í: 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 0.06 ms, thời gian tăng tốc từ 0 tới 0.06 ms 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 6 s; 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. Hoạt động của sinh viên – Nội dung 1: Vẽ biểu đồ trạng thái, lưu đồ tiến trình của hệ thống? 3 Nội dung 2: Tính chọn xy 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 đm max Mmm = 200%M , 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.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ BÀI TẬP LỚN MƠN CƠ CẤU CHẤP HÀNH VÀ ĐIỀU KHIỂN Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Hoàng -2019602656 Vương Ngọc Quý -2019601358 Lê Duy Thôn -2019234049 Hà Nội-12/2021 PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHĨM I Thơng tin chung Tên lớp: ME6046.2 Khóa: 14 Tên nhóm: Nhóm 14 3.Họ tên thành viên: Vương Ngọc Quý MSV: 2019601358 Nguyễn Văn Hoàng MSV: 2019602656 Lê Duy Thôn MSV: 2019600338 II Nội dung học tập: Phần 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 0.06 m/s, thời gian tăng tốc từ tới 0.06 m/s 1(s) là; thời gian giảm tốc cuối hành trình thời gian tăng tốc; thời gian pittong thực hành trình s; 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 toàn 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? 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 đm max Mmm = 200%M , 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 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? 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 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN KHOA/TRUNG TÂM TS.Phan Đình Hiếu TS.Nguyễn Anh Tú 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 địi 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, … 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 thông 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 khí nén 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 công, môi trường yêu cầu vệ sinh công nghệ sản xuất thiết bị điện tử Ngồi hệ thống điều khiển khí nén ứng dụng dây chuyền sản xuất thực phẩm như: tẩy rửa bao bì đóng gói tự động, chiết rót nước vào chai, lọ… Trong đề tài tập lớn môn Cơ cấu chấp hành điều khiển này, nhóm sinh viên chúng em xin trình bày cách cụ thể trình nghiên cứu tìm hiểu tính tốn hệ thống thủy khí động điện Thơng qua áp dụng vào nghiên cứu khoa học hay vào đồ án tốt nghiệp chuyên ngành trường MỤC LỤC Lời nói đầu Mục lục _ Phần 1: Phần thủy khí Nội dung 1: Vẽ biểu đồ trạng thái lưu đồ tiến trình Nội dung 2: Tính chọn bơm dầu, tính chọn xy lanh, thiết kế mạch thủy lực 11 Phần 2: Động điện _ 15 Bài 1: 15 Bài 2: 16 Bài 3: 17 Bài 4: 18 Bài 5: 20 PHẦN 1: PHẦN THỦY KHÍ Nội dung 1: Vẽ biểu đồ trạng thái lưu đồ tiến trình 1.1 Tổng quan hệ thống Hình Hệ thống cửa thủy lực - Các thiết bị cần có hệ thống: + Xy lanh tác động kép + Van 4/3 điều khiển tín hiệu điện có giữ trạng thái + Bình tích áp + Bơm thủy lực 1.2 Biểu đồ trạng thái Theo yêu cầu đề tài ta thiết lập trạng thái hệ thống sau: Hình Biểu đồ trạng thái Các bước thao tác: Bước 1: Nhấn nút ấn ‘ MỞ’ tác động điện lên van 4/3 làm cho cần pitong chuyển động vào Khi cần pitong hết hành trình vị trí S1, ngắt tín hiệu điện van 4/3 giữ trạng thái Bước 2: Nhấn nút ‘ ĐÓNG’ , tác động điện lên van 4/3 làm cho cần pitong di chuyển Khi cần pitong hết hành trình vị trí S2, ngắt tín hiệu điện van 4/3 giữ trạng thái 1.3 Lưu đồ thuật tốn Hình Lưu đồ thuật tốn 10 Nội dung 2: Tính chọn bơm dầu, tính chọn xy lanh, thiết kế mạch thủy lực 2.1 Tính chọn xy lanh Xy lanh chịu tải trọng tĩnh: Pt = m.a = 150.9,8 = 1470( N ) Tải trọng động xylanh pittong tăng hay giảm tốc: Pd = m.a = m v 0.06 = 150 = 9( N ) t Tải trọng tổng cộng: P = Pt + Pd = 1470 + = 1479( N ) Đường kính xy lanh xác định theo công thức: D= 4P K p ( 1) Trong : + P = Pt + Pd + K - hệ số ảnh hưởng tổn thất ( K=1,3 ) + p - áp suất chất lỏng làm việc ( p = 30at = 294,3N/𝑐𝑚2 ) Thay vào (1) ta D= 4P 4.1479 K = 1,3 = 2,9(cm) p 3,14.294,3 Lấy trịn đường kính D theo tiêu chuẩn Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2014:197 Ta D =32mm