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

Phần thuỷ khí: Một thiết bị nâng những tải nặng được trang bị hai xy lanh thuỷ lực như hình vẽ.. Để thực hiện điều này, hai trụcpiston nối tới bàn máy phải kéo ra vớicùng vận tốc.. Tải t

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

Hà Nội–Năm 2021

xy lanh thuỷ lực như hình vẽ Giả thiết

2 xy lanh giống hệt nhau và lực phân

bố đều Để thực hiện điều này, hai trục

piston nối tới bàn máy phải kéo ra với

cùng vận tốc Tải trọng tĩnh cực đại tác

dụng lên 2 pittong là 200 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 lỏnglàm việc p=60at Một mạch phải được mở rộng sử dụng một bộ chia lưu lượng.Hai van một chiều được yêu cầu dẫn dòng thuỷ lực trở về qua bộ chia lưu lượng.Một trọng lượng được đặt ở một xy lanh để minh hoạ cho tải một phía

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 thủylực 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

=0,86 Bội số dòng điện mở máy của động cơ

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 (nếu có): Máy tính

MỤC LỤC

MỤC LỤC 5

DANH MỤC HÌNH ẢNH 6

LỜI NÓI ĐẦU 7

CHƯƠNG 1 : PHẦN THỦY KHÍ 8

1.1 Biểu đồ trạng thái 8

1.2 Lưu đồ tiến trình của hệ thống 9

1.3 Tính chọn xy lanh 10

1.4 Tính chọn bơm dầu 11

1.5 Thiết kế mạch thủy lực điều khiển 12

CHƯƠNG 2 : ĐỘNG CƠ ĐIỆN 14

Bài 1 : 14

Bài 2 : 15

Bài 3 : 16

Bài 4 : 18

Bài 5 : 20

Tài liệu tham khảo 22

DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Biểu đồ trạng thái 8

Hình 1.2: Lưu đồ tiến trình của hệ thống 9

Hình 1.3: Mạch thủy lực và điện điều khiển 12

Hình 1.4: Thời gian hành trình đi 12

Hình 1.5 : Thời gian hành trình về 13

Hình 2.1: Đường đặc tính cơ tự nhiên và nhân tạo của động cơ 15

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, khoa học k礃̀ thuật phát triển ngày càng mạnh mẽ trong tất cả cáclĩnh vực của đời sống và xản xuất Việc ứng dụng khoa học k礃̀ thuật vào cáchoạt động sản xuất đòi hỏi con người phải không ngừng học hỏi và nâng caotrình 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 cácsản phẩm của ngành phục vụ trong tất cả các ngành khác trong nền kinh tế như:phục vụ trong lĩnh vực tự động hóa, k礃̀ thuật robot, chế tạo, điều khiển và cảmứng, …

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

Động cơ điện được dùng trong hầu hết mọi lĩnh vực, từ các động cơ nhỏdùng trong lò vi sóng để chuyển động đĩa quay, hay trong các máy đọc đĩa (máychơi CD hay DVD), đến các đồ nghề như máy khoan, hay các máy gia dụng nhưmáy giặt, sự hoạt động của thang máy hay các hệ thống thông gió cũng dựa vàođộng cơ điện

Hệ thống điều khiển thủy lực được sử dụng vô cùng rộng rãi ở rất nhiềulĩnh vực mà ở đó môi trường lao động có sự nguy hiểm, nên hạn chế có sự gópmặt 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 dụngtrong 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, nhómsinh viên chúng em xin trình bày một cách cụ thể về quá trình nghiên cứu tìmhiểu và tính toán về hệ thống thủy lực cũng như động cơ điện Thông qua đó cóthể áp dụng nó vào các bài nghiên cứu khoa học hay vào đồ án tốt nghiệpchuyên 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 Phan Đình Hiếu đã nhiệt tình hướng dẫn

đồ án môn cho chúng em

1.1 Biểu đồ trạng thái

Hình 1.1: Biểu đồ trạng tháiChú giải:

S1, S2: Công tắc cảm biến hành trình

A+, A-,B+,B- : Trạng thái hoạt động của Xilanh

t: Thời gian pittong thực hiện được một hành trình

- Qua biểu đồ trạng thái ta thấy được quá trình di chuyển của 2 xilanh.Hai quá trình di chuyển là di chuyển lên và di chuyển về Trong quá trình di chuyển lên,

