BTL cơ cấu chấp hành và điều khiển Haui Nhóm 13

Phần thuỷ khí: Máy uốn tôn thuỷ lực dài 3 m lắp ráp với 2 xi lanh được liên kết bằng dấm máy ép như hình bên. Hai xi 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 5000 kg, vận tốc chuyển động ổn định của pittong là 0.06 ms, thời gian tăng tốc từ 0 tới 0.06 ms 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 6s; 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. Hoạt động của sinh viên Nội dung 1: Vẽ biểu đồ trạng thái, lưu đồ tiến trình của hệ thống? Nội dung 2: Tính chọn xi lanh, tính chọn bơm dầu, và thiết kế mạch thủy lực đáp ứng yêu cầu đề bài? 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 , 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 khi Iư = 60 A, Rưf = 0. Bài 4 Động cơ không đồng bộ ba pha có thông số Pđm = 22,5 kW; Uđm = 380V; nđm = 1460vgph; r1 = 0,2; r’2 = 0.24; x1 = 0,39; x’2 = 0,46. Hãy xác định tốc độ động cơ  khi mô men phụ tải bằng định mức, trong mạch rôto mắc thêm điện trở phụ đã quy đổi về stato là 1,2Ω; trong mạch stato mắc thêm điện kháng X1f = 0,75 Câu 5: Cho một động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc có các thông số sau: Công suất định mức của động cơ: Pđm = 55 KW. Áp dây định mức: Vđm = 660V 380V – Y. (Tần số nguồn điện f = 50 Hz ). Tốc độ định mức của động cơ : nđm = 980 vòngphút. 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 của động cơ là mI = 6. Khi cấp nguồn áp 3 pha 380V (áp dây) vào động cơ, lúc mang tải định mức xác định: 1. Tần số của rotor?

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN CƠ CẤU CHẤP HÀNH

VÀ ĐIỀU KHIỂN

Giáo viên hướng dẫn: TS Phan Đình Hiếu Thành viên nhóm:

Nguyễn Hữu Thành 2019600638_CĐT1_K14Trần Việt Hưng 2019600932_CĐT1_K14Bùi Minh Tuân 2019600360_CĐT1_K14

Hà Nội, 2021

MỤC L

CHƯƠNG 1 PHẦN THỦY LỰC 7

1.1.Biểu đồ trạng thái và lưu đồ tiến trình của hệ thống 7

1.1.1.Biểu đồ trạng thái 7

1.1.2.Lưu đồ tiến trình của hệ thống 8

1.2.Tính chọn xy lanh, tính chọn bơm dầu, và thiết kế mạch thủy lực đáp ứng yêu cầu đề bài 9

1.2.1.Tính chọn xilanh 9

1.2.2.Tính chọn bơm dầu: 11

1.2.3.Thiết kế mạch thủy lực 12

CHƯƠNG 2 PHẦN ĐỘNG CƠ ĐIỆN 16

KẾT LUẬN 24

TÀI LIỆU THAM KHẢO 25

Y

Bài tập lớn CCCHĐK

2

PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHÓM

I Thông tin chung

1 Tên lớp: Cơ điện tử 1 Khóa: 14

2 Tên nhóm: Nhóm 13

3.Họ và tên thành viên: 1 Nguyễn Hữu Thành 2019600638

2 Trần Việt Hưng 2019600932

3 Bùi Minh Tuân 2019600360

II Nội dung học tập

1 Phần thuỷ khí: Máy uốn tôn thuỷ

lực dài 3 m lắp ráp với 2 xi lanh được liên

kết bằng dấm máy ép như hình bên Hai xi

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 5000 kg, vận tốc

chuyển động ổn định của pittong là 0.06

m/s, thời gian tăng tốc từ 0 tới 0.06 m/s là

1 (s); thời gian giảm tốc ở cuối hành trình bằng thời gian tăng tốc; thời gianpittong thực hiện được một hành trình bằng 6s; áp suất của chất lỏng làm việcp=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

Hoạt động của sinh viên

- Nội dung 1: Vẽ biểu đồ trạng thái, lưu đồ tiến trình của hệ thống?

Bài tập lớn CCCHĐK

4

- Nội dung 2: Tính chọn xi lanh, tính chọn bơm dầu, và thiết kế mạchthủy lực đáp ứng yêu cầu đề bài?

2 Phần động cơ điện

Bài 1: Cho động cơ một chiều kích từ độc lập có thông số: Pđm = 2,2KW; Uđm = 110V; Iđm = 25,6A; nđm = 1430 vg/phút 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 từđộc lập có: Pđm = 13,5 KW; Uđm = 110 V; Iđm = 145 A; nđm = 1050 vg/ph Biết

rằng M mmmax=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 vg/ph; Rư = 0,05 Rđm làm việc ở chế độhãm tái sinh Xác định ω khi Iư = 60 A, Rưf = 0

Bài 4 Động cơ không đồng bộ 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 Hãyxác định tốc độ động cơ  khi mô men phụ tải bằng định mức, trong mạchrôto mắc thêm điện trở phụ đã quy đổi về stato là 1,2Ω; trong mạch stato mắcthêm điện kháng X1f = 0,75

Câu 5: Cho một động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc có cácthông số sau:

Công suất định mức của động cơ: Pđm = 55 KW

Áp dây định mức: Vđm = 660V / 380V – Y/ (Tần số nguồn điện f = 50

Bội số dòng điện mở máy của động cơ là mI = 6.

