Btl_Nhóm_3

( 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 Phan Đình Hiếu Sinh viên thực hiện: Nguyễn Như Lợi 2019605439 Nguyễn Bá Ngọc 2019605377 Nguyễn Việt Phong 2019604780 Lớp: Cơ điện tử – K14 Hà Nội-2021 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Giáo viên hướng dẫn ĐÁNH GIÁ, NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Giáo viên chấm phản biện PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHĨM I Thơng tin chung Tên lớp:Cơ điện tử Khóa: 14 Tên nhóm: Nhóm 3.Họ tên thành viên: Nguyễn Như Lợi- 2019605439 Nguyễn Bá Ngọc- 2019605377 Nguyễn Việt Phong- 2019604780 II Nội dung học tập Phần thuỷ khí thuỷ khí : Máy uốn tơn thuỷ lực dài m lắp ráp với xy lanh liên kết dấm máy ép hình Hai xy lanh phải thực hành trình làm việc tốc độ Áp suất làm việc phải hiệu chỉnh thích hợp với vật liệu chi tiết phơi Tải trọng tĩnh cực đại tác dụng lên pittong 5000 kg, vận tốc chuyển động ổn định pittong 0.05 m/s, thời gian tăng tốc từ tới 0.05m/s 1(s) là; thời gian giảm tốc cuối hành trình thời gian tăng tốc; thời gian pittong thực hành trình 5s; áp suất chất lỏng làm việc p=50at Máy ép phải có khả vận hành chế độ bước (INCHING) Máy ép phải đến trạng thái dừng nút ấn dừng khẩn cấp (EMERGENCY STOP) nhấn 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? Phần động điện Bài 1: Cho động chiều kích từ độc lập có thơng số: Pđm = 2,2 KW; Uđm = 120V; 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 = 120 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: Pđm = 29 KW; Uđm = 420 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 = Bài Động khơng đồng ba pha có thơng số Pđm = 22,5 kW; Uđm = 380V; nđm = 1430vg/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 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 : 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 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 III Nhiệm vụ học tập Hoàn thành tiểu luận, tập lớn, đồ án/dự án theo thời gian quy định (từ ngày …/…/2020 đến ngày …/…/2020) 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: Giáo Trình Truyền Động Điện, Hệ Thống Tự Động Thủy Khí Phương tiện, nguyên liệu thực tiểu luận, tập lớn, đồ án/dự án (nếu có): Máy tính KHOA/TRUNG TÂM GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TS Nguyễn Anh Tú TS Phan Đình Hiếu Mục lục CHƯƠNG 1.1 PHẦN THỦY KHÍ Vẽ biểu đồ trạng thái, lưu đồ tiến trình hệ thống 1.1.1 Biểu đồ trạng thái 1.1.2 Lưu đồ tiến trình hệ thống 10 1.2 Tính chọn xy lanh, tính chọn bơm dầu, thiết kế mạch thủy lực đáp ứng yêu cầu đề 10 1.2.1 Tính chọn xylanh 10 1.2.2 Tính chọn bơm dầu .13 1.2.3 Thiết kế mạch thủy lực mạch điều khiển: 16 CHƯƠNG PHẦN ĐỘNG CƠ ĐIỆN .17 Câu 1: 17 Câu 2: 18 Câu 3: 20 Câu 4: 21 Câu 5: 22 Danh mục hình ảnh Hình 1: Biểu đồ trạng thái mạch điện Hình 2: Lưu đồ thuật tốn hệ thống 10 Hình 3: Mạch thủy lực 16 Danh mục bảng biểu Bảng 1: Áp suất tỷ lệ với đường kính 12 CHƯƠNG 1: PHẦN THỦY KHÍ 1.1 Vẽ biểu đồ trạng thái, lưu đồ tiến trình hệ thống 1.1.1 Biểu đồ trạng thái Hình 1: Biểu đồ trạng thái mạch điện 1.1.2 Lưu đồ tiến trình hệ thống Hình 2: Lưu đồ thuật tốn hệ thống *Chú thích: - pittong 1,2 ra: A+, B+ - pittong 1,2 vào: A-, B- - Nút 1: nút bắt đầu cho trình đẩy pittong - Nút 2: nút bắt đầu cho trình đẩy pittong vào 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 xylanh 1.1.1.1 Các