Trần Quốc Hoàn Đ3-CNTĐ

Trang bị điện máy khoan

LỜI NÓI ĐẦU
Kinh tế nước ta đang ngày một phát triển, yêu cầu về giải phóng sức lao động,
nâng cao năng suất lao động được đặt lên hàng đầu ở hầu hết các lĩnh vực sản xuất của
nền kinh tế quốc dân. Để giải phóng sức lao động và nâng cao năng suất lao động
chúng ta cần tự động hóa các quá trình công nghệ và hiện đại hóa các công cụ sản
xuất. Muốn thực hiện được điều đó chúng ta cần phải nắm được yêu cầu công nghệ mà
các công cụ, trang thiết bị, dây chuyền sản xuất đặt ra…
Với bộ môn Trang bị điện chúng ta hoàn toàn có khả năng nắm được các yêu cầu
công nghệ, các đòi hỏi cần cung ứng những thiết bị điện như thế nào để thỏa mãn các
công nghệ, thiết bị, dây chuyền sản xuất đó thông qua việc tìm hiểu một loạt các loại
máy, thiết bị điển hình như : máy cắt gọt kim loại, thiết bị gia nhiệt và luyện kim, thiết
bị nâng - vận chuyển… Tuy nhiên với khuôn khổ bài tập lớn và trình độ có hạn thì em
xin trình bày những nôi dung cơ bản của một loại máy điển hình trong các loại máy
gia công, cắt gọt kim loại : Trang bị điện - điện tử cho máy khoan.
Trong quá trình thực hiện bài tập này em đã nhận được rất nhiều sự khuyến khích
và góp ý từ các bạn cũng như các thầy cô, đặc biệt là thầy Nguyễn Ngọc Khoát Giảng viên khoa Công nghệ tự động trường Đại học Điện lực. Do trình độ nhận thức
và thời gian có hạn nên trong bài viết không thể tránh khỏi có các lỗi sai sót. Em xin
hoàn toàn chịu trách nhiệm về các lỗi đó và hy vọng các bạn và thầy cô góp ý sửa chữa
để bài tập được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn.

1


Trần Quốc Hoàn Đ3-CNTĐ

Trang bị điện máy khoan

MỤC LỤC
Trang
Lời nói đầu

1

Mục lục

2

Chương I. Tổng quan về máy khoan

3

I. Đặc điểm công nghệ

3

II. Đặc tính phụ tải

5

1. Cơ cấu truyền động chính

5

2. Cơ cấu truyền động ăn dao

5


III. Yêu cầu truyền động

7

IV. Phương pháp chọn công suất máy

7

1. Các thông số của chế độ làm việc của máy

7

2. Kết cấu cơ khí của máy

8

Chương II. Phân tích sơ đồ truyền động điện cho máy khoan 2A55

10

I. Sơ đồ truyền động

10

II. Giới thiệu sơ đồ và trang bị điện

11

III. Thuyết minh sơ đồ


11

1. Điều khiền động cơ bơm nước 4Đ

11

2. Điều khiển động cơ 3Đ1, 3Đ2

11

3. Điều khiển động cơ 1Đ

12

4. Điều khiển động cơ 2Đ

12

5. Bảo vệ và liên động

13

Chương III. Đánh giá phân tích ứng dụng của máy khoan trong công nghiệp

14

I. Một số sơ đồ truyền động khác của máy khoan

14


II. Ứng dụng của máy khoan trong công nghiệp

15

III. Mô hình khoan tự động với PLC S7 300

16

1. Giới thiệu mô hình

16

2. Thiết lập tín hiệu vào ra

17

3. Lưu đồ thuật toán và chương trình điều khiển

18

3.1. Lưu đồ thuật toán

18

3.2. Chương trình điều khiển

19

Tài liệu tham khảo


23

2


Trần Quốc Hoàn Đ3-CNTĐ

Trang bị điện máy khoan

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ MÁY KHOAN
I. ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ
Máy khoan là một công cụ được trang bị mũi khoan dùng để khoan lỗ trên bề mặt
các vật liệu khác nhau hoặc gắn các vật liệu lại bằng cách sử dụng ốc vít. Khoan
thường được sử dụng trong việc chế biến gỗ, kim loại, ngành xây dựng… Một số loại
khoan đặc biệt được thiết kế sử dụng trong y học, thám hiểm không gian và nhiều ứng
dụng khác.
Ngoài khả năng gia công lỗ, máy khoan còn được dùng để khoét, doa, cắt ren
bằng tarô – bàn ren hoặc gia công những bề mặt có tiết diện nhỏ, thẳng góc hoặc cùng
chiều trục của mũi khoan.

