TTKT thầy Tùng Lâm ĐHBK HN
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (499.26 KB, 20 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN
===o0o===
BÁO CÁO THỰC TẬP KỸ THUẬT
THIẾT KẾ MẠCH XYLANH KHÍ NÉN THEO YÊU CẦU
Giảng viên hướng dẫn:
PGS. TS. Nguyễn Tùng Lâm
Sinh viên thực hiện:
Hồng Ngọc Dũng
Lê Văn Dương
Vũ Gia Hưng
Ngơ Ánh Dương
Hà Nội, tháng 2/2022
20181423
20181434
20180095
20181435
LỜI NĨI ĐẦU
Ngày nay, khí nén được sử dụng trong đa dạng các lĩnh vực khác nhau. Không chỉ
ở các ngành công nghiệp nặng mà công việc thường nhật cũng cũng cần đến nó.
Một số lĩnh vực cụ thể được áp dụng như: cấp phơi gia cơng cơ khí, sản xuất thiết
bị điện, các thiết bị vận chuyển băng tải, y tế - dược phẩm, đóng gói sản phẩm,…
vậy nên việc nghiên cứu, tìm hiểu vận hành các hệ thống khí nén thủy lực là một
điều rất cần thiết. Về đề tài thực tập liên quan đến chủ đề khí nén thực sự rất bổ ích
cho nhóm khi có thể trau dồi thêm kiến thức về khí nén thủy lực qua cách mô tả
nguyên lý hệ thống cũng như mô phỏng trên phần mềm, điều này góp phần tạo tiền
đề cho sau này khi nhóm làm việc trong mơi trường thực tế. Tuy nhiên trong quá
trình thực hiện đề tài này nhóm chỉ mới thực hiện được một số yêu cầu cơ bản
chưa phát huy được hết các tính năng của đề tài và vì lý thuyết so với thực tế thì
khác nhau cũng như tình hình dịch bệnh khiến nhóm chưa thể trực tiếp làm quen
với các thiết bị nhiều nên có thể gặp sai sót trong q trình làm báo cáo nhưng vẫn
phần nào phản ánh được tính ứng dụng trong thực tiễn của một hệ thống khí nén.
Qua đây chúng em cũng xin cảm ơn PGS. TS. Nguyễn Tùng Lâm cũng như các
anh chị tại phịng thí nghiệm đã sát sao tận tình hướng dẫn giúp nhóm hồn thành
q trình thực tập và cũng mong nhận được sự thơng cảm, đóng góp ý kiến của
thầy về những sai sót có thể có trong báo cáo này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
2
MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH
3
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG
1.1 Mơ tả hệ thống.
Hình 1. 1: Sơ đồ cơng nghệ hệ thống
Hình trên mơ tả một thiết bị nâng chuyển sản phẩm từ băng tải con lăn này sang
băng tải con lăn khác ở một độ cao khác.
Sơ đồ vị trí của thiết bị nâng được thể hiện trong hình trên. Có ba bộ xilanh khí
nén:
- Xilanh 1A nâng sản phẩm.
- Xilanh 2A đẩy sản phẩm lên băng tải con lăn phía trên.
- Xilanh 3A được sử dụng như một nút chặn, để giải phóng và làm gián đoạn việc
cung cấp sản phẩm.
Mỗi xilanh 1A và 2A có hai cảm biến tiệm cận để xác định vị trí đẩy hết và lùi hết.
Xilanh 3A có một cảm biến tiệm cận để xác định vị trí đẩy về. Các cảm biến B5,
B6 để xác định vị trí của sản phẩm trên băng tải.
4
1.2 Nguyên lý hoạt động.
Ở trạng thái ban đầu xilanh 3A đẩy ra để chặn sản phẩm, các xilanh 1A và 2A đều
ở trạng thái thu về.
Khi hệ thống bắt đầu hoạt động thì xilanh 3A thu về, sản phẩm theo băng tải đến vị
trí của xilanh 1A, nhờ có cảm biến B5 lúc này xilanh 1A đi ra đẩy sản phẩm đi lên
băng tải phía trên cịn xilanh 3A tiếp tục đẩy ra để chặn sản phẩm. Khi xilanh 1A đi
ra chạm cảm biến 1B2 thì xilanh 2A đi ra đẩy sản phẩm lên băng tải phía trước, lúc
này xilanh 2A chạm cảm biến 2B2 nên đồng thời hai xilanh 1A, 2A cùng thu về kết
thúc một chu trình hoạt động.