thành phần thủy lực kích thước xy lanh lực: - Xylanh tải trọng - Van Servo 10 - Ác quy thủy lực - Đồng hồ đo áp suất - Van tràn - Bơm dầu (Bơm bánh răng) - Van cản - Van tiết lưu chiều Do đề tài có xylanh lực nhau, nên ta tính cho xylanh nhau: - Đường kính xy lanh - Đường kính cần piston - Chiều dài hành trình piston 1.1.1.2 Đường kính xylanh Để xác định kích thước xy lanh lực trước tiên phải xác định tải trọng cực đại tác dụng lên piston Tải trọng bao gồm tải trọng tĩnh tải trọng động Tải trọng tĩnh xác định đề, tải trọng động xuất pittong tăng tốc hay giảm tốc xác định cơng thức: Pđ =m a (1.1) + Trong đó: m: khối lượng vật thể chuyển động tịnh tiến a: gia tốc vật thể trước đạt tốc độ ổn định - Đường kính xylanh lực xác định theo công thức D= √ 4F K πpp (1.2) + Trong đó: F = Pđ + Pt (1.3) 11 K: hệ số kể tới ảnh hưởng tổn thất Pđ : tải trọng động Pt : tải trọng tĩnh p: áp suất chất lỏng làm việc p = 50 at = 490,33 N /cm2 - Tải trọng động: Pđ =m a=5000 × 0.05=250(N ) - Tải trọng tổng cộng: F=Pđ + Pt =50000+ 250=50250(N ) Vậy: D= √ 4F 4.50250 K= 1,3=13,02(cm) πpp πp 490,33 √ Lấy đường kính xi lanh D theo tiêu chuẩn D = 125 mm Xác định lại áp suất chất lỏng làm việc xy lanh thắng tải trọng tác dụng: p= F 50250 = =409,47(N /cm2 )≈ 42( at ) 2 πp D πp 12,5 Đường kính cần pittong d xác định gần phụ thuộc vào áp suất p theo tỉ số d D sau: p ≤15 at d =0 , 3÷ , 35 D 15 at ≤ p ≤50 at d =0 ,5 D 50at ≤ p ≤ 80÷ 100 at d =0 ,7 D Bảng 1: Áp suất tỷ lệ với đường kính Áp suất chất lỏng làm việc điều kiện toán p = 42at Do ta chọn d =0 ,5 D Đường kính cần pittong có giá trị d=62,5mm, D=125mm 12 1.1.1.3 Xác định hành trình piston - Đoạn đường piston chuyển động có gia tốc là: S 1=2 - a t 0,05.12 =2 =0,05 (m)=50(mm) 2 Đoạn đường piston chuyển động là: S2=v p t=0,05.3=0,15 ( m )=150( mm) - Hành trình piston: S=2 S1 + S2=50+ 150=200(mm) 1.2.2 Tính chọn bơm dầu 1.2.2.1 Tính tốn lưu lượng Thể tích cần cấp cho xylanh hành trình tiến ra: V 1= πp D πp 0,1252 −3 S= 0,15=1,84.10 ( m ) =1,84(lít ) 4 Thể tích cần để đẩy xylanh hành trình lùi về: V 2= πp ( D−d )2 πp ( 0,125−0,07 )2 S= ×0,15 4 ¿ 3,56.10−4 ( m3 )=0,356(lít ) Gọi lưu lượng thực bơm Q, thời gian hoàn thành chu kỳ là: t= V1 V2 V 1+V ,84 +0,356 + =10⇒ Q= = =0,2196 (l /s ) =13,176(l / p) Q Q 10 10 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: D p= Q 13,176 = =10,47 ¿ n p nv 1430 , 88 Vậy ta cần chọn bơm có lưu lượng riêng 10,47 ml/vg 13 Công suất truyền động động cơ: N= p Q n 409,47.13,176 0.8 10−2= 10−2=7,19(kw) 6 1.2.2.2 Tính tốn đường kính ống thủy lực Đường kính ống hút tính theo cơng thức: √ 4Q πpv Với ống hút: v=( 0,8 ÷ 1,2 ) ( ms ) d= ống đẩy: v=( ÷5 ) ( ms ) ống xả: v=( 1÷ 1,6 ) ( ms ) Từ ta tính đường kính: Ống hút: d 1= Q1 4.22,08 10−3 = πp v πp 60 ( 0,8÷ 1,2 ) √ √ ¿ ( 0,019 ÷ 0,024 ) ( m )=(19÷ 24)(mm) Ống đẩy: Q1 4.22,08 10−3 d 2= = πp v πp 60 ( ÷5 ) √ √ ¿ ( 0,0097 ÷ 0,012 ) ( m ) =( 9,7÷ 12)(mm) Ống xả: Q1 4.22,08 10−3 d 3= = πp v πp 60 ( 1÷ 1,6 ) √ √ 14 (1.4) ¿ ( 0,017 ÷ 0,021 ) ( m ) =(17 ÷ 21)(mm) 1.2.2.3 Tổn thất hệ thống thủy lực  Tổn thất thể tích Tổn thất thể tích dầu thủy lực chạy qua khe hở phân tử hệ thống Áp suất lớn, vận tốc nhỏ độ nhớt nhỏ tổn thất thể tích lớn Tổn thất thể tích đáng kể cấu biến đổi lượng  Tổn thất khí Tổn thất khí ma sát chi tiết có chuyển động tương  Tổn thất áp suất Tổn thất