Bài tập lớn cơ cấu chấp hành điều khiển nhóm 15

Cơ cấu chấp hành điều khiển Thiết bị cấp phôi cung cấp các phôi chưa gia công vào trạm máy gia công. Tải trọng tĩnh cực đại tác dụng lên pittong là 150 kg, vận tốc chuyển động ổn định của pittong là 0.06 ms , thời gian tăng tốc từ 0 tới 0.06ms là 1 (s) là ; thời gian giảm tốc ở cuối hành trình bằng thời gian tăng tốc; thời gian pittong thực hiện được một hành trình bằng 6 s; áp suất của chất lỏng làm việc p=30at. Khi vận hành van 43 giữ trạng thái, cần piston của xilanh tác dụng kép (1A) sẽ ra vào theo ý muốn của người thợ.

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ  - - BỘ CƠNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ  - - BÀI TẬP LỚN MÔN CƠ CẤU CHẤP HÀNH VÀ ĐIỀU KHIỂN BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ  - - Giáo viên hướng dẫn : TS Sinh viên thực : Trần Thị Nhất BỘ CÔNG THƯƠNG 2018602868 Nguyễn Trần Nhật 2018604969 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Lê Duy Nhất KHOA CƠ KHÍ Lớp 2018603843 : ĐH CƠ ĐIỆN TỬ – K13  - - Hà Nội: 2020 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ  - - LỜI MỞ ĐẦU MỤC LỤC Phần thủy khí Thiết bị cấp phơi cung cấp phôi chưa gia công vào trạm máy gia công Tải trọng tĩnh cực đại tác dụng lên pittong 150 kg, vận tốc chuyển động ổn định pittong 0.06 m/s , thời gian tăng tốc từ tới 0.06m/s (s) ; thời gian giảm tốc cuối hành trình thời gian tăng tốc; thời gian pittong thực hành trình s; áp suất chất lỏng làm việc p=30at Khi vận hành van 4/3 giữ trạng thái, cần piston xilanh tác dụng kép (1A) vào theo ý muốn người thợ 1.1 Vẽ biểu đồ trạng thái, lưu đồ tiến trình hệ thống 1.1.1 Biểu đồ trạng thái hệ thống Hình 1-1 Biểu đồ trạng thái hệ thống 1.1.2 Lưu đồ tiến trình hệ thống Hình 1-2 Lưu đồ tiến trình hệ thống 1.2 Tính chọn xy lanh, tính chọn bơm dầu, thiết kế mạch thủy lực đáp ứng yêu cầu đề 1.2.1 Tính chọn xy lanh Các kích thước xilanh là: đường kính xy lanh, chiều dài hành trình pittong, đường kính cần pittong Để xác định kích thước xy lanh trước tiên phải xác định tải trọng cực đại tác dụng lên pittong Tải trọng bao gồm tải trọng tĩnh tải trọng động Tải trọng tĩnh đề có, tải trọng động xuất pittong tăng tốc hay giảm tốc đước xác định cơng thức: P = m.a Trong đó: m: khối lượng vật thể chuyển động tịnh tiến a: gia tốc vật thể chuyển động trước đạt vận tốc tối đa a) Đường kính xy lanh xác định cơng thức: D= Trong đó: 4P K p P = Ps + Pd K: hệ số kể tới ảnh hưởng tổn thất ( lấy K= 1.3) p: áp suất chất lỏng làm việc Tải trọng động: Pd = ma = Pt v 1500 0,06 = = 9,18( N ) g t 9.8 Tải trọng tổng cộng: P = Pt + Pd = 1500 + 9,18 = 1509,18 N Quy đổi 30at = 294,3N / cm2 (tính theo đơn vị kỹ thuật) Vậy: D= 4.1509,18 1,3 = 2,91(cm) 