Đang tải... (xem toàn văn)
Trang 1 Hà Nội: 2020 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ------ Ộ CƠNG THƯƠNGTRƯỜNG ĐẠỌỆỘKHOA CƠ KHÍ Ộ CƠNG THƯƠNGTRƯỜNG ĐẠỌỆỘKHOA CƠ KHÍ Ộ CƠNG THƯƠNGTR
lOMoARcPSD|39222806 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ - - Ộ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠ Ọ Ệ Ộ KHOA CƠ KHÍ BÀI TẬP LỚN MÔN CƠ CẤU CHẤP HÀNH VÀ ĐIỀU KHIỂN Ộ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠ Ọ Ệ Ộ KHOA CƠ KHÍ Giáo viên hướng dẫn : TS Sinh viên thực hiện : 1 Trần Thị Nhất 2018602868 Ộ CÔNG THƯƠNG 2 Nguyễn Trần Nhật 2018604969 TRƯỜNG ĐẠ Ọ Ệ Ộ 3 Lê Duy Nhất 2018603843 KHOA CƠ KHÍ Lớp : ĐH CƠ ĐIỆN TỬ 2 – K13 Hà Nội: 2020 Ộ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠ Ọ Ệ Ộ KHOA CƠ KHÍ Downloaded by MON HOANG (monmon3@gmail.com) lOMoARcPSD|39222806 LỜI MỞ ĐẦU Downloaded by MON HOANG (monmon3@gmail.com) lOMoARcPSD|39222806 1 Phần thủy khí Thiết bị cấp phôi cung cấp các phôi chưa gia công vào trạm máy gia công Tải trọng tĩnh cực đại tác dụng lên pittong là 150 kg, vận tốc chuyển động ổn định của pittong là 0.06 m/s , thời gian tăng tốc từ 0 tới 0.06m/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 6 s; áp suất của chất lỏng làm việc p=30at Khi vận hành van 4/3 giữ trạng thái, cần piston của xilanh tác dụng kép (1A) sẽ ra vào theo ý muốn của người thợ 1.1 Vẽ biểu đồ trạng thái, lưu đồ tiến trình của hệ thống 1.1.1 Biểu đồ trạng thái của hệ thống Hình 1-1 Biểu đồ trạng thái của hệ thống Downloaded by MON HOANG (monmon3@gmail.com) lOMoARcPSD|39222806 1.1.2 Lưu đồ tiến trình của hệ thống Hình 1-2 Lưu đồ tiến trình của hệ thống Downloaded by MON HOANG (monmon3@gmail.com) lOMoARcPSD|39222806 1.2 Tính chọn xy lanh, tính chọn bơm dầu, và thiết kế mạch thủy lực đáp ứng yêu cầu đề bài 1.2.1 Tính chọn xy lanh Các kích thước cơ bản của xilanh là: đường kính trong của xy lanh, chiều dài hành trình pittong, đường kính cần pittong Để xác định các kích thước cơ bản của xy lanh trước tiên phải xác định tải trọng cực đại tác dụng lên pittong Tải trọng đó bao gồm tải trọng tĩnh và tải trọng động Tải trọng tĩnh đề đã có, tải trọng động xuất hiện khi pittong tăng tốc hay giảm tốc và có thể đước xác định bằng công thức: P = m.a Trong đó: m: khối lượng của vật thể chuyển động tịnh tiến a: gia tốc của vật thể chuyển động trước khi đạt vận tốc tối đa a) Đường kính của xy lanh được xác định bởi công thức: D = 4P K p Trong đó: P = Ps + Pd K: hệ số kể tới ảnh hưởng của tổn thất ( lấy K= 1.3) p: áp suất của chất lỏng làm việc Tải trọng động: Pd = ma = Ptg vt = 1500 9.8 0, 06 1 = 9,18(N) Tải trọng tổng cộng: P = Pt + Pd = 1500 + 9,18 = 1509,18N Quy đổi 30at = 294,3N / cm2 (tính theo đơn vị kỹ thuật) Vậy: D = 4.1509,18 1,3 = 2,91(cm) 3,14.294, 3 Lấy tròn đường kính D theo tiêu chuẩn D=40mm Xác định lại áp suất của chất lỏng làm việc để cho xy lanh thắng được tải trọng tác dụng: p = D2 4PK = 3,14.42 4.1509,18.1,3 = 156, 20(N / cm2) = 15,93(at) Downloaded by MON HOANG (monmon3@gmail.com) lOMoARcPSD|39222806 Đường kính cần pittong d xác định gần đúng phụ thuộc vào áp suất p theo tỉ số d D sau: p 15at 15at p 50at 50at p 80 100at d = 0,3 0,35 d = 0,5 d = 0,7 D D D Áp suất của chất lỏng làm việc trong điều kiện bài toán p=15,93at vì vậy ta chọn d = 0,5 D Đường kính cần pittong có gí trị bằng d=20mm, D=40mm b) Xác định hành trình pittong: Đoạn đường pittong chuyển động có gia tốc là: at2 2 2S1 = 2 = 0.06.1 = 0.06(m) = 60(mm) 2 Đoạn đường pittong chuyển động đều: S2 = Vp.t = 0,05.4 = 0.2(m) = 200(mm) Hành trình pittong: S = 2S1 + S2 = 60 + 200 = 260(mm) 1.2.2 Tính chọn bơm dầu Thể tích cần để đẩy xy lanh ở hành trình tiến ra: D2 0.042 V1 = S = 0, 26 = 0.327(l) 4 4 Thể tích để đẩy xy lanh ở hành trình thu về: (D2 − d 2 ) (0, 042 − 0.022 ) V2 = S = 0, 26 = 0, 245(l) 4 4 Gọi lưu lượng thực của bơm là Q, thời gian T hoàn thành mỗi chu kỳ là: T = V1 + V2 = 12 Q = V1 +V2 = 0,327 + 0, 245 = 0, 04767(l / s) QQ 12 12 Downloaded by MON HOANG (monmon3@gmail.com) lOMoARcPSD|39222806 Lấy bơm có lưu lượng tăng dần từng bước 1ml/vòng đến khi đạt 5ml; hiệu suất thể tích là 88%, hiệu suất tổng là 80% Bơm được điều khiển trực tiếp thông qua một mô tơ điện có tốc độ 1430 vòng/phút Ta có lưu lượng riêng của bơm: Dp = Q = 0, 04767 = 2, 27(ml / vg) np.nv 1430 0,88 60 Vậy ta cần chọn bơm có lưu lượng riêng là 2,27ml/vg Công suất truyền động động cơ: N = p.Q = 15,93.0, 04767 = 0,15(KW ) = 150W 612.nt 612.0, 8 1.2.3 Thiết kế mạch điện - thủy lực Hình 1-3 Mạch điện - thủy lực Downloaded by MON HOANG (monmon3@gmail.com) lOMoARcPSD|39222806 STT Thiết bị Số lượng 1 1 Bộ bơm cấp dầu 1 1 2 Van giảm áp 1 1 3 Xilanh tác động kép 2 1 4 Van đảo chiều 4/3 điện tử tác động kép 1 2 5 Van tiết lưu 2 1 6 Nút nhấn nhả thường mở 3 7 Nút nhấn giữ thường mở 8 Nút nhấn giữ thường đóng 9 Rơ le 10 Công tắc hành trình 11 Bộ lọc dầu 12 Đồng hồ đo áp suất Downloaded by MON HOANG (monmon3@gmail.com) lOMoARcPSD|39222806 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 vg/phút Vẽ đặc tính cơ tự nhiên và nhân tạo với Rưf = 0,78 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 [Mđm; ωđm] ; − Điểm không tải lý tưởng [M = 0; ω = ω0 ]; − Điểm ngắn mạch [Mnm; ω = 0] Quy đổi n → , ta có ndm = 1430vg / ph dm = 2.ndm 60 = 2.1430 60 = 149, 75(rad / s) Moment cơ định mức: M dm = Pdm = 2200 = 14, 7(N.m) dm 149, 75 Như vậy ta có điểm thứ nhất trên đặc tính cơ tự nhiên cần tìm là: − Điểm định mức: [14,7 ; 149,75] Ta có phương trình cân bằng điện áp ở chế độ định mức: Udm = Ru Idm + Kdm.dm Mà Ru = (1− Pdm ) Udm = (1− 2200 ) 110 = 0.94() Udm.Idm Idm 110.25, 6 25, 6 Kdm = Udm − Ru.Idm = 110 − 0,94.25, 6 = 0.574(T ) dm 149, 75 Tốc độ không tải lý tưởng 0 = Udm = 110 = 191, 6(rad / s) Kdm 0.574 Vậy ta có: − Điểm không tải lý tưởng [0; 191,6]; Vậy ta có thể dựng được đường đặc tính cơ tự nhiên như hình dưới (đường 1) Downloaded by MON HOANG (monmon3@gmail.com) lOMoARcPSD|39222806 b) Xây dựng đường đặc tính cơ nhân tạo: Khi thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng thì tốc độ không tải lý tưởng không thay đổi, nên ta có thể vẽ đặc tính cơ nhân tạo qua các điểm không tải lý tưởng [0; ω0 ] và điểm tương ứng với tốc độ nhân tạo [Mđm; ωnt] Tốc độ góc nhân tạo (với mô men định mức) nt = Udm − (R + Ruf ).Idm = 110 − (0,94 + 0, 78).25, 6 = 115(rad / s) Kdm 0, 574 Ta có: − Điểm tương ứng với tốc độ nhân tạo [14,7; 115] Vậy ta có thể dựng được đường đặc tính cơ nhân tạo có điện trở phụ trong mạch phần ứng như hình dưới (đường 2): Hình 2-1 Đường đặc tín cơ tự nhiên và đường đặc tính cơ nhân tạo Downloaded by MON HOANG (monmon3@gmail.com) lOMoARcPSD|39222806 Bài 2: Tìm trị số của các cấp mở máy của động cơ một chiều kích từ độc lập có thông số: Pđm = 13,5KW; Uđm = 110 V; Iđm = 145 A; nđm = 1050 vg/ph Biết rằng Mmm = 200%Mđm, mở máy với 3 cấp điện trở Giải: Quy đổi n → , ta có ndm = 1050vg / ph dm = 2.ndm 60 = 2.1050 60 = 109,96(rad / s) Moment cơ định mức: M dm = Pdm = 13500 = 122, 78(N.m) dm 109,96 Với động cơ có số cấp khởi động là m=3, ta có: = 3 R1 Ru Trong đó: R1 = Udm mà Mmm=2.Mđm => I1=2.Iđm I1 R1 = Udm = Udm = 110 = 0,379() I 1 2.I dm 2.145 Ru = 0,5(1− Pdm ).Udm = 0,5(1− 13500 ) 110 = 0, 058() Udm Idm Idm 110.145 145 = 3 R1 = 3 0,379 = 1,867() Ru 0, 058 Suy ra được: R2 = 2.Ru =1,8762.0,058 = 0, 202() R3 = .Ru = 1,876.0, 058 = 0,108() Ta tính được trị số các cấp mở máy là: Ruf 1 = R3 − Ru = 1,108 − 0, 058 = 0, 05() Ruf 2 = R2 − Ru = 1, 202 − 0,108 = 0, 094() Ruf 3 = R1 − R2 = 0,379 − 0, 202 = 0,177() Downloaded by MON HOANG (monmon3@gmail.com) lOMoARcPSD|39222806 Bài 3: Động cơ một chiều kích từ độc lập có thông số: Pđm = 29 KW; Uđm = 440 V; Iđm = 79 A; nđm = 1000 vg/ph; Rư = 0,05 Rđm làm việc ở chế độ hãm tái sinh Xác định khi Iư = 60 A, Rưf = 0 Giải: Quy đổi n → , ta có ndm = 1000vg / ph dm = 2.ndm 60 = 2.1000 60 = 104, 72(rad / s) Ta có phương trình hãm tái sinh: Ih = Uu − Eu = K.0 − K. 0 R R Từ đó suy ra được Tốc độ quay động cơ khi hãm là: = −Ih R + 0 K Ta có phương trình cân bằng điện áp tại lúc Iu = 0 là: Udm = Kdm.0 0 = Udm = Udm.dm.Idm = 440.104, 72.79 = 125,52(rad / s) Kdm Pdm 29000 Và: R = Ru = 0,05.Rdm = 0,05 440 79 = 0, 278() K = Kdm = Pdm = 29000 = 3,5(T ) dm.Idm 104, 72.79 Vậy tốc độ góc khi Iu = 60A là: = −Ih RK + 0 = −(−60) 0, 278 3,5 +125,52 = 130, 29(rad / s) Downloaded by MON HOANG (monmon3@gmail.com) lOMoARcPSD|39222806 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 mômen 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 Giải: Ta có phương trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ ba pha là: M= 3U1 f2 R2 ' 2 2 R2 ' S0 R1 + + X nm S Trong đó: M = Rdm = 0 U1 f = Udm = 380 = 220(V ) 33 R2 ' = R2' + R2 f' = 0, 24 + 0,12 = 1, 44() R1 = 0, 2() X nm = X1 + X 2' + X1 f = 0,39 + 0, 46 + 0, 75 = 1, 6() Downloaded by MON HOANG (monmon3@gmail.com) lOMoARcPSD|39222806 Bài 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 vòng/phút 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 ? 2 Dòng điện định mức cấp vào stator động ? 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 Giải: Downloaded by MON HOANG (monmon3@gmail.com)