HỘI ĐIỆN LỰC VIỆT NAM

ĐỀ ÁN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TẬP ĐOÀN ĐIỆN
LỰC VIỆT NAM

Tên đề án: BIÊN SOẠN GIÁO TRÌNH CHO MỘT SỐ MƠN HỌC CHÍNH
TRONG BỘ KHUNG CHƯƠNG TRÌNH Ở CÁC CƠ SỞ ĐÀO TẠO THUỘC TẬP
ĐỒN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM

Chủ nhiệm đề án: GS.VS.TSKH Trần Đình Long
Cơ quan chủ trì: Hội Điện lực Việt Nam

GIÁO TRÌNH MƠN HỌC
TRANG BỊ ĐIỆN 2

Chủ biên: TS. Chu Đức Tồn
Đồng tác giả: TS. Đặng Việt Hùng
ThS. Nguyễn Thị Điệp
ThS. Nguyễn Anh Hoa

Hà Nội – 2014


1

LỜI NĨI ĐẦU
Mơn học Trang bị điện 2 là một trong những môn chuyên ngành để đào tạo
sinh viên ngành Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa. Đây là mơn học chính trong
chương trình đào tạo ngành Cơng nghệ tự động, Trường Đại học Điện Lực cũng
như các trường thuộc Tập đồn điện lực Việt Nam. Giáo trình trang bị điện 2 do tập
thể cán bộ giảng dạy của Khoa Công nghệ tự động, Trường Đại học Điện lực biên

soạn dựa trên các bài giảng mà các tác giả đã giảng dạy tại trường nhiều năm qua và
các tài liệu tham khảo. Nội dung cuốn sách được viết ra nhằm giúp cho sinh viên
các trường thuộc tập đồn có tài liệu tham khảo, học tập sát với chương trình đào
tạo. Cuốn sách gồm có 8 chương, cụ thể:
Chương 1. Khái niệm chung về máy cắt gọt kim loại. Giới thiệu chung về máy
cắt gọt kim loại, tính tốn các thông số lực cắt, tốc độ cắt. Các phương pháp điều
chỉnh tốc độ máy cắt gọt kim loại.
Chương 2. Trang bị điện cho nhóm máy tiện. Tập chung phân tích mạch điện
của các loại máy tiện như T616, máy tiện 1540.
Chương 3. Trang bị điện cho nhóm máy bào giường. Phân tích các hệ thống
truyền động điện cho máy bào giường dùng hệ F – Đ và hệ T – Đ.
Chương 4. Trang bị điện cho nhóm máy doa. Giới thiệu chung về các loại máy
doa. Phân tích mạch điện các loại máy doa thường dùng như: máy doa 2A613, máy
doa tọa độ 2A450, máy doa ngang 2620.
Chương 5. Trang bị điện cho nhóm máy mài. Phân tích giới thiệu mạch điện
máy mài 3A161. Nguyên lý làm việc, nguyên lý điều chỉnh tốc độ,…
Chương 6. Trang bị điện cho máy phay. Trình bày cơng nghệ, ngun lý mạch
điện máy phay 6H81.
Chương 7. Trang bị điện cho máy khoan. Phân tích mạch điện các máy khoan
hay dùng trong công nghiệp như máy khoan 2A125, máy khoan 2A55.
Chương 8. Trang bị điện cho các máy cán. Giới thiệu, phân tích sơ đồ mạch các
loại máy cán nóng, cán nóng quay thuận nghịch, máy cán nguội, cán dây.
Chương 9. Máy điều khiển số CNC. Giới thiệu tổng quan về các máy CNC.
Các phương pháp điều khiển trong các máy công cụ CNC.
Các chương được phân cơng biên soạn như sau:
Chu Đức Tồn các chương 1, 2, 3, 7, 6, và chịu trách nhiệm chủ biên; Đặng Việt
Hùng và Nguyễn Thị Điệp các chương 4, 5; Nguyễn Anh Hoa các chương 8, 9.
Mặc dù các tác giả đã dành nhiều cố gắng, song không tránh khỏi những sai sót
nhất định, vì vậy các tác giả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các độc
giả. Mọi ý kiến đóng góp gửi về địa chỉ:

Khoa Công nghệ tự động, Trường Đại học Điện lực, G203 Hoàng Quốc Việt –
Từ Liêm – Hà Nội
Tác giả


2

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU

1

MỤC LỤC

2

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU

7

CHƯƠNG I. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY CẮT GỌT
KIM LOẠI

10

1.1. KHÁI NIỆM MÁY CẮT GỌT KIM LOẠI

10

1.2. PHÂN LOẠI MÁY CẮT GỌT KIM LOẠI


10

1.3. CÁC CHUYỂN ĐỘNG VÀ DẠNG GIA CƠNG
ĐIỂN HÌNH TRÊN MCGKL

10

1.4. PHƯƠNG PHÁP CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ
CHO MCGKL

11

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

12

1.4.2. Các bước chọn công suất động cơ

12

1.5. ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ MCGKL

12

1.5.1. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ MCGKL

14

1.5.2. Các chỉ tiêu điều chỉnh tốc độ


14

1.6. CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1

CHƯƠNG II. TRANG BỊ ĐIỆN CHO NHÓM MÁY TIỆN

17

19

2.1. ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ

20

2.2. PHỤ TẢI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHỌN CƠNG
SUẤT ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG CHÍNH MÁY
TIỆN