Hình 1. Hình dạng và các bộ phận của máy khoan

3


Trần Quốc Hoàn Đ3-CNTĐ

Trang bị điện máy khoan


Hình 2. Kết cấu của mũi khoan
Đối với gia công lỗ thì máy khoan có thể được dùng để gia công lỗ đặc có đường
kính D<=30 (mm) hoặc gia công lỗ có sẵn có đường kính >30 (mm).
Chuyển động tạo hình của máy khoan gồm :
+ Chuyển động chính : Chuyển động quay tròn của dao (mũi khoan) tạo ra vận
→

tốc V .
→

+ Chuyển động chạy dao : S là chuyển động dọc trục của khoan để tạo ra
bước tiến S.
Thực hiện kết hợp giữa chuyển động quay tròn và chuyển động tịnh tiến của mũi
khoan, hình thành nên bề mặt gia công, trong đó khi gia công các bề mặt tròn xoay có
đường chuẩn là đường tròn, đường sinh là đường thẳng cong, gãy khúc. Chủ yếu là bề
mặt trong, nếu phát triển thêm đồ gá thì có thể gia công được các bề mặt khác.
Khoan đạt cấp chính xác 12-14.
Phân loại máy khoan :
+ Máy khoan bàn
+ Máy khoan đứng
+ Máy khoan cần
+ Máy khoan nhiều trục

4


Trần Quốc Hoàn Đ3-CNTĐ

Trang bị điện máy khoan


II. ĐẶC TÍNH PHỤ TẢI
1. Cơ cấu truyền động chính
Trong truyền động chính các máy cắt gọt kim loại, lực cắt là hữu ích, nó phụ
thuộc vào chế độ cắt (t, s, v) vật liệu chi tiết gia công và vật liệu làm dao.
Đối với chuyển động chính là chuyển động quay như ở máy tiện, phay, khoan,
doa và máy mài, mômen trên trục chính của máy được xác định theo công thức:
Mz =

Trong đó:

Fz d
[Nm]
2

Fz - Lực cắt (N)
d - Đường kính của chi tiết gia công (m)

Mômen hữu ích trên động cơ là:
M hi =

Trong đó :

M z Fz .d
=
[Nm]
i
2i

i - Tỉ số truyền từ trục động cơ đến trục chính của máy


Mômen cản tĩnh trên trục động cơ được xác định theo biểu thức sau:
Mc =

Trong đó :

M hi
[Nm]
η

η - Hiệu suất bộ truyền từ trục động cơ đến trục chính

2. Cơ cấu chuyển động ăn dao
Trong hệ truyền động ăn dao, động cơ thực hiện di chuyển bàn dao, hoặc dịch
chuyển chi tiết để thực hiện được quá trình cắt gọt. Hệ truyền động ăn dao được thực
hiện bằng nhiều phương án khác nhau. Phương án điển hình là cơ cấu ăn dao kiểu trục
vít – êcu. Sơ đồ động học của cơ cấu ăn dao đó được biểu diễn trên hình 2.

Hình 2. Sơ đồ động học của cơ cấu ăn dao
1. Động cơ điện; 2. Hộp tốc độ; 3. Trục vít vô tận; 4. Êcu; 5. Bàn dao; 6. Gờ trượt

5


Trần Quốc Hoàn Đ3-CNTĐ

Trang bị điện máy khoan

Chuyển động quay của động cơ điện 1 qua bộ điều tốc 2 làm quay trục vít vô tận
3. Êcu 4 được kẹp chặt trên bàn dao hoặc bàn máy sẽ làm bàn 5 chuyển động tịnh tiến
theo gờ trượt 6. Động cơ truyền động ăn dao sẽ đảm bảo một lực cần thiết để di

chuyển tịnh tiến bàn dao. Lực này được xác định bởi lực cản chuyển động khi di
chuyển bàn dao :
Fad = kFx + Fms + Fd [N]

Trong đó :

Fx - Thành phần lực cắt theo hướng di chuyển của bàn dao
k = 1.2 ÷ 1.5 - Hệ số dự trữ

