THIẾT KẾ MÁY KHOAN NHIỀU LỖ VUÔNG GÓC DẠNG CÔNG NGHIỆP, thuyết minh, động học máy, kết cấu máy, nguyên lý máy, cấu tạo máy, quy trình sản xuất

CHƯƠNG : THIẾT MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN – MẠCH KHÍ NÉN

I/ Thiết kế mạch điện :

1/ Lời mở đầu :

            Ngày nay trong lĩnh vực cơ khí chế tạo máy để giảm bớt những công việc phải điều khiển bằng tay, càng ngày người ta càng dùng nhiều thiết bị điều khiển để thực hiện truyền động điện và điều khiển tự động bằng điện. Những thiết bị điện đó được gọi là hệ thống truyền động điện. Hệ thống này được coi là một thiết bị bao gồm 3 thành phần sau:

• Động cơ điện.
• Các thiết bị điều khiển động cơ điện.
• Các khâu truyền động bằng cơ khí nối liền giữa động cơ điện và cơ cấu chấp hành của máy.

             Trong các máy công cụ hiện đại các phương pháp truyên động và điều khiển bằng điện được dùng rộng rãi để tự động hóa máy bằng những khí cụ đặc biệt tạo nên những khả năng mới. Chẳng hạn giảm giá thành và nâng cao năng suất lao động. Không dừng ở đó, tự động hóa quá trình sản xuất cho phép cãi thiện điều kiện sản xuất. Các quá trình sản xuất sử dụng quá nhiều lao động sống rất dễ mất ổn định về giờ giấc, chất lượng gia công và năng suất lao động gây khó khăn trong việc vận hành và quản lí sản xuất.

            Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép đáp ứng cường độ vào sản xuất hiện đại. Với các loại sản phẩm có số lương rất lớn thì không thể sử dụng các quá trình sản xuất thủ công để đáp ứng sản lượng yêu cầu với giá thành sản phẩm nhỏ.

             Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép thực hiện chuyên môn hóa và hoán đổi sản xuất, cho phép thực hiện cạnh tranh và đáp ứng điều kiện sản xuất. Nhu cầu về sản xuất sẽ áp dụng mức độ tự động hóa cần thiết trong quá trình sản xuất.

            Vì vậy trong đề tài thiết kế máy khoan gỗ tổ hợp, nhóm em đã thiết kế hệ thống điện để khoan gỗ hoàn toàn tự động theo một yêu cầu nhất định.

2/ Thao tác vận hành điều khiển hệ thống điện :

• Mở CB cung cấp nguồn.
• Thiết lập chế độ làm việc.
• Nhấn nút START động cơ hoạt động.
• Sau khi đi hết hành trình thiết bị tự động trở về.
• Sau đó động cơ dừng.

3/ Sơ đồ mạch động lực và sơ đồ mạch điện biểu diễn quá trình hoạt động của hệ thống điều khiển:

..........................................................

4/ Một số trang thiết bị dung trong mạch :

• Một CB nguồn 220V 10A.
• Một động cơ xoay chiều.
• Nút nhấn giữ START.
• Litmit Switch hành trình.
• Solenoid  nam châm điện.
• Timer điều khiển động cơ.
• Công tắc xoay chiều điều khiển solenoid.
• Domino và dây dẫn điện.

5/ Sơ lược về một số trang thiết bị dùng trong mạch :

5.1/ Công tắc hành trình :

            Công tắc hành trình là công tắc dùng để thực hiện thao tác chuyển đổi trong các mạch điều khiển theo tín hiệu hành trình của cơ cấu cần điều khiển. Khí cụ này dùng chủ yếu trong các mạch có cuộn dây rowle và công tắc tơ.

            Đặc điểm của công tắc hành trình là các tiếp điểm của nó có thể đóng hoặc mở khi bộ phận di động của máy thực hiện một hành trình nhất định. Nếu công tắc hành trình dùng để chuyển đổi mạch ở cuối vị trí các hành trình của cơ cấu cần điều khiển ta gọi nó là công tắc cuối hành trình. Nguyên lí làm việc của hai loại như nhau và trong nhiều trường hợp có thể thay thế cho nhau.

            Tùy theo kết cấu của công tắc hành trình  và cuối hành trình có thể chia thành : kiểu ấn, kiểu đòn, kiểu quay … Trong phần này ta nghiên cứu công tắc hành trình kiểu ấn.Hình bên dưới giới thiệu sơ đồ công tắc hành trình kiểu ấn

Bộ phận chính của nó là đế cách điện (1), trên đó có lắp các tiếp điểm tĩnh (2), và các tiếp điểm động kiểu gánh (3). Loại này thường lắp ở cuối hành trình của cơ cấu cần điều khiển . Khi cơ cấu cần điều khiển đi hết hành trình, vấu tỳ của nó đè lên nút (4), trục (5) mang các tiếp điểm động (3) sẽ tụt xuống mở các tiếp điểm thường đóng phía trên và đóng các tiếp điểm thường mở ở phía dưới. Sau khi vấu tỳ đi qua lò xo (6) đẩy trục (5) di về vị trí ban đầu.

