(Đồ án hcmute) thiết kế bộ thí nghiệm khí nén thuần túy

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ BỘ THÍ NGHIỆM KHÍ NÉN THUẦN TÚY GVHD: TS TƯỞNG PHƯỚC THỌ SVTH: HỒ TUẤN ANH MSSV: 08105175 S KL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2016 an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: “ THIẾT KẾ BỘ THÍ NGHIỆM KHÍ NÉN THUẦN TÚY” Giảng viên hƣớng dẫn: TS TƢỞNG PHƢỚC THỌ Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Khoá: HỒ TUẤN ANH 08105175 081111A 2008 - 2012 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2016 an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  BỘ MƠN CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài “ THIẾT KẾ BỘ THÍ NGHIỆM KHÍ NÉN THUẦN TÚY” Giảng viên hƣớng dẫn: Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Khoá: TS TƢỞNG PHƢỚC THỌ HỒ TUẤN ANH 08105175 081111A 2008 - 2012 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2016 an NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: Hồ Tuấn Anh Lớp: 081111A Khóa: 2008 - 2012 Ngành đào tạo: CNKT Cơ điện tử Hệ: Đại học Tên đề tài: THIẾT KẾ BỘ THÍ NGHIỆM KHÍ NÉN THUẦN TÚY Mục đích phạm vi nghiên cứu đề tài: - Thiết kế thí nghiệm kéo – nén để nghiên cứu thí nghiệm lực kéo – nén lò xo,xác định ảnh hƣởng lƣu lƣợng – áp suất, vận tốc khí nén tác động vào lò xo, vẽ biểu đồ xác định độ cứng lò xo - Dựa vào thí nghiệm thiết kế thí nghiệm khí nén túy chƣa có phịng thí nghiệm Sản phẩm dự kiến : Bộ thí nghiệm kéo – nén khí nén túy Ngày giao đồ án 20/7/2016 Ngày nộp đồ án 28/7/2016 TRƢỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)  Đƣợc phép bảo vệ ………………………………………… (GVHD ký, ghi rõ họ tên) i an LỜI CAM KẾT - Tên đề tài: THIẾT KẾ BỘ THÍ NGHIỆM KHÍ NÉN THUẨN TÚY GVHD: TS Tƣởng Phƣớc Thọ Họ tên sinh viên: Hồ Tuấn Anh MSSV: 08105175 Lớp: 081111A Địa sinh viên: Cam Đức –Cam Lâm –Khánh Hòa Số điện thoại liên lạc: 01234980118 Email: tuananh71289@gmail.com Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): Lời cam kết: “Tơi xin cam đoan khố luận tốt nghiệp (ĐATN) cơng trình tơi nghiên cứu thực Tôi không chép từ viết cơng bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc Nếu có vi phạm nào, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm” Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20… Ký tên ii an LỜI CẢM ƠN  Để hoàn thành đƣợc đồ án tốt nghiệp này, em xin chân thành cảm ơn thầy cô, nhà trƣờng hƣớng dẫn, tạo điều kiện hỗ trợ em trình thực đề tài Đặc biệt, nhóm xin gửi lời cảm ơn đến thầy Tƣởng Phƣớc Thọ-TS trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy hƣớng dẫn tận tình, nhắc nhở em q trình làm đồ án Đề tài nhóm vừa “thiết kế” vừa “chế tạo” thời gian ngắn nên khó tránh khỏi thiếu sót, kính mong quý thầy cô, bạn đọc thông cảm nhiệt tình góp ý Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn bạn đọc quan tâm Tp.HCM, ngày … tháng … năm 2016 SV thực iii an TĨM TẮT ĐỒ ÁN THIẾT KẾ BỘ THÍ NGHIỆM KHÍ NÉN THUẦN TÚY Khí nén loại lƣợng có sẵn thiên nhiên dùng để thay so với loại lƣợng khác Vì đƣợc ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực khác đƣợc đƣa vào nghiên cứu trƣờng Đại Học Với mục đích phục vụ cơng tác giảng dạy, em thiết kế thí nghiệm nhằm giúp sinh viên hiêu thêm đại lƣợng khí nén thơng qua thực hành chúng Mơ hình thiết kế : Gồm thí nghiệm - Bộ thí nghiệm kéo với lực kéo cao 1000N - Hình Bộ thí nghiệm kéo Bộ thí nghiệm nén với lực nén cao 2500 N Hình Bộ thí nghiệm nén Các thí nghiệm dự kiến - Tính tốn lực kéo – nén thí nghiệm có tải khơng tải - Tính toán nêu ảnh hƣởng lƣu lƣợng vận tốc xylanh thí nghiệm - Mắc tải lo xo vào thí nghiệm, tính tốn độ cứng lò xo đại lƣợng liên quan thơng qua thí nghiệm iv an MỤC LỤC Trang NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN …………………………………………………………………… i LỜI CAM KẾT ………………………………………………………………………… ii LỜI CÁM ƠN ……………………………………………………………………………iii TÓM TẮT ĐỒ ÁN ………………………………………………………………………vi MỤC LỤC……………………………………………………………………………… v DANH MỤC BẢNG BIỂU………………………………………………………………vii DANH MỤC SƠ ĐỒ HÌNH VẼ…………………………………………………………viii CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 1.4 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Đối tƣợng nghiên cứu 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu 1.5.1 Cơ sở phƣơng pháp luận 1.5.2 Các phƣơng pháp nghiên cứu cụ thể CHƢƠNG II: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Khảo sát phịng thí nghiệm khí nén 2.1.1 Thiết bị có 2.1.2 Các thực hành khí nén túy phịng thí nghiệm 2.2 Giới thiệu đề tài thông qua khảo sát 2.2.1 Ƣu điểm đề tài 2.2.2 Nhƣợc điểm đề tài 2.3 Liên hệ sản phẩm tƣơng tự thị trƣờng trƣờng Đại Học CHƢƠNG III: CƠ SỞ LÝ THUYẾT…………………………………………………… 3.1 Sơ lƣợc khí nén 3.1.1 Ƣu điểm 3.1.2 Nhƣợc điểm 3.1.3 Ứng dụng 3.2 Đơn vị đo 3.3 Các phần tử hệ thống điều khiển 3.4 Cơ cấu chấp hành i an CHƢƠNG VI: THIẾT KẾ BỘ THÍ NGHIỆM KHÍ NÉN……………………………… 4.1 Tính tốn thiết kế sơ 4.2 Hình vẽ thiết kế 4.3 Mơ chi tiết CHƢƠNG V: KẾT QUẢ VÀ THỰC NGHIỆM……………………………………… 5.1 Trình bày kết mơ hình thí nghiệm 5.2 Thực nghiệm lắp mạch điều khiển khí nén lên thí nghiệm CHƢƠNG VI: THIẾT KẾ BÀI THÍ NGHIỆM CHO BỘ THÍ NGHIỆM TRÊN…… CHƢƠNG VII: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ…………………………………………… ii an iii an + P = 4bar Hình 5.35 + P = 5bar - Hình 5.36 Tính tốn hệ số k dựa vào cơng thức A(nén)= ; F= P.A =k.(Lmax –Lmin) => k 79 an c Kết quả: P(bar) Lmax(m) Lmin(m) A(m2) F(N/m) k(N/m) 1bar 250 215 0.005 502,65 14316 2bar 250 190 0.005 1005,3 16755 3bar 250 175 0.005 1507,96 20106 4bar 250 160 0.005 2010,61 22340 5bar 250 160 0.005 2513,27 27925 Vậy độ cứng lò xo nén là: k= 20288,4 N/m 80 an CHƢƠNG VI: THIẾT KẾ BÀI THÍ NGHIỆM CHO BỘ THÍ NGHIỆM TRÊN Bài 1: Sử dụng thí nghiệm kéo khơng tải van điều chỉnh áp suất với áp suất lần lƣợt P= 1bar, 2bar, 3bar, 4bar, 5bar * - Mục tiêu thí nghiệm Xác định loại chuyể động xylanh khí nén Vẽ ký hiệu xylanh chiều Xác định van gạ đảo chiều 5/2; vẽ ký hiệu, nguyên lý hoạt ứng dụng van - Xác đị h va điều chỉnh áp suất;vẽ ký hiệu, nguyên lý hoạ động ứng dụng van a Sơ đồ mạch thiết kế Hình 6.1 81 an b Trình tự thí nghiệm: ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… c Kết : Mơ tả hoạt động thí nghiệm……………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… d Nhận xét : ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Bài 2: Sử dụng thí nghiệm kéo có tải( tải lị xo kéo) van điều chỉnh áp suất với áp suất lần lƣợt P= 1bar, 2bar, 3bar, 4bar, 5bar CT liên quan * - Mục tiêu thí nghiệm Tính tốn đƣợc lực tác dụng vào tải Ảnh hƣởng van áp suất xylanh Sự khác thí nghiệm có tải khơng tải 82 an a Sơ đồ mạch thiết kế Hình 6.2 b Trình tự thí nghiệm: ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… c Kết quả: Lực kéo xylanh khi thay đổi áp suất khí nén tƣơng ứng P bar bar bar bar bar F(kéo) d Nhận xét: ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… 83 an ………………………………………………………………………………………… Bài 3: Sử dụng thí nghiệm kéo có tải(lị xo kéo), van điều chỉnh áp suất van tiết lƣu điều chỉnh lƣu lƣợng xylanh vào.Tính tốn xác định ảnh hƣởng van tiết lƣu vận tốc xylanh kéo CT liên quan A(kéo)= Q= * - ; V= A.H ; H : Khoảng chạy pittông v= Mục tiêu thí nghiệm Xác định đƣợc van tiết lƣu, vẽ ký hiệu, chức ứng dụng van Tính toán đƣợc vận tốc xylanh điều chỉnh van tiết lƣu Ảnh hƣởng van tiết lƣu vận tốc kéo xylanh a Sơ đồ mạch thiết kế Hình 6.3 84 an b Trình tự thí nghiệm: ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… c Kết : Với P= bar, điều chỉnh van tiết lƣu chế độ max ta đƣợc A(m2) V(m3) Q(m3/s) v(m/s) Max Min d Nhận xét: ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Bài 4: Sử dụng mơ hình để tính độ cứng k lò xo kéo với áp suât lần lƣợt P= 1bar, 2bar, 3bar, 4bar, 5bar CT liên quan : A(kéo)= ; F= P.A =k.