Tính toán lựa chọn bơm chính

Một phần của tài liệu Khảo sát hệ thống thuỷ lực trên máy đa năng loại KGT v (Trang 53 - 97)

5. TÍNH TOÁN LựA CHỌN BƠM CHÍNH VÀ TÍNH CHỌN XI LANH

5.1. Tính toán lựa chọn bơm chính

Trong đó p2 nối với bộ ổn tốc trên đường dầu về bể, chọn áp suất lớn nhất trong khoang chứa cần pittong p2 = 5 bar = 500 kN/m2.

Chọn đường kính cần pit tông d = 0,7.DSuy ra: ( Trang 150 tài liệu [ 1 ] )Jt.

(0,7.D)2

p2- . + Ft

1 n.(0,9.p1-0,?2.p2)( 5 . 1 5 )

D = 4.500

T.(0,9.20000-0,72.500'—- = 0,189 (m)= 189 (mm)

Chọn đường kính trong của xy lanh: D = 200 ( mm ) Vậy đường kính cần piston là: d = 140 ( mm ) * Tính chiều dày thành xylanh:

Theo công thức ( 4.IV.23b ) tài liệu [ 2 ] ta có: Chiều dày thành xylanh:

Dn ‘V

200.mr-

2

Dn : đường kính ngoài của xylanh

p : áp suất của dầu trong hệ thống thủy lực

m : hệ số kể đến đặc điểm công nghệ, m = 0,9 1,0

: Giới hạn bền của vật liệu chế tạo xylanh ( ứng suất kéo cho phép )

n : hệ sổ an toàn. Đổi với hệ thống thủy lực tĩnh n = 3 3,5

Ta có : Dn= D + thế vào biểu thức trên ta rút ra được:

( m m ) ( 5 . 1 7 )

200.171.-^- p

D = 200 ( mm ) = 0,2 ( m ) p = 220 ( bar ) = 22000 ( kN / m2 )

Chọn vật liệu làm xylanh là thép CT10 có: ơgh = 7,6 KG/mm2 = 74,556 N/mm2

( 1 KG/mm2 = 9,81 N/ m m 2 ) Chọn: m = 0,9 ; n = 3

Thế vào biểu thức trên ta được chiều dày thành xy lanh:

ỏ = 9,8 ( mm )

Ta chọn chiều dày thành xy lanh là: ỗ = 10 ( mm )

5.2.2 Tính bền cho cần piston:

Cần piston là một thanh chịu nén đúng tâm. Muốn bảo đảm sự làm việc an toàn khi thanh chịu nén thì úng suất trên mặt cắt ngang của nó không được vượt quá ứng suất

cho phép.

[ ơ - ] ( N / m m 2 ) ( 5 . 1 8 ) ( CT 2.16 tài liêu [ 3 ] )

N: lực dọc F: tiết diện cần piston Ta có :

m m 2 ) N = Ft = 500 ( KN )

3.14.1402

4 4

Vậy ứng suất trong cần piston là:

Ta thấy ứng suất trong cần piston vẫn nhở hon ứng suất cho phép nên cần piston vẫn đảm bảo đủ điều kiện bền.

6. MÔ PHỎNG MẠCH THỦY Lực TRÊN PHẰN MÈN AUTOMATION

SƯDIO 5.0 .

6.1.Giói thiệu chung về phần mền automatỉon sudio5.0.

6.1.1. Giói thiệu chung về công nghệ mô phỏng và thiết kế.

Trong thời đại công nghiệp hiện nay, việc tự động hoá trong các quá trình sản

xuất đều diễn ra khá mạnh mẽ. Những bước phát triến đó đã bỏ qua các quá

trình thủ

công đổ đem lại năng suất cao trong lao động và hiệu quả trong quá trình sản

xuất chế

tạo.

