1. Phần thuỷ khí thuỷ khí: Cửa kho đông lạnh được mở và đóng bằng xy lanh thuỷ lực. Tải trọng tĩnh cực đại tác dụng lên pittong là 150 kg, vận tốc chuyển động ổn định của pittong là 0.05 ms, thời gian tăng tốc từ 0 tới 0.05ms là 1 (s); thời gian giảm tốc ở cuối hành trình bằng thời gian tăng tốc; thời gian pittong thực hiện được một hành trình bằng 4s; áp suất của chất lỏng làm việc p=30at. Bình tích thuỷ lực được lắp cho phép cửa đóng mở được trong cả trường hợp hỏng nguồn điện. Van 43 được sử dụng để điều khiển xy lanh. Van này có thể được nối theo cách mà nó làm cần piston đi ra khi van ở vị trí thường. Hệ thống dự phòng cho an toàn cắt mạch để tránh cho người bị mắc kẹt ở cửa trong trường hợp này không cần thiết. Chức năng ngắt này thông thường được thực hiện bằng hệ thống điều khiển điện dùng cho hệ thống thuỷ lực. Cho động cơ một chiều kích từ độc lập có thông số: Pđm = 2,2 KW; Uđm = 110V; Iđm = 25,6A; nđm = 1430 vgphút. Vẽ đặc tính cơ tự nhiên, đặc tính cơ nhân tạo với Rưf = 0,78
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC CƠ CẤU CHẤP HÀNH VÀ ĐIỀU KHIỂN Giáo viên hướng dẫn: TS Vũ Tuấn Anh Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đăng Dương 2019605406 Đặng Trường Giang 2019606080 Vũ Đức Dương Hà Nội-2021 2019606857 PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHĨM I Thơng tin chung Tên lớp: ME6046.3 Khóa: 14 Tên nhóm: Nhóm 3.Họ tên thành viên: Nguyễn Đăng Dương - 2019605406 Đặng Trường Giang - 2019606080 Vũ Đức Dương - 2019606857 II Nội dung học tập Phần thuỷ khí thuỷ khí: Cửa kho đơng lạnh mở đóng xy lanh thuỷ lực Tải trọng tĩnh cực đại tác dụng lên pittong 150 kg, vận tốc chuyển động ổn định pittong 0.05 m/s, thời gian tăng tốc từ tới 0.05m/s (s); thời gian giảm tốc cuối hành trình thời gian tăng tốc; thời gian pittong thực hành trình 4s; áp suất chất lỏng làm việc p=30at Bình tích thuỷ lực lắp cho phép cửa đóng mở trường hợp hỏng nguồn điện Van 4/3 sử dụng để điều khiển xy lanh Van nối theo cách mà làm cần piston van vị trí thường Hệ thống dự phịng cho an tồn cắt mạch để tránh cho người bị mắc kẹt cửa trường hợp không cần thiết Chức ngắt thông thường thực hệ thống điều khiển điện dùng cho hệ thống thuỷ lực Hoạt động sinh viên - Nội dung 1: Vẽ biểu đồ trạng thái, lưu đồ tiến trình hệ thống? - Nội dung 2: Tính chọn xy lanh, tính chọn bơm dầu, thiết