›
›

Báo cáo tóm tắt Đề tài Nghiên cứu thiết kế và chế tạo cụm trục chính truyền động bằng thủy lực cho máy tiện

Download
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO  
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG  
BÁO CÁO TÓM TẮT  
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ  
Do quỹ phát triển KH&CN, Đại học Đà Nẵng quản lý  
NGHIÊNCỨUTHIẾTKẾVÀCHẾTẠOCỤMTRỤCCHÍNH  
TRUYỀNĐỘNGBẰNGTHỦYLỰCCHOMÁYTIỆN  
Mã số: B2016-DNA-28-TT  
Chủ nhiệm đề tài: ThS. Trần Ngọc Hải  
Đà Nẵng, 11/ 2019  
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO  
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG  
BÁO CÁO TÓM TẮT  
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ  
Do quỹ phát triển KH&CN, Đại học Đà Nẵng quản lý  
NGHIÊNCỨUTHIẾTKẾVÀCHẾTẠOCỤMTRỤCCHÍNH  
TRUYỀNĐỘNGBẰNGTHỦYLỰCCHOMÁYTIỆN  
Mã số: B2016-DNA-28-TT  
Xác nhận của Cơ quan chủ trì đề tài  
Chủ nhiệm đề tài  
(ký, họ và tên, đóng dấu)  
(ký, họ và tên)  
Đà Nẵng, 11/ 2019  
DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN  
CỨU ĐỀ TÀI VÀ ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH  
THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI  
TT  
1
Họ và tên  
Đơn vị công tác  
PGS. TS Trần Xuân Tùy Khoa Cơ khí, Trƣờng ĐH Bách khoa  
2
ThS. Nguyễn Tấn Minh  
Khoa Cơ khí, Trƣờng ĐH Bách khoa  
Khoa Cơ khí, Trƣờng ĐH Bách khoa  
3
ThS. Trần Minh Thông  
4
ThS. Nguyễn Linh Giang Khoa Cơ khí, Trƣờng ĐH Bách khoa  
5
ThS. Nguyễn Thƣợng Lý Công ty cổ phần xây lắp LVL  
ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH  
TT  
Tên đơn vị  
Họ và tên ngƣời đại diện đơn vị  
ThS Trần Minh Thông  
Viện Công nghệ Cơ khí và  
tự động hóa, trƣờng Đại  
học Bách khoa.  
1
Xƣởng Cơ khí, trƣờng Đại  
học Bách khoa  
2
3
ThS Trần Văn Tiến  
PTN truyền động và điều  
khiển thủy khí, bộ môn  
Chế tạo máy, khoa Cơ khí,  
trƣờng Đại học Bách khoa  
KS. Nguyễn Văn Tuấn  
MỤC LỤC  
Trang  
MỤC LỤC  
DANH MỤC CÁC BẢNG  
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ  
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT  
THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU  
MỞ ĐẦU  
01  
04  
04  
04  
Chƣơng 1 - TỔNG QUAN  
1.1. TỔNG QUAN VỀ MÁY CÔNG CỤ TRUYỀN THỐNG  
1.2. TỔNG QUAN VỀ MÁY CÔNG CỤ CNC  
1.3. NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VỀ TRUYỀN ĐỘNG VÀ ĐIỀU KHIỂN  
TỰ ĐỘNG HỆ THỐNG THỦY LỰC  
04  
04  
1.4. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC  
Chƣơng 2 - THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC VÀ NGHIÊN CỨU ĐỘNG  
LỰC HỌC CỤM TRỤC CHÍNH 05  
2.1. XÂY DỰNG SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ THIẾT KẾ TÍNH NĂNG  
CỦA CỤM TRỤC CHÍNH  
05  
2.1.1. Xây dựng nguyên lý  
05  
2.1.2. Thiết kế tính năng của cụm trục chính truyền động bằng thủy  
lực 06  
2.2. NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CỤM TRỤC CHÍNH KHI  
ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ THỦY LỰC BẰNG VAN TỶ LỆ 07  
2.2.1. Thiết lập mô hình toán và các mô tả toán học của cụm trục  
chính  
07  
10  
2.2.2. Thiết lập hệ thống điều khiển tốc độ cụm trục chính  
2.2.3. Khảo sát độ ổn định về tốc độ của cụm trục chính truyền động  
bằng động cơ thủy lực, điều khiển bằng van tỷ lệ 11  
2.3. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC  
