Luận văn Trang bị điện cho nhóm máy dập

Chương I : TỔNG QUAN VỀ MÁY DẬP. 1.1. Đặc điểm công nghệ máy dập. Khái niệm : Dập là phương pháp gia công bằng áp lực lợi dụng biến dạng dẻo của kim loại để tạo ra sản phẩm có hình dạng và kích thước mong muốn. Có 2 loại dập : dập nóng và dập nguội. Chúng chiếm vị trí quan trọng trong công nghiệp sản xuất sản phẩm, chúng không chỉ đảm bảo cho ra các phôi có phẩm chất lượng cao, chính xác để gia công cơ khí mà còn là thao tác hoàn thiện trong nhiều trường hợp. Công nghệ dập tiến tới tạo ra các chi tiết đảm bảo kích thước, hình dạng và chất lượng bề mặt cuối cùng mà chỉ cần gia công tinh bằng cơ khí và không cần gia công cơ khí thêm trong một số trường hợp. Máy dập thường được chia làm 2 loại : - Loại chỉ thực hiện một nguyên công. - Loại thực hiện được nhiều nguyên công liên tiếp : + Máy dập có bánh đà. + Máy dập không có bánh đà. Áp lực gia công trên máy thường lớn và rất lớn, được tạo ra dưới dạng xung lực đột biến. Thời gian thao tác ( lực tác dụng vào phôi để gây biến dạng ) thường ngắn hoặc rất ngắn so với thời gian 2 lần thao tác ( 5 ÷ 10% ). 1.2. Đặc điểm phụ tải. Ở đây ta xét với máy dập có bánh đà. Máy dập chỉ có một loại chuyển động duy nhất : chuyển động tịnh tiến lên – xuống của búa thông qua trục khuỷu. Tốc độ trượt là tốc độ thay đổi tùy thuộc góc quay của trục khuỷu. Động cơ truyền động chính của máy làm việc trong điều kiện tải thay đổi liên tục, nghĩa là luôn ở trang thái quá độ. Chuyển động của máy dập là chuyển động tịnh tiến lên – xuống của búa: - Không yêu cầu điều chỉnh tốc độ. - Không yêu cầu đảo chiều quay. - Không dùng hệ chỉnh lưu. 1.3. Yêu cầu truyền động và trang bị điện. Máy dập là máy có tốc độ cao và cần đảm bảo gia công chi tiết với số lượng cần và chất lượng yêu cầu trên cơ sở giá thành nhỏ nhất. Động cơ của máy dập phải có cấu tạo và khả năng sử dụng lâu dài cho phép trong điều kiện sản xuất như : nhiệt độ cao, rung động… Đối với mạch chuyền động cơ khí : đảm bảo truyền lực và đảm bảo thay đổi tốc độ trên trục động cơ thành tốc độ gia công phù hợp trên đầu trượt. Với tốc độ gia công cho trước mà tốc độ định mức của động cơ càng lớn thì bộ truyền động cơ khí càng lớn, phức tạp hơn, giá thành cao… Như vậy TBD cho máy dập cần đảm bảo một số yêu cầu sau: - Phù hợp tính chất máy và thực hiện được thao tác công nghiệp, chịu rung động,nhiệt độ cao… - An toàn và thuận tiện khi làm việc. - Đạt năng suất cần thiết với chất lượng sản phẩm cao. - Độ tin cậy cao trong khai thác. - Các khí cụ điện và thiết bị điện… cần phải đặt trong tủ điện riêng biệt, còn động cơ điện và nam châm điện, công tác hành trình dặt ngay trên máy. Và tủ điện cần có tiếp đất (bảo vệ khi có rò điện). Chế độ làm việc của máy dập : mạch khống chế máy, tùy từng máy có thể có ba chế độ làm việc: - Dập liên tục ( ở chế độ tự động hoặc chế độ bằng tay). - Dập một nhát (điều khiển nút bấm hay bàn đạp). Ở chế độ này đầu trượt sau một hành trình sẽ dừng lại ở vị trí ban đầu. - Chạy điều chỉnh máy. 1.4. Tính chọn công suất cho động cơ truyền động chính. a. Tính theo phương pháp gần đúng : Hình 1.1. Biểu đồ tốc độ ω và mômen M theo góc quay α và đồ thị đơn giản của mômem M. Tỉ số = (5-10%) nhỏ lên sự thay đổi của Mc trong giới hạn góc có thể bỏ qua. Nếu gọi là năng lượng cần để thực hiện thao tác biến dạng và thắng các lực cản khác trong mạch động học cơ khí của máy thì Mômen thao tác được tình theo công thức : Mtt = Attαtt Nếu là năng lượng không tải thì mô men không tải trung binh là: Mkt = Aktαkt Nếu coi mô men bánh đà vô cùng lớn thì mô men trung bình trên động cơ cần có là: Mtb = Mtt αtt+ Mktαkt2π Chọn mô men theo điều kiện định mức: Mdm≥Mtb Nhưng trên thực tế, khi có bánh đà tải trên trục động cơ không san bằng hoàn toàn được, nên có thể coi : Mdm≥Mtb (k: là hệ số dựu trữ) Chọn k theo kinh nghiêm: k= 1, 2, - 1.5 Công suất định mức của động cơ: Pdm= kPtb với giả thiết : ωtb ≈ωdm Năng lượng cấp cho bánh đà do giảm tốc độ lúc thao tác bằng hiệu động năng bánh