Đang tải... (xem toàn văn)
Máy uốn tôn thuỷ lực dài 3 m 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=70at. 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 xy lanh, tính chọn bơm dầu, và thiết kế mạch thủy 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 = 2,2 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 Mmaxmm 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 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.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ - - BÀI TẬP LỚN CƠ CẤU CHẤP HÀNH & ĐIỀU KHIỂN Giáo viên hướng dẫn: ThS Phan Đình Hiếu Nhóm sinh viên thực hiện: Đỗ Cơng Duy Nguyễn Quang An Vũ Văn Hiến Hà Nội - - Năm 2021 2019600451 2019600321 2019601648 (BM01) PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHĨM I Thơng tin chung Tên lớp:Cơ điện tử Khóa:14 Tên nhóm: Nhóm 23 3.Họ tên thành viên: Đỗ Công Duy-2019600451 Vũ Văn Hiến -2019601648 Nguyễn Quang An-2019601145 II Nội dung học tập Phần 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 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=70at 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: 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 Mmax mm 200%MM 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 Iư = 60 A, Rưf = Bài Động không 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 cơ 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: 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%M 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%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 TS Nguyễn Anh Tú GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TS Phan Đình Hiếu MỤC LỤ CHƯƠNG PHẦN THỦY LỰC .1 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 .2 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 1.2.2 Tính chọn bơm dầu: .5 1.2.3 Thiết kế mạch thủy lực 1.3 Thiết kế mạch điện điều khiển để vận hành hệ thống theo yêu cầu CHƯƠNG PHẦN ĐỘNG CƠ ĐIỆN Bài Bài .10 Bài 3: 11 Bài 4: 13 TÀI LIỆU THAM KHẢO 17 DANH MỤC HÌNH ẢN Hình 1.1 Biểu đồ trạng thái Hình 1.3 Mạch thủy lực Hình 1.4 Mạch điện điều khiển Hình 2.1 Đường đặc tính tự nhiên đặc tính nhân tạo 10 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Danh sách thiết bị sử dụng…………………………………….8 LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, khoa học kỹ thuật phát triển ngày mạnh mẽ tất lĩnh vực đời sống sản xuất Việc ứng dụng khoa học kỹ thuật vào hoạt động sản xuất đòi hỏi người phải không 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… 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 lực động điện Để báo cáo hoàn thiện hơn, nhóm chúng em hi vọng nhận góp ý từ phía thầy Qua đây, chúng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Phan Đình Hiếu nhiệt tình hướng dẫn đồ án mơn cho chúng em Hà Nội, ngày 30 tháng 11 năm 2021 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 Chú giải: 1S1, 2S1: Nút nhấn A+, A-, B+, B- : Trạng thái hoạt động Xilanh t: Thời gian pittong thực hành trình - Qua biểu đồ trạng thái ta thấy trình di chuyển xilanh Hai trình di chuyển di chuyển lên di chuyển Trong trình di chuyển lên, xilanh tăng tốc 0-0.05m/s 1s đầu giữ tốc độ 0.05m/s 2s cuối giảm tốc từ 0.05m/s-0 1s cuối hành trình Khi xi lanh di chuyển với vận tốc lớn để tiết kiệm thời gian cho hành trình bắt đầu - Hành trình xilanh di chuyển lên (hành trình đẩy): Ban đầu khởi động nút START Khi nhấn nút 1S1, xi lanh bắt đầu di chuyển đẩy lên Trong trình đẩy lên xi lanh thực tăng tốc từ 0-0.05m/s thời gian 1s đầu trì tốc độ 0.05m/s 2s cuối xilanh giảm tốc cuối hành trình từ 0.05-0m/ s 1s cuối hành