốc độ lớn nhất của bàn máy ở hành trình ngược,

thường vngmax = 75120 (m/ph).

+ vthmin: là tốc độ nhỏ nhất của bàn máy ở hành trình thuận,

thường vthmin = 4÷6 (m/ph).

Như vậy phạm vi điều chỉnh tốc độ nằm trong khoảng D = (12,5÷30)/1

1.2.2.



Truyền động ăn dao



7 | Thiết kế hệ truyền động chính Máy Bào Giường



Là sự dịch chuyển của bàn dao sau mỗi hành trình kép của chuyển động

chính. Cứ sau khi kết thúc một hành trình ngược thì bàn dao lại dịch chuyển théo

chiều ngang một khoảng gọi là lượng ăn dao.

Chuyển động ăn dao làm việc có tính chất chu kỳ, trong mỗi hành trình kép

làm việc một lần, từ thời điểm đảo chiều từ hành trình ngược sang hành trình

thuận, và kết thúc trước khi dao cắt và chi tiết.

Cơ cấu ăn dao làm việc với tần số rất lớn (có thể đạt 1000 lần/h). Hệ thống

di chuyển đầu dao vận hành theo hai chiều là di chuyển làm việc và di chuyển

nhanh. Chuyển động ăn dao có thế thục hiện bằng nhiều hệ thống: cơ khí, điện khí,

thủy lực, khí nén… Nhưng đồng thời sử dụng hệ thống điện cơ (động cơ điện và hệ

thống trục vít-ecu hoặc bánh răng, thanh răng)

1.2.3.



Các truyền động phụ



Ngồi truyền động chính và truyền động ăn dao,máy bào giường còn nhiều

truyềnđộng khác như:

- Truyền động nâng hạ xà:

Máy bào giường có giá đỡ là xà ngang có cơng dụng dùng để đỡ giá dao

vững chắc. Xà ngang được dịch chuyển lên xuống dọc theo hai trục máy nhằm

điều chỉnh khoảng cách giữa dao và chi tiết gia công.

- Truyềnđộng kẹp nhả xà:

Là truyền động được định vị để kẹp chặt xà trên hai trục của máy để gia công

chi tiết, hoặc nới lỏng xà để nâng giá dao, hạ dao. Truyền động được thực hiện nhờ

động cơ xoay chiều qua hệ thống cơ khí. Tác dụng của lực nêm chặt bao nhiêu tùy

ý do ta điều chỉnh chuyển động với việc nâng hạ xà như trên.

- Bơm dầu:

Khi cấp điện cho hệ truyền động làm việc thì bơm dầu cũng phải được làm

việc, lượng dầu trong máy đảm bảo thì rơle áp lực mới hoạt động kích hoạt làm kín

mạch cho chuyển động của bàn. Áp lực cần thiết là 2,5 atm, hệ thống bơm dầu

được thực hiện từ động cơ xoay chiều.

- Quạt gió:

Động cơ quạt gió là động cơ xoay chiều đảm bảo cho hoạt động của máy

làm việc với nhiệt độ cho phép



8 | Thiết kế hệ truyền động chính Máy Bào Giường



1.3. Phụ tải của truyền động chính

Phụ tải của truyền động chính được xác định bởi lực kéo tổng. Nó là tổng

của hai thành phần lực cắt và lực masat:

Fk = Fz + Fms

Trong đó:

Fk: Lực kéo tổng (N)

Fz: Lực cắt (N)

Fms: Lực masat (N)

1.3.1.



Ở chế độ làm việc

Đây là chế độ làm việc ở hành trình thuận, lực masat được xác định:

Fms = µ.[ Fv + g.(mct+mb) ]

Trong đó:



1.3.2.



µ = 0.05÷0.08 là hệ số masat trượt

Fv = 0.04Fz là thành phần thẳng đứng của lực cắt (N)

mct, mb là khối lượng chi tiết và bàn (kg)



Ở chế độ không tải



Do thành phầnlực cắt bằng không nên lực ma sát:

Fms = μ.g(mct + mb )

Lực kéo tổng :

Fk = Fms = μ.g(mct + mb)

Quá trình bào chi tiết ở máy bào giường được tiến hành với công suất gần

như không đổi tức là lực cắt lớn tương ứng với tốc độ cắt nhỏ và lực cắt nhỏ tương

ứng với tốc



9 | Thiết kế hệ truyền động chính Máy Bào Giường



Hình 1.3 Đồ thị phụ tải chính

Với những máy bào giường cỡ nặng thì đồ thị phụ tải như hình 1.3:

-Trong vùng: 0 < v < vgh thì lực kéo là hằng số

-Trong vùng: vgh < v < vmax thì cơng suất kéo Pk gần như khơng đổi

1.4. Tính tốn chọn động cơ

1.4.1.