            Trong các loại công tắc này vận tốc đóng ngắt các công tắc điểm bằng vận tốc  chuyển động của trục (5) và phụ thuộc vào vận tốc của vấu tỳ. Nếu các tiếp điểm gánh di động  chậm hồ quang điện  kéo dài và làm hỏng các tiếp điểm. Vì thế các loại công tắc này được dùng trong các trường hợp vận tốc của vấu tỳ không nhỏ hơn 1,78m/phut.

5.2/ Nút ấn :

             Nút ấn dùng để đóng ngắt những mạch điện có dòng điện tương đối nhỏ , trên máy cắt kim loại cũng thường dùng những loại công tắc này. Nút ấn thông thường làm việc với điện áp thấp nên các tiếp điểm của nó được chế tạo bằng đồng đỏ mạ bạc. Trên máy cắt kim loại , nút ấn được dùng để đóng ngắt điều khiển mạch động cơ một pha hoặc ba pha.

            Hình (a) là sơ đồ của nút ấn với tiếp điểm thường mở, tức là tiếp điểm chỉ đóng khi ta ấn nút, hình b là sơ đồ của nút ấn với tiếp điểm thường đóng, tức là tiếp điểm chỉ mở khi ta ấn nút, hình c là sơ đồ của nút ấn với một tiếp điểm thường mở và một tiếp điểm thường đóng.

            Trong các máy công cụ thường dùng loại nút ấn có đầu to, dễ điều khiển để dùng làm nút dừng. Các nút thương lắp chung với công tắc, đèn tín hiệu ... trên một tấm bảng điều khiển.

5.3/ Công tắc tơ (CB) :

            Công rắc tơ là loại khí cụ điều khiển xa dung để đóng mở thường xuyên các mạch điện động lực.

            Căn cứ vào loại dòng điện dẫn vào cuộn dây nam châm điện của công tắc tơ, ta có thể phân biệt :

• Công tắc tơ một chiều.
• Công tắc tơ xoay chiều.

            Công tắc tơ thường dung hiện nay có tần số thao tác rất lớn thông thường là 150 – 600 lần/giờ. Chế độ làm việc nặng có thể đạt đến 1500 lần/giờ. Độ bền cơ học, tức là số lần thao tác có thể đạt được khi không có dòng điện chạy qua tiếp điểm là (10 – 20) 10⁶ lần. Và độ bền mòn điện, tức là số lần thao tác tối thiểu khi có dòng điện chạy qua các tiếp điểm (2 – 3) 10⁶ lần.

            a/ Công tắc tơ một chiều :

            Công tắc tơ một chiều là loại công tắc tơ dùng dòng điện một chiều cung cấp chon am châm điện của nó. Công tắc tơ một chiều dùng để nối các mạch điện một chiều và nhiều khi cũng dùng để đóng ngắt các dòng điện xoay chiều. Trong trường hợp sau phải

dùng phải dùng bộ chỉnh lưu, công tắc tơ một chiều có nhiều kiểu kết cấu khác nhau. Ta xét loại sau.

Những bộ phận chính của công tắc tơ là hệ thống nam châm điện gồm có lõi từ (1), phần ứng (2), cuộn hút (3). Hệ thống tiếp điểm gồm các tiếp điểm tĩnh (4) và tiếp điểm động (5). Đây là những tiếp điểm chính.

            Khi điện áp vào cuộn dây (3) của nam châm điện, phần ứng (32) sẽ bị hút vào. Tiếp điểm (5) được lắp trên phần ứng sẽ tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh (4), làm đóng mạch điện. Lò xo nén (6) sẽ đảm bảo tiếp xúc ỗn định của các tiếp điểm.

            Cuộn dây hút của công tắc tơ một chiều có số vòng quấn lớn nên điện trở lớn. Do đó có thể mắc song song với điện áp nguồn.

            Cuộn hút có công suất khoảng 20 – 25 W và có khả năng làm việc chuẩn xác trong phạm vi điện áp dao động từ 80 – 105 % điện áp định mức. Điện áp cuộn hút có hai cấp 110 và 220 V.

            Thời gian đóng công tắc tơ khoảng 0.08 – 0.3 S và thời gian ngắt khoảng 0.03- 1S.

            Đối với dòng điện lớn, tiếp điểm chính được  chế tạo bằng đồng đỏ kiểu hình ngón tiếp xúc đường.

            Để nâng cao tuổi thọ của các tiếp điểm ở các mạch điện có dòng điện lớn, công tắc tơ được trang bị them một bộ phận daaoj tắc hồ quang gọi là buồng dập hồ quang. Ngoài ra còn dùng lá thép để dập hồ quang.

b/ Công tắc tơ xoay chiều :

Công tắc tơ xoay chiều là loại công tắc tơ dùng nam châm điện xoay chiều. Nó thường có nhiều cực và chỉ khác công tắc tơ một chiều về cấu tạo mạch từ và vị trí các tiếp điểm.