13  
14  
14  
14  
15  
16  
17  
17  
18  
19  
19  
21  
22  
Chƣơng 3 - CHẾ TẠO CỤM TRỤC CHÍNH  
3.1. XÂY DỰNG KẾT CẤU VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN  
3.1.1. Cụm trục chính  
3.1.2. Cụm bàn dao  
3.1.3. Ụ động  
3.1.4. Ổ dao  
3.1.5. Hệ thống điều khiển  
3.2. CHẾ TẠO TRỤC CHÍNH VÀ LẶP RÁP MÁY  
3.3. GIA CÔNG THỰC NGHIỆM TRÊN MÁY  
3.4. NGHIÊN CỨU ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG  
3.5. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC  
KẾT LUẬN VÀ KẾT NGHỊ  
DANH MỤC CÁC BẢNG  
Trang  
Bảng 2.1. Kết quả khảo sát đáp ứng quá độ về tốc độ của trục chính 12  
Bảng 3.1. Kết quả đo Rz với 3 mẫu 1, 2 và 3  
Bảng 3.2. Kết quả đo Rz với 3 mẫu 4, 5 và 6  
Bảng 3.3. Kết quả đo Rz với 3 mẫu 7, 8 và 9  
Bảng 3.4. Kết quả đo Rz với 3 mẫu 10, 11 và 12  
Bảng 3.5. Kết quả đo Rz với 3 mẫu 13, 14 và 15  
Bảng 3.6. Kết quả đo Rz với 3 mẫu 16, 17 và 18  
19  
20  
20  
20  
20  
20  
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ  
Trang  
05  
Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý của máy tiện  
Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý của hệ thủy lực truyền động trục chính  
máy tiện 06  
Hình 2.3. Mô hình của hệ thủy lực truyền động trục chính máy tiện08  
Hình 2.4. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển tốc trục chính  
Hình 2.5. Mô hình thu gọn  
08  
08  
Hình 2.6. Sơ đồ khối của hệ mô tả mối quan hệ giữa các tín hiệu  
trong hệ thống  
10  
10  
11  
12  
14  
15  
15  
16  
16  
Hình 2.7. Sơ đồ khối hệ thống điều PID tự điều chỉnh mờ  
Hình 2.8. Sơ đồ khối điều khiển hệ thống  
Hình 2.9. Đáp ứng lý thuyết và thực nghiệm  
Hình 3.1. Sơ đồ nguyên lý trục chính với 2 hệ truyền động  
Hình 3.2. Kết cấu cụm trục chính  
Hình 3.3. Kết cấu cụm trục X  
Hình 3.4. Kết cấu cụm trục Z  
Hình 3.5. Kết cấu cụm ụ động  
Hình 3.6. Kết cấu cụm ổ dao  
17  
18  
Hình 3.7. Sơ đồ mạch lắp ráp hệ thống điều khiển  
Hình 3.20. Ảnh chụp máy chế tạo có trục chính truyền động bằng  
thủy lực 18  
Hình 3.9. Ảnh chụp chi tiết gia công (theo trình tự nhôm, đồng và  
thép) 19  
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT  
CNC: Computer Numerical Control  
NC: Numerical Control  
ĐKS: Điều khiển số  
HTĐK: Hệ thống điều khiển  
DNC: Directe Numerical Control  
CAD/CAM: Computer Aided Desgin/ Computer Aided  
Manufacturing  
FMS: Flexible Manufacturing System  
CIM: Computer Intergraded Manufacturing  
P: Proportional  
I: Integral  
D: Derivative  
PID: Proportional - Integral - Differencial  
E: Error  
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO  
Đơn vị : ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG  
QUỸ PHÁT TRIỂN KH&CN  
THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU  
1. Thông tin chung:  
- Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế và chế tạo cụm trục chính  
truyền động bằng thủy lực cho máy tiện  
- Mã số: B2016-DNA-28-TT  
- Chủ nhiệm: TRẦN NGỌC HẢI  
- Cơ quan chủ trì: Quỹ phát triển KH&CN, Đại học Đà Nẵng  
- Thời gian thực hiện: từ tháng 12/2016 đến tháng 12/2018.  
2. Mục tiêu: Chế tạo thành công cụm trục chính truyền động bằng  
thủy lực, điều khiển vô cấp cho máy tiện tại khoa Cơ khí, trƣờng Đại  
học Bách khoa, ĐH Đà Nẵng.  