Fms - Lực ma sát của bàn ở hướng gờ trượt
Fd - Lực dính

Lực ma sát của bàn theo hướng gờ trượt được xác định bởi công thức :
Fms = µ ( g .mb + Fy + Fz ) [N]

Trong đó :

µ - Hệ số ma sát của bàn theo hướng gờ trượt

Lực dính sinh ra khi khởi động bàn dao :
Fd = β .S [N]

Trong đó :

S - Diện tích bề mặt tiếp xúc ở gờ trượt của bàn dao (cm 2)

β - Áp suất dính, thường bằng 0.5 N/cm2

Các thành phần lực ở công thức trên không đồng thời xuất hiện trong quá trình
làm việc nên khi xác định phụ tải truyền động ăn dao, phân ra thành hai chế độ làm

việc : khởi động và ăn dao làm việc.
Khi khởi động, lực ăn dao xác định bởi hai lực ma sát do khối lượng của bộ phận
di chuyển và lực dính :
Fad .kd = µ0 .g .mb + Fd [N]

Với : µ0 = 0.2 ÷ 0.3 - Hệ số ma sát khi khởi động
Khi cơ cấu ăn dao làm việc, lực ma sát được tính :
Fad .lv = kFx + µ ( g.mb + Fy + Fx ) [N]

Với : µ = 0.05 ÷ 0.15 - Hệ số ma sát khi làm việc
Mômen trên trục vít vô tận được xác định theo công thức :
M tv = 0.5Fad dtvtg (α + ϕ ) [Nm]

Trong đó :

dtv - Đường kính trung bình của trục vít vô tận (mm)

α - Góc lệch pha của đường ren trục vít (độ)
ϕ - Góc ma sát của đường ren trục vít (độ)

6


Trần Quốc Hoàn Đ3-CNTĐ

Trang bị điện máy khoan

Góc lệch đường ren trục vít xác định bởi đường kính trục vít dtv và bước ren của
đường ren trục vít t :
α = arctg


t
dtv

Mômen cản tĩnh trên trục động cơ được xác định bằng công thức :
Mc =

Trong đó :

M tv
[Nm]
i.η

i - Tí số truyền của bộ truyền

η - Hiệu suất truyền của bộ truyền

Khi xác định công suất động cơ truyền động ăn dao cần lựa chọn từ điều kiện
mômen lớn nhất trong hai trị số mômen tương ứng với hai lực ăn dao khi khởi động và
làm việc. Bởi vì truyền động ăn dao thường có phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng nên
động cơ cần được kiểm tra theo điều kiện mômen cản tĩnh ở tốc độ nhỏ nhất có tính
đến sự giảm mômen động cơ do điều kiện làm mát xấu và kiểm tra theo điều kiện
mômen khởi động.
III. YÊU CẦU TRUYỀN ĐỘNG
Chuyển động chính thường dùng động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc có đảo
chiều quay, một hay nhiều cấp tốc độ làm việc dài hạn. Phạm vi điều chỉnh tốc độ
trong khoảng D=(50-60)/1, thực hiện bằng hộp tốc độ.
Truyền động ăn dao cũng được thực hiện từ động cơ trục chính thông qua hộp tốc
độ ăn dao.
Ngoài ra còn có động cơ bơm nước, nâng hạ cần khoan, xiết cần, xiết đầu khoan...

IV. PHƯƠNG PHÁP CHỌN CÔNG SUẤT MÁY
Việc chọn đúng công suất động cơ truyền động là hết sức quan trọng. Nếu chọn
công suất động cơ lớn hơn trị số cần thiết thì vốn đầu tư sẽ tăng, động cơ thường
xuyên làm việc non tải, làm cho hiệu suất và hệ số công suất thấp. Nếu chọn công suất
động cơ nhỏ hơn trị số yêu cầu thì máy sẽ không đảm bảo năng suất cần thiết, động cơ
thường phải chạy non tải, làm giảm tuổi thọ động cơ, tăng phí tổn vận hành do sửa
chữa nhiều.
Để tính chọn được công suất động cơ, cần phải có các số liệu ban đầu sau:
1. Các thông số của chế độ làm việc của máy
Các thông số đặc trưng cho chế độ cắt gọt là: tốc độ cắt, lực cắt hoặc các thông số
của chế độ cắt gọt như chiều sâu cắt, lượng ăn dao, vật liệu được gia công , vật liệu
dao v.v… , trọng lượng chi tiết gia công, thời gian làm việc, thời gian nghỉ.
Khối lượng của chi tiết gia công.
Thời gian làm việc và thời gian nghỉ.