đà trước và sau thao tác: Att = Jbd ω2max2 - Jbd ω2min (1) Trong đó: Jbd là mô men quán tính của bánh đà (). ω max, ω min là: tốc độ góc lớn nhất, nhỏ nhất của bánh đà( ). Vậy (1) có thể viết lại như sau: Trong đó : tốc độ góc trung bình () độ không đồng đều bánh đà () Từ đó ta tính được : b. Tính theo phương pháp chính xác: Trong thời gian thao tác công thực hiện bởi động cơ và bánh đà: Att = φ1φ2Mcdφ = φ1φ2M dφ + J ω2max- ω2min2 (2) Trong đó : là góc quay trên trục động cơ. Vì và lên coi và thì khi đó: Att = limφ2→φ1φ1φ2Mcdφ Còn và thay đổi từ đến do mô men của động cơ không thể lớn đến vô hạn lên: limφ2→φ1φ1φ2Mcdφ Thay: , vào (2) ta có : (3) Trong đó : tốc độ không tải lí tưởng của động cơ. độ trượt tương ứng với . Hình 1.2. Đồ thị đang tải nhọn. Để đảm bảo năng suất máy, phải lưu ý thời gian chu kì khi máy làm việc ở chế độ tự động. trong trường hợp tải lí tưởng nhọn thì thời gian chu kì chính là thời gian tăng tốc từ cực tiểu tới cực đại. Và được tính theo công thức: tck = ω minω maxdω tck Vì: nên: thay vào ta được tck = -Jω0S maxSmindSM = Jω0S minSmaxdSM (4) Trong trường hợp động cơ không đồng bộ: Thay vào (3) ta được: tck= Jω02MthS minSmax SSth- SthSds = (5) Từ biêu thức trên để thực hiện điều kiện bảo vệ năng suất đối với máy cho. Động cơ phải đảm bảo thực hiện công (thông qua bánh đà) khi thao tác với chu kì cần phải có chế độ nhiệt như khi làm việc với công suất định mức ở tải liên tục. hay: 0tckMω0sdt = Mdmω0Sdmtct (6) Vế trái của (6) biểu thị năng lượng đốt nóng rôtor khi động cơ làm viêc trong 1 chu kì máy dập trục khuyên; còn vế phải là tổn thất năng lượng khi động cơ làm việc định mức trong cùng thời gian chu kì. Nếu thỏa mãn thì tổn thất năng lượng trên stator cũng như nhau, vì chúng tỉ lệ với nhau. Thay vào (6) ta có: 0tcksJdω = Mdmω0Sdmtct Jω0 SminSmaxsds = MdmSdmtct Hay : (7) Vậy cuối cùng bài toán đưa đến vấn đề cần phải giải đồng thời 3 phương trinh: (3); (6); (7) trong đó : đã biết còn là ẩn số, sau khi giải ta tìm được: Trong đó : hệ số đặc trưng của động cơ không đồng bộ. Và có thể tính theo công thức: k hệ số dự trữ hệ số chọn trong giới hạn 0.85 đến 0.95 Bảng 1.3: chọn các đại lượng theo số hành trình máy dập Đại lượng Số hành trình trong 1 phút Dưới 15 15 đến 50 Trên 50 0.120.08 0.080.04 0.040.02 K 1.2 1.3 1.41.6 0.83 0.9 0.95 Ở các máy làm việc một nhát một, đồ thị tải phức tạp hơn vì tải nhọn xuất hiện khi đóng li hợp nối (điện từ hoặc cơ khí) công đóng li hợp là: Trong đó: J’ mô men quán tính của các phần bị dẫn trên mạch động cơ quy đổi về trục li hợp. Công dùng để tăng tốc các phần tử bị dẫn khi đóng van li hợp thắng và tổn hao do trượt đĩa li hợp Công suất động cơ điện và mô men quán tính của bánh đà được tính theo công thức: Trường hợp 1 xung nhọn mà hành trình làm việc lien tục thì: Trường hợp tải 2 xung nhọn máy làm việc phát một thì: P là hệ số sử dụng hành trình, bằng tỉ số giữa thời gian chuyển động của đầu trượt và thời thời gian cả hành trình. (hệ số này thường cho khi thiết kế máy) Trong hệ chuyền động dùng đai hình thang thì cần tính đến độ trượt đai vì độ trượt định mức nhỏ, độ trượt đai có ảnh hưởng lớn, do vậy phải tăng them 1 lượng khi tính . Vậy khi đó hệ số đặc trưng của động cơ sẽ được tính theo công thức: Phương pháp trên được kiểm tra và thực nghiệm cho thấy nó có độ chính xác cao khi Nếu thì sai số vẫn có thể bỏ qua. Chương II : PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ TRUYỀN ĐỘNG CỦA MÁY DẬP CÓ BÁNH ĐÀ. 2.1. Phân tích sơ đồ. a. Mạch lực. - Mạch lực gồm các phần tử : + 1 Động cơ xoay chiều 3 pha roto dây quấn + Actomat A để cấp nguồn - Sự làm việc của động cơ Roto dây quấn khi có bánh đà. Máy rèn, dập thường có công suất rất lớn hơn 75Kw nên dùng động cơ roto dây quấn. Tổn thất trong động cơ này chia làm 2 phần : Tồn thất không đổi , tổn thất thay đổi. Tổn thất thay đổi trong mạch roto và Stato tương ứng , : ∆Ptd2= Mw0s ∆Ptd1=Mw0 r1r2'+rph' Trong đó : r’ph điện trở phụ ở mạch roto quy đổi về mạch stato. Hình 2.1. Đặc