Báo cáo bài tập lớn môn cơ cấu chấp hành và điều khiển 4

Ngày nay động cơ điện được dùng trong hấu hết mọi lĩnh vực, từ các động cơ nhỏdùng trong lò vi sóng để chuyển động đĩa quay, hay trong các máy đọc đĩa máy chơi CD hay DVD, đến các đồ ngh

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN CƠ CẤU CHẤP HÀNH VÀ

ĐIỀU KHIỂN

Giáo viên hướng dẫn : TS Phan Đình Hiếu

Nhóm sinh viên thực hiện : Nguyễn Chí Thanh 2019606549 Dương Đức Tâm 2019606606

PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHÓM

I Thông tin chung

1 Tên lớp: Cơ điện tử 4 Khóa: k14

2 Tên nhóm: Nhóm 24

3.Họ và tên thành viên: Dương Đức Tâm-2019606606

Nguyễn Chí Thanh-2019606549

II Nội dung học tập

1 Phần thuỷ khí: Cửa kho đông

lạnh được mở và đóng bằng xy lanh thuỷ

lực Tải trọng tĩnh cực đại tác dụng lên

pittong là 100 kg, vận tốc chuyển động ổn

định của pittong là 0.05 m/s, thời gian

tăng tốc từ 0 tới 0.05m/s 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 4s; áp suất của

chất lỏng làm việc p=70at Bình tích thuỷ

lực được lắp cho phép cửa đóng mở được trong cả trường hợp hỏng nguồn điện.Van 4/3 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 toàncắt mạch để tránh cho người bị mắc kẹt ở cửa trong trường hợp này không cầnthiết Chức năng ngắt này thông thường được thực hiện bằng hệ thống điều khiểnđiện 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?

- 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 2: Tìm trị số của các cấp mở máy của động cơ một chiều kích từ độc lập

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

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 Động Thủy Khí.

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

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

DANH MỤC HÌNH ẢNH 2

DANH MỤC BẢNG BIỂU 2

LỜI NÓI ĐẦU 3

LỜI CẢM ƠN 4

CHƯƠNG 1 : PHẦN THỦY KHÍ 5

1.1.Vẽ biểu đồ trạng thái, lưu đồ tiến trình của hệ thống 5

1.1.1 Vẽ biều đồ trạng thái 5

1.1.2 Lưu đồ tiến trình 6

1.2 Tính chọn xy lanh, tính chọn bơm dầu, và thiết kế mạch thủy lực đáp ứng yêu cầu đề bài 7

1.2.1 Tính chọn xylanh 7

Chọn các thành phần thủy lực : 7

1.2.3 Thiết kế mạch thủy lực đáp ứng yêu cầu đề bài 11

CHƯƠNG 2 : PHẦN ĐỘNG CƠ ĐIỆN 14

Bài 1 14

Bài 2 15

Bài 3 16

Bài 4 18

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 1: Biểu đồ trạng thái hệ thống 6

Hình 1 2: Lưu đồ tiến trình hệ thống 7

Hình 1 3: Mạch thủy lực cho hệ thống 12

Hình 1 4: Mạch điện điều khiển 13

Hình 1 5: Xylanh tiến ra 13

Hình 1 6: Xylanh lùi về 14

Hình 1 7: Đường đặc tính cơ tự nhiên và đường đặc tính cơ nhân tạo 16

DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1:Kích thước đường kính xy lanh (đơn vị : milimet) 9

Bảng 2: Áp suất tỉ lệ với đường kính 10

Bảng 3:Danh sách các thiết bị sử dụng 14

LỜI NÓI ĐẦU

Động cơ điện là máy điện dùng để chuyển đổi năng lượng điện sang năng lượng cơ học Hầu hết động cơ điện hiện có hoạt động theo hiệu ứng điện từ Một số ít là Động

cơ áp điện hoạt động dựa trên hiệu ứng áp điện, và thường là động cơ cỡ nhỏ hoặc siêu nhỏ.

Các động cơ điện thường gặp dùng trong gia đình như quạt điện, tủ lạnh, máy giặt, máy bơm nước, máy hút bụi Ngược lại với Động cơ điện là máy dùng để chuyểnđổi từ cơ sang điện, được gọi là máy phát điện Máy phát có hai loại chính là máy phát điện xoay chiều (alternator) và một chiều (dynamo)

Ngày nay động cơ điện được dùng trong hấu hết mọi lĩnh vực, từ các động cơ nhỏdùng 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 thuỷ lực (Hydraulic systems) được sử dụng nhiều trong ngành chế tạo máy hiện đại và trong công nghiệp lắp ráp Ngoài ra, công nghệ thuỷ lực còn được ứng dụng trong một số lĩnh vực đặc biệt khác như hàng hải, khai thác hầm mỏ, hàng