20

2.2.1. Phụ tải

21

2.2.2. Phương pháp chọn cơng suất truyền động chính của
máy tiện

21


2.3. MẠCH ĐIỆN MÁY TIỆN T616

23

2.3.1. Giới thiệu chung, các ký hiệu trên sơ đồ

25

2.3.2. Nguyên lý hoạt động

25

2.3.3. Bảo vệ và liên động

27

2.4. SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN TRUYỀN ĐỘNG CHÍNH
MÁY TIỆN 1A660

27

2.4.1. Giới thiệu chung, các ký hiệu trên sơ đồ

27

2.4.2. Các điều kiện làm việc của máy

27



3

2.4.3. Phân tích mạch động lực (Hệ truyền động điện F-Đ)

27

2.4.4. Phân tích mạch kích từ động cơ Đ

27

2.4.5. Phân tích mạch kích từ máy phát F

29

2.4.6. Thuyết minh nguyên lý khởi động động cơ Đ

30

2.4.7. Thuyết minh chế độ thử máy

30

2.4.8. Thuyết minh quá trình điều chỉnh tốc độ từ xa

30

2.4.9. Thuyết minh quá trình hãm máy

31


2.5. SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN TRUYỀN ĐỘNG CHÍNH
MÁY TIỆN ĐỨNG 1540

31

2.5.1. Phân tích mạch lực (Hệ truyền động điện T – Đ)

31

2.5.2. Phân tích mạch kích từ của động cơ Đ

32

2.5.3. Phối hợp điều khiển giữa điện áp phần ứng và từ
thông động cơ Đ

32

2.5.4. Thuyết minh nguyên lý khởi động động cơ Đ

32

2.5.5. Thuyết minh quá trình hãm máy

34

2.5.6. Thuyết minh quá trình thử máy

34


2.5.7. Tiện cắt hay tiện mặt đầu

34

2.5.8. Mạch tín hiệu

35

2.6. SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN TRUYỀN ĐỘNG ĂN DAO
MÁY TIỆN 1540

37

2.7. SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN MÁY TIỆN 1K62

37

2.7.1. Trang bị điện

37

2.7.2. Nguyên lý hoạt động

39

2.7.3. Bảo vệ và liên động

39

2.8. CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 2


CHƯƠNG III. TRANG BỊ ĐIỆN CHO NHĨM MÁY BÀO
GIƯỜNG

39

41

3.1. ĐẶC ĐIỂM CƠNG NGHỆ

41

3.2. PHỤ TẢI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHỌN CÔNG
SUẤT ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG CHÍNH MÁY
BÀO GIƯỜNG

43

3.2.1. Phụ tải truyền động chính

43

3.2.2. Phương pháp chọn cơng suất động cơ truyền động
chính của máy bào giường

43

3.3. SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN MÁY BÀO GIƯỜNG THEO
HỆ F-Đ CÓ KHUẾCH ĐẠI MÁY ĐIỆN LÀM


49


4

KÍCH TỪ CHO MÁY PHÁT
3.3.2. Phân tích ngun lí làm việc của hệ thống truyền
động điện

