Bài tập lớn cơ cấu chấp hành và điều khiển

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MƠN CƠ CẤU CHẤP HÀNH VÀ ĐIỀU KHIỂN Giáo viên hướng dẫn : Th.s Vũ Anh Tuấn Nhóm sinh viên thực : Chu Hai Thìn 2018600872 Hồng Đình Thọ 2018600380 Nguyễn Thị Thu 0941020218 Hà Nội - 2021 Cơ cấu chấp hành điều khiển GVHD : Th.s Vũ Tuấn Anh MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH Cơ cấu chấp hành điều khiển GVHD : Th.s Vũ Tuấn Anh LỜI NÓI ĐẦU Động điện máy điện dùng để chuyển đổi lượng điện sang lượng học Hầu hết động điện có hoạt động theo hiệu ứng điện từ Một số Động áp điện hoạt động dựa hiệu ứng áp điện, thường động cỡ nhỏ siêu nhỏ Các động điện thường gặp dùng gia đình quạt điện, tủ lạnh, máy giặt, máy bơm nước, máy hút bụi Ngược lại với Động điện máy dùng để chuyển đổi từ sang điện, gọi máy phát điện Máy phát có hai loại máy phát điện xoay chiều (alternator) chiều (dynamo) Ngày động điện dùng hấu hết lĩnh vực, từ động nhỏ dùng lị vi sóng để chuyển động đĩa quay, hay máy đọc đĩa (máy chơi CD hay DVD), đến đồ nghề máy khoan, hay máy gia dụng máy giặt, hoạt động thang máy hay hệ thống thơng gió dựa vào động điện Ở nhiều nước động điện dùng phương tiện vận chuyển, đặc biệt đầu máy xe lửa Trong công nghệ máy tính: Động điện sử dụng ổ cứng, ổ quang (chúng động bước nhỏ) Hệ thống thuỷ lực (Hydraulic systems) sử dụng nhiều ngành chế tạo máy đại cơng nghiệp lắp ráp Ngồi ra, cơng nghệ thuỷ lực ứng dụng số lĩnh vực đặc biệt khác hàng hải, khai thác hầm mỏ, hàng không… Cơ cấu chấp hành điều khiển GVHD : Th.s Vũ Tuấn Anh Trong hệ thống thuỷ lực, chất lỏng có áp suất đóng vai trị trung gian truyền lực chuyển động cho máy công nghệ Thông qua việc làm tập lớn môn cấu chấp hành điều khiển , nhóm hệ thống phần kiến thức học , nâng cao tìm hiểu them kiến thức phần thiết kế mạch thủy lực đáp ứng yêu cầu hệ thống kiến thức phần tính tốn động điện Cơ cấu chấp hành điều khiển GVHD : Th.s Vũ Tuấn Anh LỜI CẢM ƠN Trước tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn trân trọng sâu sắc thầy Vũ Tuấn Anh – người tạo điều kiện tận tình hướng dẫn, động viên chúng em suốt q trình nghiên cứu thực tập lớn mơn học Chúng em xin trân trọng cảm ơn đến tất q thầy khoa Cơ Khí trường Đại Học Công Nghiệp hà Nội, người trang bị cho chúng em kiến thức bản, nhiệt tình quân tâm giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để chúng em học tập, nghiên cứu hồn thành báo cáo tập lớn mơn Cơ cấu chấp hành điều khiển Chúng em xin cám ơn Trân trọng! Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Sinh viên thực Chu Hai Thìn Hồng Đình Thọ Nguyễn Thị Thu Cơ cấu chấp hành điều khiển GVHD : Th.s Vũ Tuấn Anh Cơ cấu chấp hành điều khiển GVHD : Th.s Vũ Tuấn Anh CHƯƠNG : PHẦN THỦY KHÍ 1.1.Vẽ biểu đồ trạng thái, lưu đồ tiến trình hệ thống 1.1.1 Vẽ biều đồ trạng thái Hình 1 Biểu đồ trạng thái hệ thống 1.1.2 Lưu đồ tiến trình Cơ cấu chấp hành điều khiển GVHD : Th.s Vũ Tuấn Anh Hình Lưu đồ tiến trình hệ thống 1.2 Tính chọn xy lanh, tính chọn bơm dầu, thiết kế mạch thủy lực đáp ứng u cầu đề 1.2.1 Tính chọn xylanh Thơng số thiết kế (Kpa) F=200kg=2000N Trong đó: F: lực tạo đầu cần pistong (N) p: áp suất làm việc xylanh D: đường kính xylanh Ta có: + Đường kính xylanh là: Cơ cấu chấp hành điều khiển GVHD : Th.s Vũ Tuấn Anh Ta chọn đường kính xylanh là: đường kính