Tiểu luận Trang bị điện điều khiển thích nghi trang bị điện cho máy mài

TIỂU LUẬN TRANG BỊ ĐIỆN: ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI TRANG BỊ ĐIỆN CHO MÁY MÀI. ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI 1.Lí do phải điều khiển thích nghi: Hệ điều chỉnh tự động truyền động truyền động điện trong quá trình làm việc thường bị thay đổi tham số và cấu trúc thí dụ như: mạch từ máy điện bị bão hoà làm điện cảm suy giảm; điện trở máy điện thay đổi theo nhiệt độ làm việc; đặc tính của bộ biến đổi điện tử công suất thay đổi do ảnh hưởng của dòng điện phụ tải hoặc tốc độ làm việc v..v. Nếu như hệ truyền động điện có cấu trúc, tham số bộ điều chỉnh cố định và được chỉnh định theo tiêu chuẩn tối ưu nào đó ở các giá trị xác định của hệ,thì chất lượng của hệ sẽ không được đảm bảo khi tham số cấu trúc của hệ thay đổi.Vì vậy trong hệ điều chỉnh tự động truyền động điện yêu cầu chất lượng cao , cần phải có mạch điều chỉnh với cấu trúc, tham số của nó có thể đáp ứng theo sự biến thiên của hệ,sao cho đảm bảo yêu cầu chất lượng của hệ,sao cho đảm bảo yêu cầu chất lượng của hệ.Vì vậy người ta phải dùng hệ truyền động điều chỉnh thích nghi. 2.Khái niệm về điều khiển thích nghi: Điều khiển thích nghi là tổng hợp các kỹ thuật nhằm tự động chỉnh định các bộ điều chỉnh trong mạch điều khiển nhằm thực hiện hay duy trì ở một mức độ nhất định chất lượng của hệ khi thông số của quá trình điều khiển không biết trước hay thay đổi theo thời gian. 3. SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT CỦA MỘT HỆ THÍCH NGHI
Hình1_1.Cấu trúc chung hệ điều khiển thích nghi: 1.mạch cơ bản; 2-mạch thích nghi Trong đó: R là cơ cấu điều khiển S là đối tượng điều khiển I là thiết bị cảm nhận sai hỏng(công suất,điện áp,tốc độ) TT là mạch tính toán nhận từ I(các tham số nhiễu loạn sai hang của đối tượng điều khiển) A là mạch thích nghi(Nhận tín hiệu điều chỉnh từ mạch TT) . 4. Hệ truyền động điện điều chỉnh thích nghi có nhiều dạng khác nhau: a) Nếu phân loại chúng theo muc đích ta có: - Hệ truyền động điều chỉnh thích nghi tối ưu theo tiêu chuẩn tối ưu định trước - Hệ truyền động điều chỉnh thích nghi bất biến đảm bảođặc tính động theo yêu cầu, mà không phụ thuộc vào nhiễu loạn phụ tải. - Hệ điều chỉnh thích nghi tự chỉnh b) Theo phương pháp nhận dạng có thể phân hệ truyền đôngđiện điều chỉnh thích nghi ra ba loại: - Hệ điều chỉnh với mạch thích nghi kiểu hở, trong đó tham số bộ điều chỉnh được chỉnh định trực tiếp dựa trên việc đo tham số của hệ. - Hệ điều khiển với mạch thích nghi kiểu kin,trong đó mạch nhận dạng hệ qua việc so sánh đặc tính yêu cầu và thực tế của hệ,từ đó thực hiện điều khiển hệ. - Hệ tự tìm kiếm, trong đó sẽ phát hiện ảnh hưởng của sự thay đổi tính chất bộ điều chỉnh lên đặc tính hệ. Hệ điều khiển với mạch thích nghi kiểu hở cần số lượng thông tin nhiều hơn so với mạch thích nghi kiểu kin,nó tác động nhanh hơn và đảm bảo hệ ổn định nhưng nó chỉ bù được ảnh hưởng của tham số đo được. Hệ điều khiển với mạch thích nghi