1.3 Ứng dụng.
Cơng nghệ trên có thể được ứng dụng trong các dây chuyền sản xuất tự động như:
đóng gói sản phẩm, cung cấp phơi cho q trình gia cơng cơ khí, vận chuyển sản
phẩm trong hệ thống băng tải nhà máy,…
5
CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN THIẾT BỊ
2.1 Các yêu cầu lựa chọn thiết bị.
2.1.1 Về cơ cấu truyền động
– Xi lanh 1A cần có hành trình 500 mm và lực tối thiểu 600 N.
– Xi lanh 2A có hành trình 250 mm và lực tối thiểu 400 N.
– Xi lanh 3A có hành trình 20 mm và lực tối thiểu 10 N.
– Trên các xi lanh 1A và 2A cần điều chỉnh tốc độ tiến và lùi pit tông.
2.1.2 Nguồn cấp khí
– Mạng nguồn khí nén (p = 0.8 MPa = 8 bar)
– Phần điện vận hành và điện điều khiển là 24VDC nên cần có bộ nguồn phù hợp.
2.1.3 Điều chỉnh tốc độ xi lanh
– Tốc độ lùi của các xi lanh 1A, 2A được điều chỉnh bằng điều chỉnh lưu lượng
đường xả.
– Chọn loại van tiết lưu một chiều lắp trực tiếp vào thân xi lanh để thuận tiện cho
việc lắp ráp.
2.1.4 Cảm biến tiệm cận
– Các cảm biến tiệm cận chọn sao cho phù hợp với hoạt động của xi lanh
– Từ yêu cầu điều khiển, chọn 2 cảm biến tiệm cận cho mỗi xi lanh 1A và 2A để
xác định vị trí đẩy hết và lùi hết.
– Cảm biến quang được dùng để xác định có sản phẩm đi đến chạm xi lanh dừng
3A trên băng tải cấp.
2.1.5 Điều kiện môi trường
– Thiết bị được thiết kế làm việc trong kho hàng có nhiệt độ dao động từ 15 tới C.
– Các phần tử khí nén phần công suất và nối điện là loại chịu bụi và chịu nước.
– Các phần tử điện phần tín hiệu được lắp trong tủ và đảm bảo an toàn.
6
2.2 Lựa chọn thiết bị trong thực tế.
2.2.1 Xilanh truyền động
Từ yêu cầu về cơ cấu truyền động và nguồn cấp khí, tính được xi lanh 1A phải có
đường kính tối thiểu 40 mm, xi lanh 2A có đường kính tối thiểu 32 mm, xilanh 3A
có đường kính tối thiểu 5mm.
- Xilanh 1A có thể chọn xilanh vng Festo DNC–40-500-PPV-A với các thơng số
cơ bản:
+ Đường kính piston: 40mm
+ Hành trình: 500mm
+ Áp suất hoạt động: 0,6 - 12 bar
+ Nhiệt độ mơi trường: -20 - C.
Hình 2. 1: Xilanh DNC-40-500-PPV-A
- Xilanh 2A có thể chọn xilanh vng Festo DNC-32-250-PPV-A với các thơng số
cơ bản:
+ Đường kính piston: 32mm
+ Hành trình: 250mm
+ Áp suất hoạt động: 0,6 - 12 bar
+ Nhiệt độ môi trường: -20 - C.
7
Hình 2. 2: Xilanh DNC-32-250-PPV-A
- Xilanh 3A có thể chọn xilanh vuông Festo DNC-5-20-PPV-A với các thông số cơ
bản:
+ Đường kính piston: 5mm
+ Hành trình: 20mm
+ Áp suất hoạt động: 0,6 - 12 bar
+ Nhiệt độ môi trường: -20 - C.