7


Trần Quốc Hoàn Đ3-CNTĐ

Trang bị điện máy khoan

2. Kết cấu cơ khí của máy
Bao gồm sơ đồ động học của các cơ cấu và khối lượng các bộ phận chuyển động.
Quá trình chọn công suất động cơ có thể chia làm 2 bước sau:
* Bước 1 : chọn sơ bộ công suất động cơ truyền động theo trình tự sau:
- Xác định công suất hoặc momen tác dụng trên trục làm việc của hộp tốc độ ( Pz
hoặc M z ).
Nếu trong một chu kỳ, phụ tải của truyền động thay đổi thì phải xác định Pz (hoặc
M z ) cho tất cả các giai đoạn cho cả chu kỳ . Mỗi loại máy có các công thức riêng để

xác định. Có thể cho trước Pz hoặc M z
- Xác định công suất trên trục động cơ điện và thành lập đồ thị phụ tải tĩnh:
Muốn thành lập đồ thị phụ tải cho truyền động trong một chu kỳ, ta phải xác định
công suất hoặc momen trên trục động cơ và thời gian làm việc ứng với từng giai đoạn.
Công suất trên trục động cơ xác định theo biểu thức:
Pc =

Trong đó :

Pz
η

η - Hiệu suất của cơ cấu truyền động ứng với phụ tải Pz

Thời gian làm việc của từng giai đoạn có thể xác định tuỳ thuộc điều kiện
làm việc của từng cơ cấu truyền động như khoảng đường di chuyển của bộ phận
làm việc, tốc độ làm việc, thời gian làm việc hoặc điều khiển máy… Trong đó có thời
gian hữu công (thời gian làm việc thực sự) và thời gian vô công (thời gian làm việc
không tải, điều khiển máy, chuyển đổi trạng thái làm việc…) Thời gian hữu công được
xác định theo công thức ứng với từng loại máy. Thời gian vô công được lấy theo kinh
nghiệm vận hành.
- Dựa vào đồ thị phụ tải tĩnh đã xây dựng ở phần trên, tiến hành tính toán chọn
động cơ như đã nêu trong giáo trình Trang bị điện.
+ Khi chế độ làm việc là dài hạn, phụ tải biến đổi (loại biến đổi) động cơ
thường được chọn theo đại lượng trung bình hoặc đẳng trị.
+ Khi chế độ làm việc là ngắn hạn lặp lại, động cơ được chọn theo phụ tải làm
việc và hệ số đóng điện tương đối.
+ Khi chế độ làm việc là ngắn hạn, động cơ được chọn theo phụ tải làm việc
và thời gian có tải trong chu kỳ.
* Bước 2 : kiểm nghiệm động cơ theo những điều kiện cần thiết. Tuỳ thuộc vào

đặc điểm của cơ cấu truyền động mà động cơ đã chọn được kiểm nghiệm theo điều
kiện phát nóng , quá tải và mở máy.

8


Trần Quốc Hoàn Đ3-CNTĐ

Trang bị điện máy khoan

Để kiểm nghiệm theo điều kiện phát nóng, ta xây dựng đồ thị phụ tải toàn phần
bao gồm phụ tải tĩnh và phụ tải động. Phụ tải động của động cơ phát sinh trong quá
trình quá độ và được xác định từ quan hệ:
M dong = J

dω
∑ dt

J - Mômen quán tính của toàn hệ thống truyền động quy đổi về
Trong đó :
∑
trục động cơ điện
dω
- Gia tốc của hệ thống
dt

Sau khi lập đồ thị phụ tải toàn phần i=f1(t); M= f2(t); P= f3(t) hoặc đồ thị tổn hao
trong động cơ ΔP= f4(t), theo đại lượng đẳng trị hoặc tổn hao trung bình, ta kiểm
nghiệm điều kiện phát nóng. Nếu thời gian quá trình quá độ không đáng kể so với thời
gian làm việc ổn định và động cơ đã được chọn sơ bộ theo phương pháp đẳng trị thì

không cần kiểm nghiệm theo điều kiện phát nóng. Chú ý là đối với các động cơ làm
việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại, trị số ĐM% phải lấy theo đồ thị phụ tải toàn phần.
Khi kiểm nghiệm theo điều kiện quá tải, đối với động cơ không đồng bộ, cần xét
tới hiện tượng sụt áp lưới điện. Thông thường cho phép sụt áp 10%, nên mômen tới
hạn của động cơ trong tính toán kiểm nghiệm chỉ còn:
M t = (90%) 2 M tdm = 0.81M tdm

