Máy uốn tôn thuỷ lực dài 3m lắp ráp với 2 xy lanh được liên kết bằng dấm máy ép như hình. Hai xy lanh phải thực hiện hành trình làm việc ở cùng một tốc độ. Áp suất làm việc phải được hiệu chỉnh thích hợp với vật liệu của chi tiết phôi. Tải trọng tĩnh cực đại tác dụng lên pittong là 1000 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) là; thời gian giảm tốc ở cuối hành trình bằng thời gian tăng tốc; thời gian pittong thực hiện được một hành trình bằng 5s; áp suất của chất lỏng làm việc p=50at. Máy ép phải có khả năng chỉ vận hành trong chế độ từng bước (INCHING). Máy ép phải đi đến trạng thái dừng nếu nút ấn dừng khẩn cấp (EMERGENCY STOP) được nhấn Bài 1: 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 . Bài 2: Tìm trị số của các cấp mở máy của động cơ một chiều kích từ độc lập có: Pđm = 13,5 KW; Uđm = 110 V; Iđm = 145 A; nđm = 1050 vgph. Biết rằng M_minmax 200%Mđm , mở máy với 3 cấp điện trở. Bài 3: Động cơ một chiều kích từ độc lập có thông số: Pđm = 29 KW; Uđm=440 V; Iđm = 79 A; nđm = 1000 vgph; Rư = 0,05 Rđm làm việc ở chế độ hãm tái sinh. Xác định
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Khoa Cơ khí - - BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN CƠ CẤU CHẤP HÀNH VÀ ĐIỀU KHIỂN Giáo viên hướng dẫn: TS Phan Đình Hiếu Nhóm: 08 Sinh viên thực hiện: Vũ Khả Kiên - 2019603252 Nguyễn Duy Văn - 2019603548 Nguyễn Thị Huyền – 2019604225 Lớp: Cơ điện tử – Khóa 14 Hà Nội – 2021 PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHĨM I Thơng tin chung Tên lớp: Cơ Điện Tử 2 Tên nhóm: Nhóm Họ tên thành viên: Vũ Khả Kiên Nguyễn Duy Văn Nguyễn Thị Huyền Khóa: 14 MSV: 2019603252 MSV: 2019603548 MSV: 2019604225 II Nội dung học tập Phần thuỷ khí: Máy uốn tơn thuỷ lực dài 3m 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 phôi Tải trọng tĩnh cực đại tác dụng lên pittong 1000 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? 2 Phần động điện Bài 1: Cho động chiều kích từ độc lập có thông 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 200%MMđm , mở máy với cấp điện trở 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 𝜔 Iư = 60 A, Rưf = Bài 4: Động không đồng ba pha có thơng số Pđm = 22,5 kW; Uđm=380V; nđm = 1460vg/ph; r1 = 0,2 Ω; r’2 = 0.24 Ω; x1 = 0,39 Ω; x’2 = 0,46 Ω Hãy xác định tốc độ động 𝜔 mô men phụ tải định mức, mạch rôto mắc thêm điện trở phụ quy đổi stato 1,2 Ω; mạch stato mắc thêm điện kháng X1f = 0,75 Ω Bài 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 : 𝜂đm = 93,5%M Hệ số công suất lúc tải định mức: cos𝜑đm = 0,86 Bội số dòng điện mở máy động m1 = 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? 3 Công suất điện từ? Khi biết tổn hao ma sát cơ, quạt gió chiếm 15%M tổng tổn hao động cơ; tổn hao thép chiếm 25%M 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 MỤC LỤC .5 DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU I Phần thủy khí 1.1 Nội dung 1: biểu đồ trạng thái lưu đồ tiến trình 1.2.1 Biểu đồ trạng thái 1.2.2 Lưu đồ tiến trình 1.2 Nội dung 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 1.2.2 Tính chọn bơm dầu 11 1.2.3 Thiết kế mạch thủy lực 12 II Phần động điện 14 Tài liệu tham khảo: 21 DANH