49

3.3.3. Phân tích nguyên lý của sơ đồ điều khiển tự động

53

3.4. SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN MÁY BÀO GIƯỜNG HỆ
THYRISTOR – ĐỘNG CƠ (T-Đ)

55

3.5. CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 3

57

CHƯƠNG IV. TRANG BỊ ĐIỆN CHO NHÓM MÁY DOA

58

4.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY DOA


58

4.2. MẠCH ĐIỆN MÁY DOA 2A613

59

4.2.1. Trang bị điện

59

4.2.2. Nguyên lý hoạt động

60

4.2.3. Bảo vệ và liên động

60

4.3. MẠCH ĐIỆN MÁY DOA NGANG 2620

62

4.3.1. Thông số kỹ thuật

62

4.3.2. Sơ đồ truyền động chính máy doa ngang 2620

63


4.3.3. Sơ đồ truyền động ăn dao máy doa ngang 2620

64

4.4. SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN MÁY DOA TỌA ĐỘ 2A450

68

4.5. CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG IV

70

CHƯƠNG V. TRANG BỊ ĐIỆN CHO NHÓM MÁY MÀI

71

5.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY MÀI

71

5.2. MẠCH ĐIỆN MÁY MÀI 3b722

71

5.2.1. Trang bị điện

71

5.2.2. Thuyết minh nguyên lý


73

5.3. SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN MÁY MÀI 3A161

74

5.3.1. Giới thiệu, phân tích mạch phần ứng động cơ ĐC

74

5.3.2. Nguyên lý điều chỉnh tốc độ động cơ ĐC

75

5.3.3. Xây dựng đặc tính tĩnh hệ thống

76

5.3.4. Nguyên lí làm việc của sơ đồ điều khiển tự động

76

5.4. CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG V

77

CHƯƠNG VI. TRANG BỊ ĐIỆN CHO MÁY PHAY

78


6.1. KHÁI NIỆM VỀ MÁY PHAY

78

6.2. MẠCH ĐIỆN MÁY PHAY 6H81

79

6.2.1. Trang bị điện

79


5

6.2.2. Thuyết minh nguyên lý hoạt động

79

6.2.3. Các bảo vệ và liên động

79

6.3. CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG VI

CHƯƠNG VII. TRANG BỊ ĐIỆN CHO MÁY KHOAN

80

81


7.1. KHÁI NIỆM VỀ MÁY KHOAN

81

7.2. MẠCH ĐIỆN MÁY KHOAN 2A125

81

7.2.1. Trang bị điện

81

7.2.2. Thuyết minh nguyên lý hoạt động

82

7.2.3. Bảo vệ và liên động

83

7.3. MẠCH ĐIỆN MÁY KHOAN 2A55

83

7.3.1. Trang bị điện

83

7.3.2. Nguyên lý hoạt động


83

7.3.3. Bảo vệ và liên động

86

7.4. CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG VII

CHƯƠNG VIII. TRANG BỊ ĐIỆN CHO CÁC MÁY CÁN
8.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ GIA CÔNG BẰNG ÁP
LỰC

86

88
88

8.1.1. Biến dạng của kim loại

89

8.1.2. Nén kim loại theo một đường thẳng

90

8.1.3. Nén theo hai phương vng góc

90


8.1.4. Nén kéo theo hai phương vng góc

93

8.1.5. Biến dạng kim loại ở dạng nguội và nóng

94

8.2. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CƠNG NGHỆ CÁN
THÉP

94

8.2.1. Khái niệm

94

8.2.2. Cấu tạo máy cán

95

8.2.3. Phân loại máy cán

95

8.3. TRANG BỊ ĐIỆN MÁY CÁN NÓNG QUAY
THUẬN NGHỊCH (CNQTN)

96


8.3.1. Đặc điểm công nghệ

96

8.3.2. Đặc điểm động cơ điện trong truyền động chính

99

8.3.4. Tính và kiểm tra cơng suất động cơ truyền động
chính máy CNQTN

101

8.3.5. Hệ thống truyền động điện máy CNQTN

104


6

8.3.5.1. Hệ thống truyền động điện F - Đ

104

8.3.5.2. Hệ truyền động thyristor – động cơ (T-Đ)

119

8.4. TRANG BỊ ĐIỆN CHO MÁY CÁN NĨNG LIÊN
TỤC


121

8.4.1. Đặc điểm cơng nghệ

121

8.4.2. Sơ đồ điều khiển máy CNLT cán lá khổ rộng

122

8.5. TRANG BỊ ĐIỆN CHO MÁY CÁN DÂY

124

8.5.1. Khái niệm chung

124

8.5.2. Truyền động điện xoay chiều máy cán dây

124

8.5.3. Truyền động điện một chiều máy cán dây

125

8.6. TRANG BỊ ĐIỆN CHO MÁY CÁN NGUỘI

127


8.6.1 Khái niệm về công nghệ cán nguội và đặc điểm máy
cán nguội

128

8.6.2. Sơ đồ chức năng truyền động điện máy CNg cán tơn
lõi biến áp

128

8.7. CÂU HỎI ƠN TẬP CHƯƠNG VIII

CHƯƠNG IX. MÁY ĐIỀU KHIỂN SỐ CNC

128

132

9.1. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN MÁY
ĐIỀU KHIỂN SỐ

132

9.2. PHÂN LOẠI MÁY CNC

132

9.3. ƯU ĐIỂM CỦA MÁY CNC


134

9.4. THÀNH PHẦN CƠ BẢN HỆ ĐIỀU KHIỂN MÁY
CNC

135

9.4.1. Hệ thống đo lường trong máy CNC

135

9.4.2. Thành phần cơ bản của hệ điều khiển trong máy
CNC

135

9.5. PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TRONG CÁC
MÁY CNC

139

9.6. SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CHUNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN
MÁY TIỆN CNC

142

TÀI LIỆU THAM KHẢO

144



7

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU
Stt

Tên gọi

1.

Động cơ điện một chiều kích từ độc
lập

Ký hiệu

Đ

2.

Máy phát điện một chiều kích từ độc
lập
F

3.

Máy phát tốc

4.

Máy điện khuếch đại từ trường

ngang

5.

Động cơ không đồng bộ 3 pha rotor
lồng sóc

6.

Động cơ khơng đồng bộ 3 pha rotor
dây quấn

7.

Máy biến áp cách ly 1 pha

8.

Máy biến áp 3 pha nối Y/Y

FT

Y
Y

9.

Máy biến áp 3 pha nối Δ/Y

Y


10.

Máy biến dòng (TI)

11.

Máy biến điện áp (TU)


8

12.

Cuộn cảm, cuộn kháng khơng lõi

13.

Cuộn cảm, cuộn kháng có lõi sắt từ

14.

Cuộn cảm thay đổi được thông số

15.

Cầu dao 1 pha, 3 pha

16.


Cầu chì

17.

Nút ấn khơng tự giữ.
- Thường mở
- Thường kín

18.

Nút ấn liên động

19.

Cơng tắc: thường mở; thường kín;
đổi nối

20.

Cơng tắc hành trình: thường mở;
thường đóng và liên động

21.

Cuộn dây công tắc tơ, khởi động từ,
rơle (ký hiệu chung)

22.

Tiếp điểm công tắc tơ, khởi động từ,

rơle (ký hiệu chung): thường mở;
thường đóng.

23.

Cuộn dây rơle dịng điện

24.

Cuộn dây rơle áp

I

U

25.

Cuộn dây rơle thời gian: có chậm trễ


9

khi hút vào; có chậm trễ khi nhả ra;
có chậm trễ khi hút vào và nhả ra.
26.

Tiếp điểm rơle thời gian:
- Thường mở, thường đóng
- Đóng chậm, mở chậm
- Đóng mở chậm


27.

Rơle nhiệt: cuộn dây; tiếp điểm
thường mở, thường đóng

28.

Cịi báo

29.

Điện trở: không điều chỉnh; biến trở
điều chỉnh

30.

Tụ điện: ký hiệu chung và có phân
cực

31.

Diode bán dẫn, diode Zener

32.

Thyristor

33.


Tranzitor BJT

34.

IC khuếch đại thuật toán

+

–

+VCC
P

+

N

–

Ngõ ra
–VEE

35.

Bàn điện từ

36.

Nam châm điện



10

CHƯƠNG I
KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY CẮT GỌT KIM LOẠI
1.1. KHÁI NIỆM MÁY CẮT GỌT KIM LOẠI
- Máy cắt gọt kim loại dùng để gia công các chi tiết kim loại bằng cách cắt bỏ
các lớp kim loại thừa. Sau khi gia cơng chi tiết có hình dáng kích thước gần đúng
với yêu cầu (gia công thô) hoặc đúng yêu cầu về hình dáng và kích thước (gia cơng
tinh).
- Máy cắt gọt kim loại là một nhóm máy rất rộng, nếu xét về chủng loại và số
lượng thì nó chiếm hàng đầu trong số các máy công nghiệp.
1.2. PHÂN LOẠI MÁY CẮT GỌT KIM LOẠI
- Theo đặc điểm của quá trình cơng nghệ (đặc trưng của phương pháp gia cơng)
có các loại máy: máy tiện; máy khoan; máy doa; máy mài; máy phay; máy bào…

a) Máy tiện

c) Máy doa

b) Máy mài

d) Máy tiện CNC

Hình 1.1: Hình ảnh một số loại máy cắt gọt kim loại điển hình.

