Đề thi và đáp án môn truyền động khí nén - thủy lực, đại học spkt TPHCM, năm 2010-2011

ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
Khoa Cơ khí Chế tạo máy
Bộ môn: Cơ điện tử
ĐỀ THI MÔN: TRUYỀN ĐỘNG KHÍ NÉN-THỦY LỰC
Mã môn học: 1129050
Học kỳ: 1, Năm học 2010-2011,
ĐỀ SỐ: 1 Đề thi có 6 trang,
Thời gian: 60 phút,
Được phép sử dụng tài liệu (trừ laptop)
Sinh viên làm bài trên đề thi, nộp lại đề thi
Họ và tên: Điểm:
MSSV: STT:
CBCT 1: CBCT 2:
Câu 1(2 điểm)
Cho hệ thống truyền động thủy lực như hình vẽ 1, để đáp ứng yêu cầu thiết kế thời gian di chuyển của
xylanh A và B đi ra và đi vào là 10 giây.
Hình 1: Hệ thống truyền động thủy lực câu 1,
a) Cho biết tên gọi van 1V1 (0.5 điểm):
b) Mục đích của van 1 (0.5 điểm): . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
c) Cho tín hiệu vào solenoid Y1 và Y2 như hình vẽ dưới, yêu cầu sinh viên vẽ lại sơ đồ hành trình
bước của xylanh A và B đáp ứng các tín hiệu vào Y1 và Y2. (Y1 có điện khi giá trị là 1 và 0 là không
có điện, Y2 tương tự với Y1) vào hình. (1.0 điểm)
5 15 20
20 30
Y1
Y2
35 45
50

55 6010 25
25
40 65 70 75 800
Xylanh
A
Xylanh
B
0
1
0
1
0
1
0
1
Giây
Hình 2: Sơ đồ hành trình bước với 2 selonoid và 2 xylanh A và xylanh B,
Câu 2 (1 điểm)
Cho van đảo chiều điều khiển gián tiếp với sơ đồ nguyên lý như hình 3(a), yêu cầu sinh viên vẽ lại
van đảo chiều gián tiếp này với ký hiệu đơn giản ở hình 3(b).
Hình 3: Van đảo chiều thủy lực (a) sơ đồ nguyên lý (b) ký hiệu đơn giản
Câu 3 (3 điểm)
Thiết kế mạch điện điều khiển 2 xylanh khí nén A và B theo biểu đồ hành trình bước 1 chu kỳ như
hình 4 dưới. Xylanh A ra vào n (n có thể cài đặt giá trị tùy ý 1≤n), sau khi kết thúc thì xylanh B đi ra
và sau đó ra về. Hệ thống truyền động khí nén gồm 2 xylanh A và B, xylanh A điều khiển bởi van 5/2
điều khiển 2 vị trí bằng solenoid, xylanh B điều khiển bằng van đảo chiều 3/2 điều khiển bằng
solenoid quay trở về bằng lò xo như hình 4.
2
(a)
(b)

Hình 4: Sơ đồ hành trình bước (a) và hệ thống truyền động khí nén (b) dành cho câu 3.
3
Câu 4 (2 điểm)
Một cơ cấu dẫn động thẳng sử dụng xylanh khí nén đẩy kiện hàng lên một cầu dốc vào băng chuyền
phân loại. Đoạn dốc có độ nghiêng 50
o
. Hệ số ma sát giữa kiện hàng và bề mặt trượt là 0,1. Khối
lượng kiện hàng là 130 kg. Cơ cấu giảm chấn bằng khí nén, với khoảng hành trình giảm chấn là 28
mm, gia tốc của kiện hàng xảy ra trong khoảng hành trình giảm chấn, vận tốc chuyển động bình ổn là
0,5 m/s. Áp Suất tối thiểu của hệ thống là 600 Kpa. Hãy tính đường kính piston đối với hành trình duỗi
ra. Giả sử tổn thất do ma sát bên trong xylanh là 12%.
4
Câu 5 (2 điểm)
Cho 2 xylanh tác động kép A và B, xylanh A và B có sơ đồ hành trình bước như hình 5(b). Xylanh A
có gắn 2 công tắc hành trình ở đầu và cuối là a
0
, a
1
và xylanh B gắn 3 công tắc hành trình ở vị trí đầu,
giữa cuối hành trình của xylanh là b
0
, b
1
, b
2
như hình vẽ. Thiết kế mạch điện điều khiển 2 xylanh như
hành trình bước đưa ra ở hình 5(a) theo phương pháp thiết kế theo tầng.
Hình 5: Sơ đồ hành trình bước(a) và hệ thống truyền động khí nén (b) dành cho Câu 5,
5
Hết

