Điền các thông tin thiết bị còn thiếu của hệ thống truyền động và điều khiển thủy lực vào bảng 1... Quy trình hoạt động như sau: Nhấn nút S1 thì xylanh cylinder A đi ra A+, khi đủ áp suấ
Trang 1ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
Khoa Cơ khí Chế tạo máy
Bộ môn: Cơ điện tử
ĐỀ THI MÔN: TRUYỀN ĐỘNG KHÍ NÉN-THỦY LỰC
Mã môn học: 1129050 Học kỳ: 1, Năm học 2011-2012,
ĐỀ SỐ: 1 Đề thi có 6 trang, Thời gian: 60 phút,
Được phép sử dụng tài liệu (trừ laptop)
Sinh viên làm bài trên đề thi, nộp lại đề thi
MSSV: STT:
Bài 1: (3 điểm)
a Điền các thông tin thiết bị còn thiếu của hệ thống truyền động và điều khiển thủy lực vào bảng 1 (Với 5 thông tin còn thiếu từ 1 đến 5 và điền thông tin 3 bằng tiếng Việt) (1 điểm)
Bảng 1: Bảng thiết bị của Bài 1
Xylanh tác động 2
chiều (Double-Acting
cylinder)
2
Van một chiều
(Non-return or Check
valve)
1
4
Van áp suất
(Pressure-control
Áp suất cài đặt
30 bar
Van giảm áp
(Pressure-reducing
valve)
2
1
3
1
Khối bơm (bơm, van
tràn, bể chứa…)
(Pump)
4
1
Áp suất bơm
50 bar
Nút nhấn S1 và S2
(Điện – thường mở)
(Button – NO)
5
2
Công tắc hành trình
Trang 2b Cho biểu đồ hành trình bước như hình 1 Quy trình hoạt động như sau: Nhấn nút S1 thì xylanh (cylinder)
A đi ra (A+), khi đủ áp suất cài đặt thì xylanh B tự động đi ra (B+), khi xylanh B đi ra tới cuối hành trình chạm công tắc đặt ở cuối hành trình S3 thì dừng lại Sau đó nhấn nút S2 thì xylanh B tự động đi về (B-), khi
đủ áp suất cài đặt thì xylanh A cũng về (A-) Sử dụng các thiết bị thuộc bảng 1 (số lượng nhỏ hơn hoặc bằng
số lượng thiết bị đề cập trên bảng 1) để thiết kế mạch truyền động thủy lực và hệ thống điều khiển điện với
sơ đồ hành trình bước như hình 1 (2 điểm)
Hình 1: Sơ đồ hành trình bước của Bài 1 (b).
Trang 3Bài 2: (3 điểm) Cho hệ thống tự động với 3 xylanh A, B và C với sơ đồ hành trình bước như hình 2 Ngoài
ra còn có 1 cảm biến để phân lọai sản phẩm Khi nhấn nút nhấn START xylanh A đi ra (A+) khi đến cuối hành trình chạm công tắc hành trình S2 Nếu có tín hiệu cảm biến (CB =1) thì xylanh B đi ra, nếu không có tín hiệu cảm biến (CB=0) thì xylanh C đi ra Sau đó tùy theo tín hiệu cảm biến thì xylanh A và B hoặc A và
C đi về Sau đó xylanh A ra và về 1 lần nữa để hoàn thành chu kỳ hoạt động Hệ thống truyền động khí nén
như hình 3 Các xylanh tác động 2 chiều B và C được điều khiển bới van 5/2 tác động 1 bên bằng solenoid
quay trở về bằng lò xo Xylanh tác động 2 chiều A được điều khiển bởi van 5/2 tác động 2 bên bằng solenoid Yêu cầu sinh viên vẽ mạch điện điều khiển 3 xylanh A, B, C với sơ đồ hành trình bước đã cho
Hình 2: Sơ đồ hành trình bước của bài 2.
5 1 3
5 1 3 Y3
5 1 3 Y4
Hình 3: Sơ đồ truyền động khí nén của bài 2.
Trang 4Bài 3: (2 điểm) Cho sơ đồ mạch điều khiển hệ thống khí nén như hình 4 Tín hiệu tác động là nút nhấn Start
Thời gian di chuyển của đầu piston (pittông) từ công tắc hành trình S1 đến S2 là 5 giây và S2 đến S1 ngược
Trang 5lại cũng là 5 giây Với tín hiệu của nút nhấn Start cho như trên sơ đồ hành trình bước ở hình 5, hãy vẽ biểu
đồ đáp ứng của xylanh (Vẽ trực tiếp vào hình 5).
5 1 3
2
2
5 1 3
5 1 3
5 1 3
5 1 3
2
S2
Start
Hình 4: Sơ đồ mạch điều khiển khí nén bài.
Hình 5: Sơ đồ hành trình bước bài 3.
Bài 4: (2 điểm) Một khối lượng 2000 kg được xylanh thủy lực đẩy ra trên mặt phẳng nằm ngang từ trạng
thái đứng yên đến vận tốc chuyển động bình ổn là 1m/giây với khoảng di chuyển là 50 mm Hệ số ma sát
Trang 6giữa tải và nền là 0.15 Áp suất dầu lên xylanh là 100 bar Trong quá trình chuyển động, ma sát trong xy lanh thủy lực và sự rò rỉ làm cho áp suất giảm đi 5 bar Giả sử áp suất của cửa xả của xylanh là 0 bar Tính đường kính piston (pittông) để di chuyển khối lượng trên
- Hết
-Bộ môn Cơ điện tử
ĐÁP ÁN
Bài 1: (3 điểm)
Trang 7a Điền các thông tin thiết bị của hệ thống truyền động thủy lực và điều khiển còn thiếu vào bảng 1 (Với 5
thông tin còn thiếu từ 1 đến 5) (1 điểm)
Bảng 1: Bảng thiết bị của Bài 1
Xylanh tác động 2
đặt 30 bar
3 Van đảo chiều 4/3
tác động 2 bên bằng
solenoid
1
Khối bơm (bơm, van
Relay (Rơle)
2
Nút nhấn S1 và S2
(Điện – thường mở)
Công tắc hành trình
S3
1
b Biểu đồ hành trình bước như hình 2.Nhấn nút S1 thì xylanh A đi ra (A+) trong 10 giây, sau đó xylanh B
tự động đi ra (B+) trong 10 giây tiếp theo, khi xylanh B đi ra tới cuối hành trình chạm công tắc đặt ở cuối hành trình S3 thì dứng Sau đó nhấn nút S2 thì xylanh B tự động đi về (A-) trong 10 giây, sau đó xylanh A cũng về (A-) trong 10 giây Sử dụng các thiết bị thuộc bảng 1 (số lượng nhỏ hơn hoặc bằng số lượng thiết bị
đề cập trên bảng1) để thiết kế mạch truyền động thủy lực và hệ thống điều khiển điện với sơ đồ hành trình bước như hình 2 ( 2 điểm)
Trang 8Hình 1: Sơ đồ hành trình bước của Bài 2 (b).
Bài 3: (3 điểm)
Cho hệ thống tự động với 3 xylanh A, B và C với sơ đồ hành trình bước như hình 2 Ngoài ra còn có 1 cảm
biến để phân lọai sản phẩm Khi nhấn nút nhấn START xylanh A đi ra (A+) khi đến cuối hành trình chạm công tắc S2 Nếu có tín hiệu cảm biến (CB =1) thì xylanh B đi ra, nếu không có tín hiệu cảm biến (CB=0) thì xylanh C đi ra Sau đó tùy theo tín hiệu cảm biến thì xylanh A và B hoặc A và C đi về Sau đó xylanh A ra
và về 1 lần nữa để hoàn thành chu kỳ hoạt động Hệ thống truyền động khí nén như hình 3 Các xylanh tác
động 2 chiều B và C được điều khiển bới van 5/2 tác động 1 bên bằng solenoid quay trở về bằng lò xo Xylanh tác động kép A được điều khiển bởi van 5/2 tác động 2 bên bằng solenoid Yêu cầu sinh viên vẽ mạch điện điều khiển 3 xylanh A, B, C với sơ đồ hành trình bước đã cho
Trang 9Hình 2: Sơ đồ hành trình bước của bài 2.
5 1 3
5 1 3 Y3
5 1 3 Y4
Hình 3: Sơ đồ truyền động khí nén của bài 2.
+24V
0V
S1
K4
K2
K1
K1
S4
K1
K3
K2
K2 S6
S3
S5
S1
K4 K3
K3
K1
K4
K4
K1
S2
CB K2
K1
S2
CB
K2 K3
CB
2
3
11
15
16
6 14
8 12
9 13
Bài 4: (2 điểm) Cho sơ đồ mạch điều khiển hệ thống khí nén như hình 4 Tín hiệu tác động là nút nhấn Start
Thời gian di chuyển của đầu piston từ công tắc hành trình S1 đến S2 là 5 giây và S2 đến S1 ngược lại cũng
là 5 giây Hãy vẽ sơ đồ hành trình bước của hệ thống náy (Vẽ trực tiếp vào hình)
Trang 104 2
5 1 3
2
2
1 3
4 2
5 1 3
4 2
5 1 3
4 2
5 1 3
4 2
5 1 3
2
1 3
1 3 S2
Start
Hình 4: Sơ đồ mạch điều khiển khí nén bài
Bà
i 4: (2 điểm) Một khối lượng 2000 kg được xylanh (cylinder) thủy lực đẩy ra trên mặt phẳng nằm ngang từ
trạng thái đứng yên đến vận tốc chuyển động bình ổn là 1m/giây với khoảng di chuyển là 50 mm Hệ số ma sát giữa tải và nền là 0.15 Tính đường kính piston (pittông) với áp suất 100 bar (Trong quá trình chuyển động ma sát trong xy lanh thủy lực và rò rỉ làm cho áp suất giảm 5 bar) Giả sử áp suất của cửa xả của xylanh là 0)
Trong trường hợp này u = 0; v = 1 m/s; s= 0.05
Với công thức v2 = u2 +2as
Giá tốc: a = 10 m/s2;
Lực quán tính của vật là: F=(W/g)a = 20000 N
Lực cần thiết để thắng lực ma sát: P = µW= 0.15 x 20000 x 0.91 = 2943 N
Trang 11Tổng lực quán tính và lực chống lại ma sát là 22943 N.
Áp suất thực tế là 95 bar = 95 x 105 N/m2
Diện tích pittông: S= πD2/4 = 2415 mm2 = 0.002415 m2
Vì vậy đường kính pittông là: D= 55.4 mm
Chọn đường kính xylanh > 55.4 mm
- Hết
-Bộ môn Cơ điện tử