Bài tập lớn Cơ cấu chấp hành và điều khiển- Cửa thủy lực

Môn: Cơ cấu chấp hành và điều khiển Đề: Thiết kế tính toán hệ thống cửa thủy lực kho lạnh Thiết kế tính toán mô phỏng hệ thống cửa thủy lực đóng mở bằng điện

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

BÀI TẬP LỚN MÔN

CƠ CẤU CHẤP HÀNH VÀ ĐIỀU KHIỂN

Giáo viên hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

Hà Nội-

II Nội dung học tập:

1 Phần thuỷ khí: Cửa kho đông lạnh

được mở và đóng bằng xy lanh thuỷ lực

Tải trọng tĩnh cực đại tác dụng lên

pittong là 150 kg, vận tốc chuyển động

ổn định của pittong là 0.06 m/s, thời gian

tăng tốc từ 0 tới 0.06 m/s là 1(s) là; thời

gian giảm tốc ở cuối hành trình bằng thời

gian tăng tốc; thời gian pittong thực hiện

được một hành trình bằng 6 s; áp suất của

chất lỏng làm việc p=30at Bình tích thuỷ lực được lắp cho phép cửa đóng mở được trong cả trường hợp hỏng nguồn điện Van 4/3 được sử dụng để điều khiển

xy lanh Van này có thể được nối theo cách mà nó làm cần piston đi ra khi van ở

vị trí thường Hệ thống dự phòng cho an toàn cắt mạch để tránh cho người bị mắc kẹt ở cửa trong trường hợp này không cần thiết Chức năng ngắt này thông thường được thực hiện bằng hệ thống điều khiển điện dùng cho hệ thống thuỷ lực Hoạt động của sinh viên –

Nội dung 1: Vẽ biểu đồ trạng thái, lưu đồ tiến trình của hệ thống?

- Nội dung 2: Tính chọn xy lanh, tính chọn bơm dầu, và thiết kế mạch thủy lực đáp ứng yêu cầu đề bài?

3

2 Phần động cơ điện

Bài 1: Cho động cơ một chiều kích từ độc lập có thông số: Pđm = 2,2 KW; Uđm

= 110V; Iđm = 25,6A; nđm = 1430 vg/phút Vẽ đặc tính cơ tự nhiên, đặc tính cơ nhân tạo với Rưf = 0,78 

Bài 2: Tìm trị số của các cấp mở máy của động cơ một chiều kích từ độc lập có: Pđm = 13,5 KW; Uđm = 110 V; Iđm = 145 A; nđm = 1050 vg/ph Biết rằng đm max Mmm = 200%M , mở máy với 3 cấp điện trở

Bài 3: Động cơ một chiều kích từ độc lập có thông số: Pđm = 29 KW; Uđm = 440 V; Iđm = 79 A; nđm = 1000 vg/ph; Rư = 0,05 Rđm làm việc ở chế độ hãm tái sinh Xác định  khi Iư = 60 A, Rưf = 0

Bài 4 Động cơ không đồng bộ ba pha có thông số Pđm = 22,5 kW; Uđm = 380V; nđm = 1460vg/ph; r1 = 0,2; r’2 = 0.24; x1 = 0,39; x’2 = 0,46 Hãy xác định tốc độ động cơ  khi mô men phụ tải bằng định mức, trong mạch rôto mắc thêm điện trở phụ đã quy đổi về stato là 1,2Ω; trong mạch stato mắc thêm điện kháng X1f = 0,75

Câu 5: Cho một động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc có các thông số sau: Công suất định mức của động cơ: Pđm = 55 KW

Áp dây định mức: Vđm = 660V / 380V – Y/ (Tần số nguồn điện f = 50 Hz ) Tốc độ định mức của động cơ : nđm = 980 vòng/phút

Hiệu suất định mức là : đm = 93,5%

Hệ số công suất lúc tải định mức: cosđm = 0,86

Bội số dòng điện mở máy của động cơ là mI = 6

Khi cấp nguồn áp 3 pha 380V (áp dây) vào động cơ, lúc mang tải định mức xác định:

1 Tần số của rotor?

4

2 Dòng điện định mức cấp vào stator động cơ?

3 Công suất điện từ? Khi biết tổn hao ma sát cơ, quạt gió chiếm 15% tổng tổn hao của động cơ; tổn hao thép chiếm 25% tổng tổn hao