Khi cấp nguồn áp 3 pha 380V (áp dây) vào động cơ, lúc mang tải địnhmức xác định:

1 Tần số của rotor?

2 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%tổng tổn hao của

động cơ; tổn hao thép chiếm 25% tổng tổn hao

IV Học liệu thực hiện tiểu luận, bài tập lớn, đồ án/dự án

1 Tài liệu học tập: Giáo Trình Truyền Động Điện, Hệ Thống Tự ĐộngThủy Khí

2 Phương tiện, nguyên liệu thực hiện tiểu luận, bài tập lớn, đồ án/dự án(nếu có): Máy tính

TS Nguyễn Anh Tú TS Phan Đình Hiếu

Bài tập lớn CCCHĐK

6

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, khoa học kỹ thuật phát triển ngày càng mạnh mẽ trong tất cả các lĩnh vực của đời sống và xản xuất Việc ứng dụng khoa học kỹ thuật vào các hoạt động sản xuất đòi hỏi con người phải không ngừng học hỏi và nâng cao trình độ hiểu biết

để kịp thời cập nhật những tiến bộ mới nhất của thế giới Chính vì vậy, phát triển ngành cơ điện tử có ý nghĩa hết sức quan trọng vì các sản phẩm của ngành phục vụ trong tất cả các ngành khác trong nền kinh tế như: phục vụ trong lĩnh vực tự động hóa, kỹ thuật robot, chế tạo, điều khiển và cảm ứng, …

Bài tập lớn môn Cơ cấu chấp hành và điều khiển giúp cho sinh viên có thể tìm hiểu và khai thác hiệu quả các loại thủy khí và động cơ điện, hệ thống hay các dây chuyền công nghiệp.

Động cơ điện được dùng trong hầu hết mọi lĩnh vực, từ các động cơ nhỏ dùng trong lò vi sóng để chuyển động đĩa quay, hay trong các máy đọc đĩa (máy chơi CD hay DVD), đến các đồ nghề như máy khoan, hay các máy gia dụng như máy giặt, sự hoạt động của thang máy hay các hệ thống thông gió cũng dựa vào động cơ điện Ở nhiều nước động cơ điện được dùng trong các phương tiện vận chuyển, đặc biệt trong các đầu máy xe lửa Trong công nghệ máy tính: Động cơ điện được sử dụng trong các

ổ cứng, ổ quang, chúng là các động cơ bước rất nhỏ.

Hệ thống điều khiển thủy lực được sử dụng vô cùng rộng rãi ở rất nhiều lĩnh vực mà ở đó môi trường lao động có sự nguy hiểm, nên hạn chế có sự góp mặt của con người, những nơi hay xảy ra cháy nổ như: ở vị trí làm việc của các đồ gá kẹp các chi tiết làm bằng vật liệu nhựa, chất dẻo… Hoặc được sử dụng trong ngành cơ khí chế tạo sản xuất như là cấp phôi cho quá trình gia công.

Trong đề tài bài tập lớn môn Cơ cấu chấp hành và điều khiển này, nhóm sinh viên chúng em xin trình bày một cách cụ thể về quá trình nghiên cứu tìm hiểu và tính toán về hệ thống thủy lực cũng như động cơ điện Thông qua đó có thể áp dụng nó vào các bài nghiên cứu khoa học hay vào đồ án tốt nghiệp chuyên ngành khi ra

trường.

Để bài báo cáo được hoàn thiện hơn, nhóm chúng em hi vọng nhận được những góp ý từ phía các thầy cô Qua đây, chúng em cũng xin được gửi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Tuấn Anh đã nhiệt tình hướng dẫn đồ án môn cho chúng em.

Hà Nội, ngày tháng năm 2021

Bài tập lớn CCCHĐK

7

1.1.2.Lưu đồ tiến trình của hệ thống

Hình 1.2 Lưu đồ tiến trình

1.2.Tính chọn xy lanh, tính chọn bơm dầu, và thiết kế mạch thủy lực đáp ứng yêu cầu đề bài

*Xác định thông số và kích thước xy lanh:

Lấy g=10m/s2

- Tải trọng tĩnh cực đại tác dụng lên pittong là 5000 kg  50000N

Vì cơ cấu có 2 pittong hoạt động đồng tốc nên tải trọng tĩnh cực đại tác dụng lên từng pittong là Pt = 25000N

- Vận tốc chuyển động ổn định của pittong là 0.06 m/s

- Thời gian tăng tốc từ 0 tới 0.06 m/s 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 6s

-Áp suất của chất lỏng làm việc p = 50at

-Tải trọng động xuất hiện khi pittong tăng hay giảm tốc có thể xác định bằng CT:

=>> Đường kính của xy lanh:

D=√4 P πpp × K =√πp × 506,625 4 ×25150 ×1,3=9,1 cm(1.3)