MỤC HÌNH Ả Hình 1.1 Biểu đồ trạng thái .7 Hình 1.2 Lưu đồ tiến trình .8 Hình 1.3 Thiết kế mạch thủy lực 12 Hình 1.4 Mạch điện điều khiển 13Y Hình 2.1 Đường đặc tính động .15 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Sự phụ thuộc vào áp suất p tỉ số d/D .10 I Phần thủy khí 1.1 Nội dung 1: biểu đồ trạng thái lưu đồ tiến trình 1.1.1 Biểu đồ trạng thái Hình 1.1 Biểu đồ trạng thái Biểu đồ biểu diễn trạng thái xylanh A B theo yêu cầu bước có nút dừng khẩn cấp đề bài: Nhấn nút S1 tác động xylanh Nhấn nút S2 tác động xylanh Nhấn nút S3 tác động xylanh dừng khẩn cấp Cảm biến hành trình 1S2 tích hợp vào mạch điện xylanh A cuối hành trình để xác định rõ hết hành trình tác động vào S2 để xylanh Cảm biến hành trình 1S1 xylanh A đầu hành trình để xác định rõ khơng thể khơng thể tác động xylanh S1 để xylanh t=5s: thời gian hành trình vào xylanh (bao gồm trình tăng tốc giảm tốc chuyển động đều) A+, B+: xylanh A, B A-, B-: xylanh A, B Hình 1.2 Lưu đồ tiến trình 1.1.2 Lưu đồ tiến trình Giải thích lưu đồ: Bước 1: nhấn S1 xylanh A, B bắt đầu khơng có cố S3 khơng nhấn đến cuối hành trình (nhờ có cảm biến hành trình 1S2) Nếu có cố nhấn nút S3 xylanh dừng lại Bước 2: nhấn S2 xylanh A, B bắt đầu thu đến cuối hành trình ( nhờ có cảm biến hành trình 1S1) kết thúc 10 1.2 Nội dung 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 1.2.1.1 Đường kính xylanh: -Tải trọng tĩnh Pt tác động lên xylanh: (1.1) Pt =mg=1000.10=10000 ( N ) -Tải trọng động Pđ tác động lên xylanh: Pđ =m a=m ∆v 0,05 =1000 =50 ( N ) ∆t (1.2) -Tải trọng cực đại tác động lên xylanh: P= Pt + P đ 10000+50 = =5025 ( N ) 2 (1.3) -Đường kính xy lanh D= Trong đó: √ (1.4) P K π.p P : tải trọng tác động lên pittong (N) K: hệ số kể tới ảnh hưởng tổn thất p: áp suất chất lỏng làm việc (at) ⟹ D= √ 4.5025 1,3 =4 ( cm ) π 50.9,81 -Lấy tròn đường kính D theo tiêu chuẩn ta chọn D=40mm Xác định lại áp suất chất lỏng làm việc xy lanh thắng tải trọng tác dụng: p= PK 4.5025 1.3 N = =519,8 =53 ( at ) 2 π D π cm2 ( ) d -Đường kính cần pittong d xác định gần phụ thuộc vào áp suất p theo tỉ số D sau: 11 Bảng 1: Sự phụ thuộc vào áp suất p tỉ số d/D p ≤15 at d =0,3 ÷0,35 D 15< p ≤50 at d =0,5 D 50< p ≤ 80÷ 100 at d =0,7 D Áp suất chất lỏng làm việc điều kiện toán p=53at>50at ta chọn d =0,7 D Đường kính cần pittong : d=0,7 D=40.0,7=28 mm Lấy trịn đường kính d theo tiêu chuẩn ta chọn d = 28 mm Vậy chọn đường kính xylanh 40 mm đường kính cần piston 28 mm 1.2.1.2 Xác định hành trình piston: Đoạn đường piston chuyển động có gia tốc là: S 1=2 at ∆ v 0,05−0 = t = =0,05 ( m )=50 ( mm ) ∆t 1−0 Đoạn đường piston chuyển động là: S2=v t=0,05.3=0,15 ( m )=150(mm)=> Hành trình piston: S=S 1+ S 2=50+150=200(mm) 12 1.2.2 Tính chọn bơm dầu Q 1= A ct v ct = Với v ct D π (1.5) Q1: lưu lượng cần cung cấp hành trình cơng tác (l/p) Act: diện tích bề mặt làm việc xylanh (mm2) vct: vận tốc chuyển động hành trình cơng tác ộng hành trình cơng tác (vmax=0,05m/s) D: động hành trình cơng tác ường kính xylanh (D=40mm) (40.10¿¿−2) 0,05.10 π D2 ⇒ Q 1= v max=π =3,77(l/ ph) ¿ 4 60 -Do có xylanh nên lưu lượng bơm dầu Qb=2.Q 1=7,54 (l/ ph) (bỏ qua tổn thất) -Áp suất bơm pb= p=53 at -Công