Trong đó :

M tdm - Mômen tới hạn định mức theo số liệu của động cơ điện

9


Trần Quốc Hoàn Đ3-CNTĐ

Trang bị điện máy khoan

CHƯƠNG II. PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ TRUYỀN ĐỘNG
ĐIỆN CHO MÁY KHOAN 2A55
I. SƠ ĐỒ TRUYỀN ĐỘNG

Hình 3. Sơ đồ truyền động điện máy khoan 2A55
10


Trần Quốc Hoàn Đ3-CNTĐ

Trang bị điện máy khoan


II. GIỚI THIỆU SƠ ĐỒ VÀ TRANG BỊ ĐIỆN
Máy khoan 2A55 là máy dùng để khoan, khoét lỗ… đường kính lớn nhất là
50mm.
Trên máy có 5 động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc U=220/380V ( ∆ / Y )
+ Động cơ 1Đ : Quay trục chính, có khả năng đảo chiêu quay, công suất
P = 4.5 KW, tốc độ n = 1440 vòng/phút.
+ Động cơ 2Đ : Di chuyển cần khoan và giữ cần khoan trên trụ, có khả năng
đảo chiêu quay, công suất P = 0.5 KW.
+ Động cơ 3Đ1 : Kẹp chặt đầu khoan trên trụ bằng thủy lực, có khả năng đảo
chiêu quay, công suất P = 0.5 KW.
+ Động cơ 3Đ2 : Kẹp chặt đầu khoan trên cần bằng thuỷ lực, có khả năng đảo
chiêu quay, công suất P = 0.5 KW.
+ Động cơ 4Đ : Bơm nước làm nguội, công suất P = 0.125 KW.
Điện áp mạch khống chế : 380 V.
Cầu dao : 1CD, 2CD.
Cầu chì : 1CC, 2CC.
Công tắc tơ : 1K1, 1K2, 2K1, 2K2, 3K1, 3K2.
Rơle : RU – Rơle điện áp.
RN – Rơle nhiệt.
KC : tay gạt chữ thập, 4 vị trí, 4 tiếp điểm.
III. THUYẾT MINH HỌAT ĐỘNG CỦA SƠ ĐỒ
1. Điều khiển động cơ bơm nước 4Đ
Mạch điện cung cấp từ lưới qua cầu dao tổng 1CD, cầu dao 2CD cấp điện cho
động cơ bơm nước 4Đ hoạt động.
Điện áp lưới thông qua các khởi động từ dẫn điện đến các động cơ 1Đ, 2Đ, 3Đ 1,
3Đ2. Đồng thời điện áp cũng được dẫn đến mạch điều khiển qua tiếp điểm thường
đóng RN.
2. Điều khiển động cơ 3Đ1, 3Đ2
Ấn nút 1M, cấp điện cho cuộn hút 3K1, tiếp điểm thường mở 3K1 ( 3-5 ) được
đóng lại để cung cấp điện cho cuộn hút RU tác động, tiếp điểm thường mở RU ( 3-5 )

đóng lại để chuẩn bị cho các động cơ 1Đ, 2Đ, hoạt động, đồng thời tiếp điểm thường
mở 3K1 bên mạch lực cũng được đóng lại, động cơ 3Đ 1, 3Đ2 được cấp điện, động cơ
hoạt động để kẹp chặt cần khoan và đầu cần khoan.