- Theo đặc điểm của quá trình sản xuất: máy vạn năng; máy chuyên dùng; máy
đặc biệt.
- Theo kích thước và khối lượng:
+ Máy cỡ bình thường: có thể gia cơng chi tiết có khối lượng đến 10 tấn

+ Máy cỡ lớn: có thể gia cơng chi tiết có khối lượng đến 30 tấn
+ Máy cỡ nặng: có thể gia cơng chi tiết có khối lượng đến 100 tấn


11

+ Máy cỡ siêu nặng: có thể gia cơng chi tiết có khối lượng lớn hơn 100 tấn
- Theo độ chính xác gia cơng: có độ chính xác bình thường; độ chính xác cao và
độ chính xác rất cao
Sơ đồ phân loại tổng thể các máy cắt gọt kim loại hình 1.2
MÁY CẮT GỌT KIM
LOẠI

Rất cao

Cao

Độ chính xác
gia cơng

Bình thường

Cỡ siêu nặng

Cỡ nặng

Cỡ lớn

Trọng lượng
& kích thước

chi tiết

Bình thường

Đặc biệt

Chun dụng

Đặc điểm
quá trình
sản xuất

Vạn năng

Mài - đỏnh
búng
Phay

Khoan - doa

Tiện

Đặc điểm
quá trình
cơng nghệ

Hình 1.2: Sơ đồ phân loại máy cắt gọt kim loại.

1.3. CÁC CHUYỂN ĐỘNG VÀ CÁC DẠNG GIA CÔNG ĐIỂN HÌNH TRÊN
MÁY CẮT GỌT KIM LOẠI (MCGKL)

- Trên máy cắt gọt kim loại gồm có 2 loại chuyển động là chuyển động cơ bản
và chuyển động phụ
* Chuyển động cơ bản: là sự di chuyển tương đối của dao cắt so với phơi để
thực hiện q trình cắt gọt. Chuyển động cơ bản cũng gồm 2 chuyển động là chuyển
động chính và chuyển động ăn dao.
+ Chuyển động chính: cịn gọi là chuyển động làm việc đây chính là quá trình
thực hiện việc cắt gọt kim loại bằng dao cắt.
+ Chuyển động ăn dao: là chuyển động xê dịch của dao hoặc phôi (tùy vào từng
loại máy) để tạo ra phoi mới
- Các chuyển động chính, ăn dao có thể là chuyển động quay hoặc chuyển động
động tịnh tiến của dao hoặc phôi.
* Chuyển động phụ: là các chuyển động khơng liên quan trực tiếp đến q trình
cắt gọt. Ví dụ như: di chuyển thanh dao hoặc phơi; nâng hạ xà của máy bào giường;
chạy nhanh xà…
- Các dạng gia cơng điển hình trên máy cắt gọt kim loại: Tùy thuộc từng loại
máy, ví dụ với máy tiện:


12

1
2

3
4

Chiều của chuyển động chính là 1 chuyển động quay của chi tiết gia công 3;
chuyển động ăn dao 2 là sự di chuyển của dao 4.

Hình 1.3: Các dạng gia cơng điển hình trên máy CGKL.


1.4. PHƯƠNG PHÁP CHUNG CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ CHO CÁC
MÁY CGKL
- Với máy cắt gọt kim loại thì việc chọn cơng suất động cơ truyền động rất quan
trọng. Các số liệu ban đầu để tính chọn cơng suất động cơ là:

1.4.1. Các thơng số của chế độ làm việc của máy
- Các thông số như: trọng lương chi tiết gia công, thời gian làm việc, thời gian
nghỉ, tốc độ cắt, lực cắt…

1.4.2. Các bước chọn cơng suất động cơ
- Q trình chọn cơng suất động cơ có thể chia làm 2 bước lớn:
Bước 1: Chọn sơ bộ cơng suất động cơ theo trình tự sau:
a) Xác định công suất hoặc mô men tác dụng trên trục làm việc của hộp tốc độ
- Xác định Pz
Pz 

FZ .VZ
[KW]
60.100

Trong đó Fz là lực cắt (N); Vz là tốc độ cắt (m/phút).

(1.1)


13

- Xác định Mz


Pz 

FZ .d
[Nm]
2

(1.2)

Trong đó: Fz là lực cắt (N) ; d- đường kính của chi tiết gia công hoặc phôi (m)
Lưu ý: Nếu trong một chu kỳ, phụ tải của truyền động thay đổi thì phải xác định
Pz (hoặc Mz ) cho tất cả các giai đoạn của chu kỳ. Mỗi loại máy có cơng thức riêng
để xác định.
b) Xác định công suất trên trục động cơ điện và thành lập đồ thị phụ tải tĩnh.
- Xác định cơng suất trên trục động cơ: Pc 

PZ



(1.3)