3. Tính mới và sáng tạo: Có ý nghĩa lớn trong việc ứng dụng hệ  
truyền động mới (truyền động thủy lực) cho trục chính máy cắt gọt  
kim loại nói chung và trục chính máy tiện nói riêng nhằm đồng bộ  
hóa với các máy đã có chuyển động chạy dao bằng xilanh thủy lực.  
4. Kết quả nghiên cứu:  
Đã hoàn thành các nội dung nghiên cứu trong thuyết minh đề tài,  
đó là:  
- Tổng quan các vấn đề liên quan đến đề tài nghiên cứu;  
- Thiết kế động học và động lực học (nghiên cứu lựa chọn nguồn  
truyền động và thiết kế động học máy, nghiên cứu động lực học cụm  
trục chính và bố trí kết cấu máy);  
- Chế tạo máy và lắp đặt máy (chế tạo cụm trục chính, cụm bàn  
dao, ụ động,….;  
- Lắp ráp mạch điều khiển, viết chƣơng trình điều khiển và vận  
hành máy; Gia công thực nghiệm một số chi tiết trên máy; Đánh giá  
chất lƣợng chi tiết gia công khi trục chính truyền động bằng động cơ  
thủy lực);  
- Hƣớng dẫn vận hành.  
5. Sản phẩm:  
5.1. Sản phẩm khoa học:  
- Tổ chức thành công 3 Seminar KQNC cấp Khoa, cụ thể:  
Seminar 1: Mô hình lý thuyết điều khiển tốc độ của động cơ  
khủy lực (24/05/2017);  
Seminar 2: Mô hình thực nghiệm về điều khiển tốc độ cụm trục  
công tác truyền động bằng động cơ thủy lực (26/09/2017);  
Seminar 3: Kết quả chế tạo máy tiện có trục chính truyền động  
bằng thủy lực (19/12/2017).  
- Trần Ngọc Hải, Trần Xuân Tùy, Nguyễn Thƣợng Lý. Nghiên cứu  
độ nhám bề mặt chi tiết gia công trên máy tiện khi trục chính truyền  
động bằng động cơ thủy lực. Tạp chí Khoa học Công nghệ ĐHĐN,  
Số 11(120) quyển 1, ISSN: 1859-1531, Từ->đến trang: 22- 26, 2017.  
- Trần Ngọc Hải, Lê Cung, Võ Nhƣ Thành. Một số kết quả nghiên  
cứu, chế tạo máy tiện CNC có trục chính truyền động bằng động cơ  
thủy lực. Hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí lần thứ  
V (VCME2018), Số ISBN: 978-604-67-1103,Từ->đến trang: 194-  
202, Năm: 2018.  
5.2. Sản phẩm đào tạo:  
Đào tạo một học viên cao học K31, với đề tài “Nghiên cứu độ  
nhám bề mặt gia công trên máy tiện CNC khi trục chính truyền động  
bằng động cơ thủy lực”.  
5.3. Sản phẩm ứng dụng:  
Cụm trục chính truyền động bằng thủy lực điều khiển vô cấp  
máy tiện, gia công một số chi tiết chuyên dụng.  
6. Hiệu quả, phƣơng thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả  
năng áp dụng:  
6.1. Phương thức chuyển giao: Chuyển giao toàn bộ thiết bị máy  
móc;  
6.2. Khả năng áp dụng kết quả nghiên cứu:  
- Đối với lĩnh vực giáo dục và đào tạo: Góp phần phục vụ công  
tác đào tạo và nghiên cứu khoa học tại khoa Cơ khí, trƣờng Đại học  
Bách khoa;  
- Đối với lĩnh vực khoa học và công nghệ có liên quan: Góp  
phần ứng dụng hệ truyền động thủy lực vào các trục chính các máy  
cắt gọt kim loại;  
- Đối với phát triển kinh tế-xã hội: Nhằm chủ động trong thiết  
kế, chế tạo máy công cụ cắt gọt kim loại trong nƣớc;  
- Đối với tổ chức chủ trì và các cơ sở ứng dụng kết quả nghiên  
cứu: Ứng dụng hiệu quả trong công tác đào tạo và nghiên cứu khoa  
học tại khoa Cơ khí, trƣờng Đại học Bách khoa.  