11


Trần Quốc Hoàn Đ3-CNTĐ

Trang bị điện máy khoan

3. Điều khiển động cơ 1Đ
Đóng điện cho động cơ 1Đ tùy thuộc vào tay gạt chữ thập KC và tay gạt cơ khí có
liên quan đến công tắc hành trình 3KH như sau :
+ Giả sử tay gạt chữ thập KC ở vị trí 1 ( bên phải ) thì tiếp điểm KC ( 7-9 )
kín và đưa tay gạt cơ khí xuống làm cho 3KH bị nhấn, đồng thời nối khớp giữa trục
động cơ và trục khoan để quay phải. Cuộn hút 1K1 được cấp điện theo đường ( 1- 3-57-9 ), các tiếp điểm thường mở 1K1 ở mạch động lực được đóng lại, động cơ 1Đ được
cấp điện, hoạt động để truyền động trục khoan quay phải.
+ Nếu để tay gạt chữ thập KC ở vị trí 1 ( bên phải ), tiếp điểm KC ( 7-9 ) kín
và đưa tay gạt cơ khí lên trên thì 3KH vẫn được nhấn nhưng sẽ nối khớp giữa trục
động cơ và trục khoan để quay trái. Cuộn hút 1K1 được cấp điện theo đường ( 1- 3-57-9 ), các tiếp điểm thường mở 1K1 ở mạch động lực được đóng lại, động cơ 1Đ được
cấp điện, hoạt động để truyền động trục khoan quay trái.
+ Nếu để tay gạt chữ thập KC ở vị trí 2 ( bên trái ), tiếp điểm KC ( 7-11 ) kín
và đưa tay gạt cơ khí lên trên hoặc xuống dưới, nhấn 3KH thì sẽ nối khớp giữa trục
động cơ và trục khoan để quay trái hoặc quay phải. Cuộn hút 1K2 được cấp điện theo
đường ( 1-3-5-7-11 ), các tiếp điểm thường mở 1K2 ở mạch động lực được đóng lại,
động cơ 1Đ được cấp điện, hoạt động để truyền động trục khoan quay trái hoặc phải.
Ta có thể tóm tắt quá trình làm việc của trục khoan như sau :
KC


Cơ khí

Trục khoan

1

Dưới

Thuận

1

Trên

Nghịch

2

Dưới

Nghịch

2

Trên

Thuận

4. Điều khiển động cơ 2Đ
Điều khiển động cơ 2Đ bằng cách điều khiển bằng tay gạt chữ thập KC.

Đưa tay gạt KC về vị trí số 3 ( bên trên ) làm cho KC ( 5-13 ) kín, cuộn hút 2K1
có điện theo đường ( 1-3-5-13-17 ). Các tiếp điểm 2K1 ở mạch động lực được đóng
lại, động cơ 2Đ được cấp điện.
Động cơ 2Đ hoạt động như sau :
+ Đầu tiên động cơ này quay trục vít để nới lỏng cần khoan, khi cần khoan đã
lỏng thì một cơ cấu cơ khí riêng làm tiếp điểm 1KH ( 5-19 ) đóng lại để chuân bị cho
việc giữ cần khoan trên trụ sau khi cần ngừng đi lên. Động cơ 2Đ tiếp tục làm việc và
bộ phận cơ khí sẽ chuyển sang chuyển động nâng cần đi lên.

12


Trần Quốc Hoàn Đ3-CNTĐ

Trang bị điện máy khoan

+ Khi cần khoan đã lên đến vị trí yêu cầu thì đưa tay gạt KC về vị trí giữa làm
cuộn hút 2K1 mất điện, các tiếp điểm thường mở 2K1 ở mạch động lực mở ra, động
cơ 2Đ mất điện, cần khoan ngừng đi lên. tiếp điểm thường đóng 2K1 ( 19-23 ) được
đóng lại cấp nguồn cho cuộn hút 2K2 theo đường ( 1-3-5-19-23 ), các tiếp điểm
thường đóng động cơ 2Đ quay theo chiều ngược lại để bắt đầu quá trình xiết cần
khoan.
+ Khi cần khoan đã được xiết chặt thì 1KH ( 5-19 ) mở ra kết thúc quá trình
xiết cần.
Trường hợp muốn hạ cần khoan xuống thì di chuyển tay gạt KC về vị trí 4 ( bên
dưới ), quá trình xảy ra tương tự : 2K2 hạ cần, 1’KH và 2K1 xiết cần.
Công tắc hành trình 2KH dùng để giới hạn hành trình chuyển động của cần khoan
về phía trên và phía dưới.
Muốn dừng máy thì di chuyển tay gạt KC về vị trí 0.
5. Bảo vệ và liên động