Xác định lại áp suất chất lỏng làm việc xy lanh thắng tải trọng tác dụng: 11 p= PK 4.1479.1,3 = = 239( N / cm2 ) = 24, 4(at ) 2 D 3,14.3, Đường kính pittơng d xác định gần phụ thuộc vào áp suất p theo tỷ số d sau: D 𝑝 ≤ 15𝑎𝑡 15 < 𝑝 ≤ 50𝑎𝑡 50 < 𝑝 ≤ 80 ÷ 100𝑎𝑡 d = 0,5 D d =0,3 ÷ 0,35 D d =0,7 D Áp suất chất lỏng làm việc điều kiện toán p = 239( N / cm2 ) = 24, 4(at ) < 50at ta chọn d = 0,5 D Đường kính cần pittơng có giá trị d = 0,5.D = 16mm Xác định hành trình pittong: Đoạn đường pittong chuyển động có gia tốc: at 2S1 = = 0,06.12 = 0,06m = 60mm Đoạn đường pittong chuyển động đều: S2 = Vp t = 0,06.4 = 0, 24m = 240mm Hành trình pittong : S = 2S1 + S2 = 60 + 240 = 300mm 2.2 Tính chọn bơm Lưu lượng bơm xyalanh tiến: Qtien = V p D = 0, 06.60.103.3,14.322 = 2893824(mm3 / phút ) = 2,894(l / phút ) 12 Lưu lượng bơm xyalanh lùi: Qlui = V p ( D − d ) = 0, 06.60.103.(322 − 162 ) = 691200(mm3 / phút ) = 0, 691(l / phút ) 13 2.3 Thiết kế hệ thống thủy lực Theo yêu cầu đề tài ta thiết kế hệ thống thủy lực sau: Hình Thiết kế hệ thống thủy lực điều khiển điện 14 PHẦN 2: 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 Bài làm Tóm tắt: Pđm = 2,2kW Uđm = 110V Iđm = 25,6A nđm = 1430v/p Vẽ đường đặc tính nhân tạo với Rưf=0,78 Ta có: dm = ndm = 149,74(v / p) 9,55 M dm = Pdm dm = 2200 = 14,69(v / p) 149,74 Ta có phương trình đặc tính động điện chiều kích từ độc lập: = Uu Ru − M K ( K )2 Xác định điểm A(0, 0) B(Mđm, đm) Khi M = 0 = Uu Uu = = 192,9(rad / s) K M dm / I dm Hai điểm tìm A(0,192,9) B(14,69,149,74) dm = Uu Ru − M dm K ( K )2 Ru = 0,94 K dm = M dm = 0,573(Wb) I dm 15 Khi có điện trở phụ phần ứng Ruf, phương trình đặc tính điện có dạng: ( R + Ruf ) U = u − u I dm K K Ta có: dmnt = U dm − I dm ( Ru + Ruf ) K dm = 110 − 25,6.(0,94 + 0,78) = 115,13( rad / s ) 0,573 Đường đặc tính tự nhiên đặc tính nhân tạo: Đường đặc tính tự nhiên Đường 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 đm max Mmm = 200%M , mở máy với cấp điện trở Tóm tắt: Pđm = 13,5kW 16 Uđm = 110V Iđm = 145A nđm = 1050v/p max Biết M mm = 200%M dm , mở máy với cấp điện trở Tìm trị số cấp mở máy động chiều kích từ độc lập Bài làm max = 200% M M nm dm I nm = I1 = I dm Ta có khởi động cấp điện trở m = R1 = U dm U dm 110 = = = 0,38() I1 I dm 2.145 Ru = 0,5.(1 − ) Ta có = m U dm Pdm U dm = 0,5.1 − = 0,0583() I dm U dm I dm I dm R1 0,38 =3 = 1.87 Ru 0,0583 Trị số cấp điện trở: R f = ( − 1) Ru = 0.051() R f = ( − 1) Ru = 0.095() R f = ( − 1) Ru = 0.177() 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 Iư = 60 A, Rưf = Tóm tắt: Pđm = 29kW Uđm = 440V 17 Iđm = 79A nđm = 1000v/p Rư = 0,05Rđm làm việc chế độ hãm tái sinh Tìm = ? Iư = 60A, Rưf=0 Bài làm Ta có dịng điện làm việc chế độ hãm tải sinh: U − Eu k 0 − k Ih = u = 0 R R Tốc độ quay đọng hãm R = Ih + 0 K U U I U I Khi I u = = 0 = dm = dm dm = dm dm dm K dm M dm Pdm = 440.1000.79 = 125,51(rad / s); 29000.9,55 Ta có : Ru = 0,05.Rdm = 0,05 K = K dm = U dm 440 = 0,05 = 0,28(); I dm 79 Pdm 29000.9,55 = = 3,5(T ); dm I dm 1000.79 tốc độ I h = −60(A) : = −60 0, 28 + 0 = 120,71(rad / s); 3,5 Bài 4: Động không đồng ba pha có thơng 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 Tóm tắt: 18 Pđm = 22.5W Uđm = 440V R1 = 0.2 R2’=0,24 X1 = 0,39 X2’ = 0,46 Xác định = ? Rf = 1,2 mạch stator mắc thêm X1f = 0,75 Bài làm Ta có phương trình đặc tính cơ: M= 3.U12f R2' R2' S 1 R1 + + X nm S Trong U1 f = 380 = 220(V ) R2' = r2' + r2' f = 0,24 + 1,2 = 1,44() R1 = 0,2() X nm = X + X 2' + X u = 0,39 + 0,46 + 0,75 = 1,6() M= Pdm 22500 = 1 1 Thay vào (1) ta : 22500 1 [ = 3.U12f R2' 1, 44 S 1 0, + + 1,6 S 𝑆 = 3,095 > 1( 𝑙𝑜ạ𝑖) 𝑆 = 0,258 < 1( 𝑡ℎỏ𝑎 𝑚ã𝑛) Ta có : = 1.(1 − s) = 1460.2 rad (1 − 0, 258) = 113, 45( ) 60 s 19 Vậy tốc độ động cơ: = 113, 45( rad ) s Bài 5: Cho động không đồng pha rotor lồng sóc có thơng số sau: Cơng 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 Bài làm Ta có tốc độ động đồng bộ: n 1= 60 f 60 50 = = 1000(v / p ); p Hệ số trượt định mức động : sdm = n1 − ndm 1000 − 980 = = 0,02; n1 1000 Tần số dòng điện rotor lúc tải định mức : f = sf1 = 0,02 50 = 1(hz); 20