BÀI tập TIỂU LUẬN THỦY lực KHÍ nén

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA CƠ KHÍ – BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ BÀI TẬP TIỂU LUẬN THỦY LỰC KHÍ NÉN SVTH: KHỔNG DỖN NGỌC PHƯƠNG Mã SV: 11019379 Lớp : CĐT K17TN Mã lớp: 110191A Lê Quang Huy Mã đề :23 GVHD: LỜI NÓI ĐẦU Ngày tất nhà máy xí nghiệp cơng nghiệp trang bị hệ thống tự động hoá mức cao Các hệ thống nhằm mục đích nâng cao chất lượng sản phẩm, nâng cao suất lao động, giảm chi phí sản xuất, giải phóng người lao động khỏi vị trí độc hại … Các hệ thống tự động hố giúp theo dõi, giám sát quy trình cơng nghệ thông qua số hệ thống đo lường kiểm tra Các hệ thống tự động hoá thực chức điều chỉnh thông số công nghệ nói riêng điều khiển tồn quy trình cơng nghệ tồn xí nghiệp nói chung Hệ thống tự động hố đảm bảo quy trình cơng nghệ điều kiện cần thiết đảm bảo nhịp độ sản xuất mong muốn công đoạn Chất lượng sản phẩm suất lao động phân xưởng, nhà máy, xí nghiệp phụ thuộc lớn vào chất lượng làm việc hệ thống tự động hố Để phát triển sản xuất, ngồi việc nghiên cứu hồn thiện quy trình cơng nghệ ứng dụng cơng nghệ mới, hướng nghiên cứu không phần quan trọng nâng cao mức độ tự động hố quy trình cơng nghệ Với nhu cầu em giao đề tài BTL Thủy lực & Khí nén Để hồn thành đề tài em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Quang Huy hướng dẫn em tận tình suốt q trình nghiên cứu, hồn thiện Một lần em xin chân thành cảm ơn thầy! Hưng Yên, Tháng Năm 2021 Sinh viên thực Khổng Doãn Ngọc Phương Bài tập 1: 1.1 Đề Cho sơ đồ bố trí hệ thống điều khiển khí nén - Lực đẩy 50N, hành trình 200mm Yêu cầu: - - Viết u cầu cơng nghệ Tính tốn(Dpiston, drod,P,Q lượng khí tiêu thụ hành trình xy lanh) lựa chọn phần tử cho hệ thống(van, xylanh – kiểu lắp xy lanh, đầu nối khí, ống khí, cảm biến, cơng tắc hành trình…) Xây dựng giản đồ trạng thái, tín hiệu Phân tích tín hiệu Thiết kế sơ đồ mạch điều khiển điện khí nén + Đánh số cầu đấu sơ đồ mạch điện + Sơ đồ cổng nối 1.2 Bài làm 1.2.1 Yêu cầu cơng nghệ Hệ thống điện khí nén điều khiển xlianh đẩy nhúng phôi vào thùng nước sau kéo lên để khơ thời gian T1(s) -Khi ấn nút khởi động ,xilanh 1A kéo phôi xilanh 2A đến cuối hành trình dài 200mm Sau xylanh 2A hạ phôi xuống nước -Sau hạ phôi xuống nước, xilanh 2A kéo phôi lên sau giữ phơi vị trí khoảng thời gian T1(s) -Hết thời gian T1(s) , xi lanh 1A kéo xilanh phơi ngồi - Hệ thống có chu trình chạy thử, chu trình chạy tự động, điều khiển tốc độ Hệ thống khởi động xi lanh 1A vị trí cảm biến quang B0 cảm nhận phôi mắc xilanh 2A 1.2.2 Tính tốn lữa chọn phần tử A Tính tốn a Xilanh 1A - Hành trình xilanh : L=200mm - Lực kẹp : F = 50 N - Chọn áp suất khí nén cấp từ máy nén khí : p = 6bar - Từ thông số trên, tra biểu đồ quan hệ đường kính Piston, áp suất khí nén xy lanh lực đẩy Piston (H1.49, giáo trình tr33) : Ta đường kính piston : Dpiston = 12(mm) - Tra biểu đồ quan hệ thông số cán Piston lực đẩy (H1.50, giáo trình tr34) : Ta đường kính cần piston : drod=4,2mm - Tiết diện làm việc Piston hành trình thuận : A = = 1.22 = 1,13 (cm2) - Tiết diện làm việc Piston hành trình nghịch : A’= ( − )2 = (1,2−0,42) = 0,48 (cm2) 4 - Lượng khí tiêu thụ hành trình : Q = A.L.n + (l/ph) 0 Với : + Q: lượng khí tiêu thụ (l/ph) + A: tiết diện bề mặt làm việc Piston (cm2) + L: hành trình Piston (cm) + n: số chu kỳ (ở n = tính cho chu kỳ) + p: áp suất khí nén cung cấp (bar) + p0: áp suất dư khơng khí (p0 = 1.01325 bar) - Lưu lượng khí hành trình thuận : Q= ∗∗ ∗ +0 = 0,95 ∗ 20 ∗ ∗ + 1.01325 ∗ 10−3 = 0.16( / ℎ) 1.01325 - Lưu lượng khí hành trình nghịch : + 1.01325 +0 Q= ′∗ ∗ ∗ ∗ 10 =0,48∗20∗1∗ −3 = 0.07( / ℎ) 1.01325 b Xilanh 2A - Hành trình xilanh : L=200mm - Lực đẩy : F = 50 N - Chọn áp suất khí nén cấp từ máy nén khí : p = 6bar - Từ thông số trên, tra biểu đồ quan hệ đường kính Piston, áp suất khí nén xy lanh lực đẩy Piston (H1.49, giáo trình tr33) : Ta đường kính piston : Dpiston = 12(mm) - Tra biểu đồ quan hệ thông số cán Piston lực đẩy (H1.50, giáo trình tr34) : Ta đường kính cần piston : drod=4,2mm - Tiết diện làm việc Piston hành trình thuận : A = = 1,22 = 1,13 (cm2) 4 - Tiết diện làm việc Piston hành trình nghịch : A’= ( − )2 = (1.2−0.42) = 0,48 (cm ) - Lượng khí tiêu thụ hành trình : Q = A.L.n + (l/ph) 0 Với : + Q: lượng khí tiêu thụ (l/ph) + A: tiết diện bề mặt làm việc Piston (cm2) + L: hành trình Piston (cm) + n: số chu kỳ (ở n = tính cho chu kỳ) + p: áp suất khí nén cung cấp (bar) + p0: áp suất dư khơng khí (p0 = 1.01325 bar) - Lưu lượng khí hành trình thuận : Q= ∗∗ ∗ +0 = 1,13 ∗ 20 ∗ ∗ + 1.01325 ∗ 10−3 = 0.16( / ℎ) 1.01325 - Lưu lượng khí hành trình nghịch : + 1.01325 +0 Q= ′∗ ∗ ∗ ∗ 10 =0,48∗20∗1∗ 1.01325 B.Lựa chọn phần tử 1.Xilanh 1A: -Xi lanh khí nén trượt từ SMC :CY3R15-200-M9N-XC57 -Thông số kĩ thuật: −3 = 0.07( / ℎ) -Cấu tạo xylanh : - Kích thước kiểu lắp xilanh : 2.Xilanh 2A -xilanh khí nén smc : CDJ16D-200RZ-W-M9BW -Thơng số kĩ thuật: -Cấu tạo xylanh : 10 - Kích thước cấu tạo van : 7.Role thòi gian:CK3 AH3-3 AC220V 6.1 Đặc điểm chung Rơle thời gian AH3-3 ứng dụng rộng rãi hệ thống điều khiển tự động như: Điều khiển máy tự động, điều khiển thiết bị hoạt động tự động … 6.2 Thông số kỹ thuật Rơle thời gian AH3-3 - Rơle thời gian loại On delay - Dải thời gian : 6S, 10S, 30S, 60S, 10M, 30M, 60M, 2H, 6H - Điện áp nguồn: AC220V 50Hz/60Hz (điện áp khác liên hệ với chúng tôi) - Kiểu chỉnh thời gian: Chiết áp - Độ chễ: ≤10% - Số tiếp điểm: Delay + Relay 15 ON-OFF - Thông số tiếp điểm: 5A 220V - Tuổi thọ đóng ngắt điện: 1x10⁵ - Tuổi thọ đóng ngắt khí: 1x10⁶ - Nhiệt độ làm việc: -5ºC ÷ 40ºC - Sử dụng đế relay chân Kiểu lắp đặt: Lắp mặt panel hoặc lắp din-rail 8.