..............................................................................................................

II/ Thiết kế mạch khí nén :

1/ Khả năng và ứng dụng điều khiển bằng khí nén :

          1.1/ Trong lĩnh vực điều khiển :

Vào những thập niên 50 và 60 của thế kỷ 20, là thời gian phát triển mạnh mẽ của giai đoạn tự động hóa quá trình sản xuất, kỹ thuật điều khiển bằng khí nén được phát triển rộng rãi và đa dạng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Hệ thống điều khiển bằng khí nén được sử dụng trong các lĩnh vực như: các thiết bị phun sơn, các loại đồ gá kẹp chi tiết hoặc là sử dụng trong lĩnh vực sản xuất các thiết bị điện tử vì điều kiện vệ sinh môi trường rất tốt và an toàn cao.

Ngoài ra hệ thống điều khiển bằng khí nén được sử dụng trong các dây chuyền rửa tự động, trong các thiết bị vận chuyển và kiểm tra của thiết bị lò hơi, thiết bị mạ điện, đóng gói, bao bì và trong công nghiệp hóa chất.

1.2/  Hệ thống truyền động :

Các dụng cụ, thiết bị máy va đập: các thiết bị, máy móc trong lĩnh vự khai thác đá, khai thác than, trong các công trình xây dựng (xây dựng hầm mỏ, đường hầm...).

Truyền động thẳng: vận dụng truyền động bằng áp suất khí nén cho chuyển động thẳng trong các dụng cụ, đồ gá kẹp chặt chi tiết, trong các thiết bị đóng gói, trong các loại máy gia công gỗ, trong các thiết bị làm lạnh cũng như trong hệ thống phanh hãm của ôtô.

Truyền động quay: truyền động xilanh, động cơ quay với công suất lớn bằng năng lượng khí nén.

Trong các hệ thống đo và kiểm tra: được dùng trong các thiết bị đo và kiểm tra chất lượng sản phẩm.

2/ Ưu nhược điểm của hệ thống điều khiển bằng khí nén :

2.1/  Ưu điểm:

• Không khí có sẵn ở mỗi nơi, không giới hạn về số lượng.
• Không khí nén tương đối ít nhạy cảm với sự dao động của nhiệt độ. Điều này làm cho sự hoạt động của hệ thống trở nên đáng tin cậy dù ở những điều kiện làm việc khắc nghiệt.
• Có khả năng truyền năng lượng đi xa, bởi vì độ nhớt động học của khí nén nhỏ và tổn thất áp suất trên đường dẫn nhỏ.
• Do khả năng chịu nén (đàn hồi) lớn của không khí, nên có thể trích chứa khí nén rất thuận lợi. Vì vậy có khả năng ứng dụng để thành lập một trạm trích chứa khí nén.
• Không khí dùng để nén, hầu như có số lượng không giới hạn và có thể thải ra ngược trở lại bầu khí quyển.
• Hệ thống khí nén sạch sẽ, dù cho có sự rò rỉ không khí nén ở hệ thống ống dẫn, do đó không tồn tại mối đe dọa bị nhiễm bẩn.
• Chi phí nhỏ để thiết lập một hệ thống truyền động bằng khí nén, bởi vì phần lớn trong các xí nghiệp, nhà máy đã có sẳn đường dẫn khí nén.
• Hệ thống phòng ngừa quá áp suất giới hạn được đảm bảo, nên tính nguy hiểm của quá trình sử dụng hệ thống truyền động bằng khí nén thấp.
• Các thành phần vận hành trong hệ thống (cơ cấu dẫn động, van, ...) có cấu tạo đơn giản và giá thành không đắt.
• Các van khí nén phù hợp một cách lý tưởng đối với các chức năng vận hành logic, và do đó được sử dụng để điều khiển trình tự phức tạp và các móc phức hợp.

2.2/  Nhược điểm :

• Tốc độ của pittông trong xylanh khi nén không phải luôn luôn là hằng số.
• Không khí nén cần phải được xử lý tốt, nếu không sẽ có bụi và các chất ngưng tụ trong không khí nén.
• Lực để truyền tải trọng đến cơ cấu chấp hành thấp.
• Khi tải trọng trong hệ thống thay đổi, thì vận tốc truyền cũng thay đổi theo, bởi vì khả năng đàn hồi của khí nén lớn. (Không thể thực hiện được những chuyển động thẳng hoặc quay đều).
• Không khí nén thoát ra gây tiếng ồn lớn.
• Phương tiện truyền tải không khí nén có giá thành tương đối cao. Điều này được bù trừ với giá các hiết bị khí nén khác rẻ và đặc tính kĩ thuật cao.