kiểu kin không yêu cầu nhiều thông tin, nhưng cần quan tâm tới ổn định của hệ đặc biệt đối với hệ phi tuyến. Đối với hệ tự tìm kiếm cần ít thông tin nhất nhưng thời gian nhận dạng lại kéo dài hơn. c.Theo tiêu chuẩn thích nghi có thể chia ra: - Hệ điều khiển đảm bảo giữ một vài đại lượng của hệ không thay đổi hay thay đổi theo quy luật đặt trước. - Hệ điều khiển với tiêu chuẩn cực trị, hệ này thường là mạch thích nghi kiểu kin. Có thể đảm bảo giá trị cực tiểu của sai lệch mạch thích nghi eA từ các tiêu chuẩn: Q = eA(t) Q = e2A(t) Q =
(1-1) Q = [
]2 trong đó qi là các hệ số trọng lượng. Mặt khác có thể giữ giá trị cực trị của các tiêu chuẩn tích phân sai lệch: Q =
Q =
Q =
(1-2) Trong hệ truyền động điện điều chỉnh thích nghi thường hay sử dụng hệ thích nghi tối ưu và bất biến với mạch nhận dạng bằng việc đo trực tiếp. 5.Những ưu điểm của hệ thích nghi: -Cải thiện chất lượng sản phẩm -Gia tăng sản phẩm -Tiết kiệm năng lượng -Giảm thời gian bảo dưỡng -Phát hiện sớm hang hóc II. Trang bị điện cho máy mài: 1. Giới thiệu chung và phân loại Là một trong những máy cắt gọt kiem loại, nó được phân làm 2 loại: - Máy mài tròn: mài tròn ngoài, mài tròn trong. - Máy mài phẳng: mài biên đá và mặt đầu. 1.1 Các chuyển động trên máy: (gồm chuyển động chính và chuyển động phụ) - Chuyển động chính: + Máy mài tròn: chuyển động chính là chuyển động quay đá mài, chuyển động ăn dao là chuyển động di chuyển tịnh tiến ụ đá dọc trục (ăn dao dọc trục di chuyển tịnh tiến theo hướng ngang). + Máy mài phẳng: chuyển động chính là chuyển động quay đá chuyển động ăn dao là chuyển động di chuyển của đá trong di chuyển của chi tiết. - Chuyển động phụ: là chuyển động đi nhanh ụ đá hoặc chi tiết. Thông thường tốc độ cắt v = 30 – 50 m/s. 1.2. Các yêu cầu trang bị điện của các truyền động trên máy mài. *) Truyền động chính: Yêu cầu: Pc = const , ít điều chỉnh tốc độ - máy cỡ nhỏ: không điều chỉnh tốc độ dùng động cơ xoay chiều KĐB rôto lồng sóc 1 cấp tốc độ. - Máy cỡ lớn: dùng động cơ rôto lồng sóc có điều chỉnh tốc độ với phạm vi hẹp, có dải điều chỉnh D = (2 – 3 )/1 *) Truyền động ăn dao + Máy mài tròn: ở máy cỡ nhỏ truyền động quay chi tiết dùng động cơ KĐB nhiều cấp tốc độ (điều chỉnh f) với D = (2 - 3)/1. ở các máy lớn thì dùng hệ thống biến đổi -động cơ điện 1 chiều ( BBĐ - ĐM) hệ KĐT- ĐM với dải điều chỉnh D = 10/1 điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng. Truyền động ăn dao dọc của bàn máy tròn cỡ lớn thực hiện bằng bộ biến đổi - động cơ điện một chiều D = (20 –25)/1. Truyền động ngang sử dụng thuỷ lực. + Máy mài phẳng truyền động ăn dao của ụ đá thực hiện lặp lại chu kì, sử dụng thuỷ lực, truyền động ăn dao tịnh tiến qua lại của bàn dùng hệ truyền động ăn dao tịnh tiến qua lại của bàn dùng hệ truyền động 1 chiều với D = (8 - 10)/1 *) Truyền động phụ: sử dụng động cơ KĐB rô to lồng sóc. 2. Trang bị điện cho máy mài khi chưa có thích nghi vào điều khiển (Máy mài rãnh) Nguyên lý:kết hợp chuyển động quay của đá và chuyển động tịnh tiến của vật mài gắn trên bàn máy hoặc chi tiết đứng yên. - Để mài rãnh yêu cầu bề rộng bánh của đá mài nhỏ hơn bề rộng rãnh. - Để điều chỉnh đạt được kích thước của rãnh theo yêu cầu ta có thể điều chỉnh đá ăn vào chi tiết một hoặc nhiều lần cho tới khi đạt yêu cầu kết hợp chuyển động dọc ngang của bàn máy. Chú ý: ở bước tiến của đá nên chọn nhỏ vì độ dư khi mài nhỏ. - Người ta thường tiến hành mài chi tiết sau khi chi tiết đã được nhiệt luyện nên độ cứng cao, để đạt được độ nhẵn bề mặt thích hợp. Chú ý: Khi mài rãnh cần phải tạo các rãnh thoát cho dao, nếu không có rãnh thoát cho dao thì lực cắt tăng do diện tích tiếp xúc lớn gây ra độ rung lớn làm cho mòn đá hoặc vỡ đá và chỉ áp dụng phương pháp mài có hiệu quả khi rãnh đủ lớn vì khi rãnh nhỏ thì kết cấu đá mài sẽ kém vững chắc gây vỡ đá do rung động khi mài. 2. Hệ thống điều khiển thích nghi của máy mài. Hệ thống điều khiển thích nghi ở máy mài có thể đảm bảo chế độ mài với lực mài và áp lực lên đá mài là hằng số. Điều khiển lực mài được thực hiện gián tiếp qua công suất và tốc độ mài vì việc đo công suất và tốc độ là dễ dàng. Sơ đồ chức nằn hệ thống điều khiển thíhc nghi của máy mài như ở hình 2-2. sơ đồ đó gồm ba phần liên hệ với nhau tong quá trình công nghệ mài trên máy. Phần thứ nhất đảm nhiệm chức năng điều khiển theo lượng dư và đặt chu kì mài thô, tinh như đồ thị hình 2-3. Đầu vào hệ thống là lượng dư ban đầu lbđ trừ đi lượng dư l của chi tiết trong quá trình gia công. Hiệu lượng dư ((l = lbđ - 1) đặt vào khối ĐTK, tín hiệu ra cảu khối ĐTK đặt vào khối đặt điện áp chủ đạo truyền động ăn dao đặt US. Để điều khiển chu kì mài, người ta tạo ra ba lệnh: mài thô, tinh và kết thúc qú trình mài khi (l = 0, tương ứng với đồ thị hình 2-3. Khối đặt US sẽ chi ra điện áp chủ đạo truyền động ăn dao tương ứng với chế độ mài thô, tinh và đưa nhạnh chi tiết ra khỏi vùng mài, để kết thúc quá trình gia công. Phần thứ hai của sơ đồ thực hiện chức năng ổn định công suất mài tuỳ thuộc vào P1, P2 tương ứng với chế độ mài thô, tinh bao gồm: hệ thống truyền động ăn dao (TĐAD), động cơ Đ2, bộ điều chỉnh tốc P, khối rơ le R, đattric do công suất mài ĐTP. Điện áp từ khầu ĐTK đặt vào khối ĐẶT P sẽ tương ứng với chế độ mài thô, tinh. Điện áp chủ đạo đặt công suất UđP sẽ được so sánh với điện áp tỉ lệ với công suất mài nhỏ hơn đại lượng đặt, khối ro le phát tín hiệu đóng điện động cơ ăn dao thực hiện ăn dao ngang của bàn và mài vượt quá công suất đặt thì khối rơ le sẽ có tín hiệu ngắt động cơ ăn dao. Với hệ thống tác động kiểu rơ le như vậy sẽ đảm bảo được quá trình mài với công suất mài gần không đổi. Công suất mài tỉ lệ với công suất động cơ được đo bằng khối đo P, ĐTP. Phần thứ ba của hệ thống có chức năng thay đổi tốc độ mài theo luật điều khiển đặt trước, phụ thuộc vào mức độ giảm đường kính đá mài, bao gồm: truyền động chính TĐC với động cơ Đ1, đattric đo độ mòn đá mài ĐTĐ. Từ khối đạt tốc độ ĐẶT ( đưa ra một điện áp chủ đạo Uđ( được xác định bới đattric đo độ mài mòn đá mài ĐTĐ. Ban đầu với đường kính đá là lớn