tính nhân tạo Snt. Hai tổn thất này biểu hiện dưới dạng nhiệt tỏa ra trong cuộn động cơ và trong điện trở R2 , Rph + Phần tỏa nhiệt trong cuộn roto : ∆P’td2 = ∆Ptd2 r2'r2'+rph' = Mw0s r2'r2'+rph' + Tổng tổn hao trong động cơ : ∆P’td2 + ∆Ptd2 = Mw0s r2'r2'+rph' ( 1+r1r2' ) Sự tương quan giữa độ trượt trên đặc tính cơ tự nhiên ( Sn ) và đặc tính cơ nhân tạo ( Snt ) ứng với cùng một momen trên trục ĐC : stnsnt= r2'r2'+rph' Khi thế vào phương trình tổn thất tổng ta có : ∆P’td2 +∆Ptd1 = Mw0stn (1+ r1r2' ) Nhận xét : + Khi mômen thay đổi : tổn thất tổng không phụ thuộc vào giá trị điện trở phụ của rôto + Độ trượt trên đặc tính nhân tạo ứng với momen định mức sẽ là độ trượt cho phép làm việc lâu dài nếu điều kiện làm mát giữ nguyên - Chọn truyền động bánh đà theo điều kiện mở máy. Mở máy đối với máy rèn dập là rất nặng nề vì mômen quán tính của bánh đà lớn (20 ÷ 70 mômen roto động cơ ) => động cơ có thể bị quá nóng. Ta áp dụng phương thức mở máy theo một số cấp điện trở ở mạch roto => tăng giá trị mômen trung bình , giảm thời gian mở máy , nhưng tổn hao mở máy lớn . Mômen mở máy : Mmax = (0.8÷0.85 ) Mth Thưởng máy rèn dập cơ công suất định mức dưới 50÷100kw có 2 cấp công suất mở máy , trên 100kw thì có 3 cấp mở máy. - Điều chỉnh tốc độ : + Ở máy rèn dập có bánh đà , mạch truyền động cơ khí đảm bảo truyền lực và thay đổi tốc độ trên trục động cơ thành tốc độ gia công phù hợp trên đầu trượt . + Sự thay đổi tốc độ biến dạng phôi ban đầu phụ thuộc vào đặc điểm tốc độ gia công vật liệu , độ lớn và hình dạng , nhiệt độ phôi . Sự thay đổi này có thể nâng cao chất lượng gia công và năng suất . Do vậy các máy rèn rập đời mới thường có truyền động chính có thể điều chỉnh tốc độ quay của truyền động chính cho phù hợp với chu trình làm việc của các máy khác . Cuối cùng có thể chạy tốc độ nhỏ để điều chỉnh máy. + Vì động cơ truyền động chính là động cơ 3 pha nên người ta có thể điều chỉnh tốc độ bằng biến tần . b. Phần tử điều khiển. - Sơ đồ điều khiển máy dập: Hình 2.2. Sơ đồ điều khiển máy dập. - Có 4 chế độ hoạt động : + Dập tự động. + Dập nhát một bằng 2 nút bấm. + Dập nhát 1 bằng bàn đạp. + Điều chỉnh bằng 1 nút bấm. 2.2. Phân tích các điều kiện liên động của sơ đồ truyền động máy dập có bánh đà. - Các thành phần chính của mạch điều khiển : + Công tắc tơ K để đóng mạch khởi động động cơ truyền động chính . + Biến áp cung cấp các cấp điện áp : 127v, 36v,6v dùng cho mạch điều khiển. + Đèn báo 1Đ báo điện vào máy , 2Đ báo động cơ bắt đầu chạy, + Thiết bị chỉ huy CH có trục nối với trục khửu , với hai tiếp điểm : thường mở CH1 và thường đóng CH2 . CH1 đóng ở điểm chết dưới của trục khuỷu , CH2 mở ra khi tới điểm chết trên của trục khuỷu. + Các tiếp điểm CM gồm có : CM1 ,CM2 ,CM3,CM4,CM5,CM6 dùng để điều khiển trong các chế độ dập của máy Ta có bảng đóng mở tiếp điểm ở các chế độ dập : Chế độ tiếp điểm Tự động Dập nhát một Chỉnh máy Nút bấm Pedan CM1 CM2 CM3 CM4 CM5 CM6 - X X - - - - X - X X - - X - X - X X - - - - - + Nam châm NC của van điện – khí , cấp khí đóng bộ li động + Các role 1R, 2R để điều khiển kín mạch cho cuộn nam châm NC + Tiếp điểm bảo vệ LCB : khi lưới chắn bảo vệ của máy hạ xuống thì tiếp điểm LCB kín + Tiếp điểm PĐ : tiếp điểm của Pedan dùng trong chế độ dập nhát 1 điều khiển bằng bàn đạp chân . + Nút bấm 1X, 2X : điều khiển ở chế độ dập nhát 1 bằng 2 nút bấm. 2.3. Thuyết minh hoạt động sơ đồ truyền động máy dập ở các chế độ. Sau khi chọn chế độ làm việc thông qua các tiếp điểm CM , đóng aptomat A cấp điện vào máy . Đèn 1Đ báo có điện vào máy . Bấm MĐ để chạy động cơ Đ cho truyền động chính là bánh đà được tích lũy năng lượng . Đền 2Đ báo động cơ chạy . Trục khuỷu chạy theo chế độ đã được định sẵn sau thao tác đóng li hợp . Ở chế độ làm việc tự động thì máy chỉ làm việc được khi màn chắn đã được hạ xuống làm tiếp điểm LCB đóng kín . - Chế độ làm việc tự động : Các tiếp điểm CM2,CM3 kín . Bấm M thì 2R có điện và tự duy trì . cuộn hút NS có điện liên tục và máy dập liên tục . dừng máy nhờ ấm Stop. - Chế độ dập nhát 1 điều khiển 2 bằng tay : Hình 2.3. Sơ đồ điều khiển li hợp ma sát. Máy làm việc mà không cần phải hạ lưới bảo vệ, tiếp điểm LCB không có tác dụng . Các tiếp điểm CM2,CM4,CM5 kín . Để dập bấm 2 nút 1X và 2X. Thiết bị chỉ huy CH có trục nối với trục khửu , với hai tiếp điểm : thường mở CH1 và thường đóng CH2 . CH1 đóng ở điểm chết dưới của trục khuỷu , CH2 mở ra khi tới điểm chết trên của trục khuỷu. Khi cấp điện áp cho mạch điều khiển , role 1R tác động và tự duy trì đồng thời đóng sẵn mạch cho role 2R . Khi 2 tay ấn vào hai nút 1X,2X thì 1R đóng mạch cuộn nam châm NC của van điện khí , cấp khí đóng li hợp . Trục khuỷu bắt đầu quay, đến điểm chết dưới , CH1 đóng , đầu dập bắt đầu đi lên và người vận hành có thể bỏ tay khỏi nút bấn mà vẫn không sợ vô ý bị dập vào tay . Role 2R được duy trì khi đầu dập đi lên nhờ tiếp điểm CH1 . Gần điểm chết trên , các tiếp điểm CH1 và CH2 đều mở và đầu dập dừng . Nếu người vận hành ấn liên tục 1N và 2N tì 1R vẫn có điện do tự duy trì qua CH2 . NHưng tới gần điển chết trên thì CH2 bị mở .1R mất điện và tiếp điểm 1R tự duy trì cũng mở ra nên sau đó CH2 có đóng thì 1R cũng không thể có điện . Để có hành trình mới phải nhả nút bấm ,và sau đó nhấn lại . - Chế độ dập nhát 1 điều khiển bằng chân : Các tiếp điểm CM2,CM4,CM6 kín . Tiếp điểm CM6 kín để đưa tiếp điểm của pedan PĐ vào mạch điều khiển . Tiếp điểm CM5 mở ở chế độ này để cắt mạch nút bấm 1X và 2X điều khiển tay . Làm việc tương tự như chế độ làm việc gần tương tự như đối với chế độ dập phát 1 điều khiển bằng tay - Chế độ điều chỉnh : Tiếp điểm CM1 kín . Đầu dập chỉ chuyển động khi nút M bị ấn , cũng có thể dùng nút M để thử việc đóng li hợp ngay cả khi động cơ Đ ngứng quay. Để nâng cao độ tin cậy người ta dùng sơ đồ sau : Hình 2.4. Sơ đồ điều khiển vùng van qua khâu cấp khí. Ta thấy li hợp được cấp khí qua 2 van điện – khí nối tiếp và mở các van bằng 2 cuộn hút riêng 1NS ,2NS qua 2 role trung gian 2R,3R. Sơ đồ đảm bảo nhả li hợp ngay cả khi chưa ngắt 1 trong các van , 1 trong các cuộn hút hoặc 1 trong các role . Sơ đồ cũng cho phép 2 công nhân cùng làm việc khi đồng thời ấn các nút 1X,2X,3X còn 3x,4x bị ngắn mạch qua khóa chuyển mạch CK. CH1,CH2 đóng nhờ dạng cam khác nhau nhằm thay đổi thời gian phải ấn nút để có hành trình làm việc .Thời gian làm việc dài hay ngắn thay đổi nhờ chuyển mạch CM qua tiếp điểm CM1,CM2 .Khi CM3 kín thì chỉ cần ấn nút rồi thả ngay , máy đã có thể làm việc. CH3 của thiết bị chỉ huy mở máy khi trục khuỷu quay gần tới điểm chết trên. Tiếp điểm RD của rơle áp suất đóng lại khi dầu bôi trơn đủ áp suất . a. Sơ đồ điều khiển logic không tiếp điểm bộ li hợp máy : Hình 2.5. Sơ đồ điều khiển logic không tiếp điểm bộ li hợp. Sơ đồ này đảm bảo chế độ làm việc như sau : + Dập nhát một với việc ấn lâu các nút bấm. + Dập nhát một với việc ấn nhanh các nút bấm. + Tự động ( dập liên tục ). + Thử máy. Các chế độ này được chuyển , nhờ chuyển mạch 1CM có các tiếp điểm như sau : 1CM-1; 1CM-2; 1CM-3; 1CM-4; 1CM-5. Ở chế độ dập nhát một có thể điều chỉnh bằng tay hoặc bằng chân (pedan) , điều này được thay đổi tùy theo vị trí đặt của chuyển mạch 2CM : 2CM-1; 2CM-2; 2CM-3. Trước tiên để phân tích mạch điều khiển logic , ta xét qua bộ nhớ được tạo bởi 2 phần tử AND và OR , có thêm phần tử NOT : Y= x1 y + x2 Y : Tín hiệu ra X1 : Tín hiệu xóa X2 : Tín hiệu vào + Không có tín hiệu : x1 = 0 ,x2 = 0 : Y =1.0 +0 = 0 + Có tín hiệu : x1 = 0 ,x2 =1 : Y=1.0 +1 =1 + Khi mất tín hiệu x2 , có nhớ xảy ra : Y =1.1 + 0 =1 + Nếu có tín hiệu xóa x1 : Y = 0.1+0 = 0 - Chế độ dập nhát một nhấn lâu các nút bấm : Khi cấp điện áp cho bộ điều khiển , tín hiệu qua tiếp điểm thường đóng của nút bấm 1D, 2D và qua tiếp điểm đã đóng ở chế độ điều khiển tay 2CM-3 tới đầu vào b của phần tử OR1 và được nhớ . Đầu vào a của phần tử AND4 có tín hiệu logic 1 . Khi nhấn 2 nút 1D và 2D , tín hiệu logic 1 từ đầu ra phần tử AND1 tới đầu vào b phần tử OR2 và tiếp tục đi qua AND4 ,OR3,OR4 , bộ khếch đại KĐ tới