Cơ cấu chấp hành và điều khiển GVHD : TS Phan Đình Hiếu

LỜI CẢM ƠN

Chúng em xin trân trọng cảm ơn đến tất cả các quý thầy cô khoa Cơ Khí trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội, những người đã trang bị cho chúng em những kiến thức cơ bản, cũng như đã nhiệt tình quân tâm giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi để chúng em được học tập, nghiên cứu hoàn thành báo cáo bài tập lớn môn Cơ cấu chấp hành và điều khiển này

Chúng em xin cám ơn

Trước tiên, chúng em xin được gửi lời cảm ơn trân trọng và sâu sắc nhất thầy Phan Đình Hiếu – người đã hết sức tạo điều kiện và tận tình hướng dẫn, động viên chúng em trong suốt quá trình nghiên cứu thực hiện bài tập lớn môn học này

Trân trọng!

Hà Nội, ngày tháng năm 2021

Sinh viên thực hiệnNguyễn Chí Thanh Dương Đức Tâm

8

Cơ cấu chấp hành và điều khiển GVHD : TS Phan Đình Hiếu

CHƯƠNG 1 : PHẦN THỦY KHÍ 1.1.Vẽ biểu đồ trạng thái, lưu đồ tiến trình của hệ thống

1.1.1 Vẽ biều đồ trạng thái

Hình 1 1: Biểu đồ trạng thái hệ thống

Chú giải:

 S1,S2 là công tắc hành trình

 A-,A+ là trạng thái hoạt động của xylanh

 Qua biểu đồ trạng thái ta thấy được quá trình di chuyển của xylanh Haiquá trình di chuyển lên và di chuyển về Vận tốc chuyển động ổn định của pittong là 0.05 m/s, thời gian tăng tốc từ 0 tới 0.05m/s 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 4s

Cơ cấu chấp hành và điều khiển GVHD : TS Phan Đình Hiếu

1.1.2 Lưu đồ tiến trình

Hình 1 2: Lưu đồ tiến trình hệ thống

Chú giải:

 Khi bắt đầu khởi động trạng thái của xylanh ta nhấn nút start thì xylanh

sẽ tự động đi vào Trong quá trình đi vào xylanh đã thực hiện tăng tốc

10

Cơ cấu chấp hành và điều khiển GVHD : TS Phan Đình Hiếu

từ 0 đến 0,05 m/s trong thời gian 1s và duy trì tốc độ 0,05 m/s trong thời gian 2s tiếp theo và cuối cùng xilanh giảm tốc ở cuối hành trình từ 0.05-0m/s trong 1s cuối cùng của hành trình Khi S1=1 xylanh bắt đầu

+) Bơm dầu (bánh răng)

Yêu cầu đề bài:

(Thời gian giảm tốc ở cuối hành trình bằng thời gian tăng tốc)

Cơ cấu chấp hành và điều khiển GVHD : TS Phan Đình Hiếu

P d =m a=m Δv

Δt=1 00.0,05

1 =5 (N )

m: khối lượng của vật thể chuyển động tịnh tiến

a: gia tốc của vật thể chuyển động trước khi đạt vận tốc ổn định

- Đường kính của xy lanh lực được xác định theo công thức:

Đường kính của xi lanh được xác định theo công thức:

K: Hệ số kể tới ảnh hưởng của tổn thất

p: áp suất làm việc của chất lỏng

Theo tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 7969:2008 Về Hệ thống thủy lực/khí nén- Đường kính lỗ xy lanh và cần pít tông- Hệ mét

125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400 450 500

Bảng 1:Kích thước đường kính xy lanh (đơn vị : milimet )

Lấy tròn đường kính D theo tiêu chuẩn D = 16mm Xác định lại áp suất của chất lỏng làm việc để cho xy lanh thắng được tải trọng tác dụng:

Bảng 2: Áp suất tỉ lệ với đường kính

Áp suất của chất lỏng làm việc trong điều kiện bài toán :

12

Cơ cấu chấp hành và điều khiển GVHD : TS Phan Đình Hiếu

Cơ cấu chấp hành và điều khiển GVHD : TS Phan Đình Hiếu

⟹ N dc= 0,33

0,8× 0,9 =0 , 46 (kw)