kế mạch thủy lực đáp ứng yêu cầu đề bài? i 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, đặc tính nhân tạo với Rưf = 0,78 Bài 2: 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 3: Động chiều kích từ độc lập có thơng số: P đm = 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 = Bài Động khơng đồng ba pha có thông 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 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 = 0,75 Câu 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 : nđm = 980 vòng/phút Hiệu suất định mức : đm = 93,5% Hệ số công suất lúc tải định mức: cosđm = 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? ii 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 III Nhiệm vụ học tập Hoàn thành tiểu luận, tập lớn, đồ án/dự án theo thời gian quy định Báo cáo sản phẩm nghiên cứu theo chủ đề giao trước giảng viên sinh viên khác IV Học liệu thực tiểu luận, tập lớn, đồ án/dự án Tài liệu học tập: Bài giảng hệ thống tự động thủy khí, tài liệu Fluid Sim Phương tiện, nguyên liệu thực tiểu luận, tập lớn, đồ án/dự án (nếu có): Máy tính GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN KHOA/TRUNG TÂM TS Nguyễn Anh Tú TS Vũ Tuấn Anh iii ĐÁNH GIÁ, NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Giáo viên nhận xét iv MỤC LỤC MỤC LỤC……………………………………………………………………V CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ MẠCH THUỶ LỰC 1.1 BIỂU ĐỒ TRẠNG THÁI CỦA HỆ THỐNG 1.2 LƯU ĐỒ TIẾN TRÌNH CỦA HỆ THỐNG 1.3 TÍNH TỐN CHỌN XY LANH, CHỌN BƠM DẦU PHÙ HỢP VỚI ĐỀ BÀI 1.3.1 Tính chọn xy lanh 1.3.2 Tính chọn bơm dầu 1.4 THIẾT KẾ MẠCH THUỶ LỰC ĐÁP ỨNG YÊU CẦU ĐỀ BÀI 11 CHƯƠNG 2: BÀI TẬP PHẦN ĐỘNG CƠ ĐIỆN 12 2.1 BÀI 1: 12 2.2 BÀI 2: 13 2.3 BÀI .15 2.4 BÀI .16 2.5 BÀI .17 v CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ MẠCH THUỶ LỰC 1.1 Biểu đồ trạng thái hệ thống 1.2 Lưu đồ tiến trình hệ thống 1.3 Tính tốn chọn xy lanh, chọn bơm dầu phù hợp với đề 1.3.1 Tính chọn xy lanh Các kích thước xy lanh lực là: đường kính xy lanh, đường kính cần xy lanh, chiều dài hành trình pittong Để xác định kích thước xy lanh lực trước tiên ta phải xác định tải trọng cực đại tác dụng lên pitong Tải trọng bao gồm tải trọng tĩnh tải trọng động Tải trọng tĩnh đề cho 150 kg tức 1500 N tức xy lanh phải chịu 1500N Tải trọng động xuất pitong tăng tốc hay giảm tốc xác định công