xylanh là: + Đường kính cần pistong: Vậy ta chọn đường kính cần pistong Lưu lượng cần cấp cho xylanh Q: lưu lượng cần cấp cho xylanh f: diện tích tác dụng xylanh v: vận tốc cần pistong Hành trình mà pistong từ khoảng thời gian Ta có: + Lưu lượng cần cấp cho xylanh đạt đến 0.05m/s + Lưu lượng cần cấp cho xylanh hành trình lùi về: Hành trình pistong lùi Ta thấy lưu lượng bơm nguồn phải chọn theo 1.2.2 Tính chọn bơm dầu Tính tốn đường ống thủy lực  Tính tốn đường ống hút  Tính tốn đường ống hồi  Tính tốn đường ống đẩy Tính chọn bơm nguồn Chiều dài đoạn đường ống hút chiều dài ống hồi L1=L3=1m 10 Cơ cấu chấp hành điều khiển GVHD : Th.s Vũ Tuấn Anh Chiều dài ống đẩy L2=4m Vận tốc đường kính ống hút: Vận tốc đường kính ống đẩy: Vận tốc đường kính ống hồi: Chất lỏng làm việc dầu thủy lực cs 32 có thơng số ký thuật: • Độ nhớt: • Trọng lượng riêng: () Ta có: Với tổn thất qua van phân phối, lấy tổn thất đường ống bao gồm tổn thất dọc đường tổn thất cục Hệ số tổn thất dọc đường tổn thất cục Hệ số phụ thuộc vào hệ số Raynom Hệ số phụ thuộc vào khủy ống, to coi khủy ống thẳng gốc lấy Do đó: : áp suất yêu cầu lớn Để thỏa mãn ta lấy Lưu lượng cần thiết để cấp cho xylanh là: Căn vào hai thông số áp suất lưu lượng điều kiện làm việc hệ thống ta thấy bo bánh lựa chọn phù hợp Bơm bánh có áp suất 11 Cơ cấu chấp hành điều khiển GVHD : Th.s Vũ Tuấn Anh Bơm bánh có dải lưu lượng phù hợp Ta chọn động kéo bơm có số vịng quay Do lưu lượng riêng bơm tính theeo cơng thức: Ta chọn bơm bánh có lưu lượng riêng q=1(cc) Lưu lượng bơm lực 1.2.3 Thiết kế mạch thủy lực đáp ứng yêu cầu đề Hình Mạch thủy lực cho hệ thống CHƯƠNG : PHẦN ĐỘNG CƠ ĐIỆN Bài 1: Cho động chiều kích từ độc lập có thơng số: Pđm = 2,2 KW; Uđm = 110V; Iđm = 25,6A; nđm = 1430 vg/phút Vẽ đặc tính tự nhiên, đặc tính nhân tạo với Rưf = 0,78 Ω Bài giải a) Xây dựng đường đặc tính tự nhiên 12 Cơ cấu chấp hành điều khiển GVHD : Th.s Vũ Tuấn Anh Đường đặc tính tự nhiên vẽ qua số điểm: Điểm định mức [ ; Điểm không tải lý tưởng [M = 0; ω = ]; Điểm ngắn mạch [; ω = 0] Tốc độ góc định mức: 149,74 (rad/s) Moment định mức: Như ta có điểm thứ đặc tính tự nhiên cần tìm điểm định mức:[14,69;149,74] Ta có: Do K==0,57 (Wb) Tốc độ khơng tải lí tưởng: Ta có điểm thứ hai đặc tính là:[0;192,98] Vậy đường đặc tính tự nhiên đường thẳng qua hai điểm có tọa độ [0;192,98] [14,69;149,74] b)Xây dựng đường đặc tính nhân tạo với Ta có điện trở phần ứng: R=0,96 () Khi thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng tốc độ khơng tải lý tưởng khơng thay đổi, nên ta vẽ đặc tính nhân tạo qua điểm không tải lý tưởng [0; ] điểm tương ứng với tốc độ nhân tạo [] Tốc độ góc nhân tạo là: =114,84(rad/s) Tọa độ điểm tương ứng với tốc độ nhân tạo:[14,69;114,84] Do đường đặc tính nhân tạo đường thẳng qua hai điểm có tọa độ:[0;192,98] [14,69;114,84] Như ta dựng đường đặc tính tự nhiên(đường 1) đường đặc tính nhân tạo (đường 2) hình đây: 13 Cơ cấu chấp hành điều khiển GVHD : Th.s Vũ Tuấn Anh 192,9 149,7 114,8 14,6 M(N.m) Hình Đường đặc tính tự nhiên9 đường đặc tính nhân tạo Bài : Tìm trị số cấp mở máy động chiều kích từ độc lập có: Pđm = 13,5 KW; Uđm = 110 V; Iđm = 145 A; nđm = 1050 vg/ph Biết M max mm = 200% M đm , mở máy với cấp điện trở Bài giải Tốc độ góc định mức: Điện trở định mức: () Momen định mức: Từ thông động cơ: (Wb) Điện trở phần ứng : () Bội số dòng điện khởi động: Dòng điện khởi động lớn nhất: M max mm = 200% M đm Nên Imax = I1 = 2Iđm = 2.145 = 290 (A) 14 Cơ cấu chấp hành điều khiển GVHD : Th.s Vũ Tuấn Anh Dòng điện khởi động cấp 2: Dòng điện khởi động cấp 3: Cấp điện trở tổng: () () () Điện trở phụ cấp: Rf(1)=R1-R=0,226 () Rf(2)=R2-Rf(1)=1,044 () Rf(3)=R3-Rf(2)=3,276 () Bài 3: Động chiều kích từ độc lập có thơng số: Pđm = 29 KW; Uđm = 440 V; Iđm = 79 A; nđm = 1000 vg/ph; Rư = 0,05 Rđm làm việc chế độ hãm tái sinh Xác định ω Iư = 60 A, Rưf = Hãm tái sinh tốc độ quay động lớn tốc độ không tải lý tưởng (ω > ω0 ) Khi hãm tái sinh, sức điện động động lớn điện áp nguồn: E > U, động làm việc máy phát song song với lưới trả lượng nguồn, lúc dịng hãm mơmen hãm đổi chiều so với chế độ động Điện trở định mức: () Điện trở phần ứng: 0,05.0,28 () Mô men định mức động cơ: Từ thông động cơ: (Wb) Tốc độ không tải lý tưởng: 15 Cơ cấu chấp hành điều khiển GVHD : Th.s Vũ Tuấn Anh Khi hoạt động chế độ hãm tái sinh động hoạt động trạng thái máy phát nên Ih=-Iđm=-79(A) Suy ra: Khi Iư=60 (A), Rưf = Ta có: Do đó: Bài Động khơng đồng ba pha có thơng số Pđm = 22,5 kW; Uđm = 380V; nđm = 1460vg/ph; r1 = 0,2Ω; r’2 = 0.24Ω; x1 = 0,39Ω; x’2 = 0,46Ω Hãy xác định tốc độ động ω mô men phụ tải định mức, mạch rôto mắc thêm điện trở phụ quy đổi stato 1,2Ω; mạch stato mắc thêm điện kháng X1f = 0,75Ω Bài giải Tốc độ góc định mức động là: Moment định mức động là: Tốc độ từ trường quay động là: Hệ số trượt động là: Điện kháng ngắn mạch động là: Vì moment phụ tải moment định mức Ta có 16 Cơ cấu chấp hành điều khiển GVHD : Th.s Vũ Tuấn Anh Vậy tốc độ động 8,2 (rad/s) Bài : Cho động không đồng pha rotor lồng sóc có thơng số sau: Công suất định mức động cơ: Pđm = 55 KW Áp dây định mức: Vđm = 660V / 380V – Y/∆ (Tần số nguồn điện f = 50 Hz ) Tốc độ định mức động : nđm = 980 vòng/phút Hiệu suất định mức : ηđm = 93,5% Hệ số công suất lúc tải định mức: cosϕđm = 0,86 Bội số dòng điện mở máy động mI = Khi cấp nguồn áp pha 380V (áp dây) vào động cơ, lúc mang tải định mức xác định: Tần số rotor? Dòng điện định mức cấp vào stator động cơ? Công suất điện từ? Khi biết tổn hao ma sát cơ, quạt gió chiếm 15% tổng tổn hao động cơ; tổn hao thép chiếm 25% tổng tổn hao Bài giải 1, Tính tần số Rotor Tốc độ từ trường quay động là: Chọn số cặp cực từ động p=2,tốc độ đồng động là: Hệ số trượt động là: Tần số rotor 2,Tính dịng điện định mức cấp vào stator? Ta có: Dịng điện định mức cấp vào stator là: 3, Tính cơng suất điện từ? 17 Cơ cấu chấp hành điều khiển GVHD : Th.s Vũ Tuấn Anh Ta có: Cơng suất định mức động là: Tổng tổn hao công suất là: Ta có hệ số trượt định mức: => Cơng suất điện từ động (Ở chế độ định mức:  18 ... Cơ cấu chấp hành điều khiển GVHD : Th.s Vũ Tuấn Anh MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH Cơ cấu chấp hành điều khiển GVHD : Th.s Vũ Tuấn Anh LỜI NÓI ĐẦU Động... 2021 Sinh viên thực Chu Hai Thìn Hồng Đình Thọ Nguyễn Thị Thu Cơ cấu chấp hành điều khiển GVHD : Th.s Vũ Tuấn Anh Cơ cấu chấp hành điều khiển GVHD : Th.s Vũ Tuấn Anh CHƯƠNG : PHẦN THỦY KHÍ 1.1.Vẽ... tình quân tâm giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để chúng em học tập, nghiên cứu hoàn thành báo cáo tập lớn môn Cơ cấu chấp hành điều khiển Chúng em xin cám ơn Trân trọng! Hà Nội, ngày tháng năm