Ngày 05 tháng 11 năm 2019  
Cơ quan chủ trì  
Chủ nhiệm đề tài  
(ký, họ và tên, đóng dấu)  
(ký, họ và tên)  
INFORMATION ON RESEARCH RESULTS  
1. General information:  
Project title: Development of main shaft mechanism driven by  
hydraulic power for lathe machine.  
Code number: B2016-DNA-28-TT  
Coordinator: TRAN Ngoc Hai  
Implementing institution: Science and Technology Foundation –  
University of Danang.  
Duration: from Dec. 2016 to Dec 2018 (two years).  
2. Objective(s):  
This study aims to design and manufacture a spindle that is driven  
by hydraulic system, stepless control for lathe machine at Faculty of  
Mechanical Engineering, University of Science and Technology, The  
University of Danang.  
3. Creativeness and innovativeness:  
The research has great significant for the application of new  
drive systems (such as: hydraulic drive) for the spindle of machine-  
tools in general and lathe machine in particular to synchronize with  
the machines which have feed motion controled by hydraulic  
cylinders.  
On the other hand, the study contributes to trainning and research  
at Faculty of Mechanical Engineering, University of Science and  
Technology, The University of Danang.  
4. Research results:  
The findings of the research can be summarized as follows:  
- Overview on theorical issues related to the study;  
- Kinematic and dynamic designs (selection of drive system and  
kinematic design, research on dynamic of spindle and machine’s  
structure);  
- Manufacturing and installing the machine (manufacture of  
spindle, rest assembly, tailstock,....; assembly of control circuits,  
write  
a
control program, machine operation; experimental  
manufacturing of some parts; evaluation of the quality of samples  
that are processed in a machine with a spindle drived by hydraulic  
system);  
- Operating manual.  
5. Products:  
5.1. Scientific products  
- Seminar 1: Theorical model of speed control of hydraulic  
system;  
- Seminar 2: Experimental model of speed control of hydraulic  
propeller shaft drived by hydraulic motor;  
- Seminar 3: Results of manufacturing of lathe machine which has  
a spindle drived by hydraulic system;  
- Tran Ngoc Hai, Tran Xuan Tuy, Nguyen Thuong Ly. Research  
on the sample’s surface roughness on the turning lathe when spindle  
driven by a hydraulic motor. Journal of Science and Technology, the  
University of Danang, Number 11(120), ISSN: 1859-1531, Pg: 22-  
26, Year: 2017.  
- Tran Ngoc Hai, Le Cung, Vo Nhu Thanh. Reported results in the  
development of CNC lathes with main shaft driven by hydraulic  
motor. Proceeding on the 5th National Conference on Mechanical  
Science and Technology (VCME-2018), ISBN: 978-604-67-1103-2,  
Pg: 194-202, Year: 2018.  
5.2. Educational product  
A master student K31 with title: Study on the surface roughness  
of samples that are processed in CNC machine with a spindle drived  
by hydraulic system  
5.3. Application product  
A spindle of lathe drived by hydraulic system that stepless  
control, processed some specialized samples.  
6. Effects, transfer alternatives of research results and  
applicability:  
- For education and training: contribute to the exploitation of  
experimental results for students at Faculty of Mechanical  
Engineering, University of Science and Technology, The University  
of Danang.  
- For the relevant scientific and technological fields: Contribute to  
the application of hydraulic transmission systems to the spindles of  
the metal cutting machines;  
- For socio-economic development: To take initiative in designing  
and manufacturing domestic metal-cutting machine tools;  
- For lead organizations and establishments applying research results:  
Effective application in training and scientific research at Faculty of  
Mechanical Engineering, University of Science and Technology, The  
University of Danang.  