Trong quá trình sản xuất trước kia, đê đạt được kết quả cuối cùng, ta phải thí

nghiệm nhiều lần. Mà trong mỗi lần thí nghiệm này là một lần phải điều chỉnh, thay

đồi kết cấu và chế tạo lại. Đây chính là nhược điếm trong quá trình sản xuất truyền

Sản xuất

Từ sơ đồ trên, ta thấy nhìn chung quá trình sản xuất kết họp công nghệ mô

phỏng thề hiện được ưu điểm của quá trình sản xuất kết hợp công nghệ mô

phỏng từ

đó ta có thể nhanh chóng thấy được các hiện tượng trong hệ thống cũng như các quá

trình thiết kế và làm việc của nó.

Cụ thê đối với quá trình sản xuất kết hợp công nghệ mô phỏng, đê đạt

được kết

quả cuối theo yêu cầu, ta cũng tiến hành thí nghiệm nhiều lần. Tuy nhiên, quá trình

này được tiến hành trên mô hình mô phỏng, điều này giúp tiết kiệm rất nhiều thời

gian, tiền của, đem lại năng suất lao động. Bên cạnh đó, công nghệ mô phỏng

còn cho

phép kiểm tra sự ảnh hưởng của các thông số kết cấu, thông số vận hành một cách

nhanh chóng. Nhò' đó, nhà thiết kế, sản xuất có thế nhanh chóng tìm được kết

quả tối

ưu nhất.

6.1.2. Tổng quan về phần mềm Automation studio 5.0.

Phần mềm Automation Studio được thiết kế bởi tập đoàn công nghệ

Famic của

Canada, là một phần mềm tính toán thiết kế, mô phỏng động học các sơ đồ

Tạo một dự án mới

Tạo sơ đồ của dự án

Mô phỏng dự án

(quan sát, đo lường, kiểm tra, phê chuẩn) Đưa ra báo cáo

Xuất, in dự án

Hình 6-2 Sơ đồ trình tự lập dự án trong phần mềm Automation Studio 5.0

6.1.2.1. Đặc điểm và công dụng.

Trong môi trường Automation Studio 5.0 tất cả các công cự thiết kế sử dụng

một cách dễ dàng. Nòng cốt của hệ thống được thê hiện trong các tiện ích sau:

1. Diagram Editor (Trình biên tập sơ đồ thiết kế).

2. Project Explorer (Trình duyệt dự án).

3. Library Explorer (Trình duyệt thư viện).

+ Trong Diagram Editor cho phép bạn thiết lập và mô phởng những sơ đồ thiết

kế và tạo ra các bản báo cáo.

+ Trong khi đó Project Explorer được sử dụng quản lý file (tập tin) và phân

loại tất cả các tài liệu kết họp với mô phỏng.

nhau; thuỷ lực, điện, thuỷ khí,.. Bạn có thể in và xuất những sơ đồ của bạn với nhiều cách khác nhau kết họp với những danh sách và các bản báo cáo để sắp xếp hoàn

chỉnh công việc trên tập tin của bạn.

6.1.2.2. Giao diện chính của Automation Studio 5.0

Sau khi đã cài đặt phần mềm, biêu tượng phần mềm xuất hiện ngoài màn hình.

A - Thanh tiêu đề (tĩnh), thể hiện tên bài dự án đang thiêt kế.

B - Thanh thực đơn (tĩnh), cho phép ta vào các lệnh chính của phần mềm.

c - Các thanh công cụ (tĩnh).

D - Library Explorer ( Trình duyệt thư viện) (động) E - Project Explorer (Trình duyệt dự án) (động) F - Trình đơn (động).

Automation studio 5.0 là bộ chương trình thiết kế trình diễn dưới dạng mô

phóng, nó có nhiều mô đun (modules) khác nhau được tạo ra trong thư viện như;

mạch thuỷ lực, thuỷ khí, điện, PLC, vân.vân...Nó cũng tạo ra các mạch liên kết đe

điều khiên trong quá trình làm việc của các thiết bị mô phỏng như điều khiên điện

trong thuỷ lực hay thuỷ khí...

6.1.2.3. Giao diện thư viện chính.

Trình duyệt thư viện là một trong những tính năng quan trọng dùng để

Hình 6-4 Giao diện của thư viện chính.