trình - Hành trình xilanh di chuyển xuống (hành trình về): Khi nhấn nút 1S2, xilanh bắt đầu trình di chuyển Khi nút STOP trạng thái nhấn hệ thống dừng 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 Các kích thước xilanh thủy lực là: đường kính xilanh, chiều dài hành trình piston, đường kính cần piston Để xác định kích thước xilanh thủy 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 có đề Tải trọng động xuất piston tăng tốc hay giảm tốc xác định công thức: Pd = ma ( 1.1 ) Trong đó: m: khối lượng vật thể chuyển động tịnh tiến a: gia tốc vật thể chuyển động trước đạt vận tốc ổn định Đường kính xilanh lực xác định theo cơng thức: D= √ 4P K πpp (1.2) Trong đó: K: hệ số kể tới ảnh hưởng tổn thất(K=1,3) 𝑝: áp suất chất lỏng làm việc (50at = 490,33N/cm2) P: tải trọng tổng cộng Với P = Pt + Pd Pt: tải trọng tĩnh = 1000× 9.8 = 9800N Pd: tải trọng động +) Pd =ma= Pt ∆ V 9800 0,05 × = × =50(N ) g ∆t 9,8 Tải trọng tổng cộng: P = Pt + Pd = 9800+ 50 = 9850(N) Vậy D= √ 4P K πpp = √ × 9850 ×1,3=4,87 (cm) 686,462 πp Lấy trịn đường kính D theo tiêu chuẩn D=50mm Xác định lại áp suất chất lỏng làm việc xylanh thắng tải trọng tác dụng: p= PK ×9850 ×1,3 N = =652,484 =66,59 at 2 πp D πp ×5 cm Đường kính cần piston d xác định gần phụ thuộc vào áp suất p theo tỉ số sau: 𝑝 ≤ 15at 15 < 𝑝 ≤ 50at 50 < 𝑝 ≤ 80 ÷ 100at d =0,3 ÷0,5 D d =0,5 D Áp suất chất lỏng làm việc điều kiện p = 50at< 66,59at< 80at d ta chọn D = 0,7 Đường kính cần piston có giá trị d = 35mm Xác định hành trình piston: Đoạn đường piston chuyển động có gia tốc là: S 1=2 at 2 =0,05 ×1 =0,05=50 mm Đoạn đường piston chuyển động đều: 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: Thể tích cần để đẩy xilanh hành trình tiến ra: +)V 1= πp D πp × 0,52 × S= ×1,5=0,393(l) 4 Thể tích cần để đẩy xilanh hành trình lui +)V 2=πp (D ¿ ¿ 2−d 2) πp ×(0,52−0,352) × S= × 2=0,15 (l) ¿ 4 Gọi lưu lượng thực bơm Q, thời gian hoàn thành chu kỳ là: t= V1 V2 V +V 0,393+ 0,15 + =10⟹ Q= = =0,0543 ( l )=3,258(l/ph) Q Q t -Áp suất bơm Pb= P0=P1= 70at = 68,646 bar -Công suất bơm Nb = Pb/(Q×612) = 0,034(kW) -Cơng suất động điện dẫn động bơm : Ta có: Nđc = Nb/(Hb×Hd) (1.3) 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 ⟹ N dc = 0,034 =0,047( kw) 0,8× 0,9 1.2.3 Thiết kế mạch thủy lực Hình 1.3 Mạch thủy lực 1.3 Thiết kế mạch điện điều khiển để vận hành hệ thống theo yêu cầu Hình 1.4 Mạch điện điều khiển STT Thiết bị Số lượng Xy lanh tác động kép Van tiết lưu Van 4/3 điều khiển điện thủy lực Nút nhấn thường mở Van tràn Bộ bơm cấp dầu Bộ lọc dầu Bình trích chứa Bảng 1.1 Danh sách thiết bị sử dụng 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:ω dm= ndm 1430 = =149,75rad /s 9,55 9,55 Pdm=K Φ dm I dm ωdm ⇒ K Φ dm= ω 0= (2.1) P dm 2,2 ×1000 = =0,574(Wb ) I dm ×ω dm 25,6 ×149,7 U dm 110 = =191,6(rad /s) K Φ dm 0,574 Phương trình cân điện áp chế độ định mức Rưf = Ω: U dm =R I dm + K Φdm ωdm (2.2) ⇒ Ru = U dm−K Φdm ωdm 110−0,574 ×149,7 = =0,94 ( Ω ) 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 ⇒ ω nt = M dm= (2.3) 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) ω dm 149,7 M ntdm = Pdm 2,2× 1000 = =19,13( N m) 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 ⇒ K Φ dm= (2.4) Pdm 13,5 × 1000 = =0,85(Wb) I dm ωdm 145× 110 10 Phương trình cân điện áp chế độ định mức: U dm =R I dm + K Φdm ωdm ⇒ 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) 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) R f 2=λ ( λ−1 ) Ru =1,467× ( 1,467−1 ) × 0,12=0,082( Ω) R f 3=λ ( λ−1 ) Ru=1,4672 × ( 1,467−1 ) ×0,12=0,12(Ω) 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: 11