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
Trang 11
BÀI TẬP VÀ ĐÁP ÁN MÔN TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC VÀ KHÍ NÉN
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
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
Nút nhấn S1 và S2
(Điện – thường mở)
(Button – NO)
5
2
Công tắc hành trình
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)
Trang 22
0 1
0
1 Nút nhân S1
Xylanh B
S3 (giây)
Nút nhân S2
Xylanh A
0 1 0
1
Hình 1: Sơ đồ hành trình bước của Bài 1 (b)
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
Xylanh A
Xylanh B
Xylanh C
Bước
Công tắc hành trình S2 S1 S4 S3 S6 S5
CB=1
CB=0
Điều kiện
Hình 2: Sơ đồ hành trình bước của bài 2
5 1 3
5 1 3
Y 3
5 1 3
Y 4
Hình 3: Sơ đồ truyền động khí nén của bài 2
Trang 33
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
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)
5 1 3
2
2
5 1 3
5 1 3
5 1 3
5 1 3
2
S1
2
S2
Start
Hình 4: Sơ đồ mạch điều khiển khí nén bài
0 1
0 1
Nút nhấn
Start
Xylanh
S2
S1 (giây)
Hình 5: Sơ đồ hành trình bước bài 3
Trang 44
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 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
ĐÁP ÁN
Bài 1: (3 điểm)
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
Xylanh tác động 2
chiều
2
đặt 30 bar
3 Van đảo chiều 4/3
tác động 2 bên bằng
1
Khối bơm (bơm, van
tràn, bể chứa…)
50 bar
Relay (Rơle)
2
Nút nhấn S1 và S2
(Điện – thường mở) 5
2
Công tắc hành trình
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
Trang 55
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)
0 1
0
1 Nút nhân S1
Xylanh B
S1 (giây)
Nút nhân S2
Xylanh A
0 1 0
1
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
Trang 66
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
Xylanh A
Xylanh B
Xylanh C
Bước
S2 S1 S4 S3 S6 S5
CB=1
CB=0
Điều kiện
Hình 2: Sơ đồ hành trình bước của bài 2
4 2
5 1 3
S1 S2
4 2
5 1 3
Y 3
S3 S4
4 2
5 1 3
Y 4
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
Y 1 Y 2 Y 3 Y 4
K1
S2
CB
K2
K1
S2
CB
K2 K3
CB
2
3
11
15
16
6 14
8 12
9 13
Trang 77
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)
4 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 S1
2
1 3 S2
S1 S2
Start
Hình 4: Sơ đồ mạch điều khiển khí nén bài
0 1
0 1
Nút nhấn
Start
Xylanh
S2 S1 (giây)
Trang 88
Bài 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 = W= 0.15 x 20000 x 0.91 = 2943 N
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= D2/4 = 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