A-Của sổ thư viện; B-MỞ thư viện; C-Các mục trong thư viện; D-Các ký hiệu

6.1.2.4. Giao diện tra cứu ý nghĩa các ký hiệu trong thư viện.

Trong mục Help của phần mềm giúp người thiết kế tra cứu các ký hiệu các

phần tử được sử dụng trong phần mềm này. Có hàng trăm các ký hiệu thủy lực khác

Hình 6-5 Giao diện tra cứu ý nghĩa ký hiệu bơm thủy lực .

6.1.2.5. Giao diện thiết kế chính của các phần tử.

Trên nền thiết kế chính có chia lưới ô vuông, cho phép người dùng thiêt kế

mạch bằng cách tìm trong thư viện các ký hiệu các phần tử kéo và thả ra nền

thiết kế,

lắp ráp các phần tử với nhau thành mạch tổng thành, và cho phép nối kết các 65

khiển, van phân phối, van giảm áp, xy lanh thủy lực, bộ nguồn, bộ điều khiên...

Hình 6-6 Giao diện thiết kế van điều khiên

6.1.2.6. Giao diện tính toán các phần tử.

Các phần tử trên nền thiết kế chính được tính toán một cách rõ ràng, như tính toán các thông số đầu vào của xylanh, động cơ, tổn thất đường ống, ...

Automation Studio - [HE THONG DI CHUYÊN : CACLOAIVAN]

Insert mmrn

>■

Ready NUM

Hình 6-8 Giao diện tính toán của các xylanh có trong phần mềm.

6.1.2.7. Thanh công cụ mô phỏng chương trình.

Sau khi tính toán thiết kế sơ đồ trên nền chính, tiến hành kiêm tra kết nối các

phần tử (Chọn Tools -> Verify Connections.) trước khi cho mô phỏng sự hoạt

Hình 6-9 Thanh công cụ mô phỏng.

A - Mô phỏng sơ đồ mạch với tốc độ bình thường B - Mô phỏng từng bước khi kích chuột vào phần tử mô phỏng,

D - Tạm dừng E - Dừng mô phỏng

F - Chọn mô phỏng toàn bộ sơ đồ mạch trong dự án. G - Mô phỏng tài liệu hiện hành.

H - Mô phỏng đối tượng được lựa chọn I - Lựa chọn đối tượng mô phỏng trong hộp thoại

J - Đóng, mở cửa sổ đồ thị mô phỏng.

6.I.2.8. Các nhóm phần tử thiết kế và mô phỏng có trong Automation studio 5.0.

Mô hình hệ thống trong Automation có thể bao gồm nhiều phần tử thuỷ lực,

phần tử cơ khí, phần tử điện- điện tử...Mỗi phần tử có mục đích và công dụng khác

nhau. Những phần tử được gộp lại thành từng nhóm dựa trên loại và chức năng của

nó. Bằng cách này, các nhóm phần tử mà tên của nó được liệt kê trong menu của cửa

sổ thư viện làm việc. Bây giờ ta tìm hiểu một số nhóm đặc trưng cần thiết kế để mô

phỏng trong phần mềm:

6.1.2.8.1. Nhóm hệ thống điều khiển bằng thuỷ lực.

Nhóm phần tử này trong Automation Studio 5.0 dùng để thực hiện các chức

1

1 Khảo sát hệ thống thuỷ lực trên máy đa năng loại KGT-V

2

1

Hình 6-10 Nhóm van áp suất được mô phỏng trong Automation Studio 5.0

b) Nhó m van đảo

69

Khảo sát hệ thống thuỷ lực trên máy đa năng loại KGT-V

Phần tử này dùng đổ đóng mở các ống dẫn đồ khởi động các cơ cấu biến đổi

năng lượng và đảo chiều của các cơ cấu chấp hành. Trong phần mềm mô hình

của van

này được xây dựng theo các cửa và vị trí tương ứng với từng mạch thuỷ lực cần thiết

kế (2 cửa 1 vị trí(2/l), 4/3, 6/3,...). Nó được định nghĩa bởi các yếu tố sẵn có

3 2 1 4

Hình 6-11 Nhóm van đảo chiều được mô phỏng trong Automation Studio 5.0

c) Nhóm van tiết lưu.