nam chân NS để đóng li hợp. Đầu dập sẽ đi xuống . Vì ở chế độ này, tiếp điểm chuyển mạch 1CM-2 ngắt bộ nhớ 2 nên muốn giữ mức logic 1 ở đầu ra phần tử OR2 cần phải giữ 2 nút bấm 1N và 2N cho tới khi đầu dập xuống tương ứng với điểm chết dưới cua trục khủy và bắt đầu đi lên để đầu ra bộ chỉ huy Kd , bằng các chuyển mạch hành chình không tiếp điểm , có mức logic 1 . Tín hiệu này được nhớ trong bộ nhớ 3 , khi đó có thể rời tay khỏi nút bấm 1D, 2D. Gần điểm chết trên của trục khuỷu , tín hiệu đầu ra của K d mất , bộ nhớ 3 bị xóa và nam châm NS bị ngắt . Đầu dập dừng lại . Nếu cứ ấn liên tục 1D và 2D thì sau khi đẩu ra của bộ Kd cơ mức logic 1 , qua tiếp điểm 1CM-3 , đầu vào đảo sẽ có tín hiệu và bộ nhớ 1 bị xóa . Tới gần điểm chết trên của trục khuỷu , đầu ra của Kd có mức logic 0 , đầu ra của phần tử AND 3 và đầu vào a phần tử OR3 cũng vậy . Lúc này đầu vào b của phần tử AND1 có tín hiệu logic 1 , nhưng đầu ra của nó tức đầu vào a của phần tử OR1 là mức logic 0 nên qua 1D , 2D , đầu vào b của b của phần tử OR2 , đầu vào b của phần tử AND4 đều có cùng mức logic 0 . Do 1D,2D vẫn bị ấn nên đầu vào b của phần tử OR1 cũng không có tín hiệu và đầu vào a của phần tử AND4 có mức logic 0 , li hợp vẫn bị ngắt , hành trình không lập lại đuợc . - Chế độ dập nhát 1 không phải giữ nút bấm lâu : Tiếp điểm 1CM-2 kín nên khi nhấn 2D thì bộ nhớ 2 nhớ . hoạt động cũng gần tương tự như đối với trờng hợp trên - Chế độ tự động : Ở chế độ tự động dập tới tiếp điểm 1CM-3 và việc xóa bộ nhớ 1 và bộ nhớ 2 khi đầu dập tới phần vị trí vao nhất sẽ không có . Dừng máy nhớ nút STOP để xóa bộ nhớ 2 và xóa tín hiệu vào đầu b của phần tử OR3 . Máy dừng khi đầu dập lên cao nhất . - Chế độ điều chỉnh : Đóng li hợp nhờ nút 3D. b. Máy dập điều khiển theo chương trình : Hệ điều khiển theo chương trình thường được dùng trong các máy rèn dập hiện đại , nhất là các máy thuộc một dây chuyền sản xuất nào đó , chẳng hạn như để điều chỉnh tốc độ đầu dập trong các máy ép thủy lực , thay đổi áp suất trong các thiết bị ép chất dẻo …. - Sơ đồ cấu trúc kín điều khiển theo chương trình có mạch vòng phản hồi : Hình 2.6. Sơ đồ cấu trúc điều khiển theo chương trình có mạch vòng phản hồi. Thiết bị điều khiển ĐK thực hiện giải mã chương trình cho ra thông tin điều khiển X1 , đảm bảo mọi chuyền động cần thiết cho các cơ cấu trong máy . Tín hiệu X1 đưa đến bộ so sánh SS với tín hiệu phản hồi X2 thu được từ cảm biến ( khối cảm biến nàu kiểm tra hoạt động của cơ cấu làm việc LV ) . Sai lệch sẽ được đưa qua bộ khuếch đại KĐ , rồi tới cơ cấu chấp hành CH để tiến hành điều chỉnh cơ cấu làm việc LV . - Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển theo chương trình không có mạch vòng phản hồi . Hình 2.7. Sơ đồ cấu trúc điều khiển theo chương trình không có mạch vòng phản hồi. Hệ hở hay dùng động cơ bước ĐB . Khi truyền xung áp lên một trong hai cuộn stator , rotor động cơ sẽ quay quang một bước góc nhỏ. Phân bố xung do khối điều khiển biến đổi thực hiện . Số xung xác định đại lượng dịch chuyển , còn tần số xác định vận tốc chuyển động , hướng quay của động cơ do thứ tự truyền xung vào cuộn dây. Số bước trong một giây cả các động cơ bước nhỏ thuờng từ 200÷1600 . Các động cơ bước thường được dùng với bộ khếch đại momen bằng thủy lực KĐTL. c. Bảo vệ tránh tai nạn : Hình 2.8. Sơ đồ bảo vệ tránh tai nạn. Các máy rèn dập thường sử dụng rộng rãi các biện pháp bảo vệ tránh tai nạn . Một trong số đó là việc sử dụng các thiết bị bảo vệ bằng ánh sáng. Tranzitor T đuợc cấp nguồn bằng dòng 1 chiều qua biến áp 1BA và các diode 1Đ ,2Đ . Cuộn thứ cấp 2BA nối giữa cực gốc và cực phát. Các nguồn sáng đèn 1L , 2L…. chiếu sáng qua vùng nguy hiểm tới các quang trở 1QT ,2QT…. Khi được chiếu sáng , các quang trở có điện trở nhỏ bên trong , nên trong cuộn sơ cấp biến áp 2BA có dòng lớn và sự phân áp lớn. Cuộn thứ cấp 2BA sẽ có sdđ lớn để thông trantitor T ở những nửa chu kỳ mà cực gốc âm so với cực phát . Từ đó role R tác động và đóng mạch ly hợp , máy hoạt động. Khi có vất cản sáng điện trở của quang trở lớn , sdđ trong thức cấp 2BA thực tế không đáng kể tại T cực gốc có điện thế dương như cực phát . T không mở role R không mở , không cho máy làm việc. Tụ C để ngăng ngừa rung phần ứng role do nó được cấp dòng đập mạch. Mạch bảo vệ trên có thể trễ chút ít nên kém hiệ\u quả đối với máy có chu trình dập trên 30 lần /phút Chương III : ĐÁNH GIÁ, PHÂN TÍCH ỨNG DỤNG CỦA MÁY DẬP TRONG CÔNG NGHIÊP. 