1
MỞ ĐẦU  
1. TỔNG QUAN  
Các hệ truyền động trục chính máy CNC trên thị trƣờng thƣờng  
ứng dụng truyền động bằng động cơ điện một chiều hoặc động cơ  
servo nhƣng chỉ phù hợp cho những máy có công suất nhỏ và trung  
bình, còn với những máy có công suất lớn thì thƣờng ứng dụng  
truyền động bằng động cơ điện ba pha. Còn các chuyển động chạy  
dao thƣờng là động cơ bƣớc, động cơ servo và bên cạnh đó cũng có  
một số nghiên cứu ứng dụng truyền động bằng xilanh thủy lực nhƣ  
hãng sản xuất Senday, Fuji vì có ƣu điểm là năng suất gia công cao,  
kết cấu nhỏ gọn của cụm chấp hành. Tuy nhiên, các chuyển động này  
thƣờng điều khiển ở tốc độ thấp do đó gần nhƣ không có tính đàn hồi  
của dầu, quá trình điều khiển dễ đạt độ chính xác hơn. Còn khi yêu  
cầu điều khiển ở tốc độ cao thì còn gặp nhiều khó khăn do độ đàn  
hồi, độ nhớt và sự biến đổi nhiệt độ của dầu. Tuy nhiên, hiện nay kỹ  
thuật điều khiển tự động đã phát triển mạnh, đặc biệt trong giai đoạn  
“cuộc cách mạng công nghiệp 4.0” với kỹ thuật điều khiển hiện đại  
(điều khiển tối ƣu, điều khiển thích nghi, điều khiển phi tuyến, điều  
khiển bền vững) và điều khiển thông minh (điều khiển logic mờ, điều  
khiển mạng nơron, thuật toán di truyền) thì việc ổn định tốc độ của  
trục chính truyền động bằng động cơ thủy lực có thể điều khiển đƣợc.  
Do đó, đề xuất nghiên cứu ứng dụng trên truyền động trục chính các  
máy cắt gọt kim loại là hết sức cần thiết mà chƣa đƣợc các nhà khoa  
học trong nƣớc quan tâm.  
2. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI  
Truyền động và điều khiển tự động hệ thủy lực trong máy móc và  
trang thiết bị là một trong những hƣớng phát triển công nghệ cao và  
2
ứng dụng mạnh của thế giới. Ở Việt Nam hệ truyền động và điều  
khiển tự động thủy lực là một lĩnh vực mới, chƣa đƣợc nghiên cứu  
sâu về mặt lý thuyết cũng nhƣ nghiên cứu ứng dụng vào các máy  
công cụ. Hơn nữa ngày nay các trục chính và bàn dao của máy công  
cụ có công suất lớn ứng dụng hệ truyền động và điều khiển tự động  
thủy lực đang là hƣớng nghiên cứu ứng dụng của thế giới.  
Từ các cơ sở đó, đề tài “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo cụm  
trục chính truyền động bằng thủy lực cho máy tiện” là hết sức cần  
thiết. Đó là những vấn đề nghiên cứu khoa học vừa mang tính lý  
thuyết chuyên sâu, vừa có ý nghĩa lớn trong việc ứng dụng hệ truyền  
động thủy lực vào thực tế máy tiện, góp phần vào phục vụ công tác  
đào tạo và nghiên cứu khoa học tại khoa Cơ khí.  
3. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI  
Chế tạo thành công cụm trục chính truyền động bằng thủy lực, điều  
khiển vô cấp cho máy tiện tại xƣởng Cơ khí, ĐH Đà Nẵng.  
4. CÁCH TIẾP CẬN, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU  
Cách tiếp cận: Kết hợp giữa lý thuyết tính toán thiết kế và thực  
nghiệm chế tạo cụm trục chính.  
Phương pháp nghiên cứu:  
- Nghiên cứu lý thuyết, ứng dụng hệ truyền động và điều khiển hệ  
thủy lực;  
- Điều khiển tự động bằng chƣơng trình.  
5. ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU  
Đối tượng nghiên cứu: Trục chính máy tiện.  
Phạm vi nghiên cứu:  
- Nghiên cứu động lực học về ổn định tốc độ của cụm trục chính  
máy khi truyền động bằng động cơ thủy lực;  
3
- Thiết kế tính năng kỹ thuật của cụm trục chính, chế tạo cụm trục  
chính của máy;  
- Lắp ráp cụm bàn dao, ụ động, ụ dao và vận hành;  
- Gia công một số chi tiết trên máy.  
6. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU  
Nội dung nghiên cứu bao gồm:  
- Tổng quan về máy công cụ;  
- Nghiên cứu về lý thuyết truyền động và điều khiển bằng thủy lực;  
- Xây dựng nguyên lý và thiết kế tính năng của cụm trục chính;  
- Nghiên cứu động lực học của cụm trục chính khi điều khiển tốc độ  
động cơ thủy lực;  
- Chế tạo cụm trục chính, chọn và lắp ráp hệ thống điều khiển;  
- Chọn chi tiết gia công và thiết lập chƣơng trình gia công trên máy;  
- So sánh kết quả thực nghiệm;  
- Hƣớng dẫn vận hành.  