2 xilanh đã tăng tốc 0-0.05m/s trong 1s đầu và giữ tốc độ 0.05m/s trong 2s tiếp theo và cuối cùng giảm tốc từ 0.05m/s-0 trong 1s cuối hành trình Khi xi lanh di chuyển về với vận tốc lớn để tiết kiệm thời gian cho hành trình mới bắt đầu

1.2 Lưu đồ tiến trình của hệ thống

Hình 1.2: Lưu đồ tiến trình của hệ thống

- Hành trình xilanh di chuyển lên (hành trình đẩy):

Khi bắt đầu khởi động trạng thái của xilanh Khi đó, 2 xilanh ở trạng thái A1,B1 xilanh không chuyển động Khi nhấn nút S1 và bắt đầu di chuyển đẩy lên Trongquá trình đẩy lên xi lanh đã thực hiện tăng tốc từ 0-0.05m/s trong thời gian 1s đầu và duy trì tốc độ 0.05m/s trong 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

- Hành trình xilanh di chuyển xuống (hành trình về):

Khi nhấn nút S2, khi đó 2 xilanh đang ở vị trí A2,B2 và bắt đầu quá trình di chuyển về Tính chọn xy lanh, tính chọn bơm dầu, và thiết kế mạch thủy lực đápứng yêu cầu đề bài

m : khối lượng của vật thể chuyển động tịnh tiến

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

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

Trong đó:

K: hệ số kể tới ảnh hưởng của tổn thất ( K = 1.3)

p: áp suất của chất lỏng làm việc

Đường kính cần pittong d xác định gần đúng phụ thuộc vào áp suất p theo tỷ lệ

Đường kính cần pittong có giá trị bằng d = 0,5D; d = 10 (mm)

- Đoạn đường pittong chuyển động có gia tốc:

Lấy bơm có lưu lượng tăng dần từng bước 1ml/vòng đến khi đạt 5ml; hiệu suất thể tích là 88% Bơm được điều khiển trực tiếp thông qua một mô tơ điện có tốc

Vậy ta cần chọn bơm có lưu lượng riêng là 0,04 (ml/vg)

1.5 Thiết kế mạch thủy lực điều khiển

Hình 1.4: Thời gian hành trình đi

Hình 1.5 : Thời gian hành trình về

CHƯƠNG 2 : ĐỘNG CƠ ĐIỆN

Bài 1 :

Lời giải:

Đường đặc tính cơ tự nhiên đi qua 2 điểm là điểm A động làm việc ở chế độ

Quy đổi tốc độ động cơ :

Vậy A(14,7;149,7) là 1 điểm thuộc đặc tính cơ tự nhiên

Vậy B(0;191,6) là điểm thuộc đường đặc tính cơ tự nhiên

*Đường đặc tính cơ nhân tạo là đường thẳng đi qua điểm B và điểm C khi động

Hình 2.6: Đường đặc tính cơ tự nhiên và nhân tạo của động cơ

Quy đổi tốc độ động cơ :

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

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

Bài 3 :

 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:

Công suất định mức của động cơ:

(2.3.1)Vơi momen điên từ định mức:

(2.3.2)

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

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

(2.3.4)Với sức điện động phần ứng là

(2.3.5)

 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 vềnguồn

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

(2.3.6)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

(2.3.7)Với Diện trở của mạch điện

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 Hãy xác định tốc độ động cơ  khi mô men phụ tải bằng định mức, trong mạch rôto mắc thêmđiện trở phụ đã quy đổi về stato là 1,2Ω; trong mạch stato mắc thêm điện kháng X1f = 0,75

Lời giải:

Xét thời điểm động cơ hoạt đông ở chế độ định mức

Quy 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:

Với 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 và điện kháng

Vì momen phụ tải bằng momen định mức nên:

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:

Áp dây định mức: Vđm = 660V / 380V – Y/ (Tần số nguồn điện f = 50 Hz).Tốc độ định mức của động cơ : nđm = 980 vòng/phút

Hiệu suất định mức là : đm = 93,5%

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

Lời giải:

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 :

Tổn hao công suất trong động cơ :

Công suất điện từ :

(2.5.3)

Tài liệu tham khảo

DHCNHN

trình Hệ thống tự động thủy khí NXB Khoa học tự nhiên và Công nghệ.

Máy điện 1 NXB KH&KT.

Máy điện 2 NXB KH&KT.