3.1. Các sơ đồ truyền động khác của máy dập. Gia công bằng áp lực rất phổ biến, phương pháp gia công bằng áp lực bao gồm nhiều loại như: cán, ép, dập, đột, cắt, kéo… dưới tác dụng của lực bên ngoài ( ngoại lực ) làm kim loại bị biến dạng hay đứt gãy theo yêu cầu công nghệ. Sau đây, nhóm em xin trình bày một số sơ đồ về gia công kim loại bằng áp lực như sau: a. Trang bị điện cho máy cán dây dùng các động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc. Hình 3.1. Sơ đồ máy cán dây. Yêu cầu chính cho chuyền động máy cán dây: - Đảm bảo tốc độ điều chỉnh định máy nhỏ ( tốc độ bò ) và chuyển êm lên tốc độ làm việc. - Phần lớn các máy cán dây thực hiện điều chỉnh tốc độ băng điện trỏ phụ: 1 cấp ở mạch stator với động cơ rotor lồng sóc , và 5 cấp với động cơ rotor dây quấn. - Tăng tốc động cớ theo nguyên lý thời gia, dừng nhanh nhờ hãm ngược hay hãm động năng. Cấp kick từ cho stator khi hãm động năng là nhờ bộ biến đổi thyristor. Các tín hiệu bảo vệ: + Sử dụng cầu chì và rơ le nhiệt. + Các điện trở dung để hạn chế dòng khi mở máy hoặc chỉnh máy. Khởi động và dừng máy - Khởi động: + Để khở động bấm 1M,đóng mạch động cơ bơm dầu. + Để chạy chỉnh máy, chuyển hộp tốc độ ở mức thấp và ấn nút 2M để công tắc tơ 1K đóng mạch động cơ 1Đ qua điện trở R. Sau khi chạy chỉnh máy, chuyển hộp tốc độ lên số cao và ấn 3M. Role trung gian Re có điện sẽ đóng mạch role thời gian và sau thời gian duy trì sẽ đóng mạch công tắc tơ gia tốc 3K để ngắn mạch điện trở R ở mạch stator động cơ 1Đ. - Dừng máy: + Dừng máy bằng tay, bấm nút D + Các công tắ hành trình 1HT, 2HT sẽ dừng máy khi dứ dây hoặc dây cuốn đầy. b. Trang bị điện cho máy cán nóng ( MCNQTN ). Hình 3.2. Sơ đồ máy cán nóng. - Nguyên lí làm việc : Sơ được điều khiển bằng bộ khống chế KK. Mạch làm việc được khi các tiếp điểm bảo vệ đã đóng. KH có điện khi bộ KK ở vị trí “0” và tự duy trì(d.1’), đồng thời đóng tiếp điểm KH(d.3’) chuẩn bị mạch cho 1T, 2T, 1N, 2N, 1Y, 2Y,3Y và mở tiếp điểm thường đóng KH(d.12). Xét trường hợp động cơ quay thuận(cực tính điện áp động cơ như hình vẽ(d.1)). + Mở máy động cơ tới tốc độ cơ bản (0 -> ncb) : Chuyển tay quay bộ khống chế KK từ vị trí “0” tới vị trí “3” chạy thuận. Các công tắc tơ 1T, 2T, 1Y, 2Yn có điện. Đóng điện cho công tắc tơ hãm KT. Kết quả, cuộn chủ đạo CĐ.KĐT.F (d.16) có điện. Biến trở 2R được đặt 1 điện áp từ đầu ra của KDDTF(d.12) và cuộn điện áp A.KĐ.F (d.20) của MĐKĐ.F cũng có điện. Cuộn chủ đạo CĐ.KĐ.F(d.11) được nối vào 2 cực B,C (d.10) của máy phát qua khâu so sánh 2R(d.12). Lúc đầu, điện áp phản hồi UBC=. UF(<1) nhỏ hơn USS trên 2R nên cuộn CĐ.KĐ.F (d.11)không có dòng đi qua, nghĩa là chưa có phản hồi âm áp. Quá trình mở máy trước lúc ngoạm phôi chủ yếu phụ thuộc vào s.t.đ của cuộn áp A.KĐ.F(d.20) và cuộn phản hồi mềm M.KĐ.F (d.9), mà s.t.đ của cuộn A.KĐ.F lớn nên UF tăng lên cưỡng bức, tốc dộ động cơ Đ tăng nhanh. Khi điện áp tăng đến trị số mà . UF≥USS thì cuộn CĐ.KĐ.F(d.11) có điện [từ B(+) qua 1CL, 2R, 2T, CĐ.KĐ.F về C(-)] và phản hồi âm áp có tác dụng, hạn chế bớt sự tăng cưỡng bức điện áp máy phát(tức sự tăng tốc độ động cơ Đ) và theo quá trình tăng tốc, sự cưỡng bức sẽ dần mất đi. Ở chế độ ổn định, trị số E của máy phát hay tốc độ Đ được xác định bởi hiệu s.t.đ cuộn áp A.KĐ.F và s.t.