Bộ môn Cơ điện tử
6
ĐÁP ÁN MÔN TRUYỀN ĐỘNG KHÍ NÉN-THỦY LỰC (Ngày thi 13/01/2011)
Câu 1: 2 điểm
Cho hệ thống truyền động thủy lực như hình vẽ 1, để đáp ứng yêu cầu thiết kế thời gian di chuyển của
xylanh A và B đi ra và đi vào là 10 giây.
Hình 1: Hệ thống truyền động thủy lực câu 1,
a) (0.5 điểm) tuần tự hoặc van tuần tự áp suất (presure sequence valve)
b) (0.5 điểm) Van tuần tự: Chức năng cho phép sự làm việc theo thứ tự trước sau của các cơ cấu tác
động khi đạt ngưỡng áp suất cài đặt.
c) (1.0 điểm)
7
Câu 2 ( 1 điểm) Cho van đảo chiều điều khiển gián tiếp với sơ đồ nguyên lý như hình 3(a), yêu cầu
sinh viên vẽ lại van đảo chiều gián tiếp này với ký hiệu đơn giản ở hình 3(b).
Câu 3: (3 điểm)Thiết kế mạch điện điều khiển 2 xylanh khí nén A và B theo biểu đồ hành trình bước 1
chu kỳ như hình 4 dưới. Xylanh A ra vào n (n có thể cài đặt giá trị tùy ý 1≤n), sau khi kết thúc thì
xylanh B đi ra và sau đó ra về. Hệ thống truyền động khí nén gồm 2 xylanh A và B, xylanh A điều
khiển bởi van 5/2 điều khiển 2 vị trí bằng solenoid, xylanh B điều khiển bằng van đảo chiều 3/2 điều
khiển bằng solenoid quay trở về bằng lò xo như hình 4.
Hình 4: Sơ đồ hành trình bước (a) và hệ thống truyền động khí nén (b) dành cho câu 3.
8
Câu 4 (2 điểm) Một cơ cấu dẫn động thẳng sử dụng xylanh khí nén đẩy kiện hàng lên một cầu dốc vào
băng chuyền phân loại. Đoạn dốc có độ nghiêng 50
o
. Hệ số ma sát giữa kiện hàng và bề mặt trượt là
0,1. Khối lượng kiện hàng là 130 kg. Cơ cấu giảm chấn bằng khí nén, với khoảng hành trình giảm
chấn là 28 mm, gia tốc của kiện hàng xảy ra trong khoảng hành trình giảm chấn, vận tốc chuyển động
bình ổn là 0,5 m/s. Áp Suất tối thiểu của hệ thống là 600 Kpa. Hãy tính đường kính piston đối với
hành trình duỗi ra. Giả sử tổn thất do ma sát bên trong xylanh là 12%.
Chúng ta có lực nâng F

1
là:
1
. .sin 130 9.81 0.766 977F m g x x N
α
= = =
Lực ma sát của vật cần nâng với bế mặt trượt là:
1
. .cos . 130 9.81 0.643 0.1 82F m g x x x N
α µ
= = =
Lực quán tính của khối lượng chuyển động có gia tốc là:
2 2
. 130 0.5
580
2. 2 0.028
ms
m v x
F ma N
s x
= = = =
Tổng ngoại lực tác động lên xylanh là:
1
977 82 580 1639
ms qt
F F F F N= + + = + + =
Đường kính piston duỗi ra là:
2
3
88 4 100 1693 100

0.063
400 88 3.14 22 600 10 3.14
p d F
F d m
p
π
× × ×
= ⇒ = = =
× × × × ×
9
Câu 5 (2 điểm) Cho 2 xylanh tác động kép A và B, xylanh A và B có sơ đồ hành trình bước như hình
5(b). Xylanh A có gắn 2 công tắc hành trình ở đầu và cuối là a
0
, a
1
và xylanh B gắn 3 công tắc hành
trình ở vị trí đầu, giữa cuối hành trình của xylanh là b
0
, b
1
, b
2
như hình vẽ. Thiết kế mạch điện điều
khiển 2 xylanh như hành trình bước đưa ra ở hình 5(a) theo phương pháp thiết kế theo tầng.
Hình 5: Sơ đồ hành trình bước(a) và hệ thống truyền động khí nén (b) dành cho Câu 5,
10
11