nhất, khối ĐTĐ cho phép tạo ra Uđ(, tốc độ động cơ khi đo sẽ tương ứng với tốc độ mài. Tuỳ theo mức độ giảm đương kính đá mài trong quá trình mài, điện áp chủ đạo Uđ( sẽ tăng, do đó tốc độ động cơ Đ1 và tốc độ góc của đá sẽ tăng, ở sơ đồ chức năng 2-2, khối đối tượng điều khiển ĐTĐK đặc trưng cho chế độ mài trên máy với hai thông số điển hình là tốc độ mài v và lượng ăn dao ngang s, tín hiệu ra của khối ĐTĐK là lượng dư l của chi tiết gia công. *)Nguyên lý hoạt động: Từ sơ đồ chức năng hệ thống điều khiển thích nghi máy mài rãnh ta co ba chế độ làm việc của máy bao gồm: Chế độ mài thô, mài tinh và quá trình kết thúc. +) Chế độ mài thô: Có hai truyền động chính là truyền động chính của đá mài do động cơ Đ1 và truyền động ăn dao do động cơ Đ2. ở chế độ mài thô lúc này đá mài với đường kính lớn nhất, khối ĐTĐ đưa ra hai tín hiệu. Một đưa vào khối Đặt
tạo ra điện áp
để đưa vào khối TĐC và một tín hiệu đưa vào TĐC. Như vậy tín hiệu tổng hợp từ TĐC sẽ tạo ra một điện áp đưa vào động cơ Đ1 làm quay đá màivới công suất nhỏ, đồng thời tín hiệu ra từ TĐC đưa vào khối ĐTP để đưa ra điện áp UphP . Khi mài thô thì lượng dư
là lớn nhất đặt vào khối ĐTK, điện áp ra từ ĐTK sẽ đặt vào hai khối : Đặt P và Đặt Us .Khối đặt P tạo ta điện áp Udp so sánh với điện áp UphP để đưa ra độ sai lệch
đưa vào khối R. Vì mài thô nên công suất của động cơ quay đá mài nhỏ nên điện áp UphP nhỏ hơn điện áp Udp dẩn đến khối R sẽ đưa ra một tín hiệu đưa vào khối Đặt Us kết hợp với điện áp ra từ khối ĐTK tạo ra Uds Luật điêu khiển tốc độ mài được xác định theo phương pháp gia công mài. Thông thường hệ thống điều khiển thích nghi đảm bảo quá trình công nghệ mài với lực mài F, áp lực mài lên đá Fđ và độ mài mòn đá W là không đổi. Trong các chế độ mài như vậy, công suất mài được duy trì không đổi. Khi mài với lực mài là hằng số (F = hằng số), tốc độ mài được duy trì không đổi xuất phát từ biểu thức: v =
Ở đây v, F, P – tương ứng là tốc độ, lực và công suất mài. Tốc độ mài không đổi sẽ đảm bảo độ bóng bề mặt chi tiết đều và như vậy, khi đường kính đó giảm thì tốc độ góc của đá sẽ được tăng lên theo quy luật : ( = (bđ.
trong đó (bđ dbđ - tốc độ góc và đường kính ban đầu của đá. Khi mài với áp lực lên đá không đổi (Fđ = const), tốc độ mài cần thay đổi tỉ lệ nghịch với diện tích tiếp xúc giữa đá và chi tiết khi giảm đường kính đá V = vbđ.
để đảm bảo áp lực la hằng số: Fđ =p/v.N tong đó: N – diện tích tiếp xúc giữa đá và chi tiết, nó giảm theo đường kính với tỉ lệ
. Như vậy, luật điều khiển tốc độ góc của đá được thực hiện theo biểu thức: ( = (bđ.
Khi mài với duy trì độ mài mòn đá là không đổi thì tốc độ mài thay đổi theo biểu thức: V = vbđ.
tơng ứng với luật điều khiển tốc độ góc của đá mài là: ( = (bđ.
Ở máy mài rãnh, truyền động chính sử dụng hệ thống biến tần nguồn áp - động cơ cho phép điều chỉnh tốc độ với công suất là hằng số. Đối với truyền động ăn dao sử dụng hệ thống truyền động một chiều với bộ biến đổi dùng thyristor cho phép điều chỉnh tốc độ với mômen là hằng số.