Trong đó:  - hiệu suất của cơ cấu truyền động ứng với phụ tải Pz.
Thực tế người ta xác định hiệu suất bằng đường cong kinh nghiệm
  f ( PZ ) cho ở các sổ tay cơ khí.
c) Dựa vào đồ thị phụ tải tĩnh xây dựng phần b, tiến hành tính tốn chọn động
cơ
- Khi chế độ làm việc dài hạn, phụ tải biến đổi động cơ thường được chọn theo
cơng suất trung bình hoặc cơng suất đẳng trị
- Khi chế độ làm việc 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 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:
- Động cơ có thể được kiểm nghiệm theo điều kiện phát nóng, quá tải và mở
máy.
+ Kiểm nghiệm theo điều kiện phát nóng:
Để kiểm nghiệm theo điều kiện phát nóng, ta tiến hành xây dựng đồ thị phụ tải
toàn phần bao gồm phụ tải tĩnh (đã tính bước 1) và phụ tải động. Phụ tải động cơ
phát sinh trong quá trình quá độ được xác định từ quan hệ:
Mđ  J

d
dt

(1.4)

Trong đó: J  Mơ men qn tính của tồn bộ hệ thống truyền động quy đổi về
d
- 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 ∆P = f4(t), theo các đại lượng trung bình hoặc đẳng trị, ta kiểm
nghiệm điều kiện phát nóng.
+ Kiểm nghiệm theo điều kiện quá tải:
Lưu ý: với những động cơ không đồng bộ ta cần xét đến hiện tượng sụt áp của
lưới điện. Điều kiện bình thường cho phép sụt áp 10% lúc đó:

trục động cơ điện;

Mt  (90%)2 Mtđm  0.81Mtđm


(1.5)

Trong đó: - Mt là Mơ men tới hạn của động cơ trong tính tốn kiểm nghiệm


14

- Mtđm là mô men tới hạn định mức theo số liệu của động cơ điện.
+ Kiểm nghiệm theo điều kiện mở máy:
Thường kiểm nghiệm với những cơ cấu truyền động địi hỏi mở máy có tải ví
dụ như cơ cấu nâng xạ hà, di chuyển bàn…
+ Ngồi ra cịn phải kiểm nghiệm động cơ theo điều kiện đặc biệt khi có điều
kiện u cầu ví dụ như u cầu điều chỉnh tốc độ…
1.5. ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ MCGKL

1.5.1. Các phương pháp chung điều khiển tốc độ máy cắt gọt kim loại
Có 3 phương pháp điều chỉnh tốc độ MCGKL là: phương pháp cơ; phương
pháp điện – cơ; phương pháp điện.
Điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp cơ, đây là phương phương pháp điều
khiển có cấp với sự thay đổi tỉ số truyền trong hộp tốc độ. Thường sử dụng động cơ
khơng đồng bộ rơ to lồng sóc.
Phương pháp điện – cơ: điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tốc độ động cơ
và tỉ số truyền của hộp tốc độ. Động cơ có thể là động cơ khơng đồng bộ nhiều tốc
độ hoặc động cơ điện một chiều
Phương pháp điện: thay đổi tốc độ máy cắt gọt kim loại chỉ thay đổi tốc độ
động cơ. Động cơ có thể là không đồng bộ, động cơ đồng bộ hoặc động cơ điện một
chiều.
Ví dụ: Với động cơ điện một chiều, ta có thể điều chỉnh tốc độ bằng hệ truyền
động F-Đ; hệ truyền động T-Đ.


K

F

KÐB

Ð

CKF

CKK

CKÐ
BTKF
T

N

N

T

a) Hệ truyền động F-Đ đơn giản.

BTKÐ


15


BT

CB

Ð

BA
FT

Ð
CÐA
FOÐ

CFA
FFT

CCÐ

UC Ð

FC Ð

b) Hệ truyền động F-Đ có phản hồi âm tốc độ.

~
BA

CB
CB


CB
CK

ÐK1
CB
CK

Ð
Ð

CB

CB

CB

ÐK2

c) Hệ truyền động T-Đ có đảo chiều.

CB


16

d) Bộ điều khiển động cơ DC (ABB).
Hình 1.4: Các sơ đồ truyền động điển hình với động cơ một chiều.

Với động cơ khơng đồng bộ, có thể dùng Bộ biến tần kết hợp bộ điều khiển lập
trình PLC…


a) Bộ biến tần gắn liền động cơ Combimaster
b) Bộ điều khiển S7-300
Hình 1.5: Các bộ điều khiển hiện đại với động cơ KĐB.


17

1.5.2. Các chỉ tiêu điều chỉnh tốc độ MCGKL
* Chỉ tiêu chất lượng động (chế độ quá độ):
- Độ quá điều chỉnh  max
- Thời gian quá độ Tqđ (Tqđ càng nhỏ càng tốt)
- Số lần dao động n (n = 2-3 là tốt)
* Chỉ tiêu chất lượng tĩnh (chế độ xác lập)
 
.100%
- Sai số tĩnh tốc độ s%: s%  đ
đ
Trong đó: ω – tốc độ làm việc thực của động cơ
ωđ – tốc độ đặt của động cơ
Sai số này càng nhỏ, điều chỉnh càng chính xác và lý tưởng s% = 0.
- Phạm vi điều chỉnh tốc độ:

D  max
min

(1.6)

(1.7)


