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: cosđm = 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 CƠNG 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_K14 Trần Việt Hưng 2019600932_CĐT1_K14 Bùi Minh Tuân 2019600360_CĐT1_K14 Hà Nội, 2021 MỤC L CHƯƠNG PHẦN THỦY LỰC 1.1.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 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 xilanh .9 1.2.2.Tính chọn bơm dầu: 11 1.2.3.Thiết kế mạch thủy lực 12 CHƯƠNG PHẦN ĐỘNG CƠ ĐIỆN .16 KẾT LUẬN 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO 25 Y Bài tập lớn CCCHĐK DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Biểu đồ trạng thái Hình 1.2 Mạch thủy lực đáp ứng yêu cầu 13 DANH MỤC BẢN BIỂU Bảng 1.1 Bảng chọn đường kính xylanh 11 Bài tập lớn CCCHĐK PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHÓM I Thông tin chung Tên lớp: Cơ điện tử Khóa: 14 Tên nhóm: Nhóm 13 3.Họ tên thành viên: Nguyễn Hữu Thành 2019600638 Trần Việt Hưng 2019600932 Bùi Minh Tuân 2019600360 II Nội dung học tập Phần thuỷ khí: Máy uốn tơn thuỷ lực dài m lắp ráp với xi lanh liên kết dấm máy ép hình bên Hai xi 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 5000 kg, vận tốc chuyển động ổn định pittong 0.06 m/s, thời gian tăng tốc từ tới 0.06 m/s (s); thời gian giảm tốc cuối hành trình thời gian tăng tốc; thời gian pittong thực hành trình 6s; 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? Bài tập lớn CCCHĐK - Nội dung 2: Tính chọn xi 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: 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 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 max M 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 ω Iư = 60 A, Rưf = Bài Động khơng đồng ba pha có thơng số P đm = 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 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: cosđm = 0,86 Bài tập lớn CCCHĐK 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 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 Bài tập lớn CCCHĐK LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, khoa học kỹ thuật phát triển ngày mạnh mẽ tất lĩnh vực đời sống xản xuất Việc ứng dụng khoa học kỹ thuật vào hoạt động sản xuất đòi hỏi người phải khơng ngừng học hỏi nâng cao trình độ hiểu biết để kịp thời cập nhật tiến giới Chính vậy, phát triển ngành điện tử có ý nghĩa quan trọng sản phẩm ngành phục vụ tất ngành khác kinh tế như: phục vụ lĩnh vực tự động hóa, kỹ thuật robot, chế tạo, điều khiển cảm ứng, … Bài tập lớn môn Cơ cấu chấp hành điều khiển giúp cho sinh viên tìm hiểu khai thác hiệu loại thủy khí động điện, hệ thống hay dây chuyền công nghiệp Động điện dùng hầu hết lĩnh vực, từ động nhỏ dùng lị vi sóng để chuyển động đĩa quay, hay máy đọc đĩa (máy chơi CD hay DVD), đến đồ nghề máy khoan, hay máy gia dụng máy giặt, hoạt động thang máy hay hệ thống thơng gió dựa vào động điện Ở nhiều nước động điện dùng phương tiện vận chuyển, đặc biệt đầu máy xe lửa Trong cơng nghệ máy tính: Động điện sử dụng ổ cứng, ổ quang, chúng động bước nhỏ Hệ thống điều khiển thủy lực sử dụng vô rộng rãi nhiều lĩnh vực mà mơi trường lao động có nguy hiểm, nên hạn chế có góp mặt người, nơi hay xảy cháy nổ như: vị trí làm việc đồ gá kẹp chi tiết làm vật liệu nhựa, chất dẻo… Hoặc sử dụng ngành khí chế tạo sản xuất cấp phơi cho q trình gia cơng Trong đề tài tập lớn mơn Cơ cấu chấp hành điều khiển này, nhóm sinh viên chúng em xin trình bày cách cụ thể q trình nghiên cứu tìm hiểu tính toán hệ thống thủy lực động điện Thơng qua áp dụng vào nghiên cứu khoa học hay vào đồ án tốt nghiệp chuyên ngành trường Để báo cáo hồn thiện hơn, nhóm chúng em hi vọng nhận góp ý từ phía thầy Qua đây, chúng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Tuấn Anh nhiệt tình hướng dẫn đồ án môn cho chúng em Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Bài tập lớn CCCHĐK CHƯƠNG PHẦN THỦY LỰC 1.1.Biểu đồ trạng thái lưu đồ tiến trình hệ thống 1.1.1.Biểu đồ trạng thái Hình 1.1 Biểu đồ trạng thái - Ban đầu xylanh vị trí thấp Tác động vào nút start Y1 mở đồng thời xylanh lên.Muốn xylanh xuống phải nhấn vào Y2 Trong trình xylanh di chuyển muốn dừng lại cần tắt nút start 1.1.2.Lưu đồ tiến trình hệ thống Hình 1.2 Lưu đồ tiến trình 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 xilanh - Xy lanh thủy lực cấu chấp hành hệ thống thủy lực có nhiệm vụ biến đổi lượng dịng chất lỏng thành lực đầu cần Nói phần tử “tay sai” không lấy chút lượng Nếu bơm thủy lực gọi trái tim hệ thống xy lanh thủy lực ví bắp - Khác với xy lanh khí nén, cấu chấp hành phải làm việc môi trường khắc nghiệt nhiều Dầu thủy lực làm bẩn hư hại tới xy lanh nhiều, áp suất tới xy lanh thủy lực cao nên yêu cầu độ bền cấu *Xác định thông số kích thước xy lanh: Lấy g=10m/ s2 - Tải trọng tĩnh cực đại tác dụng lên pittong 5000 kg 50000N Vì cấu có pittong hoạt động đồng tốc nên tải trọng tĩnh cực đại tác dụng lên pittong Pt = 25000N - Vận tốc chuyển động ổn định pittong 0.06 m/s - Thời gian tăng tốc từ tới 0.06 m/s (s) ,thời gian giảm tốc cuối hành trình thời gian tăng tốc -Thời gian pittong thực hành trình 6s -Áp suất chất lỏng làm việc p = 50at -Tải trọng động xuất pittong tăng hay giảm tốc xác định CT: Pd =ma= Pt ∆ v 25000 0,06 × = × =150 N (1.1)+Trong : m khối lượng vật thể g ∆t 10 chuyển động tịnh tiến a gia tốc vật thể chuyển động trước đạt vận tốc ổn định =>> Tải trọng tổng cộng : P = Pt + Pd = 25000 + 150 = 25150 N Áp suất chất lỏng làm việc: p = 50at = 506,625 (N/cm2) (1.2) 1.2.2.Tính chọn bơm dầu: -Thể tích cần để đẩy xy lanh hành trình tiến ra: V 1= πp × D πp ×0,92 × S= × 3,3 ≈ 2,1 ( l ) (1.5) 4 -Thể tích cần để đẩy xy lanh hành trình lui về: V 2=πp × (D ¿ ¿ 2−d 2) πp ×(0,92−0,452 ) × S= ×3,3 ≈ 1,57 ( l ) (1.6)¿ 4 -Gọi lưu lượng thực bơm Q, thời gian hoàn thành chu kỳ là: t= V1 V2 V +V 2,1+ 1,57 l l + =12⇒Q= = ≈ 0,31 =18,6 (1.7) Q Q t 12 s p () () -Áp suất bơm: Pb=P 0=P1=50 at=50,6625 ¿ -Cơng suất bơm: Nb= Q× Pb (1.8) 600 × H b -Công suất động điện dẫn động điện bơm: Ta có: N đc = Nb (1.9) Hb+ Hd Nđc: Công suất động điện Hb: Hiệu suất bơm, Hb=(0,8 –> 0,9), chọn Hb=0,8 Hd: Hiệu suất truyền