(Lmax –Lmin) => k * Mục tiêu thí nghiệm Sử dụng kiến thức học áp dụng vào thực tế, quan sát biến dạng lò xo kéo qua thay đổi áp suất => tính tốn đƣợc độ cứng lò xo 85 an a Sơ đồ mạch thiết kế Hình 6.4 b Trình tự thí nghiệm: ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… c Kết quả: P(bar) Lmax(m) Lmin(m) A(m2) F(N/m) k(N/m) 1bar 2bar 3bar 4bar 5bar Vậy độ cứng lò xo kéo là: k= Bài 5: Sử dụng thí nghiệm nén không tải van điều chỉnh áp suất với áp suất lần lƣợt P= 1bar, 2bar, 3bar, 4bar, 5bar 86 an * - Mục tiêu thí nghiệm Xác định đƣợc van tiết lƣu, vẽ ký hiệu, chức ứng dụng van Tính tốn đƣợc vận tốc xylanh điều chỉnh van tiết lƣu Ảnh hƣởng van tiết lƣu vận tốc nén xylanh a Sơ đồ mạch thiết kế Hình 6.5 b Trình tự thí nghiệm: ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… c Kết : Mô tả hoạt động thí nghiệm……………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… 87 an d Nhận xét : ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Bài 6: Sử dụng thí nghiệm nén có tải (lị xo nén)và van điều chỉnh áp suất với áp suất lần lƣợt P= 1bar, 2bar, 3bar, 4bar, 5bar CT liên quan * - Mục tiêu thí nghiệm Tính tốn đƣợc lực tác dụng vào tải Ảnh hƣởng van áp suất xylanh Sự khác thí nghiệm nén có tải khơng tải a Sơ đồ mạch thiết kế Hình 6.6 88 an b Trình tự thí nghiệm: ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… c Kết quả: Lực nén xylanh thay đổi áp suất khí nén tƣơng ứng P bar bar bar bar bar F(kéo) d Nhận xét: ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Bài 7: Sử dụng thí nghiệm nén có tải(lò xo nén), van điều chỉnh áp suất van tiết lƣu điều chỉnh lƣu lƣợng xylanh ra.Tính toán xác định ảnh hƣởng van tiết lƣu vận tốc xylanh nén CT liên quan A(nén)= ; V= A.H Q= ; * - H : Khoảng chạy pittơng v= Mục tiêu thí nghiệm Xác định đƣợc van tiết lƣu, vẽ ký hiệu, chức ứng dụng van Tính tốn đƣợc vận tốc xylanh điều chỉnh van tiết lƣu Ảnh hƣởng van tiết lƣu vận tốc nén xylanh 89 an a Sơ đồ mạch thiết kế Hình 6.7 b Trình tự thí nghiệm: ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… c Kết : Với P= bar, điều chỉnh van tiết lƣu chế độ max ta đƣợc A(m2) V(m3) Q(m3/s) v(m/s) Max Min d Nhận xét: ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… 90 an Bài 8: Sử dụng mơ hình để tính độ cứng k lò xo nén với áp suât lần lƣợt P= 1bar, 2bar, 3bar, 4bar, 5bar CT liên quan A(nén)= ; F= P.A =k.(Lmax –Lmin) => k * Mục tiêu thí nghiệm Sử dụng kiến thức học áp dụng vào thực tế, quan sát biến dạng lò xo nén qua thay đổi áp suất => tính tốn đƣợc độ cứng lị xo a Sơ đồ mạch thiết kế Hình 6.8 b Trình tự thí nghiệm: ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… 91 an c Kết quả: P(bar) Lmax(m) Lmin(m) A(m2) F(N/m) k(N/m) 1bar 2bar 3bar 4bar 5bar Vậy độ cứng lò xo nén là: k= 92 an S an K L 0 ... Dựa vào thí nghiệm thiết kế thí nghiệm khí nén túy chƣa có phịng thí nghiệm Sản phẩm dự kiến : Bộ thí nghiệm kéo – nén khí nén túy Ngày giao đồ án 20/7/2016 Ngày nộp đồ án 28/7/2016 TRƢỞNG BỘ MÔN... cuối khoảng chạy 37 an CHƢƠNG VI: THIẾT KẾ HAI BỘ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM KHÍ NÉN 4.1 Tính tốn thiế kế sơ a Bộ thí nghiệm kéo *Yêu cầu : Thiết kế thí nghiệm khí nén kéo kéo đƣợc lị xo với cao 1000... em thiết kế thí nghiệm nhằm giúp sinh viên hiêu thêm đại lƣợng khí nén thơng qua thực hành chúng Mơ hình thiết kế : Gồm thí nghiệm - Bộ thí nghiệm kéo với lực kéo cao 1000N - Hình Bộ thí nghiệm