Ống dẫn khí a Ống dẫn khí từ máy nén khí vào hệ thống: - Thơng số kỹ thuật Áp suất hoạt động: < 10 kg/cm2, áp suất biến dạng: 27.5 kg/cm2 Nhiệt độ hoạt động: -20 đến +60 độ C Đường kính ngồi: 08 mm, đường kính trong: 05 mm Sai số bề dày: ±0.15 mm Bán kính cong tối thiểu cho phép: 20 mm Chiều dài ống: theo yêu cầu khách hàng Vật liệu làm ống: PU - Polyurethane (vật liệu khác cung cấp theo yêu cầu khách hàng) Màu sắc: Xanh cây, xanh dương, cam, đỏ, vàng đen, trắng, suốt (màu sắc cụ thể xác nhận cửa hàng mua) b Ống cấp khí hệ thống: - Thơng số kỹ thuật: Áp suất hoạt động: < 10 kg/cm2, áp suất biến dạng: 27.5 kg/cm2 Nhiệt độ hoạt động: -20 đến +60 độ C Đường kính ngồi: 06 mm, đường kính trong: 04 mm Sai số bề dày: ±0.15 mm Bán kính cong tối thiểu cho phép: 15 mm Chiều dài ống: theo yêu cầu khách hàng Vật liệu làm ống: PU - Polyurethane (vật liệu khác cung cấp theo yêu cầu khách hàng) Màu sắc: Xanh cây, xanh dương, cam, đỏ, vàng đen, trắng, suốt (màu sắc cụ thể xác nhận cửa hàng mua) 16 9.Đế van khí nén Đế van 200M-2F ( loại đế lắp van 5/2 5/3 ren 13mm) phù hợp với van điện từ khí nén AIRTAC 4V220-08 10.Đầu nối ống khí Vị trí Loại đầu nối Trên xilanh 1A 2A Đầu nối chạm KQ2H06-M5 Vật liệu: đồng thau Nhiệt độ hoạt động: 5~60 độ C Ống nối áp dụng: phi Vít kết nối: M5x0.8 Trên van điện từ cổng In/Out Đầu nối chạm KQ2H06-02AS Vật liệu: đồng thau Nhiệt độ hoạt động: 5~60 độ C Ống nối áp dụng: phi Vít kết nối: 1/4’’ Cửa xả đế van Giảm BSL-02 Vật liệu: đồng thau Vít kết nối: 1/8’’ 17 1.2.3 Biểu đồ trạng thái, tín hiệu S2 S1 B1 T1 T1 B3 1A B1 B4 2A B2 S1 B1 K1 B2 K4 B3 K2 B4 K3 *PhânK1 tích tín hiệu : - Bước 1: K1 Không bị trùng lặp tín hiệu khơng phải trì tín hiệu(sử dụng van nhớ) Bước 2: k2 khơng trùng tín hiệu,k2 trì đến bước khơng phải trì tín hiệu(sử dụng van nhớ) - Bước 3: k3 trùng tín hiệu k2 xóa tín hiệu k2 k3 (xóa k2 k3 xóa k1 ) khơng trì tín hiệu dùng van nhớ) - Bước 4: k4 khơng trùng tín hiệu khơng phải trì tín hiệu(sử dụng van nhớ) 18 1.2.4 Thiết kế sơ đồ mạch điều khiến khí nén sơ đồ cầu nối B1 B3 B2 B4 4 +24V 2Y2 2Y1 1Y 1Y 3 1 10 12 B4 B3 K0 K04 K3 4 16 17 18 19 S2 S1 K0 14 13 K1 K3 K4 K2 K03 K02 B0 K1 B2 K3 B1 K3 K0 K03 A2 K1 2Y1 A1 K02 K3 K2 2Y2 K04 1Y1 A2 K4 0V 13 17 18 12 19 13 16 19 16 20 1Y2 Bài tập 2: 2.1 Đề bài: Thiết kế hệ thống thủy lực có yêu cầu sau: - Lực đẩy: 70.000N - Hành trình L = 2000mm - Vận tốc Vmax= 500mm/p  Tính tốn(Dpiston, drod,P,Q) lựa chọn phần tử cho hệ thống(van, xylanh – kiểu lắp xy lanh, đầu nối , ống dẫn dầu, cảm biến, công tắc hành trình…)  Thiết kế sơ đồ hệ thống thủy lực mạch điều khiển điện 2.2 Bài làm A.2.2.1 Tính tốn chọn phần tử - Lực đẩy: 70.000N Hành trình L = 2000m - Chọn áp suất làm việc : p=110bar - Vận tốc Vmax= 500mm/p - Từ thông số ta tra : Bảng tra thực nghiệm tính tốn đường kính cần piston (H4.121 Tr187) : 20 Ta : Dpiston=90mm drod=48mm -Lưu lượng phía piston(l/ph): π∗D2 π ∗ 0.9(dm)2 ∗V Q = A ∗ Vmax = max = ∗ 5(dm/ph) = 3,18(l/ph) 4 B Lựa chọn phần tử a.Xilanh thủy lực: -Xilanh