động từ động qua bơm, chọn Hd=0,9 25,2× 50,6625 =2,66(KW ) 600× 0,8 2,66 ( 1.9 ) ⇒ N đc = =1,56( KW ) 0,8+0,9 (1.8)⇒ N b= 1.2.3.Thiết kế mạch thủy lực Hình 1.3 Mạch thủy lực Bảng 1.1 Danh sách thiết bị sử dụng STT Thiết bị Số lượng Xy lanh tác động kép 2 Van chiều van 4/3 điều khiển tay Nút nhấn Bộ bơm cấp dầu Bộ lọc dầu Bình trích chứa Chạy mơ Hình 1.5 Xylanh tiến Hình 1.6 Xylanh lùi CHƯƠNG PHẦN ĐỘNG CƠ 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 Ta có: ndm 1430 rad = =149,75 (2.1) 9,55 9,55 s Pdm=K Φ dm I dm ωdm (2.2) P dm 2,2 ×1000 ⇒ K Φ dm= = =0,574 ( Wb ) (2.3) I dm ×ω dm 25,6 ×149,7 U dm 110 ω 0= = =191,6(rad /s) K Φ dm 0,574 ω dm= Phương trình cân điện áp chế độ định mức Rưf = Ω: U dm =R I dm + K Φdm ωdm ⇒ Ru = (2.4) U dm−K Φdm ωdm 110−0,574 ×149,7 = =0,94 ( Ω ) (2.5) I dm 25,6 Phương trình cân điện áp chế độ nhân tạo Rưf = 0,78 Ω: U dm =I dm ( R u + Rf ) + K Φ dm ωnt (2.6) ⇒ ω nt = M dm= U dm −( Ru + Rf ) I dm 110−( 0,94 +0,78 ) ×25,6 rad = =115 K Φdm 0,574 s ( ) Pdm 2,2 ×1000 = =14,7 ( N m ) (2.7) ω dm 149,7 M ntdm = Pdm 2,2× 1000 = =19,13 ( N m ) (2.8) ω ntdm 115 Từ số liệu xác định ta vẽ đường đặc tính tự nhiên đặc tính nhân tạo với: Đường đặc tính tự nhiên qua điểm (M=0; ω=ω 0) (M =Mdm; ω=ω dm) Đường đặc tính nhân tạo qua điểm (M=0; ω=ω 0) (M =Mntdm; ω=ω ntdm) Hình 2.1 Đường đặc tính tự nhiên đặc tính nhân tạo 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 dm, mở máy với cấp điện trở Giải: -Quy đổi tốc độ động cơ: ndm=1050 vg/phút ⟺ ω dm=110 ( rad / s ) Pdm=K Φ dm I dm ω dm (2.9) ⇒ K Φ dm= Pdm 13,5 × 1000 = =0,85(Wb) I dm ωdm 145× 110 -Phương trình cân điện áp chế độ định mức: U dm =R I dm + K Φdm ωdm (2.10) ⇒ Ru = U dm−K Φdm ωdm 110−0,85× 110 = =0,12( Ω) I dm 145 max Mà M max mm =200 % M dm ⇒ I mm =2 I dm Ta có: Rm = U dm I max mm = U dm 110 = =0,379 ( Ω ) (2.11) I dm 2× 145 -Với số cấp khởi động m=3 ⇒ λ= R m 0,379 = =1,467 Ru 0,12 √ √ -Trị số cấp điện trở mở máy tính sau: R f 1=( λ−1 ) Ru =( 1,467−1 ) ×0,12=0,056 ( Ω ) (2.12) R f 2=λ ( λ−1 ) Ru =1,467× ( 1,467−1 ) × 0,12=0,082 ( Ω ) (2.13) R f 3=λ ( λ−1 ) Ru=1,4672 × ( 1,467−1 ) ×0,12=0,12 ( Ω ) (2.14) -Vậy ta có cấp điện trở máy là: R f 1=0,056 ( Ω ) ; Rf 2=0,082(Ω); R f 3=0,12(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 khi Iư = 60 A, Rưf = Giải: Xét động trường hợp thiết bị tiêu thụ điện Khi động làm việc chế độ định mức Quy đổi giá trị tốc độ động cơ: n dm=1000 ⇔ω ( vòng phút ) dm = πpn 100 πp rad = (2.15) 60 s ( ) Công suất định mức động cơ: Pdm=M dm ωdm (2.16) Với momen điện từ định mức: M dm=K Φdm I dm (2.17) ⇒ Pdm =K Φ dm I dm ω dm ⇔ K Φ dm= Pdm = I dm ωdm 29000 =3,5 (Wb) 100 πp 79 × Khi động làm việc chế độ định mức: U dm =I dm R dm (2.18) ⇔ R dm= U dm I dm ⇔ R dm= 440 =5,5696(Ω) 79 Xét động làm việc chế độ hãm tái sinh 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 Phương trình cân điện áp cho mạch điện động : U u =Eu−I h ( Ruh + R f ) (2.19) Dòng điện momen điện từ chế độ làm việc hãm tái sinh âm tốc độ quay động lớn tốc độ không tải định mức { ⇔ I h= U−E K Φ ω0 −K Φ ω =