Môn cơ cấu chấp hành và điều khiển cho sinh viên thuộc nghành công nghệ kĩ thuật cơ điện tử,cung cấp các kiến thức tổ hợp của nhiều thiết bị và phần tử điệncơ dùng để biến đổi điện năng thành cơ năng (và ngược lại) cung cấp cho cơ cấu công tác trên các máy sản xuất, đồng thời có thể điều khiển dòng năng lượng đó tuỳ theo yêu cầu công nghệ của máy sản xuất.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ - - BÀI TẬP LỚN CƠ CẤU CHẤP HÀNH VÀ ĐIỀU KHIỂN Hà Nội - 2021 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN MỤC LỤC trang DANH MỤC HÌNH ẢNH trang Phần 1: Thủy khí Nội dung 1: Vẽ biểu đồ trạng thái, lưu đồ tiến trình hệ thống 1.Biểu đồ trạng thái Hình Biểu đồ trạng thái 2.Lưu đồ tiến trình hệ thống Hình Lưu đồ tiến trình Hình Lưu đồ tiến trình Nội dung 2: Tính chọn xy lanh, tính chọn bơm dầu thiết kế mạch thủy lực đáp ứng yêu cầu đề 1.Tính chọn xilanh Các kích thước xilanh thủy lực là: đường kính xilanh, chiều dài hành trình piston, đường kính cần piston Để xác định kích thước xilanh thủy lực trước tiên phải xác định tải trọng cực đại tác dụng lên piston Tải trọng bao gồm tải trọng tĩnh tải trọng động tải trọng tĩnh có đề Tải trọng động xuất piston tăng tốc hay giảm tốc xác định cơng thức: Trong đó: m: khối lượng vật thể chuyển động tịnh tiến a: gia tốc vật thể chuyển động trước đạt vận tốc ổn định đường xilanh lực xác định theo công thức: Trong đó: K: hệ số kể tới ảnh hưởng tổn thất P: áp suất chất lỏng làm việc Tải trọng động: Tải trọng tổng cộng: Vậy Lấy trịn đường kính D theo tiêu chuẩn D=32mm Xác định lại áp suất chất lỏng làm việc xylanh thắng tải trọng tác dụng: Đường kính cần piston d xác định gần phụ thuộc vào áp suất p theo tỉ số sau: Áp suất chất lỏng làm việc điều kiện toán: p=244,04(N/cm2) =23,91 (at) 0,9) , chọn Hb=0,85 Hd: hiệu suất truyền động từ động qua bơm , chọn Hd=0,985 => Nđc=1,2488(kW) Chọn bơm bánh TUTHILL SERIES C đáp ứng yêu cầu đề đưa 10 3.Thiết kế mạch thủy lực đáp ứng yêu cầu đề Hình Thiết kế mạch thủy lực phần mềm fluidsim Các phần tử hệ thống: Cơ cấu tạo lượng: bơm dầu, bình chứa Phần tử nhận tín hiệu: nút nhấn EMERGENCY_STOP, nút nhấn open1, nút nhấn close1, cơng tắc hành trình s1, s2, van 3.1, van 3.2 Phần tử xử lý tín hiệu: van tràn 2.1 Phần tử điều khiển: van 4/3 điều khiển điện thủy lực 4.1, van tiết lưu Cơ cấu chấp hành: xylanh 5.1 Ý nghĩa phần tử: Bình chứa: giúp hệ thống hoạt động có cố hỏng nguồn điện Bơm dầu: cung cấp nguồn dầu cho hệ thống hoạt động Nút nhấn EMERGENCY_STOP: dừng khẩn cấp hệ thống có cố 11 Nút nhấn open1, close1: đóng mở cửa Cơng tắc hành trình s1, s2: dùng để nhận biết xylanh kết thúc hành trình hay vào Van tràn 2.1: đảm bảo áp suất đầu máy bơm không đổi Van đảo chiều 4/3: đảo chiều xylanh Van tiết lưu: điều chỉnh tốc độ đóng mở cửa Xylanh: phần tử tác động lực vào cánh cửa Kết chạy mô phần mềm fluidsim Hình Mạch trạng thái khởi động 12 Hình Khi bấm nút Start xilanh Hình Khi bấm nút close xilanh 13 Hình Mạch ngắt nguồn điện Phần 2: Động điện 14 Bài 1: Cho động chiều kích từ độc lập có thơng số: Pdm = 2,2 KW; Ud= 110V; Idm = 25,6A; ndm = 1430 vg/phút Vẽ đặc tính tự nhiên, đặc tính nhân