thức: Pd = m.a Trong đó: m: khối lượng vật thể chuyển động tịnh tiến a: gia tốc vật thể chuyển động trước đạt vận tốc ổn định Đường kính xy lanh xác định theo công thức: D =√ 4P k πp Trong đó: P = Pt+ Pd k: hệ số ảnh hưởng tổn thất (k=1.3) p: áp suất chất lỏng làm việc Tải trọng động: Pd = ma = m ∆v 0.05 = 150 = 7.5 N ∆t Tải trọng tổng cộng: P = Pt +Pd = 1500 + 7.5 = 1507.5 N Vậy: D =√ 4P 1507,5 k = √ 1,3 = 2.91 cm πp 3,14 294,2 Lấy trịn đường kính D theo tiêu chuẩn D = 22 mm Xác định lại áp suất chất lỏng làm việc xy lanh thắng tải trọng tác dụng p= 4Pk 4.1507,5.1,3 = = 515.81 N/𝑐𝑚2 = 52,6at 2 πD 3,14 2,2 Đường kính cần pitong d xác định gần phụ thuộc vào áp suất p theo tỉ số p ≤ 15at 15 < p ≤ 50at d = 0,3 ÷ 0,35 D d = 0,5 D 50 < p ≤ 80÷100at d = 0,7 D Đường kính pitong có giá trị d= 0,7 × 𝐷 = 15,4(𝑚𝑚) Theo tiêu chuẩn ta lấy d =16mm Xác định hành trình pittong: Đoạn đường pitong chuyển động có gia tốc là: at 2S1 = = 0,05 12 = 0,05m = 50mm Đoạn đường pitong chuyển động là: S2 = Vp t = 0,05 = 0,1m = 100mm Hành trình pitong: S = 2S1 + S2 = 50 + 100 = 150mm => Chọn thông số xi lanh Đường kính ngồi xi lanh: D=22mm Đường kính xi lanh: d=16mm Chiều dài cần xi lanh: S=150mm Khối lượng dịch chuyển xilanh (Moving mass): M=150Kg 1.3.2 Tính chọn bơm dầu Lưu lượng động mà hệ thống cung cấp cho động xy lanh với vận tốc trung bình 0,05 m/s Bỏ qua tổn thất rị rỉ xy lanh, ta có: Q1max = Vmax × A1 Q bơm > 2Q1max π × D2 A1 = = 3.8013 × 10−4 (m2 ) Q1max = 1.9007 × 10−5 ( m3 /s) = 1.1404 (l/ph) Q bơm = 2.2807(l/ph) pbơm = p = 30at =>Chọn thông số bơm Lưu lượng bơm(Flow): Q b = 2.2807 (l/ph) Áp lực chất lỏng: p=30at=30.3975bar 10 1.4 Thiết kế mạch thuỷ lực đáp ứng yêu cầu đề 11 CHƯƠNG 2: BÀI TẬP PHẦN ĐỘNG CƠ ĐIỆN 2.1 Bài 1: Cho động chiều kích từ độc lập có thông số: P đm = 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 Lời giải Xây dựng đặc tính tự nhiên: Điểm định mức [ 𝑀đ𝑚 ; 𝜔đ𝑚 ]; Điểm khơng tải lí tưởng [ M = 0; 𝜔 = 𝜔𝑜 ] Tốc độ góc định mức: 𝜔đ𝑚 = 2𝜋 𝑛 2.3,14.1430 = = 149,67 ( 𝑟𝑎𝑑/𝑠 ) 60 60 Mômen ( ) định mức: 𝑀đ𝑚 = 𝑃đ𝑚 2200 = = 14,69 ( 𝑁 𝑚 ) 𝜔đ𝑚 149,67 => Điểm định mức: [ 14,69 ; 149,67 ] Từ phương trình đặc tính tự nhiên ta tính được: 𝐾 Ø đ𝑚 = 𝑀đ𝑚 14,69 = = 0,57 ( 𝑊𝑏 ) 𝐼đ𝑚 25,6 Lại có: 𝐾 Øđ𝑚 = 𝑈 − 𝐼ư 𝑅ư = 0,57 => 𝑅ư = 0,96 ( Ω ) 𝜔đ𝑚 Tốc độ khơng tải lí tưởng: 𝜔0 = 𝑈đ𝑚 110 𝑟𝑎𝑑 = = 192,98 ( ) 𝐾 Ø đ𝑚 0,57 𝑠 => Điểm khơng tải lí tưởng: [ ; 192,98 ] Xây dựng đường đặc tính nhân tạo với Rưf = 0,78 Ω: 12 Tốc độ góc nhân tạo (với mơmen định mức): 𝜔đ𝑚1 = 𝑈đ𝑚 − 𝐼đ𝑚 ( 𝑅ư + 𝑅ư𝑓 ) 110 − 25,6 (0,96 + 0,78 ) = 𝐾 Øđ𝑚 0,56 = 114,84 ( 𝑟𝑎𝑑/𝑠 ) => Tọa độ điểm tương ứng với tốc độ nhân tạo [ 14,69 ; 114,84 ] Dựng đường đặc tính 𝜔 (rad/s) 192,98 149,67 114,84 14,69 𝑀 ( 𝑁𝑚 ) Đường đặc tính tự nhiên Đường đặc tính nhân tạo 2.2 Bài 2: Tìm trị số cấp mở máy động chiều kích từ độc lập có: Pđm = 13,5 KW; Uđm = 110 V; Iđm = 146 A; nđm = 1050 vg/ph Biết M max mm = 200 %M đm , mở máy với cấp điện trở Lời giải 𝜔 đ𝑚 = => 𝑀đ𝑚 𝑛 1050 𝑟𝑎𝑑 = = 110 ( ) 9,55 9.55 𝑠 𝑃đ𝑚 13,5 103 = = = 122(𝑁 𝑚) 𝜔đ𝑚 110 13 Với số cấp khởi động: 𝑚 = => 𝜆 = √ 𝑀𝑎 𝑅1 = 𝑅ư = 0,5 (1 − 𝑅1 𝑅ư 𝑈đ𝑚 𝑈đ𝑚 110 = = = 0,379Ω 𝐼1 𝐼đ𝑚 2.145 𝑃đ𝑚 𝑈đ𝑚 13500 110 = 0,5 (1 − = 0,058Ω ) ) 𝑈đ𝑚 𝐼đ𝑚 𝐼đ𝑚 110.145 145 => 𝜆 = √ 0,379 = 1,867Ω 0,058 Từ suy ra: R3 = 𝜆Rư = 1,876.0,058= 0,108Ω R2 =λ2Rư =1,8762.0,058=0,202Ω R1 = λ3Rư=1,8763.0,058=0,175Ω Vậy trị số các cấp mở máy là: Rưf1 = R3 – Rư = 0,108 – 0,058 = 0,05Ω Rưf2 = R2 – R3 = 0,202 – 0,108 = 0,094Ω Rưf3 = R1 – R2 = 0,377 – 0,202 = 0,175Ω 14 2.3 Bài 3: Động chiều kích từ độc lập có thơng số: P đm = 29 KW; Uđm = 440 V; Iđm = 80 A; nđm = 1000 vg/ph; Rư = 0,05 Rđm làm việc chế độ hãm tái sinh Xác định Iư = 60 A, Rưf = Lời giải Phương trình tái sinh: 𝐼ℎ = 𝑈𝑢 − 𝐸𝑢 𝐾 ∅ 𝜔0 − 𝐾 ∅ 𝜔 = 𝑙𝑜𝑎𝑖 Vậy chọn s = 0,29 16 (1) Ta có: 𝜔 = 𝜔0 (1 − 𝑠) = 1460.2𝜋 (1 − 0,29) = 108,5 𝑟𝑎𝑑/𝑠 60 Vậy tốc độ góc vị trí làm việc: 𝜔 = 108,5 rad/s 2.5 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 : nđm = 980 vòng/phút Hiệu suất định mức : đm = 93,5% Hệ số công suất lúc tải định mức: cosđm = 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 Lời giải Pđm = P2 = 55 KW 𝑛1 = 𝑠 = 60 𝑓 60 50 = = 1000 𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡 𝑝 𝑛1 − 𝑛2 1000 − 980 = = 0,02 𝑛1 1000 f2 = s.f1 = 0,02 50 = Hz 17 𝑃2 55000 = = 58823,5 𝑊 𝜂 0,935 𝑃1 = 𝑃1 = 𝑉1 𝐼1 𝑐𝑜𝑠 𝜑 => 𝐼1 = 𝑃1 58823,5 = = 60𝐴 𝑉1 𝑐𝑜𝑠 𝜑 3.380.0,86 P2 tổn hao = P1 – P2 = 3823,5 W => Png = 0,15 3823,5 = 573,525 W Pth = 0,25 3823,5 = 955,87 W 𝑃đ𝑡 = 𝑃2 + 𝑃𝑛𝑔 𝑃𝑐ơ 55000 + 573,525 = = = 56707,68 𝑊 −𝑆 − 𝑆 − 0,02 Pj2 = S.Pđt = 0,02 56707,68 = 1134,15 W Pj1 = P1 – Pth – Pđt = 58823,5 – 955,87 – 56707,68 = 1159,95 W 𝑃𝑗1 = 𝑅1 𝐼12 =>> 𝑅1 = 18 𝑃𝑗1 1159,95 = 602 ≈ 0,1 Ω 𝐼1