Các số liệu ban đầu

Tốc độ hành trình thuận: vth = 25 (m/ph)

Tốc độ hành trình ngược: vng = 60 (m/ph)

Bán kính lực cắt quy đổi lực cắt về trục động cơ điện: ρ= = 0,004 (m)

Hiệu suất định mưc của động cơ: η = 0,81

Hệ số masat sát trượt giữa bàn và gờ trượt: µ=0,081

Chiều dài hành trình bàn: Lb = 4 (m)

Khối lượng bàn: mb = 600 (kg)

Lực cắt: Fz = 30 (kN)

Khối lượng chi tiết: mct = 500 (kg)

- Tốc độ góc khi vào dao:

ω0 = = 25 (rad/s)

- Tốc độ góc ở hành trình thuận:

ωth = = 104,17 (rad/s)

- Tốc độ góc ở hành trình ngược:

ωng = = 250 (rad/s)



1.4.2.



Lựa chọn chủng loại động cơ



10 | Thiết kế hệ truyền động chính Máy Bào Giường



Đổi chiều khi hết chu kỳ làm việc là đặc điểm làm việc của máy bào giường,

do vậy yêu cầu của hệ truyền động cho máy bào giường là khả năng quá tải lớn,

momen khởi động lớn. Do vậy đối với máy bào giường thì ta chọn động cơ một

chiều với ưu điểm momen khởi động lớn, dễ điều chỉnh tốc độ, dể đảo chiều quay.

Do công nghệ phát triển hiện nay người ta đã thiết kế các van điện tử dùng để

chỉnh lưu dòng xoay chiều thành một chiều với cơng suất lớn, hiệu quả cao.

Nhược điểm cơ bản của động cơ một chiều là do cấu tạo phức tạp nên giá

thành đắt.

1.4.3.



Tính chọn sơ bộ cơng suất động cơ



Tính tốn phụ tải chính của máy bào giường:

Phụ tải chính của máy bào giường (chuyển động của bàn máy) được xác định

bởi lực kéo tổng. Nó là tổng của lực cắt và lực masat: Fk = Fz + Fms

a. Ở hành trình thuận:

Lực masat:

Fms = µ.[ Fy + g.( mb + mct )

Với Fy = 0,4.Fz (theo công thức kinh nghiệm)

+ Lực kéo tổng ở hành trình thuận:

Fk = Fz + µ.[ Fy + g.( mb + mct ) ]

= 30000 + 0,081.[0,4.30000 + 9,8.(600+500)] = 31,85 (kN)

+ Công suất động cơ trong hành trình thuận:

Pth = == 16,4 (kW)

b. Ở hành trình ngược:

Do thành phần lực cắt bằng khơng nên: Fms = µ. g.( mb + mct )

Lực kéo tổng: Fk = Fms = µ. g.( mb + mct )

= 0,081.9,8.(600 +500) = 0,9 (kN)

c. Chọn động cơ:

+ Công suất đầu trục động cơ khi cắt chính là cơng suất động cơ trong hành

trình thuận:

Pth = 16,4 (kW)

+ Tốc độ góc khi vào dao: chọn v0 = 6 (m/ph)

ω0 = = = 25 (rad/s)

+ Tốc độ góc ở hành trình thuận: vth = 25 (m/ph)

ωth = = = 104,2 (rad/s) (= 995 vòng/phút )

11 | Thiết kế hệ truyền động chính Máy Bào Giường



+ Tốc độ góc ở hành trình ngược: vng = 60 (m/ph)

ωng = = = 250 (rad/s) ( = 2387 vòng/phút )

Bảng 1.1. Số liệu tính tốn được:

Chế Vận

Vận

Tốc

Tốc

độ

tốc

tốc

độ

độ

cắt

thuận ngược góc

góc

Vth

Vvn

thận

ngược

(m/ph (m/ph Wth

Wng

)

