ĐỀ CƯƠNG MÔN CƠ CẤU CHẤP HÀNH VÀ ĐIỀU KHIỂN CÓ ĐÁP ÁN Sử dụng thiết bị phân loại,các chi tiết được chuyển ra khỏi băng chuyền. Bằng nhấn công tắc nút ấn, cần piston của xy lanh tác dụng đơn đẩy chi tiết ra khỏi băng chuyền. Khi nút nút ấn được thả ra, cần piston trở về vị trí co vào hết.
PHIẾU HƯỚNG DẪN LÀM BÀI TẬP LỚN PHÂN THỦY LỰC KHÍ NÉN Thời gian tập lớn Mục đích 180 phút Sử dụng thiết bị phân loại,các chi tiết chuyển khỏi băng chuyền Bằng nhấn công tắc nút ấn, cần piston xy lanh tác dụng đơn đẩy chi tiết khỏi băng chuyền Khi nút nút ấn thả ra, cần piston trở vị trí co vào hết Yêu cần tập lớn - Điều khiển xy lanh tác dụng đơn - Sử dụng van 3/2 điện từ tác động đơn - Áp dụng lọc kết hợp van 3/2 đóng ngắt nguồn khí chia nguồn khí Nội dung tập lớn - Tìm hiểu nguyên lý hoạt động phần tử lựa chọn - Vẽ sơ đồ bước dịch chuyển dạng đơn giản khơng có đường tín hiệu - Vẽ sơ đồ mạch khí nén máy tính phần mềm Automation Studio - Mơ trình làm việc hệ thống - So sách với lời giải đề xuất - Lựa chọn phần tử thí nghiệm - Nối ống dẫn khí theo sơ đồ mạch thiết kế theo phần tử lựa chọn - Xây dựng mạch điện - Bật nguồn khí nén van (2S) tiến hành kiểm tra chức năng: * Bộ xử lý khí chia khí - Phần tử (0Z2) đại diện cho chia khí (4 đầu nối) (xem thiết kế mạch) - Phần tử (0Z1) ký hiệu cho xử lý khí - Phần tử (2S) ký hiệu van 3/2 giữ trạng thái * Vị trí ban đầu Vị trí ban đầu xy lanh trạng thái thu hết nhờ lò xo bên *Các bước thao tác Bước1: Khi ấn cơng tắc S1, mạch điện đóng mạch cho cuộn hút 1S van 3/2 điện từ đơn tác động Cần piston xy lanh tác động chiều đến vị trí hết Bước 2: Sau nhả nút ấn S1, mạch điện cho cuộn hút trở thành mạch hở van 3/2 điện từ đơn đảo chiều trở vị trí ban đầu Cần piston xy lanh tác động chiều trở vị trí co vào hết nhờ lực đàn hồi lò xo bên xi lanh Nhận xét đánh giá a, Nêu nguyên lý làm việc xilanh tác động đơn ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… b, Đánh giá mơ hình mơ so với u cầu làm việc thiết bị phân loại ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… c, So sánh mơ hình mơ mơ hình làm việc thực thiết bị phân loại ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ĐÁP ÁN BÀI BÀI TẬP LỚN SỐ Sơ đồ bước dịch chuyển Sơ đồ mạch khí nén Sơ đồ mạch điện Danh sách phần tử sử dụng: STT Phần tử Mô tả Số lượng OZ1 Bộ xử lý khí OZ2 Bộ chia khí 1S Van 3/2 điện từ tác động đơn 2S Van 3/2 giữ trạng thái 1A Xilanh tác động đơn S1 Công tắc HƯỚNG DẪN BÀI BÀI TẬP LỚN BÀI PHẦN 1 Thời gian thực hành 90 phút Mô tả vấn đề Thiết bị uốn tôn với xy lanh tác dụng kép sử dụng để để sản xuất chi tiết tơn hình chữ U Tín hiệu khởi động cho hoạt động đưa đến nút nhấn Sau chi tiết uốn, nút nhấn thứ hai sử dụng để khởi đầu hành trình co xy lanh Yêu cầu thực hành - Điều khiển trực tiếp xi lanh tác động kép - Sử