Hình 2. 3: Xilanh DNC-5-20-PPV-A
2.2.2 Nguồn cấp khí
- Nguồn cấp khí có thể chọn máy nén khí Pegasus TM-W-0-67/8-330L 7.5Hp
(380V) với các thông số:
+ Điện áp: 380V
8
+ Cơng suất: 7.5 HP
+ Lưu lượng: 670 lít/phút
+ Áp suất: 8 bar
+ Dung tích chứa: 330 lít
Hình 2. 4: Máy nén khí Pegasus TM-W-0-67/8-330L
2.2.3 Van khí nén
Van Festo VL-5/3E-D-3-C-EX
-
Áp suất hoạt động: 0,9 – 16 bar
-
Kích thước van: 65mm
-
Chức năng van: 5/3
-
Nhiệt độ hoạt động: -10 - C
-
Lưu lượng: 4600 lít/phút
9
-
Hình 2. 5: Van VL-5/3E-D-3-C-EX
-
Van 3/2 Festo VUVG-B10-T32C-AZT-F-1T1L
-
Áp suất hoạt động: 1,5 – 10 bar
Nhiệt độ hoạt động: -5 - C
Lưu lượng: 160 lít/phút
-
Hình 2. 6: Van VUVG-B10-T32C-AZT-F-1T1L
-
Van tiết lưu một chiều Festo VOFC-S-S4-Q4
-
Lưu lượng: 0 -100 lít/phút
-
Áp suất hoạt động: 0,2 – 10 bar
10
-
Nhiệt độ hoạt động: -10 - C
-
-
Hình 2. 7: Van tiết lưu một chiều VOFC-S-S4-Q4
-
-
2.2.4 Cảm biến
Cảm biến quang Banner M12PR
-
Nguồn cấp: 10 – 30VDC
Thời gian đáp ứng: 1 ms
Phạm vi hoạt động: 5 m
Tần số hoạt động: 500 Hz
Vật liệu: than, nhựa ABS
-
-
Hình 2. 8: Cảm biến quang Banner M12PR
11
-
Cảm biến tiệm cận LJ18A3-8-Z/BX NPN
-
- Điện áp: 10 – 30 VDC
-
- Dịng: 300 mA
-
- Đường kính: 18mm
-
- Khoảng cách phát hiện max: 8 mm
-
- Nhiệt độ hoạt động: -25°C đến +55°C
-
Hình 2. 9: Cảm biến tiệm cận LJ18A3-8-Z/BX NPN
-
12
-
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN
3.1 Sơ đồ bước của công nghệ.
Từ mô tả công nghệ cũng như nguyên lý hoạt động đã phân tích ở chương 1,
ta xây dựng được sơ đồ bước của công nghệ như sau:
-
-
-
Chu kỳ chuyển động của các xilanh được mô tả như ở dưới bảng:
-
B
-
1
Hình 3. 1: Sơ đồ bước của cơng nghệ
-
Xil
anh
1A
Giữ
vị
-
-
Xila
nh
2A
Giữ
vị trí
-
-
Xila
nh
3A
Lùi
13
-
-
Điều kiện bắt
đầu
-
Ghi
chú
B5 tác động
(có sản
-
Mở
thiết bị
trí
-
-
Tiế
n
-
Giữ
vị
trí
2
-
3
phẩm)
-
-
Giữ
vị trí
-
Tiế
n
-
Giữ
vị
trí
Tiến
-
1B2 tác động
-
-
2B2 tác động
-
-
4
-
Lùi
-
Lùi
Giữ
vị
trí
-
1B1, 2B1 tác
động
Nâng
sản
phẩm
Đẩy
sản
phẩm
Các
xilanh
ở vị trí
ban
đầu
-
Dựa theo sơ đồ bước cũng như những phân tích về chuyển động của các
xilanh được trình bày chi tiết như trên, ta thực hiện thiết kế mô phỏng các
mạch điều khiển trên FluidSim theo như yêu cầu.
14
-
3.2 Thiết kế điều khiển thuần khí nén.
3.2.1 Sơ đồ mơ phỏng trên FluidSim
-
-
Hình 3. 2: Mạch mơ phỏng thuần khí nén trên FluidSim
-
Nguyên lý hoạt động:
-
Ở trạng thái ban đầu, xilanh 3A đẩy ra chặn sản phẩm, các xilanh 1A, 1A
đều ở trạng thái thu về.
15
-
Nhấn nút START van 1V4 được cấp khí theo chiều bên phải làm cho xilanh
3A thu về chạm 3B1, lúc này cảm biến B5 được kích hoạt tác động van 1V5.
Khi đó van 1V3, 1V4 cùng được tác động theo phía bên trái nên xilanh 1A
và 3A cùng đẩy ra. Khi xilanh 1A đi ra chạm 1B2 tác động vào van 1V1 làm
cho xilanh 2A đẩy ra, lúc này cảm biến 2B2 được kích hoạt khiến đồng thời
xilanh 1A và 2A cùng thu về, chu trình hoạt động của hệ thống kết thúc.