3,14.294,3 Lấy trịn đường kính D theo tiêu chuẩn D=40mm Xác định lại áp suất chất lỏng làm việc xy lanh thắng tải trọng tác dụng: p= PK 4.1509,18.1,3 = = 156, 20( N / cm2 ) = 15,93(at ) 2 D 3,14.4 Đường kính cần pittong d xác định gần phụ thuộc vào áp suất p theo tỉ số sau: p  15at 15at  p  50at 50at  p  80 100 at d = 0,3  0,35 D d = 0,5 D d = 0,7 D Áp suất chất lỏng làm việc điều kiện tốn p=15,93at ta chọn d = 0,5 D Đường kính cần pittong có gí trị d=20mm, D=40mm b) Xác định hành trình pittong: Đoạn đường pittong chuyển động có gia tốc là: 2S1 = at = 0.06.12 = 0.06(m) = 60(mm) Đoạn đường pittong chuyển động đều: S2 = Vp t = 0,05.4 = 0.2(m) = 200(mm) Hành trình pittong: S = 2S1 + S2 = 60 + 200 = 260(mm) 1.2.2 Tính chọn bơm dầu Thể tích cần để đẩy xy lanh hành trình tiến ra:  D2 V1 = S =  0.042 0, 26 = 0.327(l ) Thể tích để đẩy xy lanh hành trình thu về: V2 =  ( D2 − d ) S =  (0, 042 − 0.022 ) 0, 26 = 0, 245(l ) Gọi lưu lượng thực bơm Q, thời gian T hoàn thành chu kỳ là: T= V1 V2 V + V 0,327 + 0, 245 + = 12  Q = = = 0,04767(l / s) Q Q 12 12 d D Lấy bơm có lưu lượng tăng dần bước 1ml/vòng đến đạt 5ml; hiệu suất thể tích 88%, hiệu suất tổng 80% Bơm điều khiển trực tiếp thông qua mô tơ điện có tốc độ 1430 vịng/phút Ta có lưu lượng riêng bơm: Dp = Q 0, 04767 = = 2, 27(ml / vg ) n p nv 1430 0,88 60 Vậy ta cần chọn bơm có lưu lượng riêng 2,27ml/vg Công suất truyền động động cơ: N= p.Q 15,93.0, 04767 = = 0,15( KW ) = 150W 612.nt 612.0,8 1.2.3 Thiết kế mạch điện - thủy lực Hình 1-3 Mạch điện - thủy lực STT Thiết bị Số lượng Bộ bơm cấp dầu Van giảm áp Xilanh tác động kép Van đảo chiều 4/3 điện tử tác động kép Van tiết lưu Nút nhấn nhả thường mở Nút nhấn giữ thường mở Nút nhấn giữ thường đóng Rơ le 10 Cơng tắc hành trình 11 Bộ lọc dầu 12 Đồng hồ đo áp suất Phần động 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 nhân tạo với Rưf = 0,78  Giải: a) Xây dựng đường đặc tính tự nhiên: Đường đặc tính tự nhiên vẽ qua số điểm: − Điểm định mức [Mđm; ωđm] ; − Điểm không tải lý tưởng [M = 0; ω = ω0 ]; − Điểm ngắn mạch [Mnm; ω = 0] Quy đổi n →  , ta có ndm = 1430vg / ph  dm = 2 ndm 2 1430 = = 149,75(rad / s) 60 60 Moment định mức: M dm = Pdm dm = 2200 = 14, 7( N m) 149, 75 Như ta có điểm thứ đặc tính tự nhiên cần tìm là: − Điểm định mức: [14,7 ; 149,75] Ta có phương trình cân điện áp chế độ định mức: U dm = Ru I dm + Kdm dm Ru = (1 − Mà  Kdm = Pdm U dm 2200 110 ) = (1 − ) = 0.94() U dm I dm I dm 110.25, 25, U dm − Ru I dm dm = 110 − 0,94.25, = 0.574(T ) 149, 75 Tốc độ không tải lý tưởng 0 = U dm 110 = = 191, 6(rad / s) Kdm 0.574 Vậy ta có: − Điểm khơng tải lý tưởng [0; 191,6]; Vậy ta dựng đường đặc tính tự nhiên hình (đường 1) b) Xây dựng đường đặc tính nhân tạo: 