dụng van 4/2 điện từ tác động đơn để điều khiển xi lanh tác động kép Nội dung thực hành - Tìm hiểu nguyên lý hoạt động phần tử lựa chọn - Vẽ sơ đồ mạch thủy lực máy tính phần mềm Automation Studio - Mơ q trình làm việc hệ thống - So sách với lời giải đề xuất - Lựa chọn phần tử thí nghiệm - Nối ống dẫn dầu theo sơ đồ mạch thiết kế theo phần tử lựa chọn - Xây dựng mạch điện - Bật nguồn dầu thủy lực van khóa tiến hành kiểm tra chức phần tử lựa chọn * Vị trí ban đầu Xi lanh vị trí co vào hết *Các bước thao tác Bước 1: Khi nút ấn START S1 nhấn, rơ le K1 cấp điện; tiếp điểm thường mở K1 bị giữ trì cấp nguồn cho rơ le K1 Đồng thời dòng điện nạp vào cuộn điện từ 1Y thông qua tiếp điểm K1 Điện từ làm đảo chiều van điện từ 4/2 cần piston tiến giữ nguyên vị trí tiến hết Bước 2: Khi nút ấn RETURN S2 nhấn, ngắt mạch rơ le K1 Điều làm cho mạch cuộn dây 1Y bị ngắt cần piston trở vị trí khởi động Nhận xét đánh giá a, Nêu nguyên lý làm việc van đảo chiều 4/2 điện từ tác động đơn ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… b, Đánh giá mô hình mơ so với u cầu làm việc thiết bị ép tôn ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… c, So sánh mơ hình mơ mơ hình làm việc thực thiết bị ép tơn ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ĐÁP ÁN BÀI BÀI TẬP LỚN BÀI PHẦN 1 Sơ đồ mạch thủy lực Sơ đồ mạch điện 3.Danh sách thiết bị sử dụng Phần tử Mô tả 0Z1 Bộ bơm cấp dầu 0V1 Van giảm áp 0V0 Van khóa tay 1Y Van đảo chiều 4/2 điện từ tác động đơn 1A Xilanh tác động kép 0V2 Van tiết lưu STT Số lượng S1 Nút nhấn thường mở S2 Nút nhấn thường đóng K1 Rơ le HƯỚNG DẪN BÀI TẬP LỚN PHẦN 2.1 Bài 1: Cho ĐMđl có Pđm = 2,2 Kw , Uđm= 110 V , Iđm=25,6 A,nđm=1430 v/phút.Vễ đặc tính tự nhiên ,nhân tạo với Rưf=0,78 n 1430 Ta có: dm = dm = = 149,75 rad / s 9,55 9,55 Pdm U 2,2 103 110 ) dm = (1 − ) = 0,94 U dm I dm I dm 110.25,6 25,6 U − R u I dm 110 − 0,94.25,6 K = K dm = dm = = 0,574 (T) dm 149,75 U 110 o = dm = = 191,6 rad / s K 0,574 U − I (R + R uf ) 110 − 25,6(0,94 + 0,78) Và ta có: dmNT = dm dm u = = 115 rad / s K 0,574 R u = (1 − M đm = Pđm đm = 2,2.103 = 14,6 N / m 149,75 2,2.103 = 19,13N / m đmNT 115 Từ số liệu xác định ta vẽ đường đặc tính tự nhiên đặc tính nhân tạo Bài 2: Cho ĐMđl có: Pđm=16 Kw, U=220 V, Iđm=70 A,n=1000 vòng/phút ,Xác định MC=0,6 Mđm Rưf=0,52 ; Rư=0,28 n 1000 = = 105 rad / s Theo đề ta có : dm = 9,55 9,55 M đm = Pđm = Pdm 16.103 = = 152,87 ( N.m) dm 105 Suy : M c = 0,6M dm = 0,6.152,87 = 91,76 ( N.m) Phươnh trình đặc tính điện động cơ: U R + R uf = dm − u I dm K dm K dm U Ru I dm = dm − K dm K dm U − R u I dm 220 − 70.0,28 = = 1.91 (T) suy ra: K dm = dm dm 105 M dm = Vậy tốc độ động Rưf=0,52 U R + R uf 220 0,28 + 0,52 = dm − u Mc = − 91,76 = 91,72 rad / s K dm (K dm ) 1,91 1,912 Suy ra: n = 9,55. = 9,55.91,76 = 876 v / ph Bài 3: Tìm trị số cấp mở máy ĐMđl có: Pđm=13,5 Kw ,Uđm=110 V, Iđm=145 A, nđm=1050 v/ph.biết M max mm = 200% M dm ,mở máy với cấp điẹn trở Giải: Ta có: dm = Suy : M dm = n 1050 = = 110rad / s 9,55 9,55 Pdm 13,5.103 = = 122 ( N.m) dm 110 Với số cấp khởi động m=3 => = Mà R = R1 Ru U dm U dm 110 = = = 0,379 I1 2.I1 2.145 Ơ chọn I1=2.Iđm R u = 0,5(1 − => = Pdm U 13500 110 ) dm = 0,5(1 − ) = 0,058 U dm I dm I dm 110.145 145 0,379 = 1,867 0,058 Từ suy ra: R = R u = 1,876.0,058 = 0,108 R = 2 R u = 1,876 2.0,058 = 0,202 R = 3 R u = 1,8763.0,058 = 0,377 Vậy trị số cấp mở máy: R uf = R − R u = 0,108 − 0,058 = 0,05 R uf = R − R = 0,202 − 0,108 = 0,094 R uf = R − R = 0,377 − 0,202 = 0,175 HƯỚNG DẪN BÀI TẬP LỚN PHẦN 2.2 Bài 4: Xác định Rưfi đóng vào mạch phần ứng ĐMđl hãm đông với Ihbđ=2.Pđm Trước hãm động đọng làm việc với tải định mức Cho Pđm=46,5 Kw, Uđm=220V, Iđm=238 A , nđm=1500 v/ph Giải: n dm 1500 = = 157 rad / s 9,55 9,55 Ta có: dm = R u = 0,5(1 − Pdm U 46500 220 ) dm = 0,5(1 − ) = 0,052 U dm I dm I dm 220.238 238 U dm Ru − I dm K dm K dm Ta có: dm = => K dm = U dm − R u I dm 220 − 0,052.238 = = 1,32 (T) dm 157 Dòng hãm ban đầu : I hbd = − => Rh = − E hbd K = − dm hbd Ru + Rh Ru + Rh K dm hbd K 1,32.157 − R u = − dm hbd − R u = − 0,052 = 0,384 I hbd 2.I dm 2.238 Bài 5: Một ĐMđl có: Pđm=34 Kw Uđm=220 V, Iđm=178 A, nđm=1580 v/ph,Rư=0,042 làm việc đặc tính tự nhiên với MC=Mđm.Để dừng máy người ta chuyển sang chế độ hãm ngược (Uư).Hãy xác định trị số Mh đọng sinh với Rưf=1,25 Giải: Mô men điên từ đông sinh : M=K Ih Ta có: dm = n dm 1580 = = 165 rad / s 9,55 9,55 K = K dm = U dm − I dm R u 220 − 178.0,042 = = 1,285 (T) dm 165 Tốc độ động đầu trình hãm: = U dm R u + R uf − Mc K K mà M c = 0,5M dm = 0,5 => = Pdm 34000 = 0,5 = 103 ( N.m) dm 165 220 0,042 + 1,25 − 103 = 90,9 rad / s 1,285 1,2852 suy dịng hãm ngược: Đầu q trình hãm: I h1 = U dm − K dm 220 − 1,285.90,9 = = 79,98 A R u + R uf 0,042 + 1,25 Cuối trình hãm: Ih2 = U dm 220 = = 170 A R u + R uf 0,042 + 1,25 Vậy mô men điện từ sinh : Đầu trình hãm: M h1 = KI h1 = 1,285.79,98 = 102,8 ( N.m) Cuối trình hãm: M h = KI h = 1,285.170 = 219 ( N.m) Bài 6: Xác định Iư ĐMđl có: Pđm=4,2 Kw ,Uđm=220 V, Iđm=22,6 A,nđm=1500 v/ph,Rư=0,841 ;MC=Mđm ; = 0,5 dm Giải: Ta có: dm = n dm 1500 = = 157 rad / s 9,55 9,55 Mặt khác: K dm = U u − R u I dm 220 − 22,6.0,841 = = 1,28 (T) dm 157 K = 0,5 K dm = 0,64 (T) M c = M dm = Pdm 4200 = = 26,75 ( Nm) dm 157 Vậy tốc đọ đọng = 0,5 dm là: = U dm Ru 220 0,841 − Mc = − 26,75 = 288,83 rad / s K dm (K dm ) 0,64 0,64 Dòng điện phần ứng lúc này: Iu = M 26,75 = = 41,8 A K 0,64 Bài 7: Xác định Rưf=? Với ĐMđl có:16Kw,110 V,19,7A, 970 v/ph, Rư = 0,6 , Khi hãm động để Iư =Iđm => = 0,5dm Giải: Phương trình đặc tính hãm đơng năng: =− R u + R uf K M