4
Chƣơng 1: TỔNG QUAN  
1.1. TỔNG QUAN VỀ MÁY CÔNG CỤ TRUYỀN THỐNG  
Nội dung mục này đã trình bày các nội dụng về: Lịch sử phát triển  
máy công cụ; Xu hƣớng phát triển và phân loại máy công cụ; Các  
chuyển động tạo hình của máy cắt kim loại; Sơ đồ kết cấu động học -  
Tổ hợp chuyển động của máy cắt kim loại; Các chuyển động của máy  
cắt kim loại.  
1.2. TỔNG QUAN VỀ MÁY CÔNG CỤ CNC  
Quá trình hình thành và phát triển của máy CNC; Tổng quan về  
máy tiện CNC.  
1.3. NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VỀ TRUYỀN ĐỘNG VÀ  
ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HỆ THỐNG THỦY LỰC  
Phƣơng pháp phân tích và tính toán các thông số cơ bản trong  
mạch thủy lực; Độ đàn hồi của dầu, độ cứng thủy lực và tần số riêng;  
Quy luật thay đổi áp suất; Quy luật thay đổi vận tốc; Quá trình ma  
sát; Thời gian đáp ứng của hệ; Sai số điều khiển của hệ.  
1.4. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC  
Nội dung tổng quan đã đề cập về xu hƣớng phát triển và phân loại  
máy công cụ, các chuyển động tạo hình của máy cắt kim loại, phân  
tích một số sơ đồ kết cấu động học và thấy rằng kết cấu của cụm trục  
chính các máy công cụ hiện nay thông thƣờng có hộp tốc độ cồng  
kềnh, điều khiển phức tạp. Tổng hợp lý thuyết về truyền động và điều  
khiển tự động hệ thống thủy lực nhằm ứng dụng để nghiên cứu động  
lực học của cụm trục chính máy tiện truyền động bằng động cơ thủy  
lực.  
5
Chƣơng 2: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC VÀ NGHIÊN CỨU ĐỘNG  
LỰC HỌC CỤM TRỤC CHÍNH  
2.1. XÂY DỰNG SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ THIẾT KẾ TÍNH  
NĂNG CỦA CỤM TRỤC CHÍNH  
2.1.1. Xây dựng nguyên lý  
Sơ đồ nguyên lý của máy đƣợc thể hiện trên hình 2.1a và 2.1b.  
Trong đó, hình 2.1a thể hiện sơ đồ nguyên lý của máy tiện có trục  
chính truyền động bằng động cơ thủy lực và hình 2.1b thể hiện sơ đồ  
nguyên lý của máy tiện có trục chính truyền động bằng động cơ điện  
3 pha thƣờng đƣợc ứng dụng hiện nay với những máy có công suất  
lớn (đây là hệ truyền động tham chiếu).  
X+  
Động cơ trục X  
X+  
Động cơ trục X  
Z-  
Z+  
Z-  
Z+  
X-  
X-  
Ổ dao  
Dao  
Tốc kế  
Ụ máy  
Động cơ thủy lực  
Ổ dao  
Dao  
Tốc kế  
Ụ động  
Ụ động  
Ụ máy  
Mâm cặp  
Mâm cặp  
Động cơ trục Z  
Động cơ trục Z  
Động cơ điện 3pha  
M
a)  
b)  
Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý của máy tiện  
Mô hình nghiên cứu về điều khiển tốc độ cụm trục chính đƣợc  
truyền từ động cơ thủy lực qua bộ truyền đai thang đƣợc đề xuất thể  
hiện ở hình 2.2. Động cơ điện 3 pha truyền động bơm dầu bánh răng  
qua bộ truyền đai thang, điều chỉnh áp suất làm việc cũng nhƣ phòng  
quá tải bằng van tràn và van an toàn (áp suất làm việc thể hiện qua  
đồng hồ đo). Điều khiển tốc độ của động thủy lực thông qua điều  
khiển lƣu lƣợng dầu bằng van tỷ lệ. Trên đƣờng dầu từ bơm vào van  
tỷ lệ có đặt một lọc cao áp, ắc quy thủy khí nhằm tích và bù thế năng  
của dầu. Động cơ thủy lực truyền động cho trục chính qua bộ truyền  
6
đai thang, thiết bị đo tốc độ của trục chính đƣợc sử dụng là tốc kế, tốc  
kế nhận tín hiệu tốc độ của trục chính qua bộ truyền đai răng.  