+Trong đó K là hệ số kể tới ảnh hưởng đến tổn thất

Lấy tròn theo tiêu chuẩn D = 9 cm = 90 mm Xác định lại áp suất chất lỏng làm việc để xy lanh thắng được tải trọng tác dụng:

Nđc: Công suất của động cơ điện

Hb: Hiệu suất bơm, Hb=(0,8 –> 0,9), chọn Hb=0,8

Hd: Hiệu suất truyền động từ động cơ qua bơm, chọn Hd=0,9

(1.8)⇒ N b=25,2× 50,6625

(1.9)⇒ N đc= 2,66

1.2.3.Thiết kế mạch thủy lực

Hình 1.3 Mạch thủy lực

Chạy mô phỏng

Hình 1.5 Xylanh tiến ra

Hình 1.6 Xylanh lùi về

CHƯƠNG 2 PHẦN ĐỘNG CƠ ĐIỆN

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 vg/phút Vẽ đặc tính cơ tự nhiên, đặc tính cơnhân tạo với Rưf = 0,78 

Phương trình cân bằng điện áp ở chế độ định mức khi Rưf = 0 Ω:

Hình 2.1 Đường đặc tính cơ tự nhiên và đặc tính cơ nhân tạo

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 vg/ph Biết rằng

M mm max=200 % Mdm, 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 vg/ph; Rư = 0,05 Rđm làm việc ở chế độ hãm tái sinh

Xác định khi Iư = 60 A, Rưf = 0

Giải:

Xét động cơ trong trường hợp là một thiết bị tiêu thụ điện năng

Khi động cơ làm việc tại chế độ định mức

Quy đổi giá trị tốc độ động cơ:

⇔ R dm= 440

Xét cùng một động cơ trên khi làm việc ở chế độ hãm tái sinh

Khi hãm tái sinh, sức điện động của động cơ lớn hơn điện áp nguồn: E > U, động cơ

làm việc như một máy phát song song với lưới và trả năng lượng về nguồn

Phương trình cân bằng điện áp cho mạch điện động cơ :

Giải:

Xét thời điểm động cơ hoạt động ở chế độ định mức

Quy đổi giá trị tốc độ động cơ:

Hệ số công suất lúc tải định mức: cosđm = 0,86.

Bội số dòng điện mở máy của động cơ là mI = 6

Khi cấp nguồn áp 3 pha 380V (áp dây) vào động cơ, lúc mang tải định mức

xác định:

1 Tần số của rotor?

2 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% tổng

tổn hao của động cơ; tổn hao thép chiếm 25% tổng tổn hao

Giải:

1.

Xét động cơ làm việc tại chế độ định mức

Quy đổi giá trị tốc độ động cơ:

⇔ P dt=P2+15 %.∑∆ P+25 % ∑∆ P

⇒ P dt=55000+3823,53 ×0,4 ≈ 56,53(kW )

KẾT LUẬN

Các loại cơ cấu chấp hành này được sử dụng rất phổ biến trong tự động hoá công nghiệp Hầu như ở các loại máy móc, hệ thống sản xuất… đều có các thiết bị này Tương ứng với mỗi loại cơ cấu chấp hành sẽ có những đặc điểm: năng lượng, lực sinh ra, khả năng chịu tải, tốc độ, tuổi thọ, môi trường làm việc Những kỹ sư thiết kế máy phải chọn lựa được đúng loại nhằm tối ưu hoá hệ thống Nhận thấy sự quan trọng của môn học nên chúng em đã vô cùng nghiêm túc khi thực hiện bài tập lớn này Trong quá trình nghiên cứu cũng như tìm hiểu các tài liệu bên ngoài thì nhóm em đã hoàn thành cơ bản bài tập lớn môn cơ cấu chấp hành và điều khiển Trên đây là tất cả kết quả trong thời gian qua chúng em đã làm việc nhóm.

Nhưng có lẽ vẫn không thể tránh được những thiếu sót Nhóm chúng em kính mong các thầy cô chỉ bảo để nhóm chúng em hoàn thiện hơn, vững vàng hơn, để có thể tự tin trong quá trình học tập cũng như làm việc của mình sau này Nhóm chúng

em xin chân thành cảm ơn.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Bộ môn Cơ điện tử, Bài giảng Cơ cấu chấp hành và điều khiển, ĐHCNHN, 2009 [2] Vũ Gia Hanh, Trần Khánh Hà, Phan Tử Thụ, Nguyễn Văn Sáu, Máy điện 1, NXB KH&KT, 2001.

[3] Vũ Gia Hanh, Trần Khánh Hà, Phan Tử Thụ, Nguyễn Văn Sáu, Máy điện 2, NXB KH&KT, 2001.

[4] PGS, TS Bùi Quốc Khánh, PGS, TS Nguyễn Văn Liễn, Phạm Quốc Hải, Dương Văn Nghi, Điều Chỉnh Tự Động Truyền Động Điện, NXB KH&KT, Hà Nội, 1996 [5] Trường ĐHCN HN, Giáo Trình Truyền Động Điện, NXB KH&KT, 2015.