IV Học liệu thực hiện tiểu luận, bài tập lớn, đồ án/dự án

1 Tài liệu học tập: Giáo Trình Truyền Động Điện, Hệ Thống Tự Động Thủy Khí

2 Phương tiện, nguyên liệu thực hiện tiểu luận, bài tập lớn, đồ án/dự án (nếu có): Máy tính

5

LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, khoa học kỹ thuật phát triển ngày càng mạnh mẽ trong tất cả các lĩnh vực của đời sống và xản xuất Việc ứng dụng khoa học kỹ thuật vào các hoạt động sản xuất đòi hỏi con người phải không ngừng học hỏi và nâng cao trình độ hiểu biết để kịp thời cập nhật những tiến bộ mới nhất của thế giới Chính vì vậy, phát triển ngành cơ điện tử có ý nghĩa hết sức quan trọng vì các sản phẩm của ngành phục vụ trong tất cả các ngành khác trong nền kinh tế như: phục vụ trong lĩnh vực tự động hóa, kỹ thuật robot, chế tạo, điều khiển và cảm ứng, …

Động cơ điện được dùng trong hầu hết mọi lĩnh vực, từ các động cơ nhỏ dùng trong lò vi sóng để chuyển động đĩa quay, hay trong các máy đọc đĩa (máy chơi CD hay DVD), đến các đồ nghề như máy khoan, hay các máy gia dụng như máy giặt, sự hoạt động của thang máy hay các hệ thống thông gió cũng dựa vào động cơ điện Ở nhiều nước động cơ điện được dùng trong các phương tiện vận chuyển, đặc biệt trong các đầu máy xe lửa Trong công nghệ máy tính: Động cơ điện được sử dụng trong các ổ cứng, ổ quang, chúng là các động cơ bước rất nhỏ

Hệ thống điều khiển khí nén được sử dụng vô cùng rộng rãi ở rất nhiều lĩnh vực mà ở đó môi trường lao động có sự nguy hiểm, nên hạn chế có sự góp mặt của con người, những nơi hay xảy ra cháy nổ như: ở vị trí làm việc của các đồ gá kẹp các chi tiết làm bằng vật liệu nhựa, chất dẻo… Hoặc được sử dụng trong ngành cơ khí chế tạo sản xuất như là cấp phôi cho quá trình gia công, hoặc trong môi trường yêu cầu vệ sinh sạch như công nghệ sản xuất các thiết bị điện tử Ngoài

ra hệ thống điều khiển bằng khí nén được ứng dụng trong các dây chuyền sản xuất thực phẩm như: tẩy rửa bao bì đóng gói tự động, chiết rót nước vào chai, lọ… Trong đề tài bài tập lớn môn Cơ cấu chấp hành và điều khiển này, nhóm sinh

viên chúng em xin trình bày một cách cụ thể về quá trình nghiên cứu tìm hiểu

và tính toán về hệ thống thủy khí cũng như động cơ điện Thông qua đó có thể

áp dụng nó vào các bài nghiên cứu khoa học hay vào đồ án tốt nghiệp chuyên ngành khi ra trường

6

MỤC LỤC Lời nói đầu _ 5Mục lục 6Danh mục hình ảnh _ 7Danh mục bảng 7Phần 1: Phần thủy khí _ 8Nội dung 1: Vẽ biểu đồ trạng thái và lưu đồ tiến trình _ 8Nội dung 2: Tính chọn bơm dầu, tính chọn xy lanh, thiết kế mạch thủy lực _ 11Phần 2: Động cơ điện 15Bài 1: _ 15Bài 2: _ 17Bài 3: _ 18Bài 4: _ 19Bài 5 21Tài liệu tham khảo _ 23

7

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Hệ thống cửa thủy lực 8Hình 1.2 Biểu đồ trạng thái 9Hình 1.3 Lưu đồ thuật toán 10Hình 1.4 Thiết kế hệ thống thủy lực điều khiển bằng điện 14Hình 2.1 Đường đặc tính 16

DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Xác định đường kính cần pittong theo áp suất làm việc của chất lỏng _ 12