đ cuộn chủ đạo kiêm phản hồi âm CĐ.KĐ.F. Lúc ngoạm phôi hoặc khi mở máy, nếu dòng Đ tăng quá mức cho phép, điện áp rơi trên cuộn phụ CP và cuộn bù CB(d2 và 3) của Đ lớn hơn chị số chỉnh định thì bộ hạn chế dòng (d.22) sẽ tác động để hạn chế bớt dòng điện động cơ. Lúc mở máy, khi bộ KK ở vị trí “3” do 1Y và 2Y(d.7’ và 8’) có điện trên cuộn CĐ. KĐT.F(d.16) có điện qua 4R đã bị ngắn mạch 1 phần bởi 2Y qua KĐT.F(d.14) đặt vào 2R một điện áp có giá trị nào đó. Nếu chuyển tay quay KK sang vị trí “4” 3Y(d.9’) có điện và 4R bị ngắn mạch thêm bởi 4Y. Cuộn CĐ.KĐRT.F sẽ có dòng qua lớn hơn. Khuếch đại từ KĐT.F sẽ cấp 1 điện áp lớn hơn trên 2R, điện áp USS có giá trị cao hơn khi bộ KK ở vị trí 3 và máy phát sẽ bị cưỡng bức tăng áp tới khi điện áp máy phát có giá trị lớn hơn USS mới. Lúc đó sự cưỡng bức tăng áp mới bị hạn chế bớt, Đ có tốc độ lớn hơn. Trong quá trình tăng tốc dưới tốc độ cơ bản, từ thông ∅D được giữ ổn định. Đó là do cuộn A.KĐ.Đ(d.30) được cấp điện ổn định. Khi điện áp UF tăng tới 80% UFdm thì role điện áp RA(d.2) tác động, ngắt mạch công tắc tơ 4Y(d.11’) nhưng 4Y vẫn có điện do công tắc tơ bộ KK đóng nên khồng gây ảnh hưởng gì tới mạch hạn chế dòng (d.21) và mạch tạo Uac(d.40). + Mở máy động cơ lên trên ncb(ncb→n> ncb) : Chuyển tay quay bộ KK tới vị trí “5” ; công tắc tơ 4Y(d.12’) mất điện, cắt mạch cuộn D.KĐ.F(d.21) và làm Uac(d.40) giảm một mức.(Hiệu điện áp Ubd (d.33) và Uac tăng một mức). Cuộn chủ đạo CĐ.KĐ.Đ(d.33) của MĐKĐ.Đ (d.28) có dòng khử từ lớn đi qua. UMĐKĐ.Đ ' tăng IKĐT (tăng ) và hạn chế bớt tính chất cưỡng bức của sự giảm . Nếu chuyển tay quay KK về “6” thì 5Y mất điện tiếp và làm giảm Uac một mức nữa. Qua trình xảy ra như đã trình bày ở trên nhưng từ thông động cơ tiếp tục giảm đi 1 lượng và tăng tốc động cơ trên ncb tới tốc độ lớn hơn. + Hãm máy động cơ từ ncb về 0 Chuyển tay quay bộ KK từ vị trí “3” hay “4” về 0. Các công tắc tơ 1T,2T,1Y,2Y,3Y mất điện. Riêng công tắc tơ hãm KT chưa mất điện vì RA còn tác động. (Nó chỉ mất điện khi UF≤(10÷15)%Uđm). Lúc này, qua tiếp điểm của bộ khống chế (d.4’) công tắc tơ 1N có điện, đảo cực tính cuộn điện áp A.KĐ.F(d.20) và MĐKĐ.Đ(d.17) đươc kích từ theo chiểu ngược. Dòng kích từ máy FKF ở cuộn KT.FK.F(d.17) bị giảm nhanh. Dòng kính từ của máy phát ở các cuộn KT1F, KT2F (d.5) cũng vậy. Khi UF còn cỡ (10÷15)%Uđm) thì role áp RA thôi tác động, KT(d.15’) và 1N(d.5’) bị mất điện. Quá trình hãm vẫn tiếp nhờ tác động của phản hồi âm áp của cuộn chủ đạo CĐ.KĐ.F(d.11). Khi hãm mà dồng hãm quá lớn thì bộ phận hạn chế sẽ làm việcđể hạn chế dòng điện động cơ. + Hãm động cơ từ n> ncb về 0 : Chuyển tay quay KK về vị từ vị trí “5” hay “6” về “0”. Các công tắc tơ 4Y, 5Y(d.12’ và 13’) đều có điện ; Làm Uac(d.40) tăng vọt, lớn hơn Ubd dòng điện cuộn CĐ.KĐ.Đ(d.33) giảm nhanh về 0 nhưng không có dòng ngược vì bị chỉnh lưu 14CL (d.33) chặn S.t.đ của MĐKĐ.Đ lúc này do S.t.đ cuộn áp A.KĐ.Đ quyết định. Nó có hướng làm tăng áp MĐKĐ.Đ, tăng dòng kích từ KT.FK.Đ(d.28) và cuối cùng tăng dòng kích từ động cơ qua cuộn KTĐ(d.31), động cơ giảm tốc độ. Theo quá trình hãm, Ubd tăng dần và khi Ubd ≥Uac thì tác dụng phản hồi âm của CĐ.KĐ.Đ lại bắt đầu phát huy, cắt quá trình cưỡng bức tăng . 3.2. Những ứng dụng thực tế trong công nghiệp và dân sinh. Một số hình ảnh về các loại máy dập và sản phẩm dập. a. Công nghiệp ô tô.  Do vật rèn dập có những đặc tính nổi bật như độ bền cao, rất tin cậy và kinh tế nên chúng rất lý tưởng để ứng dụng rộng rãi trong sản xuất ô tô, xe máy. Thông thường các bộ phận làm từ vật rèn dập được sử dụng vào những vị trí chịu va đập mạnh, chịu ứng xuất cao như: trục bánh lái, trục bánh xe, tay dẫn hướng, đinh tán cầu, thanh truyền. Ứng dụng thông thường khác là các chi tiết trong bộ truyền động như : tay biên, trục khưỷu, trục truyền động, càng gạt đổi số, bánh răng truyền động, bánh răng vi sai, trục phát động, khớp li hợp, khớp nối.v.v.. Phần lớn các chi tiết này được dập từ thép cacbon, thép hợp kim, ngoài ra còn từ các vật liệu khác như nhôm, chúng được coi là những vật liệu tân tiến nhất được dùng trong công nghiệp ô tô, xe máy. b. Máy kéo và thiết bị nông nghiêp. Với độ bền cao, tính dẻo dai và kinh tế, nên các chi tiết rèn dập được dùng rất nhiều trong sản xuất máy kéo và các thiết bị nông nghiệp. Ngoài các chi tiết dùng trong động cơ, các chi tiết truyền động, thì vật rèn dập còn được dùng nhiều để làm các chi tiết chịu va đập, chịu mỏi như bánh răng, trục truyền, răng bừa, càng nâng hạ.v.v… c. Dụng cụ cầm tay.   