Phương trình đặc tính điện cơ: =− R u + R uf I u K Ta có: dm = Và (1) n dm 970 = = 101,5 rad / s 9,55 9,55 K = K dm = U dm − I dm R u 110 − 0,6.19,7 = = 0,967 (T) dm 101,5 I u = I dm = 19,7 A = 0,5 dm = 0,5.101,5 = 50,75 rad / s Từ (1) suy ra: R uf = − K 0,967.50,75 − Ru = − − 0,6 = 1,89 Iu − 19,7 Bài 8: ĐMđl:6,5Kw, 220 V, 34,4 A, 1500 v/ph, Rư =0,242 , làm việc dm Mc =Mđm với = 0,7 dm Xác định R uf để = const Giải: = n dm 1500 = = 157 rad / s 9,55 9,55 K dm = U dm − I dm R u 220 − 34,4.0,242 = = 1,348 (T) dm 157 M c = M dm = Pdm 6,5.10 = = 41,4 ( Nm) dm 157 => K = 0,7 K dm = 0,944 (T) Phương trình đặc tính ĐMđl: = U u R u + R uf − Mc K (K) Để = const = dm mắc thêm điện trở phụ có giá trị: R uf = U u K dm (K) 220.0,944 157.(0,944) − − Ru = − − 0,242 = 1,395 Mc Mc 41,4 41,4 HƯỚNG DẪN BÀI TẬP LỚN PHẦN 3.1 Bài 9: ĐMđl:29 Kw, 440 V, 76 A, 1000 v/ph, Rư =0,06 làm việc chế đọ hãm ngược(Uư), n=600 v/ph ,Iư =50 A Xác đinh Rưf ,Plưới ,Ptrục ,PRưf Giải: Ta có: = n 1000 = = 105 rad / s 9,55 9,55 K = K dm = U dm − I dm R u 440 − 76.0,06 = = 4,16 (T) dm 105 Khi chế đôhãm ngược: hn = n 600 = = 62,8 rad / s 9,55 9,55 Lúc này: I h = => R uf = Mà Uu + Eu U − K. hn = u R u + R uf R u + R uf U u + K. hn − Ru Ih U u = U dm = 440 V I h = | I u − I dm | = | 50 − 76 | = 26 A => R uf = 440 + 4,16.62,8 − 0,06 = 6,82 (A) 26 Công suất tiêu thụ từ lưới: Pl = Pdm = 29 Kw Công suất trục : Ptr = M hn hn = KI h h = 4,16.26.62,8.10 −3 = 6,972 (Kw ) Công suất tiêu hao điện trở phụ: PR uf = R uf I u = 6,82.50 = 314 ( W ) Bài 10: ĐMđl: 29 Kw, 440 V; 1000 v/ph; Rư =0,05 Rđm ,Iđm=79 A, Làm việc chế độ hãm tái sinh Xác định Iư =60 A, Rưf =0; Giải: Phương trình hãm tái sinh Ih = U u − E u K.o − K. = 0 R R Tốc độ quay động hãm : = −I h R + o K Tại Iư =0 ta có: o = Với U dm U I 440.1000.79 = dm dm dm = = 125,45 rad / s K dm Pdm 9,55.29000 Rư = R = 0,05 K = K dm = 440 = 0,28 79 Pdm 29000.9,55 = = 3,5 (T) dm I dm 1000.79 Vậy Ih=-60 A là: = −(−60) 0,28 + 125,45 = 130,25 rad / s 3,5 Bài 11: ĐMđl: 6,5Kw; 220 V;34,4 A; 1500 v/ph ; 0,14 Xác định I ubd cắt phần ứng khỏi lưới đóng kín vào R = Trước cắt M = 34,4 Nm = dm Giải: K = K dm = Với dm = U dm − I dm R u 220 − 34,4.0,14 = = 1,37 (T) dm 157 n dm 1500 = = 157 rad / s 9,55 9,55 M c = M dm = 34,4 ( Nm) Tốc độ đọng trước hãm: = U dm R u + R uf 220 0,14 + − M = − 34,4 = 158 rad / s K 1,37 1,37 (K) Trị số dòng ban đầu phần ứng: I hbd = − E hbd Khbd 1,37.158 =− = = −25,26 A Ru + Rh R u + R h 0,14 + Bài 12: Xác định Rưf =? ĐMnt: 12 Kw; 220 V; 54 A; 756 v/ph; Rư +Rkt =0,25 , để phụ tải định mức = 400 v / ph Giải: Ta có: dm = n 756 = = 79,13 rad / s 9,55 9,55 Phương trình đặc tính điện : dm = => Uu R + R kt − u I dm K dm K dm K dm = K = U dm − I dm (R u + R kt ) 220 − 54.0,25 = = 2,61 (T) dm 79,13 Để tải định mức có