D càng lớn càng tốt. Tuy nhiên ωmax bị hạn chế bởi độ bền cơ học của động
cơ, bởi điều kiện chuyển mạch. Tốc độ ωmin bị chặn bởi yêu cầu về mô men khởi
động, về khả năng quá tải và về sai số tốc độ làm việc cho phép.
Với chuyển động chính của MCGKL, phạm vi điều chỉnh tốc độ là tỉ số giữa
tốc độ dài lớn nhất vmax và tốc độ dài nhỏ nhất vmin :
v
Dv  max
vmin
Với chuyển động ăn dao, phạm vi điều chỉnh tốc độ là tỉ số giữa lượng ăn
dao lớn nhất smax và lượng ăn dao nhỏ nhất smin
s
Ds  max
s min
- Độ trơn điều chỉnh: là tỉ số giữa hai giá trị kề nhau của tốc độ

  i 1
(1.8)
i
Trong đó: ωi, ωi+1 là tốc độ cấp thứ i và i+1
Hệ số φ càng nhỏ càng tốt, lý tưởng φ → 1 đây là hệ điều chỉnh vô cấp.
Các giá trị chuẩn độ trơn điều chỉnh được sử dụng trong truyền động của MCKL
là:  = 1,06 ; 1,12 ; 1,26 ; 1,41; 1,58 ; 1,78 ; 2. Thường sử dụng các giá trị: 1,26 ;
1,41 ; 1,58
- Sự phù hợp giữa đặc tính điều chỉnh và đặc tính tải:
Với hệ truyền động có điều chỉnh tốc độ, người ta chọn hệ truyền động cũng
như phương pháp điều chỉnh sao cho đặc tính điều chỉnh của hệ bám sát yêu cầu đặc
tính của tải.
Đặc tính cơ của cơ cấu sản xuất tổng quát có dạng sau:



18

Mc  M0  ( Mñm  M0 ).(

 q
)
ñm

(1.9)

Trong đó: q là hệ số mũ tùy thuộc vào loại máy, q có thể là 0; 1; -1; 2
Với q = 0 → Mc = Mđm = const - ứng với truyền động ăn dao
Với q = -1 từ (1.9) ta có Mc = 1/ω - ứng với truyền động chính
Trong thực tế, đặc tính cơ của máy khơng giữ được cố định theo một qui luật
trong toàn bộ phạm vi điều chỉnh tốc độ mà thay đổi theo điều kiện công nghệ hoặc
điều kiện tự nhiên.
Đối với truyền động chính MCKL, nói chung cơng suất khơng đổi khi tốc độ
thay đổi, cịn mơmen tỉ lệ ngược với tốc độ. Như vậy ở tốc độ thấp, mơmen có thể
lớn. Mặt khác, thực tế sản xuất cho thấy rằng các tốc độ thấp chỉ dùng cho các chế
độ cắt nhẹ, nghĩa là FZ và PZ nhỏ. Vì vậy, ở vùng tốc độ thấp, người ta giữ mơmen
khơng đổi cịn cơng suất cắt thay đổi theo quan hệ bậc nhất với tốc độ.
Fad
Fz

Vgh

V

0


V1

V2

Vad

0
Hình 1.6: Đồ thị đặc tính phụ tải của MCKL.

- Đối với truyền động ăn dao MCKL, nói chung mơmen không đổi khi điều chỉnh
tốc độ. Tuy nhiên ở vùng tốc độ thấp, lượng ăn dao s nhỏ, lực cắt bị hạn chế bởi
chiều sâu cắt tới hạn t. Trong vùng này, khi tốc độ ăn dao giảm, lực ăn dao và
mômen ăn dao cũng giảm theo. Ở tốc độ cao, tương ứng tốc độ vz của truyền động
chính cũng phải lớn, nếu giữ Fad lớn như cũ thì cơng suất truyền động sẽ quá lớn.
Do đó cho phép giảm nhỏ lực ăn dao trong vùng này, mômen truyền động ăn dao
cũng giảm theo (hình 1.6).
Một hệ thống truyền động điện có điều chỉnh gọi là tốt nếu đặc tính điều chỉnh
của nó giống đặc tính cơ của máy. Khi đó, động cơ được sử dụng hợp lý nhất, tức là
có thể làm việc đầy tải ở mọi tốc độ. Nhờ vậy, hệ thống đạt được các chỉ tiêu năng
lượng cao. Nói cách khác, có thể lựa chọn động cơ có kích thước nhỏ nhất cho máy.
Đặc tính điều chỉnh của truyền động là quan hệ giữa công suất hoắc mơmen của
động cơ với tốc độ. Ví dụ đối với động cơ điện một chiều kích từ độc lập, khi điều
chỉnh điện áp phần ứng và giữ từ thông máy khơng đổi ta sẽ có:
M = kΦIư = const; P = M.ω  ω
Khi điều chỉnh từ thông, giữ điện áp phần ứng khơng đổi thì:
M = kΦIư  1/ω; P = M.ω = const


19


Kết hợp cả hai phương pháp điều chỉnh ta có đồ thị như hình 1.7. Đặc tính điều
chỉnh ở vùng này có dạng giống đặc tính cơ của truyển động chính MCKL.
M, P

P

ω
0

ωmin ωgh

ωmax

Hình 1.7: Quan hệ M(ω) và P(ω)của động cơ một chiều kích tử độc lập thay đổi Uư và Φ.

- Độ ổn định tốc độ: là khả năng giữ tốc độ khi phụ tải thay đổi. Đường đặc tính cơ
càng cứng thì độ ổn định càng cao.
- Tính kinh tế:
Nhiều trường hợp chỉ tiêu kinh tế là chỉ tiêu quyết định sự lựa chọn phương án
truyền động điện. Các hệ truyền động điện cho máy cắt gọt kim loại cần có vốn đầu
tư thấp, giá thành hạ, chi phí vận hành bảo quản, sữa chữa ít, đặc biệt là tổn thất
năng lượng khi điều chỉnh và vận hành nhỏ. Năng suất của máy sản xuất do hệ điều
chỉnh mang lại. Thường người ta căn cứ các chỉ tiêu kỹ thuật để đề xuất phương án
điều chỉnh, sau đó tính tốn kinh tế để so sánh hiệu quả và quyết định chọn hệ thống
hoặc phương pháp.
1.6. CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1
1. Khái niệm, phân loại máy cắt gọt kim loại.
2. Nêu các chuyển động trên máy cắt gọt kim loại
3. Trình bày các tham số đặc trưng cho chế độ cắt gọt trên các máy cắt gọt kim loại.
4. Nêu lên sự khác nhau của phụ tải trong chuyển động chính và chuyển động ăn

dao.
5. Trình bày các phương pháp điều chỉnh tốc độ trong các máy cắt gọt kim loại. Ưu,
nhược điểm của từng phương pháp, lấy ví dụ minh họa.
6. Nêu các chỉ tiêu điều chỉnh tốc độ máy cắt gọt kim loại..
7. Phân tích chỉ tiêu độ ổn định tốc độ trong máy cắt gọt kim loại, lấy ví dụ minh
họa.
8. Nêu các dạng gia cơng điển hình trên máy cắt gọt kim loại, lấy vị với máy tiện.
9. Nêu phương pháp điều chỉnh tốc độ với động cơ điện một chiều kích từ độc lập.
Vẽ mạch thực hiện phương pháp đó.