Bảo vệ quá tải động cơ 1Đ bằng rơle nhiệt RN.
Bảo vệ ngắn mạch cho động cơ 4Đ là cầu chì 1CC.
Bảo vệ ngắn mạch cho động cơ 2Đ, 3Đ1, 3Đ2 là cầu chì 2CC.
Bảo vệ điện áp không là rơle điện áp RU.
Liên động :
+ Cơ khí : Tay gạt chữ thập KC
+ Điện : khóa chéo, duy trì

13


Trần Quốc Hoàn Đ3-CNTĐ

Trang bị điện máy khoan

CHƯƠNG III. ĐÁNH GIÁ PHÂN TÍCH ỨNG DỤNG
CỦA MÁY KHOAN TRONG CÔNG NGHIỆP
I. MỘT SỐ SƠ ĐỒ TRUYỀN ĐỘNG KHÁC CỦA MÁY KHOAN
Máy khoan có rất nhiều loại tùy theo yêu cầu công nghệ, dưới đây là sơ đồ truyền
động của máy khoan 2A125.

Hình 4. Sơ đồ truyền động điện máy khoan 2A125
* Trang bi điện :
Động cơ 1Đ : Động cơ truyền trục chính, công suất P = 2.8 KW, tốc độ n = 2420
vòng/phút, có khả năng đảo chiều quay.
Động cơ 2Đ : Động cơ bơm nước, công suất P =0.125 KW, tốc độ n = 2800
vòng/phút.
K1, K2, K3 : Bộ công tắc xoay dùng để đảo chiều động cơ trục chính.
BA : Biến áp 380/36 V dùng để cấp nguồn cho đèn Đ.
Đ : Đèn chiếu sáng 36V, 100W.

Cầu dao : 1CD, 2CD.
Cầu chì : CC.
Rơle : RN - rơle nhiệt.

14


Trần Quốc Hoàn Đ3-CNTĐ

Trang bị điện máy khoan

* Thuyết minh hoạt động
Đóng cầu dao 1CD cấp nguồn cho mạch chuẩn bị làm việc.
Chuyển công tắc xoay ( K1, K2, K3 ) sang phải ( quay thuận ), do được liên động
cơ khí nên K1 ( 5-7 ) và K3 ( 3-5 ) đóng lại đồng thời nên cuộn hút 1K được cấp
nguồn, các tiếp điểm thường mở K1 bên mạch lực được đóng lại, động cơ 1Đ được
cấp điện và truyền động cho trục khoan quay thuận chiều.
Do cấu tạo cơ khí nên K1 ( 5-7 ) chỉ đóng lại trong thời gian rất ngắn, sau đó tự
động được mở ra. Tuy nhiên động cơ vẫn hoạt động bình thường nhờ tiếp điểm duy trì
1K ( 5-7).
Nếu chuyển công tắc xoay ( K1, K2, K3 ) về bên trái thì động cơ sẽ quay nghịch
do các tiếp điểm K2 ( 13,5 ) và K3 ( 3-5 ) được đóng lại. Sau đó mạch được duy trì
bằng tiếp điểm 2K ( 5-13 ).
Muốn động cơ bơm nước 2Đ hoạt động thì đóng cầu dao 2CD.
Đóng công tắc K để cung cấp điện áp cho đèn chiếu sáng Đ thông qua biến áp
BA.
Dừng máy bằng cách gạt công tắc xoay ở giữa, lúc đó trạng thái của bộ công tắc
xoay giống như trong hình vẽ.
* Bảo vệ và liên động
Ngắn mạch : Cầu chì CC

Quá tải : Rơle nhiệt RN.
Liên động :
+ Cơ khí : Bộ công tắc xoay K1, K2, K3
+ Điện : khóa chéo và duy trì
II. ỨNG DỤNG CỦA MÁY KHOAN TRONG CÔNG NGHIỆP
Máy cắt gọt kim loại theo số lượng và chủng loại thì chiếm vị trí hàng đầu trong
tất cả các máy công nghiệp. Điều này nói lên vai trò và mức độ ứng dụng của các loại
máy gia công kim loại trong công nghiệp.
Tương tự vậy, các loại máy khoan được sử dụng rất nhiều trong các quá trình
công nghiệp, đặc biệt máy khoan có thể kết hợp với các loại máy khác để thực hiện
nhiều chức năng hơn như khoét, doa, cắt ren… Không chỉ dửng lại ở các quá trình gia
công kim loại, máy khoan cũng được sử dụng ở trong nhiều ngành nghề khác như xây
dựng như các loại máy khoan cắt bêtông, máy khoan cọc nhồi…