9

1.2 Biểu đồ trạng thái

Theo yêu cầu của đề tài ta có thể thiết lập trạng thái của hệ thống như sau:

Hình 1.2 Biểu đồ trạng thái Các bước thao tác:

Bước 1: Nhấn nút ấn ‘ MỞ’ tác động điện lên van 4/3 làm cho cần pitong chuyển động đi vào Khi cần pitong đi hết hành trình về vị trí S1, ngắt tín hiệu điện và van 4/3 giữ trạng thái

Bước 2: Nhấn nút ‘ ĐÓNG’ , tác động điện lên van 4/3 làm cho cần pitong di chuyển đi ra Khi cần pitong đi hết hành trình về vị trí S2, ngắt tín hiệu điện và van 4/3 giữ trạng thái

10

1.3 Lưu đồ thuật toán

Hình 1.3 Lưu đồ thuật toán

+ p - áp suất chất lỏng làm việc ( p = 30at = 294,3N/𝑐𝑚2)

Thay vào (1) ta được

4 4.1479.1,3

239( / ) 24, 4( ) 3,14.3, 2

Bảng 1.1 Xác định đường kính cần pittong theo áp suất làm việc của chất lỏng

Áp suất chất lỏng làm việc có điều kiện bài toán:

2

239( / ) 24,4( ) 50

p = N cm = at  at vì vậy ta chọn d 0,5

D =Đường kính cần pittông có giá trị bằng d = 0,5.D = 16mm

Xác định hành trình pittong:

Đoạn đường pittong chuyển động có gia tốc:

2

2 1

Ta có lưu lượng riêng của bơm:

14

2.3 Thiết kế hệ thống thủy lực

Theo yêu cầu của đề tài ta có thể thiết kế hệ thống thủy lực như sau:

Hình 1.4 Thiết kế hệ thống thủy lực điều khiển bằng điện

15

PHẦN 2: ĐỘNG CƠ ĐIỆN

Bài 1:Cho động cơ một chiều kích từ độc lập có thông số: Pđm = 2,2 KW; Uđm

= 110V; Iđm = 25,6A; nđm = 1430 vg/phút Vẽ đặc tính cơ tự nhiên, đặc tính cơ nhân tạo với Rưf = 0,78 

dm dm

R R U

dm dm u uf

dm

rad s K

Đường đặc tính cơ tự nhiên và đặc tính nhân tạo:

Hình 2.1 Đường đặc tính Đường đặc tính cơ tự nhiên

Đường đặc tính cơ nhân tạo

17

Bài 2:Tìm trị số của các cấp mở máy của động cơ một chiều kích từ độc lập có: Pđm = 13,5 KW; Uđm = 110 V; Iđm = 145 A; nđm = 1050 vg/ph Biết rằng đm max Mmm = 200%M , mở máy với 3 cấp điện trở.

Biết Mmmmax = 200% Mdm, mở máy với 3 cấp điện trở

Tìm trị số các cấp mở máy của động cơ một chiều kích từ độc lập

Bài làm

21

m

u

R R

Bài 3: Động cơ một chiều kích từ độc lập có thông số: Pđm = 29 KW; Uđm =

440 V; Iđm = 79 A; nđm = 1000 vg/ph; Rư = 0,05 Rđm làm việc ở chế độ hãm tái sinh Xác định  khi Iư = 60 A, Rưf = 0.

Rư = 0,05Rđm làm việc ở chế độ hãm tái sinh

Tìm  = ? khi Iư = 60A, Rưf=0

dm dm dm dm dm dm u

R I K

dm dm

U

I P

2 2

3

f

nm

U R M

0,39 0,46 0,75 1,6( ) 22500

Hệ số công suất lúc tải định mức: cosđm = 0,86

Bội số dòng điện mở máy của động cơ là mI= 6

Khi cấp nguồn áp 3 pha 380V (áp dây) vào động cơ, lúc mang tải định mức xác định:

1 Tần số của rotor?

2 Dòng điện định mức cấp vào stator động cơ?

3 Công suất điện từ? Khi biết tổn hao ma sát cơ, quạt gió chiếm 15% tổng tổn hao của động cơ; tổn hao thép chiếm 25% tổng tổn hao

1000 980

0,021000

dm dm

n n s

P

A V

co dt