DG-J90C-E1: 21 b.Van điều khiển 22 - Van điều khiển thủy lực 4/3 : DSG-03-3C4-A100-50 -Thông số kĩ thuật Áp suất hoạt động tối đa 31.5 Mpa Áp xuất đường hồi 16 Mpa Lưu lượng tối đa 120 L/phút Tần suất hoạt động 240 vịng/phút Điện áp AC100 Số vị trí Kiểu đấu điện Kiểu cầu đấu 23 c.Van tiết lưu : -Van Tiết Lưu DRV-08-B-G DRV van tiết lưu chiều Dùng để chỉnh lưu lượng đường dịng chất lỏng (chiều khơng tiết lưu) Van dạng lắp inline, ren với hệ tiêu chuẩn BSPP 1/82”, NPT 1/8-2”, UNF 7/16-2 ½ Khả dụng để lắp panel có yêu cầu ( mã PM) Tùy theo size van, lưu lương từ 14-600 lpm Áp làm việc 350bar Áp mở van 0.5 bar ( 4.5 bar theo yêu cầu ).Nhiệt độ làm việc từ -20 -100 C Vật liệu tùy chọn thép 1.0715 (w3) inox 1.4571 (W5), vật liệu làm kín NBR / FKM/EPDM Môi chất phù hợp dầu thủy lực -Thơng số kĩ thuật: 24 Van an tồn thủy lực modul AMRV-02-D3 Thêm vào giỏ hàng Van an toàn dùng để hạn chế việc tăng áp suất chất lỏng hệ thống thủy lực vượt trị số quy định, sử dụng hệ thống tải Tùy theo nguyên lý hoạt động, yêu cầu vị trí lắp đặt mà van toàn thủy lực chia thành số loại sau: Van an toàn điều khiển trực tiếp; van an toàn điều khiển gián tiếp; Van an toàn bắt ren; Van an toàn lắp modul; Van an toàn bảo vệ đường ống (thường cho cấu chấp hành có khả chịu tải đột ngột)… Van an toàn thủy lực modul AMRV-02-D3 van an toàn thủy lực dạng modul nhập hãng, kích thước theo tiêu chuẩn DIN Đây loại van bảo vệ áp hai đường dầu A B 25 THƠNG SỐ KĨ THUẬT CHÍNH Tiêu chuẩn: DIN Kiểu van (Type): Modul AMRV Cỡ van (size): Dải áp suất làm việc p: 10 ÷ 250 (Bar) Lưu lượng làm việc max : 50 (l/ph) Kích thước lỗ dầu: 1/4” Đường dầu bảo vệ tải (Control port): A B Nhiệt độ làm việc (Temperature): - 25 ÷ 80 Độ C Bảo hành: 12 tháng (theo sách bảo hành Amech) Xuất xứ: Taiwan 26 d.BƠM ĐIỆN THỦY LỰC HHB-630B-I -Thông số kỹ thuật Bơm điện Thủy lực HHB-700D , 27 f.Ống mềm thủy lực Kích thước cổng kết nối1/4’’ (mm) Áp suất làm việc 35~425bar b Đầu nối Vị trí Loại đầu nối Trên xilanh Đầu chuyển từ 3/8’’ sang 1/4 Khớp nối nhanh 1/4’’(đầu đực) Trên đồng hồ thị áp suất công áp suất ống thủy lực Khớp nối nhanh 1/4’’(đầu cái) 28 2.3 Thiết kế sơ đồ hệ thống thủy lực mạch điều khiển điện +24V K1 S1 B K2 B2 K1 K2 K1 K2 A A B1 B 4A1 1Y1 P K1 T K2 A2 1Y1 A2 0V T P Ts 1Y2 A1 1Y2 ... xilanh : L=200mm - Lực kẹp : F = 50 N - Chọn áp suất khí nén cấp từ máy nén khí : p = 6bar - Từ thông số trên, tra biểu đồ quan hệ đường kính Piston, áp suất khí nén xy lanh lực đẩy Piston (H1.49,... xilanh : L=200mm - Lực đẩy : F = 50 N - Chọn áp suất khí nén cấp từ máy nén khí : p = 6bar - Từ thông số trên, tra biểu đồ quan hệ đường kính Piston, áp suất khí nén xy lanh lực đẩy Piston (H1.49,... Doãn Ngọc Phương Bài tập 1: 1.1 Đề Cho sơ đồ bố trí hệ thống điều khiển khí nén - Lực đẩy 50N, hành trình 200mm u cầu: - - Viết u cầu cơng nghệ Tính tốn(Dpiston, drod,P,Q lượng khí tiêu thụ hành