tạo với Rưf = 0,78 Ω Lời giải: *Đường đặc tính tự nhiên qua điểm điểm A động làm việc chế độ định mức với Rưf =0 Ω điểm B động tốc độ khơng tải lí tưởng Quy đổi tốc độ động : ndm = 1430 vg/phút ⇔ =149,7 (rad/s) dm Pdm =Mdm.dm ⇒ M dm = Pdm 2, 2.1000 = = 14, 7( N m) ωdm 149, Vậy A(14,7;149,7) điểm thuộc đặc tính tự nhiên Tốc độ khơng tải lí tưởng (Iư=0) Pdm = Kdm Idm dm ⇒ K Φ dm = ω0 = Pdm 2, 2.1000 = = 0,574(Wb ) I dm ωdm 25, 6.149, U dm 110 = = 191, 6(rad / s ) K Φ dm 0,574 Vậy B(0;191,6) điểm thuộc đường đặc tính tự nhiên *Đường đặc tính nhân tạo đường thẳng qua điểm B điểm C động làm việc chế độ định mức với Rưf = 0,78 Ω Phương trình cân điện áp chế độ định mức Rưf = Ω : Udm=Rư.Idm+Kdm.dm ⇒ Ru = U dm − K Φ dm ωdm 110 − 0,574.149, = = 0,94(Ω) I dm 25, 15 Phương trình cân điện áp chế độ nhân tạo Rưf =0,78 Ω: Udm= Idm.(Rư + Rưf )+Kdm.nt ⇒ ωnt = U dm − ( Ru + Ruf ).I dm K Φ dm = 110 − (0,94 + 0, 78).25, = 115(rad / s ) 0,574 Vậy C(14,7;115) điểm thuộc đường đặc tính nhân tạo Hình 10 Đặc tính tự nhiên nhân tạo động DC kích từ độc lập Bài 2: Tìm trị số cấp mở máy động chiều kích từ độc lập có: Pdm = 13,5 KW; Udm = 110 V; Idm = 145 A; ndm = 1050 vg/ph Biết rằn mở máy với cấp điện trở Lời giải: Quy đổi tốc độ động cơ: ndm = 1050 vg/phút 16 ⇔ =110 (rad/s) dm max M mm = 200% M dm , Pdm = Kdm Idm dm ⇒ K Φ dm = Pdm 13,5.1000 = = 0,84(Wb) I dm ωdm 146.110 Phương trình cân điện áp chế độ định mức: Udm=Rư.Idm+Kdm.dm ⇒ Mà Ru = U dm − K Φ dm ωdm 110 − 0,84.110 = = 0,12(Ω) I dm 146 max max M mm = 200% M dm ⇒ I mm = 2.I dm Ta có: Rm = U dm U dm 110 = = = 0.379(Ω) max I mm 2.I dm 2.145 ⇒ λ= Rm = Ru 0.379 = 1.467 0.12 Trị số cấp điện trở mở máy tính sau: R f = (λ − 1).Ru = (1, 467 − 1).0,12 = 0,056(Ω) R f = λ.(λ − 1).Ru = 1, 467.(1, 467 − 1).0,12 = 0.082(Ω) R f = λ (λ − 1).Ru = 1, 467 2.(1, 467 − 1).0,12 = 0.12(Ω) Vậy ta có cấp điện trở mở máy là: R f = 0, 056(Ω) R f = 0,082(Ω) R f = 0,12(Ω) ; ; Bài 3: Động chiều kích từ độc lập có thơng số: Pđm = 29 KW; Uđm = 440 V; Iđm = 79 A; nđm = 1000 vg/ph; Rư = 0,05 Rđm làm việc chế độ hãm tái sinh Xác định tốc độ quay Iư = 60 A, Rưf = Đáp án: Xét động trường hợp thiết bị tiêu thụ điện 17 Khi động làm việc chế độ định mức Quy đổi giá trị tốc độ động cơ: ndm = 1000(vong / phut ) ⇔ ωdm = 100π (rad / s ) Công suất định mức động cơ: Pdm = M dm ωdm Vơi momen điên từ định mức: M dm = K Φ dm I dm ⇒ Pdm = K Φ dm I dm ωdm ⇔ K Φ dm = Pdm 29000 = = 3,5 I dm ωdm 79 100π Áp dụng phương trình cân điện áp cho động điện chiều kích từ độc lập U u = Eu + I u ( Ru + Ruf ) Khi động làm việc chế độ định mức: U dm = Edm + I dm ( Rdm + Ruf ) Với sức điện động phần ứng là: Eu = K Φ u ωu ⇒ U dm = K Φ dm ωdm + I dm ( Rdm + Ruf ) ⇔ Rdm = ⇔ Rdm = U dm − K Φ dm ωdm − Ruf I dm 440 − 3,5 79 100π − = 0,923Ω Xét động làm việc chế độ hãm tái sinh Khi hãm tái sinh, sức điện động động lớn điện áp nguồn: E > U, động 18 làm việc máy phát song song với lưới trả lượng nguồn Phương trình cân điện áp cho mạch điện động : U u = Eu − I h ( Ruh + R f ) Dòng điện momen điện từ chế độ làm việc hãm tái sinh âm tốc độ quay động lớn tốc độ không tải định mức U − E K Φ.ω0 − K Φ.ω =