áp suất giảm áp suất lực cản đường chuyển động dâu từ bơm đến cấu chấp hành, phụ thuộc vào yếu tố khác như: + Chiều dài ống dẫn + Độ nhẵn ống dẫn + Tốc độ dòng chảy + Độ lớn tiết diện ống dẫn - Công thức tính tổn thất áp suất hệ thống truyền động thủy lực: ∆ p=P0−P1=10 ξ ρ V g d Trong đó: P0 :áp suất vào hệ thống P1 : áp suất hệ thống ρ :khối lượngriêng dầu (914 kg /m2) ξ :hệ thống tổn thất cục V :vận tốc trung bình dầu( m/s) g : giatốc trọngtrường( 10 m/ s2 ) 15 (1.5) 1.2.3 Thiết kế mạch thủy lực mạch điều khiển: 1.2.3.1 Mạch thủy lực: Hình 3: Mạch thủy lực 16 CHƯƠNG 2: PHẦN ĐỘNG CƠ ĐIỆN Câu 1: 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] Tốc độ góc định mức: ω đm= nđm 1430 rad = =149,73( ) 9,55 9,55 s Mômen (cơ) định mức: M đm= Pđm 2,2 103 = =14,7( N m) ω đm 149,73 Như ta có điểm thứ đặc tính tự nhiên cần tìm điểm định mức: [14,7;149,73] ( Rư = 1− pđm u ⅆmm (2.1) u đm I đm I đm ) 2,2 103 120 Rư = 1− =1,33 (ohm) 120.25,6 25,6 ( ) Từ phương trình đặc tính tự nhiên ta tính được: K ϕ đm= U đm−I đm R 120−25,6 ×1,33 = =0,574(Wb ) ωđm 149,73 Tốc độ khơng tải lý tưởng: ω 0= U đm 120 = =209,06(rad / s) K ϕ đm 0,574 Ta có điểm thứ hai đặc tính [0; 209,06] ta dựng đường đặc tính tự nhiên Xây dựng đường đặc tính nhân tạo điện trở phụ Rf = 0,78 (ohm) 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 khơng tải lý tưởng [0; ω0] điểm tương ứng với tốc độ nhân tạo [ M đm; ωnt] 17 Tốc độ góc nhân tạo (với mơ men định mức) ω đmnt = U đm−I đm (Rư + R ưf ) 120−25,6(1,33+0,78) = =114,95 (rad /s ) K ϕ đm 0,574 Pđm 2,2 103 M đm= = =19,14(N m) ω đmnt 114,95 Tọa độ điểm tương ứng với tốc độ nhân tạo [19,14;114,95], ta dựng đường đặc tính nhân tạo có điện trở phụ mạch phần ứng Đồ thị đặc tính tự nhiên đặc tính nhân tạo 250 209.06 200 w(rad/s) 150 Tự nhiên 149.73 114.95 Nhân tạo 100 50 0 10 15 20 25 M(N/m) Câu 2: Tốc độ góc định mức: ω đm= nđm 1050 = =110(rad /s) 9,55 9,55 Momen định mức: M đm= Pđm 13500 = =122,73(N m) ω đm 110 M đm=K Φ đm I đm ↔ K Φ đm= (2.2) M đm 127,73 = =0,84 (Wb) I đm 145 Phương trình cân điện áp chế độ định mức: 18 U đm =R I đm + K Φ đm ω đm → R ư= (2.3) U đm −K Φ đm ω đm 120−0,84.110 = =0,19(Ω) I đm 145 Dòng điện khởi động lớn nhất: M max mm =200 % M đm (2.4) → I max =I 1=2 I đm=2.145=290( A) Số cấp điện trở cho trước m=3  Bội số dòng khởi động: ¿ √ m U đ m 120 = =1,29 Rư I 0,19.290 √ Dòng điện khởi động cấp 2: I 2= I 290 = =224,8( A ) ❑ 1,29 Dòng điện khởi động cấp 3: I 3= I 224,8 = =174,27 ( A ) ❑ 1,29 Cấp điện trở tổng: R1=R =1,29.0,19=0,245 ( Ω ) R2=R 1=1,29.0,245=0,316 ( Ω ) R3=R 2=1,29.0,316=0,4(Ω) Điện trở phụ cấp: R f 1=R1−Rư =0,245−0,19=0,055 ( Ω ) R f 2=R2−R f 1−Rư =0,316−0,055−0,19=0,071 ( Ω ) R f 3=R3−R f 2−R f 1−R =0,4−0,071−0,055−0,19=0,084 (Ω) Vậy ta có cấp điện trở mở máy là: R f 1=0,055 ( Ω ) ; Rf =0,071 ( Ω ) ; R f 3=0,084 ( Ω ) Câu 3: Điện trở định mức: 19 Rđm= U đm 420 = =5,31(Ω) I đm 79 Điện trở phần ứng: Rư =0,05 Rđm=0,05.5,31=0,26 (Ω) Tốc độ góc định mức: ω đm= nđm 1000 = =104,71(rad /s) 9,55 9,55 Mô men định mức động cơ: Pđm 29.103 M đm= = =277( N m) ω đm 104,71 Suy ra: K Φđm = M đm 277 = =3,5(Wb) I đm 79 Tốc độ không tải lý tưởng: ω 0= U đm 420 rad = =120( ) K ϕ đm 3,5 s Hãm tái sinh tốc độ quay động lớn tốc độ không tải lý tưởng (ω >ω 0) 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 { ↔ I h= U−E K Φ ω 0−K Φ ω =