n=400 v/ph mắc thêm Rưf Lúc đặc tính điện trở thành: = U dm R u + R kt + R uf − I dm K dm K dm Với = => R uf = n 400 = = 41,89 rad / s 9,55 9,55 U dm − K dm 220 − 2,61.41,89 − (R u + R kt ) = − 0,25 = 1,8 I dm 54 HƯỚNG DẪN BÀI TẬP LỚN PHẦN 3.2 Bài 13: ĐMđl:3,7 kW;110V;41A;1000v/p;0,219;J=0,125 kgm2,xác định Tc 1.Làm việc đặc tính TN Làm việc đặc tính Rưf=5Rư Làm việc đặc tính ứng vớiU=1/3Uđm Làm việc đặc tính ứng =0,5đm Giải: 1.Khi ĐC làm việc đặc tính TN 2.n dm 2.3,14.1000 = = 104,67(rad / s) 60 60 U − I dm R u 110 − 41.0,219 K dm = dm = = 0,905(T ) dm 104,67 Độ cứng đặc tính ưngs với trường hợp này; (K dm )2 (0,905)2 1 = = = 4,25 Ru 0,219 dm = J 0,125 = = 0,029 (s ) 1 4,25 làm việc Rưf =5Rư =5.0,219 =1,095() 0,862 Tc = 0.125 = 0,07(s ) 0,219 + 1,095 làm việc ứng với U=1/3Uđm Tc =0,029(s) làm việc đặc tính ứng =0,5đm 0,862 = 0,125 = 0,105(s) 4.0,219 Bài 14: ĐK:22,5kV;380V;nđm=1460v/p;r1=0,2;r2=0.24;x1=0,39;x2=0,46 Xđ =? Mphụ tải đm mạch rôto măc 1điện trở phụ quy đổi stato 1,2.Trong stato mắc X 2f =0,75 Giải: Phương trình đặc tính củaĐK: ' 3U1f R (1) M= ' R S0 R + + X nm Tc = = 220(V ) R’22 = r’2 + r2f’ =0,24+1,2 =1,44 R1= 0,2 Xnm=X1 + X2’ + X1f =0,39+0,46 +0,75=1,6 Trong đó: U 1f = 380 R dm 22500 = 0 0 Thay tất kết váo (1) 3.220 2.1,44 22500 = 1,44 s 0,2 + + 1,6 s (0,2s + 1,44)2 + 1,6s = 9,3s M= 0,4s − 7,12s + 2,074 = s = 0,29 s = 178 loai chọn s=0,29 1460.2 (1 − 0,29) = 108,5 rad / s 60 Vậy tốc mđộ gốc vị trí làm việc: = 108,5 rad / s Bài 15:Xác định Mđmvà dm ĐK cực; Uđm=380V; r1 = 3,2 ; r2 = 3,1 ; x = 3,59 x 2 = 2,71 ;hệ Ta có: = o (1 − s) = số tải = Mt = 1,8 M dm Giải: Phương trình đặc tính ĐK: 2.M th (1 + 4s th ) 3U12f R 2 M= = s s th R + + 2as th so (R + 2 ) + X 2nm s s th R 2 = r2 + r2f = 3,1 R = r1 = 3,2 X nm = x + x 2 = 2,71 + 3,59 = 6,3 Tại M = M th (mô men tới hạn) R 2 3,1 s th = = = 0,4 R 12 + X 2nm 3,2 + 6,3 Trong đó: + as th M = s s th 2M th + + 2as th s th s Tại Mđm ứng với sđm : (1) => M dm 2(1 + as th ) = s s th M th + + 2as th s th s (2) (1) M th R 3,1 = 1,8 ; a = = 1 M dm R 3,2 Thay (2) vào ta dược : s dm − 1,7s dm + 0,16 = Ta có: s dm1 = 0,1 ; s dm = 1,6 với s dm s th ĐK làm việc không ổn định (loại) 2.50 => s dm1 = 0,1 dm = (1 − s) o = 0,9 = 0,9 = 141,3 rad / s M dm = ... khởi đầu hành trình co xy lanh Yêu cầu thực hành - Điều khiển trực tiếp xi lanh tác động kép - Sử dụng van 4/2 điện từ tác động đơn để điều khiển xi lanh tác động kép Nội dung thực hành - Tìm... tính nhân tạo Bài 2: Cho ĐMđl có: Pđm=16 Kw, U=220 V, Iđm=70 A,n=1000 vịng/phút ,Xác định MC=0,6 Mđm Rưf=0,52 ; Rư=0,28 n 1000 = = 105 rad / s Theo đề ta có : dm = 9,55 9,55 M đm = Pđm... ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ĐÁP ÁN BÀI BÀI TẬP LỚN SỐ Sơ đồ bước dịch chuyển Sơ đồ mạch khí nén Sơ đồ mạch điện Danh sách phần