(TIỂU LUẬN) bài tập lớn môn học thủy lực khí nén (03 TC) BTL thủy lực khí nén

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA CƠ KHÍ BÀI TẬP LỚN Mơn học: Thủy lực khí nén (03 TC) SINH VIÊN THỰC HIỆN GIÁO VIÊN GIẢNG DẠY Thầy Lê Quang Huy …Hoa Văn Lộc… Mã SV: …… 11019026…… Lớp: …… 110191………… Hưng Yên, 2021 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 hoá giúp theo dõi, giám sát quy trình cơng nghệ thơng qua số hệ thống đo lường kiểm tra Các hệ thống tự động hoá thực chức điều chỉnh thơng số cơng 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 hoá Để phát triển sản xuất, việc nghiên cứu hoàn thiện quy trình cơng nghệ ứng dụng cơng nghệ mới, hướng nghiên cứu khơng phần quan trọng nâng cao mức độ tự động hoá quy trình cơng nghệ Với nhu cầu em giao đề tài BTL Thủy lực & Khí nén Để hoàn thành đề tài em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Quang Huy hướng dẫn em tận tình suốt trình nghiên cứu, hoàn thiện Một lần em xin chân thành cảm ơn thầy! Hưng Yên, Tháng Năm 2021 Sinh viên thực Hoa Văn Lộc TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG N ĐỀ BÀI TIỂU LUẬN Khoa: Cơ khí Trình độ, loại hình đào tạo:ĐHCQ Bộ mơn: Cơ điện tử Ngành đào tạo: Công nghệ Cơ điện tử Mã BM:43 Học phần: Truyền động thủy lực khí nén ĐỀ SỐ: B Mã HP:431010-02 Số ĐVHT/TC:02 Câu 1(5 điểm): Cho sơ đồ bố trí hệ thống điều khiển khí nén - Lực uốn 300N, hành trình 100mm 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 Câu 2(5 điểm): 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, cơng tắc hành trình…) Thiết kế sơ đồ hệ thống thủy lực mạch điều khiển điện Trưởng môn ( ký, ghi rõ họ tên) Cán đề thi (ký, ghi rõ họ tên) Cán đề thi (ký, ghi rõ họ tên) Câu 1: a Yêu cầu công nghệ: - Hệ thống uốn phôi gồm xy lanh điều khiển hệ thống điện khí nén - tốn điều khiển xy lanh theo : 1A+2A+1A-2A- Khi phôi đưa vào , nhấn nút S1 xy lanh 1A đến cuối hành trình tác động vào cảm biến từ lắp xy lanh xy lanh 2A bắt đầu hết hành trình - Sau 2s xy lanh 1A hết hành trinh tác động vào cảm biến từ , xy lanh 2A Áp suất dịng khí giữ ổn định van điều áp tương đương với lực uốn ly lanh 500N - Nhấn nút S1 có tác dụng xy lanh vị trí Hệ thống có nút dừng khẩn cấp Tốc độ hành trình xy lanh điều khiển van tiết lưu tích hợp xy lanh Hệ thống hoạt động phôi giữ cố định an tồn b 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…)  drod ( Đường kính cần piston) : Bảng 1-1 Mối quan hệ đường kính cần, hành trình lực đẩy piston Theo yêu cầu công nghệ: - Lực đẩy piston lớn F = 300N - Hành trình : L = 100 mm Từ Bảng 1.1, lựa chọn đường kính cần piston drod = mm  Dpiston ( Đường kính piston): Bảng 1-2 Mối quan hệ đường lực đẩy, áp suất đường kính piston Lựa chọn nguồn áp suất có áp suất khoảng từ 11 bar, áp suất hành trình xi lanh giữ ổn định giá trị P cho lực đẩy đạt 300N Từ Bảng 1.1, lựa chọn đường kính piston Dpiston = 20 mm  Kiểm nghiệm lại thông số: Lựa chọn xi lanh tác động kép với D = 20 mm; d = mm; Fms 10%; F = 300 N - Lực đẩy thực tế : + Hành trình thuận : FR= (A.p) - Fms + Hành trình ngược : FV= (A’.p) - Fms Trong đó: D piston2 A : Tiết diện làm việc piston (A=π A’: Tiết diện làm việc piston, phía cần Fms: Lực ma sát, 10% Flt (N) Tính toán: - Tiết diện A = 3,141 - Tiết diện A’ = 3,1416 - Lực đẩy l Flt = 3,1416 Lực ma sát : F - Lực đẩy t  Áp suất cần để piston đạt lực đẩy 300N hành trình đẩy : F đẩy P= −4 2,8274.10 Vậy chọn giá trị cho van áp suất để giới hạn áp suất cấp cho hành trình thuận xi lanh 10,612 bar  Lượng khí tiêu thụ hành trình xy lanh : Việc chuẩn bị lượng khí khơng cần thiết hay thống kê tổn hao lượng khí nén với lượng khơng khí chuẩn bị việc quan trọng Với áp suất cung cấp xác định, đường kính Piston hành trình cho trước, tiêu thụ khơng khí tính theo cơng thức : Lượng khí nén tiêu thụ = Tỷ số nén ×Tiết diện bề mặt làm việc Piston× Hành trình×Số hành trình phút Q A.S n p p d p0 Trong đó, tỷ số nén p tính theo cơng thức : p (kPa) d p0 - Lượng khí tiêu thụ hành trình thuận xi lanh : QR = A.L D piston2 = π L =11,47 3,1416 0,22 (c m2 ) 20cm = 7,2(cm3) - Lượng khí tiêu thụ hành trình nghịch xi lanh : QV = A’.L ( D pis = π =11,47 3,1416 = 3,53(cm3)  Lựa chọn phần tử cho hệ thống : 1, Xi lanh Với thông số ta lựa chọn xy lanh : Xy lanh trịn MAL 20 X 100- Đường kính 20mm hành trình 100mm Thơng số kĩ thuật: Loại : MAL 20 x 100 Chất liệu : Hợp kim & Kim Loại Đường kính xy lanh : 20mm; Hành trình : 100mm Điều kiện làm việc : Khơng khí Max Áp Lực :1.0 MPa(10.2 kg/cm2) Kích Thước chân ren : G1/8" (10mm) Bảng 1-3 Thơng số dịng xi lanh CM2 Thơng số kí thuật : - Bore size (Dpiston) =22 - D= 12 (> drod =8mm, thỏa mãn điều kiện) - Ren kết nối P ren 1/8 - Áp suất tối đa : 12 bar - Áp suất phá hủy: 15 bar - Tùy chọn vịng từ : Có từ - Nhiệt độ lưu chất : -10 ÷700C - Giảm chấn : cao su, đệm khí - Kiểu lắp: Vì xi lanh sử dụng để tạo lực đẩy( lực ép ) nên ta chọn kiểu lắp cứng cuối xi lanh hình 4, Van khí nén 4.1, Van giảm áp khí nén : Trong hệ thống khí nén có nguồn đầu vào mà áp suất hành trình xi lanh phải giữ giá trị không đổi để đạt lực đẩy tối đa 500N, ta sử dụng van giảm áp để đảm bảo luồng khí nén đầu sau van áp suất khí nén áp suất mà ta đặt (P=7 bar)  Lựa chọn : Bộ lọc khí nén AIRTAC AFC2000 ren 13 Bộ lọc khí nén AIRTAC AFC2000 kết hợp đôi bao gồm: AFR2000 (lọc đơn + điều áp) + AL2000 (Bộ cung cấp dầu gọi bôi trơn) tạo thành lọc ba Thông số kỹ thuật : - Áp suất làm việc tối đa : 10 bar Áp suất điều chỉnh : 0,5÷8 bar Nhiệt độ hoạt động : -5÷ 700C Hãng sản xuất : Đài Loan 4.2, chọn van khí nén Van điện từ khí nén AIRTAC 4V220-08 loại van khí nén 5/2 có cổng vị trí đầu coil điện, thường dùng để điều khiển xi lanh khí nén Kích thước cổng: 1/4''.(ren 13) kích thước cổng xả: 1/8" (ren 9.6) Áp suất hoạt động: 0.15 - 0.8 MPa Loại van cửa vị trí (1 đầu coil điện) Hãng sản xuất: AIRTAC (Đài Loan) Dịng series 4V200 có loại sau: Nhiệt độ hoạt động: -20~70oC 4V210-08 loại van khí nén 5/2 có2 đầu coil điện (Ren 13mm) 5, Cảm biến Yêu cầu : a,Sử dụng xi lanh có từ tính, cảm biến đặt thân xi lanh  Chọn cảm biến từ tiệm cận - Định nghĩa : Cảm biến từ cảm biến sử dụng để nhận thấy nhiễu loạn thay đổi từ trường cường độ, hướng từ thông Chọn cảm biến : CS1-S loại dây - Chọn cảm biến từ lắp đầu cuối xy lanh Cách kết nối cảm biến từ CS1-S  Xây dựng biểu đồ trạng thái tín hiệu  Mạch khí nén  Phân tích tín hiệu sơ đồ mạch điện 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, cơng 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) : Ta : Dpiston=90mm drod=48mm -Lưu lượng phía piston(l/ph): B Lựa chọn phần tử a.Xilanh thủy lực: -Xilanh DG-J90C-E1: b.Van điều khiển - Van điều khiển thủy lực 4/3 : DSG-03-3C4-A100-50 -Thông số kĩ thuật Áp suất hoạt động tối đa Áp xuất đường hồi Lưu lượng tối đa Tần suất hoạt động Điện áp Số vị trí Kiểu đấu điện c.Van tiết lưu : -Van Tiết Lưu DRV-08-B-G DRV van tiết lưu chiều Dùng để chỉnh lưu lượng đường dòng chất lỏng (chiều không tiết lưu) Van dạng lắp in-line, ren với hệ tiêu chuẩn BSPP 1/8-2”, 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: 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 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 d.BƠM ĐIỆN THỦY LỰC HHB-630B-I -Thông số kỹ thuật Bơm điện Thủy lực HHB-700D , f.Ống mềm thủy lực b Đầu nối Kích thước cổng kết nối 1/4’’ (mm) Áp suất làm việc 35~425bar Vị trí Trên xilanh Khớp nối nhanh 1/4’’(đầu đực) Trên đồng hồ thị áp suất công áp suất ống thủy lực 2.3 Thiết kế sơ đồ hệ thống thủy lực mạch điều khiển điện ... TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG N ĐỀ BÀI TIỂU LUẬN Khoa: Cơ khí Trình độ, loại hình đào tạo:ĐHCQ Bộ mơn: Cơ điện tử Ngành đào tạo: Công nghệ Cơ điện tử Mã BM:43 Học phần: Truyền động thủy lực khí nén ĐỀ... xuất : Đài Loan 4.2, chọn van khí nén Van điện từ khí nén AIRTAC 4V220-08 loại van khí nén 5/2 có cổng vị trí đầu coil điện, thường dùng để điều khiển xi lanh khí nén Kích thước cổng: 1/4''''.(ren... dựng biểu đồ trạng thái tín hiệu  Mạch khí nén  Phân tích tín hiệu sơ đồ mạch điện 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