)

(v/ph) (v/ph)



Lực

cắt

Fz

(kN)



Cơng

suất

đầu

trục

Pth

(kW)



Cơng

suất

tính

tốn

Ptt

(kW)



1



30



16,4



39,36 48,6



25



60



995



2387



Cơng

suất



(kW)



Hình 1.4. Đồ thị công suất và vận tốc

Bảng 1.2. Động cơ được chọn có các thơng số sau:

P (kW) n ( v/p) Udm(V) Idm (A) R (Ω) J(kg.m2) Ukt (V) Ikt(A

)

29

1000

220

151

0,07

1,2

220

3,1



1.4.4.



Kiểm nghiệm động cơ đã chọn

Kiểm nghiện động cơ theo điều kiện phát nóng, ta xây dựng đồ thị phụ tải

tồn phần I = f(t), trong đó xét tới cả thời gian xác lập và quá độ

+ Tốc độ góc định mức của động cơ:



12 | Thiết kế hệ truyền động chính Máy Bào Giường



ωdm = = = 104,7 (rad/s)

+ Hệ số của động cơ:

kɸdm = == 2 (vb)

+ Tổn hao Momen của động cơ:

M0 = kɸdm.Idm - = 2.151 - = 25 (N.m)

a. Các thông số động cơ khi không tải:

+ Tổn hao khơng tải cơ ở hành trình thuận:

∆P0th = 0,6.Pth.(1-η) = 0,6.16,4.(1-0,81) = 1,87 (kW)

+ Tổn hao masat trên gờ trượt không tải:

∆Pp = = = 0,09 (kW)

⇒ Công suất động cơ khơng tải ở hành trình thuận:

Poth = ∆P0th + ∆p = 1,87 + 0,09 = 1,96 (kW)

+ Momen điện từ lúc không tải:

Mdt0 = M0 + Mth0 = M0 + ∆P0th.1000/ω0

= 25 + = 103,4 (N.m)

+ Dòng điện động cơ khơng tải ở hành trình thuận:

I0 = = = 51,7 (A)

b. Các thông số của động cơ khi tải đầy:

+ Momen điện từ của động cơ trong hành trình thuận khi đầy tải:

Mdt.th = M0 + Mth = M0 + Pth.1000/ωth

= 25 + (16,4.1000)/104,2 = 182,4 (N.m)

+ Dòng điện khi động cơ đầy tải:

Ith = = = 91,2 (A)

c. Các thông số của động cơ ở hành trình ngược:

Để động cơ có thể chạy được với tốc độ ngược ωng = 250 (rad/s) ta dùng

phương pháp thay đổi từ thơng.

Ta có tốc độ khơng tải: ωox = = > ωng = 250 ⇒ kɸx < 0,88

⇒ Ta giảm kɸx = 0,8 (vb) Khi đó ωox = = 275 ( rad/s )

+ Momen điện từ ở hành trình ngược:

Mdt.ng = ∆M0 + = 25 + = 32,8 (N.m)

+ Dòng điện ở hành trình ngược:

13 | Thiết kế hệ truyền động chính Máy Bào Giường



Ing = Mdt.ng/ kɸx =32,8/0,8 = 41 (A)

d. Dòng điện quá độ:

Iqd = k.Idm = 2.151 = 302 (A)

Với k là hệ số quá độ (thường k = 2÷3)

e. Tính tốn các khoảng thời gian trong hành trình của máy bào

giường:

+ Thời gian quá độ của động cơ được tính theo cơng thức sau:

Tqd = .∆ω = .( ω2 – ω1 )

Với: J = 1,2 (kg.m2) momen quán tính của động cơ

Mc, Ic: Momen và dòng điện phụ tải của động cơ

ω1, ω2: tốc độ đầu và cuối hành trình



Hình 1.5. Đồ thị thời gian tốc độ hành trình bàn máy bào giường:

Các khoảng thời gian ở hành trình thuận:

+ Tính thời gian t1 và t9:

Có: Ic = I0 = 51,7 (A)

ω1 = 0 (rad/s)

ω2 = ω0 = 25 ( rad/s)

14 | Thiết kế hệ truyền động chính Máy Bào Giường



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

TỔNG QUAN, YÊU CẦU CÔNG NGHỆ VÀ TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ MÁY BÀO GIƯỜNG

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×