14

Cơ cấu chấp hành và điều khiển GVHD : TS Phan Đình Hiếu

1.2.3 Thiết kế mạch thủy lực đáp ứng yêu cầu đề bài

Hình 1 3: Mạch thủy lực cho hệ thống

Cơ cấu chấp hành và điều khiển GVHD : TS Phan Đình Hiếu

Hình 1 4: Mạch điện điều khiển

Chạy mô phỏng

Hình 1 5: Xylanh tiến ra

16

Cơ cấu chấp hành và điều khiển GVHD : TS Phan Đình Hiếu

Hình 1 6: Xylanh lùi về

Cơ cấu chấp hành và điều khiển GVHD : TS Phan Đình Hiếu

CHƯƠNG 2 : PHẦN ĐỘNG CƠ ĐIỆN

Bài 1: Cho động cơ một chiều kích từ độc lập có thông số: Pđm = 2,2 KW;

Bài giải a) Xây dựng đường đặc tính cơ tự nhiên

Đường đặc tính cơ tự nhiên có thể vẽ qua 2 trong số 3 điểm: Điểm định mức [

ω0= U đm

K ∅ đm=110

0,57 =192,98 (rad

s )

Ta có điểm thứ hai của đặc tính là:[0;192,98]

Vậy đường đặc tính cơ tự nhiên là một đường thẳng đi qua hai điểm có tọa độ [0;192,98] và [14,69;149,74]

18

Cơ cấu chấp hành và điều khiển GVHD : TS Phan Đình Hiếu

Tọa độ điểm tương ứng với tốc độ nhân tạo:[14,69;114,84]

Do đó đường đặc tính cơ nhân tạo là một đường thẳng đi qua hai điểm có tọa độ:[0;192,98] và [14,69;114,84]

Như vậy ta có thể dựng được đường đặc tính cơ tự nhiên(đường 1) và đường đặc tính cơ nhân tạo (đường 2) như hình dưới đây:

Hình 1 7: Đường đặc tính cơ tự nhiên và đường đặc tính cơ nhân tạo

Bài 2: Tìm trị số của các cấp mở máy của động cơ một chiều kích từ độc

ω(rad

s )

M(N.m)

Cơ cấu chấp hành và điều khiển GVHD : TS Phan Đình Hiếu

Trị số từng cấp điện trở mở máy được tính như sau:

Vậy ta có 3 cấp điện trở mở máy lần lượt là:

Cơ cấu chấp hành và điều khiển GVHD : TS Phan Đình HiếuKhi động cơ làm việc tại chế độ định mức.

Quy đổi giá trị tốc độ động cơ:

Công suất định mức của động cơ:

(3.1)Với momen điên từ định mức:

(3.2)

Áp dụng phương trình cân bằng điện áp cho động cơ điện 1 chiều kích từ độclập

(3.3)Khi động cơ làm việc tại chế độ định mức

(3.4)Với sức điện động phần ứng là

(3.5)

Cơ cấu chấp hành và điều khiển GVHD : TS Phan Đình HiếuKhi 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 vềnguồn.

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

(3.6)Dòng điện và momen điện từ trong chế độ làm việc hãm tái sinh đều âm

và tốc độ quay của động cơ sẽ lớn hơn tốc độ không tải định mức

Tốc độ quay của động cơ:5

Với Diện trở của mạch điện

Bài 4: Động cơ không đồng bộ ba pha có thông số Pđm = 22,5 kW; Uđm =

Cơ cấu chấp hành và điều khiển GVHD : TS Phan Đình HiếuQuy đổi giá trị tốc độ động cơ:

Công suất định mức của động cơ:

Khi mạch điện chưa mắc thếm điện kháng và trở kháng

Momen điện từ định mức:

Vơi S là hệ số trượt của động cơ:

 Xét động cơ hoạt động ở chế độ mang tải và thay đổi giá trị điện trở vàđiện kháng

Vì momen phụ tải bằng momen định mức nên:

Cơ cấu chấp hành và điều khiển GVHD : TS Phan Đình Hiếu

 Tốc độ động cơ khi đó:

Bài 5: Cho một động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc có các thông số

sau:

50 Hz )

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?

Công suất điện từ? Khi biết tổn hao ma sát cơ, quạt gió chiếm 15% tổng tổnhao của động cơ; tổn hao thép chiếm 25% tổng tổn hao

Lời giải:

24

Cơ cấu chấp hành và điều khiển GVHD : TS Phan Đình Hiếu

1 Xét động cơ làm việc tại chế độ định mức

Quy đổi giá trị tốc độ động cơ:

Cường độ dòng điện định mức cấp vào stator

3 Tổn hao công suất trong động cơ

Công suất điện từ

Cơ cấu chấp hành và điều khiển GVHD : TS Phan Đình Hiếu

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Giáo Trình Truyền Động Điện Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội, Tác giả : Bùi Quốc Khánh.

2 Hệ Thống Tự Động Thủy Khí Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội ,Tác giả :Bùi Thanh Lâm,Lê Ngọc Duy,Lưu Vũ Hải,Ngô Văn Tâm.

26