Hiện nay phần tử này có nhiều loại trong phần mềm như; van tiết lưu một chiều, van tiết luu hai chiều...

AAlĨTlnl /t

R JAÃ

Hình 6-12 Nhóm van tiết lưu được mô phỏng trong Automation Studio 5.0. Tuỳ theo mồi loại nó sẽ thực hiện các nhiệm vụ riêng như điều chỉnh lun lượng

dòng chảy, tức là điều chỉnh vận tốc và thời gian chạy của cơ cấu chấp hành.

d) Bộ ổn định tốc độ.

Trong mô hình này có nhiều cơ cấu chấp hành làm việc cần chuyền động êm,

chính xác, duy trì được trị sổ điều chỉnh, ổn định được tốc độ chuyển động của

các cơ

cấu một cách hoàn thiện hơn.

e) Nhóm van chặn.

Phần tử này được định nghĩa trong phần mềm là chặn dòng chảy đi theo một

c

Hình 6-13 Nhóm van chặn được mô phỏng trong Automation Studio 5.0.

f) Nhóm xylanh truyền động.

Phần tử này được định nghĩa của một cơ cấu chấp hành đế thực hiện các chuyên động thăng. Trong nhóm này có hai loại là xylanh lực và xylanh quay. Trong

xylanh lực chuyến động tương đối của piston và xylanh là chuyển động tịnh tiến,

trong xylanh quay chuyển động tương đổi của nó là chuyền động quay theo các góc

Hình 6-14 Nhóm xylanh được mô phỏng trong Automation Studio 5.0.

g) Nhóm ổng dẫn, ống nối.

Các phần tử điều khiển có trong phần mềm dùng cho hệ thống thuỷ lực ống

dẫn ống nối được dung khá phổ biến và nó các kích thước khác nhau tuỳ theo

các loại

cơ cấu có trong hệ thống chấp hành. Ngoài ra trong nhóm này còn có vòng chắn đóng

vai trò đảm bảo sự làm việc của các phần tử thuỷ lực.

6.1.2.8.2. Nhóm điều khiển điện, điện - thuỷ lực.

Trong phần tử ứng dụng Automation Studio 5.0, ngoài các phần tử trong hệ

thống thuỷ lực thì còn có một phần không nhỏ các phần tử điện đê điều khiên

thuỷ lực

hay điều khiển kết hợp. Phần tử điện có trong phần mềm gồm nhiều bộ phận

trong đó

ta có thể tìm hiểu đến một số bộ phận như; Công tắc, nút ấn, rơle, công tắc hành trình

nam châm hoặc cơ điện, các cảm biến...

a) Rơle áp suất.

Rơle được định nghĩa là một phân tử đê xử lý các tín hiệu tù’ đó chuyên

đôi tín

hiệu áp suất thành tín hiệu điện. Trong mô hình của phần mềm thì rơle có nhiều loại

và tuỳ theo từng loại mà ta thấy được nhiệm vụ của nó. Và trong hệ thống ta

Hình 6-15 Nhóm bơm và động cơ được mô phỏng trong Automation Studio 5.0.

Bom và động cơ dầu là hai phần tử có trong Automation Studio 5.0 có các

chức năng và các dạng khác nhau theo các mô hình cần xây dựng khác nhau. Nhiệm

vụ chính của phần tủ’ bơm là tạo ra năng lượng còn động cơ dầu là tiêu thụ năng lượng, về bơm dầu trong hệ thống thuỷ lực cần mô phỏng thường là bom thể

tích có

thể điều chỉnh hoặc cố định được lưu lượng. Ngược lại động cơ dầu thực hiện quá

trình biến đổi năng lượng là dầu có áp suất được đưa vào buồng công tác của

động cơ

biến năng lượng của dòng chảy này thành động năng quay trục động cơ. Có

nhiều loại

bơm dầu khác nhau như; Bơm piston, bom bánh răng, bơm cách gạt, bơm

Hình 6-16 Nhóm thùng chứa dầu được mô phỏng trong Automation Studio 5.0

c) Bộ lọ

Hình 6-17 Nhóm lọc dầu được mô phóng trong Automation Studio 5.0. Bộ lọc dầu là phần tử được định nghĩa cho công việc ngăn ngừa các chất bẩn

thâm nhập vào, và tránh cho dầu khỏi bị ô nhiễm hoặc nhiễm bẩn trong quá

trình làm

việc của hệ thống. Trong mô hình bầu lọc thường đặt ở ổng hút của bom dầu để cho

dầu sạch hon khi làm việc hoặc tại các cửa ra của bơm. Tuỳ theo hệ thống mà ta có

thể chọn được các bộ lọc theo tiêu chuẩn như; Lọc thô, lọc tinh, lọc trung bình...