13  
14  
nt  
15  
12  
i
1(Ω1, n1)  
01- Bể dầu;  
02- Van 2/2;  
MC  
03- Van tràn và van an toàn;  
04- Lọc đƣờng hút;  
05- Bơm dầu;  
p2  
i2 = n1/n0 = 2  
11  
06- Động cơ điện 3pha;  
07- Bộ truyền đai thang;  
08- Đồng hồ đo áp suất;  
09- Ắc quy thủy khí;  
10- Van tỷ lệ;  
11- Bộ truyền đai thang;  
12- Bộ truyền đai răng;  
13- Tốc kế;  
0(Ω0, n0)  
16  
0
Dm  
p1  
Q
Mm  
Q
10  
09  
08  
14- Trục chính;  
15- Mâm cặp;  
16- Động cơ thủy lực;  
17- Lọc cao áp.  
pT0  
17  
QT  
QS  
Db0  
pS  
nb  
07  
nđc  
i1  
M
06  
05 04 03  
02  
01  
Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý của hệ thủy lực truyền động trục chính máy tiện  
2.1.2. Thiết kế tính năng của cụm trục chính truyền động bằng  
thủy lực  
Bài toán sau đây đƣợc thiết lập và tính toán khi trục chính đang  
thực hiện quá trình cắt gọt, tức là đang có tải và đã làm việc ở chế độ  
ổn định. Đồng thời tính toán cho trƣờng hợp ở chế độ công suất lớn  
nhất.  
Các kết quả tính toán là:  
- Công suất cắt: Nc = 1,96 (kW);  
- Số vòng qua trục chính: n1 = 1194 (vg/ph), chọn 1200 (vg/ph);  
- Mô men cắt: Mc = 22,47 (Nm);  
7
- Số vòng quay của trục mô tơ thủy lực: n0 = 600 (vg/ph);  
- Công suất trên trục mô tơ thủy lực: Nm = 2,04 (kW);  
- Mô men trên trục mô tơ thủy lực: Mm = 3248 (Ncm);  
- Thể tích riêng của mô tơ thủy lực: Dm0 = 10,28 (cm3);  
- Lƣu lƣợng làm việc: Q = 6502 (cm3/ph), pb = 150(kg/cm2);  
- Thể tích riêng của bơm dầu: Dm0 = 10,28 (cm3); chọn 12,5 (cm3)  
- Công suất động cơ điện: Nđc = 2,2 (kW).  
2.2. NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CỤM TRỤC  
CHÍNH KHI ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ THỦY LỰC  
BẰNG VAN TỶ LỆ  
Trong nội dung này, trình bày kết quả khảo sát về độ ổn định tốc  
độ của một trục chính, truyền động bằng động cơ thủy lực qua bộ  
truyền đai thang, điều khiển động cơ thủy lực bằng van tỷ lệ. Kết quả  
nghiên cứu bao gồm, xây dựng mô hình động lực học của cụm trục  
chính, truyền từ động cơ thủy lực đến cụm trục chính qua bộ truyền  
đai thang, đồng thời thiết lập mô hình toán học và mô hình bộ điều  
khiển PID tự điều chỉnh mờ.  
2.2.1. Thiết lập mô hình toán và các mô tả toán học của cụm trục  
chính: Mô hình tính toán lý thuyết cho cụm trục chính đƣợc thiết lập  
trên cơ sở là hệ tuyến tính. Mô hình tính toán với giả thiết là: không  
tính đến biến dạng đàn hồi của bộ truyền đai thang truyền động từ  
trục rô to động cơ thủy lực đến cụm trục chính, ma sát trên trục công  
tác và ma sát nhớt trên trục rô to động cơ thủy lực, giá trị mômen  
quán tính khối lƣợng trên cụm trục chính và trục rôto của động cơ  
thủy lực, bộ truyền đai răng truyền động từ trục công tác đến cảm  
biến vận tốc coi nhƣ một khâu khuếch đại (do tải rất nhỏ nên gần nhƣ  
không có đàn hồi).  
Mô hình phân tích của hệ truyền động và sơ đồ khối điều khiển  
Tải về để xem bản đầy đủ
pdf 35 trang yennguyen 22080 Free
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Báo cáo tóm tắt Đề tài Nghiên cứu thiết kế và chế tạo cụm trục chính truyền động bằng thủy lực cho máy tiện", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfbao_cao_tom_tat_de_tai_nghien_cuu_thiet_ke_va_che_tao_cum_tr.pdf