suất bơm: Nb= pb Q b 53.7,54 = =0,65 kW 612 612 (1.6) -Công suất động điện dẫn động bơm: N đc = Nb ηd ηb (1.7) Trong đó: Nđc: cơng suất động điện ηb : hiệu suất bơm, ηb =0,6 ÷ 0,9 chọn 0,88 ηd : hiệu suất truyền động từ động qua bơm, chọn ηd =0,88 ⇒ N đc = 0,65 =0,84 (kW ) 0,88.0,88 13 1.2.3 Thiết kế mạch thủy lực 1.2.3.1 Mạch thủy lực 14 Hình 1.3 Thiết kế mạch thủy lực Bao gồm: + xylanh (cơ cấu chấp hành) + van tiết lưu chiều (điều chỉnh lưu lượng vào) + van 4/3 điều khiển điện có lị xo + cấp dầu: động cơ, bơm, van tràn, đồng hồ đo áp + van tràn (bảo vệ đường hồi) 15 1.2.3.2 Mạch điện điều khiển 16 Hình 1.4 Mạch điện điều khiển 17 II Phần động điện Bài 1: Cho động chiều kích từ độc lập có thơng số: Pđm = 2,2 KW; Uđm =110 V; Iđm = 25,6 A; nđm = 1430 vg/phút Vẽ đặc tính tự nhiên, đặc tính nhân tạo với Rưf = 0,78 Ω Giải Xây dựng đường đặc tính tự nhiên qua điểm: Điểm định mức [Mđm; ωđm] ; đm] ; Điểm không tải lý tưởng [M = 0; ωđm] ; = ωđm] ; o ] Tốc độ góc định mức: ω đm= nđm π 1430.2 π = =149,7(rad /s) 60 60 (2.1) Mô men định mức: M đm= Pđm 2,2.1000 = =14.69(N m) ω đm 149.7 (2.2) Như ta có điểm thứ đặc tính tự nhiên cần tìm điểm định mức: (14,69;149,7) Từ phương trình cân điện áp mạch phần ứng: U đm =Κ ϕ đm ωđm + Rư I đm (2.3) => Rư = 0,96 (Ω)) Lại có cơng thức tính momen: M đm=Κ ϕ đm I đm ⇒ Κ ϕ đm=0,57 ( Wb ) (2.4) Tốc độ khơng tải lý tưởng rút từ phương trính đặc tính cơ: ω o= U đm 110 = =192,98 (rad /s ) Κ ϕ đm 0.57 (2.5) Ta có điểm thứ hai đặc tính (0;192,98) Khi thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng tốc độ không tải lý tưởng không thay đổi, nên ta vẽ đặc tính nhân tạo qua điểm không tải lý tưởng [0; ωđm] ; o ] điểm tương ứng với tốc độ nhân tạo [Mđm; ωđm] ; nt] Tốc độ góc nhân tạo (với mơmen định mức) rút từ phương trình đặc tính cơ: 18 U đm−I đm ( R + Rưf ) Κ ϕ đm 110−25,6 ( 0,96+0,78 ) rad ¿ =114,83 0,57 s (2.6) ω= ( ) Tọa độ điểm tương ứng với tốc độ nhân tạo (14,69; 114,83) Như ta xây dựng đường (đặc tính tự nhiên) đường (đặc tính nhân tạo) Hình 2.1 Đường đặc tính động 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 mn 200%MMđm , mở máy với cấp điện trở Giải Tốc độ định mức: ω đm= nđm π 1050.2 π = =109,9(rad / s) 60 60 (2.7) Mô men định mức: Pđm 13,5.1000 = =122,8(N m) ω đm 109,9 ⇒ M max mn =M đm=245,6(N m) M đm= (2.8) Mà cơng thức tính momen: M đm=Κ ϕ đm I đm M ⇒ Κ ϕ đm= đm =0.85(Wb) I đm (2.9) 19 Phương trình cân điện áp mạch phần ứng: U đm =Κ ϕ đm ωđm + Rư I đm U −Κ ϕ đm ω đm 110 – 0,85.109,9 ⇒ Rư = đm = =0,114 ( Ω ) I đm 145 (2.10) Chọn I1 = 2Iđm => I1 = 2.145 = 290 (A) U đm 110 =>R1 = I = 290 = 0,379 (Ω)) Với số cấp khởi động m=3, => λ = R1 = Rư √ √ 3 0.379 = 1,492 0.114 Suy ra: R1 = λ Rư = 1,492.0,114 = 0,17 (Ω)) R2 = λ 2.Rư = 1,4922.0,114 = 0,254 (Ω)) R3 = λ 3.Rư = 1,4923.0,114 = 0,379 (Ω)) Vậy trị số cấp mở máy là: Rưf1 = R1 – Rư = 0,17 – 0,114 = 0,056 (Ω)) Rưf2 = R2 – R1 = 0,254 – 0,17 = 0,084 (Ω)) Rưf3 = R3 – R2 = 0,379 – 0,254 = 0,125 (Ω)) 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 𝜔 Iư = 60 A, Rưf = Giải Công thức tính momen động cơ: M đ m= Pđ m =K ϕ đ m I đ m ωđ m (2.11) Do động điện chiều kích từ độc lập từ thơng khơng đổi 20