6.1.3. Quá trình điều khiến ứng dụng trong phần mềm Automation studio 5.0. Phần tử đưa tín hiệu Phần tử xử lý và điều khiển Cơ cấu chấp hành

Năng lượng điều khiển

Phần tử đưa tín hiệu thường nhận những giá trị của các đại lượng vật lý, thường là đại lượng vào, là phần tủ' đầu tiên của mạch điều khiển. Phần tử xử lý tín

hiệu gồm nhiều phần tử nhận vào quy tắc logic và làm thay đồi trạng thái sau đó điều

khiển các dòng năng lượng theo yêu cầu. Còn cơ cấu chấp hành thường thay đổi trạng

thái của đối tượng điều khiển và nó là đại lượng ra của mạch điều khiển.

Trong mô hình thiết kế mô phỏng của Automation SUidio 5.0, ngoài các quá

trình điều khiển như điện, thuỷ lực, khí nén hay kết hợp còn có điều khiển bàng PLC,

hoặc thiết kế các họ vi điều khiển. Ở đây ta giới thiệu sơ qua về các phần tử ứng dụng

của PLC để điều khiển các quy trình làm việc của các loại máy. PLC

( Programmable

Logic Controller) là phần tử điều khiên lập trình được cho phép thực hiện linh hoạt

các thuật toán điều khiển logic thông qua nhóm ngôn ngừ lập trình. Người sử

dụng có

thể lập trình đe thực hiện một loạt trình tự để tác động vào quá trình điều khiển thông

qua các nút bậc tắt khác nhau. Hơn thế nữa nhờ vào các thiết bị có bên trong mà

nó có

một số chức năng riêng trong quá trình thiết kế các mạch điều khiển và chạy chương

trình này.

Việc mô phỏng và tính toán hệ thống thủy lực là một nhu cầu tất yếu, đặc biệt

+ Khả năng mô phỏng: mô phỏng được nhiều loại hệ thống khác nhau, thủy

lực, khí nén, điện điện tử, điện kỹ thuật số, PLC... Do đó có thể ứng dụng trong nhiều

lĩnh vực khác nhau với những đặc thù riêng.

+ Tính linh hoạt: dễ dàng thay đổi, thêm bớt các thành phần mà không

làm ảnh

hưởng đến các thành phần khác.

+Khả năng sử dụng lại: Do các đối tượng trong công nghiệp rất phong

phú và

phức tạp nên khả năng sử dụng lại các mô hình đã xây dựng sẵn rất cần thiết. + Tính đơn giản, trực quan: việc xây dựng mô hình có thê được thực hiện hoàn

toàn trên giao diện đồ họa, sử dụng chủ yếu các thao tác kéo - thả và đặt tham

số. Đối

với mô phỏng các quá trình công nghiệp, khả năng biểu diễn hoạt động của hệ thống

dưới dạng hình ảnh đồ họa chuyên động là cần thiết.

+ Tính thời gian thực: khả năng thực hiện mô phỏng theo thời gian thực,

có thể

đòi hỏi phần cứng đặc biệt hay có thể thực hiện ngay trên máy tính thông thường.

+ Khả năng tích họp: khả năng giao tiếp, kết họp với các công cụ khác (công

cụ thiết kế hệ thống, công cụ lập trình cho bộ điều khiến thực...).

Một phần của tài liệu Khảo sát hệ thống thuỷ lực trên máy đa năng loại KGT v (Trang 53 - 97)

Tải bản đầy đủ (DOC)

(97 trang)
w