20

CHƯƠNG II
TRANG BỊ ĐIỆN CHO NHÓM MÁY TIỆN
2.1. ĐẶC ĐIỂM CƠNG NGHỆ
- Máy tiện là loại máy cơng cụ để gia cơng hình thù các chi tiết máy. Ngun cơng
chủ lực mà máy tiện thực hiện là tiện các khối hình trụ, cắt ren, khoan lỗ hoặc tiện
các vật thể định hình trịn xoay khác.
- Nhóm máy tiện rất đa dạng, gồm các máy tiện đơn giản, Rơvônve, máy tiện vạn
năng, chuyên dùng, máy tiện đứng, máy tiện CNC,…
- Kích thước gia cơng trên máy tiện có thể từ cỡ vài mili mét đến hàng chục mét
(trên máy tiện đứng).

1. Thân máy
2. Ụ trước
3. Bàn dao
4. Ụ sau

Hình 2.1: Hình dạng ngoài của máy tiện.



21

2.2. PHỤ TẢI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ TRUỀN
ĐỘNG CHÍNH MÁY TIỆN

2.2.1. Phụ tải
- Phụ tải của cơ cấu truyền động chính
Q trình tiện như máy tiện được thực hiện với các chế độ cắt khác nhau đặc
trưng bởi các thông số: độ sâu cắt t, lượng ăn dao s và tốc độ cắt v.
Tốc độ cắt phụ thuộc vật liệu gia cơng, vật liệu dao, kích thước dao dạng, gia
công, điều kiện làm mát v.v… theo công thức kinh nghiệm.
v

Cv
, [m / ph]
T . t xv . s y v

(2.1)

m

Có thể cho một vài ví dụ về các giá trị của các hệ số và số mũ: khi gia công
gang và thép bằng dao hợp kim Cv = 40 - 260 ; dao cắt bằng thép gió Cv = 18 - 24; s
= 0,1 - 0,4 mm/vg ; T = 60 - 180 ph. Các số mũ xv, yv, m thường lấy các giá trị : xv
= 0,15  0,2 ; yv = 0,35  0,8 ; m = 0,1  0,2.
Để đảm bảo năng suất cao nhất, sử dụng máy triệt để nhất thì trong q trình
gia cơng phải ln đạt tốc độ tối ưu, nó được xác định bởi các thơng số: độ sâu cắt t,
lượng ăn dao s và tốc độ trục chính ứng với đường kính chi tiết xác định. Khi tiện

ngang chi tiết có đường kính lớn, trong q trình gia cơng, đường kính chi tiết giảm
dần, để duy trì tốc độ cắt (m/s) tối ưu là hằng số, thì phải tăng liên tục tốc độ của
trục chính theo quan hệ.
V = 0,5dct .  ct
(2.2)
Ở đây: dct - đường kính chi tiết (m)
Trong q trình gia cơng, tại điểm tiếp xúc giữa dao và chi tiết xuất hiện một
lực F gồm ba thành phần và lực cắt xác định theo.
Fz  9,81. C F . t xF . s yF . v n , [ N ]

(2.3)

Khi gia công thép bằng dao hợp kim cứng CF = 300; dao bằng théo gió CF = 208.
Gia cơng gang xám tương ứng CF = 92 và CF = 118 ; xF = 1 ; yF = 00,75 ; n = 0 với
dao bằng thép gió và n = - 0,15 với dao bằng hợp kim cứng.
Fz

V
0
Hình 2.2: Đồ thị phụ tải của truyền động chính máy tiện.


22

Q trình tiện xảy ra với cơng suất cắt (kW) là hằng số:
Pz = Fz . v . 10-3 [kW]
(2.4)
Bởi vì lực cắt lớn nhất Fmax sinh ra khi trong ăn dao và độ sâu cắt lớn, tương
ứng với tốc độ cắt nhỏ vmin; còn lực cắt nhỏ nhất Fmin, xác định bởi t, s tương ứng
với tốc độ cắt vmax, nghĩa là tương ứng với hệ thức:

Fmax . vmin = Fmin . vmax
(2.5)
- Phụ tải của truyền động chính máy tiện đứng
Truyền động chính máy tiện đứng có đặc thù riêng, khác so với máy tiện bình
thường về cấu trúc và kích thước. Trên máy tiện đứng, chi tiết gia cơng có đường
kính lớn và được đặt trên mâm cặp nằm ngang, hay nói cách khác, trục mâm cặp là
theo phương thẳng đứng. Do trọng lượng mâm cặp và trọng lượng chi tiết lớn nên
lực ma sát ở gờ trượt và hộp tốc độ khá lớn. Vì vậy phụ tải trên trục động cơ truyền
động chính máy tiện đứng là tổng của các thành phần lực cắt, lực ma sát ở gờ trượt,
lực ma sát ở hộp tốc độ. Trên hình 2.3a là đồ thị biểu diễn các thành phần cơng suất
của truyền động chính và sự phụ thuộc của chúng vào tốc độ mâm cặp; P1 - công
suất khắc phục lực cắt; P2 - công suất khắc phục lực ma sát ở gờ trượt; P3 và P4 công suất khắc phục lực ma sát trong hộp tốc độ tương ứng do lực ma sát và sự
quay của mâm cặp; P5 - tổng cơng suất của truyền động chính.
Trên hình 2.3b lực ma sát phụ thuộc vào tốc độ ảnh hưởng lớn đến quá trình
quá độ của truyền động chính. Do khối lượng của mâm cặp và chi tiết lớn và sự
khác nhau của hệ số ma sát lúc đứng yên và chuyển động nên mômen cản tĩnh khi
khởi động của truyền động cơ thể đạt tới (60  80)% mơmen định mức. Bởi vì
mơmen qn tính tổng quy đổi về trục động cơ có thể đạt tới 8  9 lần mơmen qn
tính của động cơ nên q trình khởi động của hệ thống diễn ra chậm với mômen cản
tĩnh lớn. Theo mức độ gia tốc của động cơ, mômen cản tĩnh sẽ giảm nhanh và khi
tốc độ tăng thì nó ít thay đổi.
M

P
P6

P1
M5
M1


P3
P2
0

P4
a)

M

M2
M4

M3
b)

Hình 2.3: Đồ thị phụ tải của truyền động chính máy tiện đứng.

- Phụ tải của truyền động ăn dao
Công suất ăn dao của máy tiện được xác định bằng công thức:
Pad = Fad.va.10-3, [kW]
Fad - lực ăn dao, [N];

M


23

Vad - tốc độ ăn dao, [m/s].
Công suất ăn dao thường nhỏ hơn cơng suất cắt 100 lần vì tốc độ ăn dao được
xác định bởi lượng ăn dao và tốc độ góc của chi tiết:


v ad  s ' .  ct . 10 3

[m / s]

(2.6)

Nhỏ hơn tốc độ cắt nhiều lần.
Ở đây:

s '  s / 2 ,[mm / rad ]

Lực và mômen phụ tải của truyền động ăn dao khơng phụ thuộc vào tốc độ
của nó, vì phụ tải của truyền động ăn dao chỉ được xác định bởi khối lượng bộ phận
truyền động ăn dao. Ở dải tốc độ rộng v1 < v < v2 mômen phụ tải là hằng số, dải tốc
độ v < v1 và v > v2 mômen phụ tải sẽ thay đổi tuyến tính theo tốc độ.
- Thời gian máy
Thời gian máy (thời gian gia công) của máy tiện được xác định:
tM 

L .10 3
[s]
vad

(2.7)

Trong đó:
L - chiều dài gia cơng, mm;
 ct - tốc độ góc của chi tiết, rad/s;
s- lượng ăn dao, mm/vg.

Kết hợp (2.6) và (2.7) ta có cơng thức tính thời gian máy:
L
tM 
[s]
Wct . s '

(2.8)

Như vậy để giảm thời gian gia công, ta phải tăng tốc độ cắt và lượng ăn dao và
năng suất sẽ tăng.
Mc

V
v2 V
V
1
3
0
Hình 2.4: Đồ thị phụ tải truyền động ăn dao.

2.2.2. Phương pháp chọn cơng suất truyền động chính của máy tiện
Q trình tính tốn như sau:
Bước 1: Từ các yếu tố chế độ cắt gọt, xác định tốc độ cắt, lực cắt, công suất cắt và
thời gian gia công ứng với từng ngun cơng. Nếu tốc độ cắt tính được không phù
hợp tốc độ của máy (theo số liệu kĩ thuật cơ khí) thì chọn lấy trị số có sẵn trong máy
gần giống với tốc độ cắt tính tốn.


24


Hình 2.5: Chi tiết được gia cơng trên máy tiện.

Bước 2: Chọn nguyên công nặng nề nhất và giả thiết ở nguyên công ấy máy làm
việc ở chế độ định mức. Xác định hiệu suất của máy ứng với phụ tải của từng
nguyên công.
Công suất trên trục động cơ ứng với từng nguyên công: PDi = Pzi/  i
Giả thiết trong các thời gian gá lắp, tháo gỡ chi tiết, đo đạc kích thước, chuyển
đổi từ ngun cơng này sang nguyên công khác, động cơ quay không tải (mà không
cắt điện động cơ), thì cơng suất trên trục động cơ lúc này là công suất không tải của
máy, tức là bằng lượng mất mát không đổi:
P0 = a.Pcđm
(2.9)
Ứng với công suất này là các thời gian phụ của máy, chúng được xác định theo
tiêu chuẩn vận hành của máy  t0
Các số liệu tính tốn được ghi vào bảng 1.1 hoặc vẽ đồ thị hình 2.6
Bảng 1.1: Số liệu để chọn công suất động cơ
Nguyên
công

Chiều dài gia
công L (mm)

t
(mm)

s
(mm/vg)

v
(m/ph)


1

l1 = 0,5(d1 - d0)

t1

s1

2

l2

t2

3

l3 = 0,5(d2 - d1)

4

l4

 ct

Pz (kW)

Kt




(1/2)

Fz
(N)

Pc
(KW)

tM
(ph)

v2

ct1

Fz1

Pz1

Kt1

1

Pc1

t m1

s2


v2

ct 2

Fz 2

Pz2 = Pzdm

l

 dm

Pcdm

t m2

t3

s3

v3

ct 3

Fz 3

Pz3

Kt3


3

Pc 3

t m3

t4

s4

v4

ct 4

Fz 4

Pz4

Kt4

4

Pc 4

t m4

Bước 3: Động cơ có thể chọn theo cơng suất trung bình hoặc cơng suất đẳng trị:
4



Ptb 

n

Pcitt mi   Poj tt oj
j 1

i 1

t
i 1

Hoặc:

n

4
mi

  t oj
j 1

(2.10)