Vật rèn dập có truyền thống được dùng làm dụng cụ cầm tay và đồ ngũ kim như kìm, búa, chìa vặn, mỏ lết.v.v… Dụng cụ làm vườn như Kéo cắt cành cây, kẹp dây thừng, móc treo, móc cẩu.v.v… Dụng cụ phẫu thuật, dụng cụ nha khoa cũng được dùng nhiều từ vật rèn dập như: kéo phẫu thuật, kẹp mạch máu, kìm nhổ răng v.v.. Thiết bị phần cứng trong truyền tải điện năng cũng được dùng nhiều từ vật rèn dập như: bệ cáp, cái treo cáp, cái móc cáp.v.v… d. Thiết bị đường sắt.  Với độ bền cao, tính dẻo dai, tính dễ gia công và kinh tế nên các vật rèn dập được dùng rộng rãi trong các thiết bị đường sắt, thiết bị xây dựng nặng, thiết bị khai mỏ. Các chi tiết rèn dập thường dùng trong động cơ và bộ truyền động như các loại bánh răng, bánh xích, càng nâng, trục khưỷu, trục truyền động, khớp cầu, mayơ bánh xe, con lăn, đòn gánh, xà rầm, trục rầm, thanh truyền, kẹp bánh răng.v.v.. e. Thiết bị công nghiệp. Các chi tiết rèn dập được dùng nhiều trong các máy móc và thiết bị công nghiệp như trong máy dệt, máy làm giấy, máy phát điện và truyền tải điện năng, thiết bị hóa học và luyện kim. f. Nghành hàng không.   Do có tỷ lệ giữa độ bền và trọng lượng rất cao, cấu trúc tin cậy nên các chi tiết rèn dập có nhiều ưu thế ứng dụng trong nghành hàng không. Được làm từ rất nhiều loại vật liệu như sắt, kim loại mầu và phi kim loại, các chi tiết rèn dập được sử dụng rộng rãi trong máy bay  phản lực, máy bay lên thẳng, máy bay quân sự và máy bay vận tải. Phần lớn các chi tiết rèn dập dùng trong động cơ, ngoài ra còn các truyền động khác như buồng lái, trục, mayơ bánh xe, cơ cấu phanh v.v…  g. Nghành dầu khí, khai mỏ Bởi vì có cơ tính cao và không bị rỗ xốp nên các chi tiết rèn dập được dùng nhiều trong công nghiệp dầu khí và khai mỏ như van dầu và khớp nối chịu áp lực cao, lưỡi cắt đá, mũi khoan đá v.v... 3.3. Ưu điểm, nhược điểm của công nghệ dập. a. Ưu điểm. Đồng thời với quá trình biến dạng dẻo kim loại, trong quá trình dập tạo hình khối, cấu trúc tinh thể kim loại bị thay đổi ( thường làm giảm độ hạt) và có thể tạo ra hướng thớ kim loại phù hợp, do đó làm cho độ bền và độ cứng của chi tiết tăng lên. Quá trình dập tạo hình khối sẽ tiết kiệm được nhiều kim loại, nhất là trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối. Do đó hạ được giá thành sản phẩm.Do tăng được độ bền và độ cứng nên kích thước chi tiết giảm đi, chi tết sẽ gọn nhẹ hơn. Năng suất lao động cao do có thể cơ khí hóa và tự động hóa quá trình sản xuất.Thao tác đơn giản, không cần thợ bậc cao do đó giảm chi phí sản xuất.Có thể tạo được các chi tiết kích thước từ rất nhỏ ( trục đồng hồ) đến những chi tiết có kích thước vô cùng lớn (khối lượng đến 500 tấn). b. Nhược điểm. Hầu hết các quá trình tạo hình đều được thực hiện với phôi ở trạng thái nóng, do vậy chất lượng bề mặt chi tiết thấp, độ chính xác không cao, kho khăn cho việc cơ khí hóa và tự động hóa quá trình sản xuất. Do phải gia công với phôi ở trạng thái nóng nên công nhân phải làm việc trong môi trường nóng, độc, khói bụi. Khi làm việc, các thiết bị thường gây tiếng ồn lớn, ảnh hưởng đến sức khỏe của người lao động. Hiện nay phương pháp dập tạo hình khối với phôi ở trạng thái nguội được sử dụng khá phổi biến. Khi đó độ nhẵn bóng bề mặt và độ chính xác chi tiết cao, không cần qua gia công cơ, nhưng phương pháp này chỉ áp dụng được với những chi tiết nhỏ và trung bìh do lực công nghệ lớn. Phương pháp dập tọa hình khối không thể tạo được những chi tiết có hình dạng và kết cấu phức tạp như đối với công nghệ đúc. Dập tạo hình khối thường phải sử dụng các thiết bị lớn đắt tiền do vậy chỉ thích hợp với sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối do phải đầu tư ban đầu lớn. Tài liệu tham khảo !!!... - Sách Trang bị điện - điện tử (Máy gia công kim loại). Tác giả :Nguyễn Mạnh Tiến – Vũ Ngọc Hồi.