Ngoài vận hành một chu kỳ sơ đồ còn bổ sung nút STOP để dừng hệ thống
và nút nhấn vận hành hệ thống ở chế độ liên tục (AUTO).
-
Việc điều chỉnh tốc độ đẩy ra/thu về của các xilanh được thực hiện bằng
cách thay đổi thông số các van tiết lưu một chiều có trên sơ đồ.
-
3.2.2 Kết quả mô phỏng
Tiến hành chạy mô phỏng sơ đồ thuần khí nén trên FluidSim ta thu được đồ
thị chỉ rõ vị trí đẩy ra/thu về của ba xilanh trong một chu trình hoạt động của
hệ thống và được thể hiện như bên dưới:
-
-
-
Hình 3. 3: Kết quả mơ phỏng ứng với mạch thuần khí nén
16
-
Nhận xét: Kết quả mô phỏng trên ứng với sơ đồ bước của hệ thống và đã
giống với yêu cầu công nghệ đặt ra.
-
3.3 Thiết kế điều khiển điện - khí nén.
3.3.1 Sơ đồ mơ phỏng trên FluidSim
-
-
Hình 3. 4: Mạch mơ phỏng điện - khí nén trên FluidSim
-
Ngun lý hoạt động:
-
Ở trạng thái ban đầu, xilanh 3A đẩy ra chặn sản phẩm, các xilanh 1A, 1A
đều ở trạng thái thu về.
-
Nhấn nút S1 để cấp điện cho mạch điện, sau đó nhấn S2 để cơng tắc chuyển
mạch sang vị trí số 4, lúc này chưa nhấn S3 nên cơng tắc này vẫn ở vị trí số
2 tức là hệ thống vẫn đang hoạt động ở chế độ vận hành tự động liên tục nên
cuộn hút 3Y2 được cấp điện làm cho xilanh 3A thu về, xilanh 3A thu về
chạm 3B1, lúc này rơ le K3 được cấp điện nên tiếp điểm K3 ở nhánh số 7
đóng lại rồi rơ le K2 được cấp điện nên tiếp điểm K2 ở nhánh số 8 và 9 cùng
đóng lại dẫn đến cuộn hút 1Y1 được cấp điện làm cho xilanh 1A đẩy ra,
17
xilanh 1A đẩy ra chạm 1B2 làm cho nhánh số 10 dẫn điện nên cuộn hút 2Y1
được cấp điện làm cho xilanh 2A đẩy ra chạm 2B2 khiến nhánh số 8 và số 9
ngắt điện, cuộn hút 1Y1 không được cấp điện nữa nên xilanh 1A thu về kéo
theo cuộn hút 2Y1 cũng ngừng được cấp điện nên đồng thời xilanh 2A thu
về, kết thúc một chu trình hoạt động của hệ thống. Ngồi ra, khi vận hành hệ
thống có thể nhấn S3 để công tắc chuyển mạch sang vị trí 4, lúc này nhấn S4
để hệ thống được vận hành bằng tay theo từng chu trình. Khi gặp sự cố có
thể nhấn S2 để dừng ngay hệ thống.
-
Cũng tương tự như phần điều khiển thuần khí nén ta có thể thay đổi tốc độ
đẩy ra/thu về của các xilanh bằng cách thay đổi thông số của các van tiết lưu
một chiều có trên sơ đồ.
-
3.3.2 Kết quả mơ phỏng
Tiến hành chạy mơ phỏng sơ đồ điện – khí nén trên FluidSim ta thu được đồ
thị chỉ rõ vị trí đẩy ra/thu về của ba xilanh trong một chu trình hoạt động của
hệ thống và được thể hiện như bên dưới:
-
-
-
Hình 3. 5: Kết quả mơ phỏng ứng với mạch điện - khí nén
Nhận xét: Cũng tương tự như phần thiết kế thuần khí nén, kết quả mơ phỏng
trên ứng với sơ đồ bước của hệ thống và đã giống với yêu cầu công nghệ đặt
ra.
18
-
19
-
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
-
1. Textbook EP của hãng Festo.
-
2. Slide “Khí nén và thủy lực trong tự động hóa”.
-
3. Datasheet của hãng Festo.
-
4. Website của cơng ty thủy lực khí nén Tiến Phát:
-
/>
-
5. Website: />
-
20