15


Trần Quốc Hoàn Đ3-CNTĐ

Trang bị điện máy khoan

III. MÔ HÌNH KHOAN TỰ ĐỘNG VỚI PLC S7 300
1. Giới thiệu mô hình

Hình 5. Mô hình dây chuyền khoan tự động
Đây là mô hình một dây chuyền khoan tự động các chi tiết. Mô hình hoạt động
như sau :
Ấn Start thì băng chuyền sẽ hoạt động khi sensor S1 phát hiện có chi tiết cần
khoan. Băng chuyền sẽ đưa chi tiết đến vị trí sensor S2 thì băng tải dừng hoạt động.
Sau khi băng tải dừng hoạt động thì sẽ có tay kẹp đưa ra để kẹp chặt chi tiết đồng

thời động cơ bơm nước sẽ hoạt động chuẩn bị cho quá trình khoan.
Sau đó 2s cần khoan sẽ vừa khoan vừa di chuyển từ vị trí sensor S3 xuống vị trí
sensor S4. Khoảng cách giữa hai sensor này chính là độ sâu lỗ khoan trên chi tiết. Sau
khi đến vị trí sensor S4 thì máy khoan dừng lại 2s rồi đảo chiều khoan và di chuyển
lên đến vị trí sensor S3.
Khi cần khoan trở lại vị trí sensor S3 thì ngừng bơm nước, đồng thời tay kẹp sẽ
nhả chi tiết ra. Sau 2s thì băng chuyền tiếp tục hoạt động đưa chi tiết ra khỏi vị trí
khoan S2.
Quá trình lặp lại liên tục cho đến khi đủ 50 sản phẩm, hoặc ấn Stop hoặc rơle
nhiệt RN, rơle điện áp RU hoạt động.
Các thiết bị sử dụng trong mô hình :
+ PLC S7 300 của Siemens với các loại như 312, 313.
+ Băng chuyền.
+ Sensor : S1, S2, S3, S4.
+ Động cơ : ĐC1 : băng chuyền
ĐC2 : bơm nước

16


Trần Quốc Hoàn Đ3-CNTĐ

Trang bị điện máy khoan

ĐC3 : khoan ( có thể đảo chiều quay )
ĐC4 : di chuyển lên xuống ( có thể đảo chiều quay )
+ Cần kẹp cố định chi tiết.
+ Các loại cáp và dây nối cần thiết…
2. Thiết lập tín hiệu vào ra
Địa chỉ

Tín hiệu vào

Tín hiệu ra

Chức năng

I0.0

Nút nhấn Start

I0.1

Nút nhấn Stop

I0.2

Sensor S1

I0.3

Sensor S2

I0.4

Sensor S3

I0.5

Sensor S4


I0.6

Relay nhiệt

I0.7

Relay điện áp

Q0.0

Băng chuyền

Q0.1

Động cơ bơm nước

Q0.2

Kẹp chi tiết

Q0.3

Khoan thuận

Q0.4

Khoan ngược

Q0.5


Điều khiển cần khoan di chuyển xuống

Q0.6

Điều khiển cần khoan di chuyển xuống

17


Trần Quốc Hoàn Đ3-CNTĐ

Trang bị điện máy khoan

3. Lưu đồ thuật toán và chương trình điều khiển
3.1. Lưu đồ thuật toán

18


Trần Quốc Hoàn Đ3-CNTĐ

Trang bị điện máy khoan

3.2. Chương trình điều khiển

19


Trần Quốc Hoàn Đ3-CNTĐ


Trang bị điện máy khoan

20


Trần Quốc Hoàn Đ3-CNTĐ

Trang bị điện máy khoan

21


Trần Quốc Hoàn Đ3-CNTĐ

Trang bị điện máy khoan

22


Trần Quốc Hoàn Đ3-CNTĐ

Trang bị điện máy khoan

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Giáo trình trang bị điện - Nguyễn Văn Chất - Nhà xuất bản giáo dục.
2. Trang bị điện - điện tử máy gia công kim loại - Nguyễn Mạnh Tiến - Vũ Quang
Hồi - Nhà xuất bản giáo dục.
3. Trang bị điện - Đại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên.
4.
5.


23