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; ω0 ] điểm tương ứng với tốc độ nhân tạo [Mđm; ωnt] Tốc độ góc nhân tạo (với mơ men định mức) nt = U dm − ( R + Ruf ).I dm Kdm = 110 − (0,94 + 0, 78).25, = 115(rad / s) 0,574 Ta có: − Điểm tương ứng với tốc độ nhân tạo [14,7; 115] Vậy ta dựng đường đặc tính nhân tạo có điện trở phụ mạch phần ứng hình (đường 2): Hình 2-1 Đường đặc tín tự nhiên đường đặc tính nhân tạo Bài 2: Tìm trị số cấp mở máy động chiều kích từ độc lập có thơng số: Pđm = 13,5KW; Uđm = 110 V; Iđm = 145 A; nđm = 1050 vg/ph Biết Mmm = 200%Mđm, mở máy với cấp điện trở Giải: Quy đổi n →  , ta có ndm = 1050vg / ph  dm = 2 ndm 2 1050 = = 109,96(rad / s) 60 60 Moment định mức: M dm = Pdm dm = 13500 = 122, 78( N m) 109,96 Với động có số cấp khởi động m=3, ta có: R1 Ru = R1 = U dm mà Mmm=2.Mđm => I1=2.Iđm I1 R1 = U dm U dm 110 = = = 0,379() I1 2.I dm 2.145 Trong đó:  Ru = 0,5(1 −  =3 Pdm U 13500 110 ) dm = 0,5(1 − ) = 0, 058() U dm I dm I dm 110.145 145 R1 0,379 =3 = 1,867() Ru 0, 058 Suy được: R2 =  Ru = 1,8762.0,058 = 0, 202() R3 = .Ru = 1,876.0, 058 = 0,108() Ta tính trị số cấp mở máy là: Ruf = R3 − Ru = 1,108 − 0,058 = 0,05() Ruf = R2 − Ru = 1, 202 − 0,108 = 0,094() Ruf = R1 − R2 = 0,379 − 0, 202 = 0,177() 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  Iư = 60 A, Rưf = Giải: Quy đổi n →  , ta có ndm = 1000vg / ph  dm = 2 ndm 2 1000 = = 104,72(rad / s) 60 60 Ta có phương trình hãm tái sinh: Ih = Uu − Eu K.0 − K. = 0 R R Từ suy Tốc độ quay động hãm là:  = −Ih R + 0 K Ta có phương trình cân điện áp lúc I u = là: U dm = Kdm 0  Và: 0 = U dm U dm dm I dm 440.104, 72.79 = = = 125,52(rad / s) Kdm Pdm 29000 R = Ru = 0,05.Rdm = 0,05 K = Kdm = 440 = 0, 278() 79 Pdm 29000 = = 3,5(T ) dm I dm 104, 72.79 Vậy tốc độ góc  I u = 60 A là:  = −Ih R 0, 278 + 0 = −(−60) + 125,52 = 130, 29(rad / s) K 3,5 Bài 4: Động khơng đồng ba pha có thơng số Pđm = 22,5 kW; Uđm = 380V; nđm = 1460vg/ph; r1 = 0,2; r’2 = 0.24; x1 = 0,39; x’2 = 0,46 Hãy xác định tốc độ động  mômen phụ tải định mức, mạch rôto mắc thêm điện trở phụ quy đổi stato 1,2Ω; mạch stato mắc thêm điện kháng X1f = 0,75 Giải: Ta có phương trình đặc tính động không đồng ba pha là: M= 3U 12f R2'    R2'   S0  R1 + + X  nm  S    Trong đó: M= Rdm 0 U1 f = = U dm 380 = = 220(V ) 3 R2'  = R2' + R2' f = 0, 24 + 0,12 = 1, 44() R1 = 0, 2() X nm = X + X 2' + X f = 0,39 + 0, 46 + 0, 75 = 1, 6() Bài 5: Cho động khơng đồng pha rotor lồng sóc có thông 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 cơ: nđm = 980 vòng/phút Hiệu suất định mức là: đm = 93,5% Hệ số công suất lúc tải định mức: cosđm = 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 ? 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 Giải: