Đề thi và đáp án môn truyền động khí nén - thủy lực, đại học spkt TPHCM, năm 2011-2012

ĐẠI 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 Họ và tên: Điểm: MSSV: STT: CBCT 1: CBCT 2: 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 Mô tả - tên thiết bị Ký hiệu Số lượng Ghi chú Xylanh tác động 2 chiều (Double-Acting cylinder) 2 Van một chiều (Non- return or Check valve) 1 4 Van áp suất (Pressure-control valve) 2 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 Rơle (Relay) 2 Nút nhấn S1 và S2 (Điện – thường mở) (Button – NO) 5 2 Công tắc hành trình S3 (Limit switch) 1 1 b. 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). 2 Bài 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. 4 2 5 1 3 Y1 Y2 S1 S2 4 2 5 1 3 Y3 S3 S4 4 2 5 1 3 Y4 S5 S6 Hình 3: Sơ đồ truyền động khí nén của bài 2. 3 Bài 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 4 lại 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). 4 2 5 1 3 1 1 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 S1 2 1 3 S2 S1 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 5 giữa 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) 6 a. 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 Mô tả - tên van Ký hiệu Số lượng Ghi chú Xylanh tác động 2 chiều 2 Van một chiều 1 4 Van áp suất 2 Áp suất cài đặt 30 bar Van giảm áp 1 3 Van đảo chiều 4/3 tác động 2 bên bằng solenoid 1 Khối bơm (bơm, van tràn, bể chứa…) 4 1 Áp suất bơm 50 bar Relay (Rơle) 2 Nút nhấn S1 và S2 (Điện – thường mở) 5 2 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) 7 Hình 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. 8 Hình 2: Sơ đồ hành trình bước của bài 2. 4 2 5 1 3 Y1 Y2 S1 S2 4 2 5 1 3 Y3 S3 S4 4 2 5 1 3 Y4 S5 S6 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 S2 K3 K1 K4 K4 Y1 Y2 Y3 Y4 K1 K4 K1 S2 CB K2 K1 S2 CB K2 K3 CB 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 2 3 11 15 16 8 5 6 14 1 7 8 12 3 1 9 13 6 1516 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). 9 4 2 5 1 3 1 1 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 S1 2 1 3 S2 S1 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 v 2 = u 2 +2as Giá tốc: a = 10 m/s 2 ; 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 10 [...]...Tổng 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 11 . ĐẠI 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 201 1-2 012, ĐỀ SỐ: 1 Đề thi có. bài trên đề thi, nộp lại đề thi Họ và tên: Điểm: MSSV: STT: CBCT 1: CBCT 2: Bài 1: (3 điểm) a. Điền các thông tin thi t bị còn thi u của hệ thống truyền động và điều khiển thủy lực vào bảng 1 trên. Hết Bộ môn Cơ điện tử ĐÁP ÁN Bài 1: (3 điểm) 6 a. Điền các thông tin thi t bị của hệ thống truyền động thủy lực và điều khiển còn thi u vào bảng 1. (Với 5 thông tin còn thi u từ 1 đến