Báo cáo nghiên cứu khoa học: "THIẾT KẾ, LẮP RÁP HỆ THỐNG CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN KHÍ NÉN VÀ MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC CỦA PISTON-XILANH KHÍ NÉN"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

196
lượt xem 40
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài báo này giới thiệu kết quả nghiên cứu về thiết kế, chế tạo và lắp ráp một mô hình hệ thống cấp phôi tự động ứng dụng kỹ thuật điện khí nén, điều khiển bằng lập trình PLC và xây dựng mô hình nghiên cứu động lực học của cụm piston xylanh khí nén.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo nghiên cứu khoa học: "THIẾT KẾ, LẮP RÁP HỆ THỐNG CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN KHÍ NÉN VÀ MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC CỦA PISTON-XILANH KHÍ NÉN"

THIẾT KẾ, LẮP RÁP HỆ THỐNG CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN KHÍ NÉN VÀ MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC CỦA PISTON-XILANH KHÍ NÉN THE DESIGN AND INSTALLATION OF AUTOMATIC RAW MATERIAL FEEDING SYSTEM CONTROLLED BY ELECTROPNEUMATIC TECHNOLOGY AND THE RESEARCH MODEL OF THE DYNAMICS OF PISTON-XYLANDER PNEUMATIC SYSTEMS TRẦN XUÂN TUỲ – PHAN VĂN LỘC – HOÀNG TIẾN PHƯỢNG Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng TÓM TẮT Bài báo này giới thiệu kết quả nghiên cứu về thiết kế, chế tạo và lắp ráp một mô hình hệ thống cấp phôi tự động ứng dụng kỹ thuật điện khí nén, điều khiển bằng lập trình PLC và xây dựng mô hình nghiên cứu động lực học của cụm piston xylanh khí nén. ABSTRACT The article presents the study on designing, manufacturing and installing an automatic raw-material feeding sysem applying the electropneumatic technology generated by the programed PLC. The paper focuses on planning a research model on the dynamics of piston-xylander pneumatic systems. 1. §Æt vÊn ®Ò HiÖn nay ë ViÖt Nam, kü thuËt ®iÒu khiÓn ®iÖn khÝ nÐn ®îc øng dông chiÕm tû lÖ cao trong c¸c d©y chuyÒn s¶n xuÊt tù ®éng, vÝ dô nh d©y chuyÒn s¶n xuÊt xi m¨ng, d©y chuyÒn s¶n xuÊt g¹ch men, d©y chuyÒn l¾p r¸p «t«, d©y chuyÒn l¾p r¸p c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö, d©y chuyÒn s¶n xuÊt dîc phÈm... nªn viÖc nghiªn cøu l¾p r¸p thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn ®iÖn khÝ nÐn cã chÊt lîng ®éng lùc häc cao lµ rÊt cÇn thiÕt cho thùc tiÔn s¶n xuÊt. §Ò tµi nghiªn cøu vÒ thiÕt kÕ, chÕ t¹o vµ l¾p r¸p mét m« h×nh hÖ thèng cÊp ph«i tù ®éng øng dông kü thuËt ®iÖn khÝ nÐn, ®iÒu khiÓn b»ng lËp tr×nh PLC vµ x©y dùng m« h×nh nghiªn cøu ®éng lùc häc cña côm piston xylanh khÝ nÐn phôc vô cho ®µo t¹o vµ nghiªn cøu lµ c¬ së ®Ó thiÕt kÕ, l¾p r¸p c¸c d©y chuyÒn tù ®éng cã ®é phøc t¹p cao h¬n phôc vô cho thùc tÕ s¶n xuÊt. 2. Néi dung nghiªn cøu M« h×nh nghiªn cøu cña thiÕt bÞ ®îc l¾p r¸p:
æ chøa ph«i M©m quay Tay m¸y B¨ng chuyÒn H×nh 1. M« h×nh ph¬ng ¸n hÖ thèng cÊp ph«i
H×nh 2. B¶n vÏ chung cña hÖ thèng H×nh 3. S¬ ®å hÖ ®iÒu khiÓn C¸c thiÕt bÞ chÊp hµnh: - æ cÊp ph«i: æ chøa ph«i (1) D=220mm, H=135mm; §Üa mang ph«i (2) D=210mm víi 6 lç D=18mm n= 7vg/p; §éng c¬ mét chiÒu (5) cã U =12v«n; Hép gi¶m tèc (3) i=1/50; Xylanh ®Èy ph«i (7) hµnh tr×nh L=75mm. - M©m quay: M©m ph©n ®é (8) D=250mm; Xylanh quay (9). - Tay m¸y chuyÓn ph«i: Xylanh n©ng h¹ (10) H=120mm; Xylanh quay gãc (11) D=16mm; Xylanh kÑp ph«i (13) D =10mm; C¬ cÊu kÑp ph«i (14) chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn khø håi; C¸nh tay (12) quay gãc. - B¨ng chuyÓn ph«i: B¨ng t¶i (16) B=120mm, L=600mm, ®iÒu chØnh v« cÊp tèc ®é; §«ng c¬ (20); Bé truyÒn ®ai (17) i=1/4; Hép gi¶m tèc (18) i=1/20. ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn: Bé PLC Simatic S7-200, phÇn mÒm sö dông lµ Step 7 -Mic ro/Win32. Chu¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn gåm khai b¸o c¸c biÕn, ch¬ng tr×nh chÝnh, c¸c ch¬ng tr×nh con, ch¬ng tr×nh cho phÐp Reset hÖ thèng vµ ®iÒu khiÓn cho hÖ thèng ho¹t ®éng. Ch¬ng tr×nh ®îc n¹p trong bé PLC ®Ó cã thÓ ®iÒu khiÓn trùc tiÕp trªn m¸y theo mét chu tr×nh nhÊt ®Þnh hoÆc ®iÒu khiÓn qua m¸y tÝnh. M« h×nh nghiªn cøu ®éng lùc häc cña piston xylanh khÝ nÐn cã kÕt cÊu kh«ng ®èi xøng: S1 S2 PP M FL V1 T1 Pn, V2, T2 q1 q2 x
H×nh 4. M« h×nh tÝnh to¸n ®éng lùc häc cña xilanh khÝ nÐn HÖ ph¬ng tr×nh m« t¶ qu¸ tr×nh lµm viÖc cña piston xylanh khÝ nÐn khi pP vµ pn kh«ng ®æi, S1 = S2, TS = T vµ gia tèc kh«ng ®æi lµ:  dp p k .r.T p .S [m1  1 .v ]  0    dt V1 r .T  dp k .r.T p 2 .S  n [ m2  .v ]  0  dt V2 p.T (1)   dv S FL   [( p1  p 2 )   const  dt M M  dy  dt  v  p p .S p n .S F dv S ( p p  p n )  L  const vµ m1  .v ; m2   .v ; r.T r .T dt M M M« h×nh qu¸ tr×nh ®éng lùc häc cña pitt«ng xilanh khÝ nÐn cã kÕt cÊu ®èi xøng: 0 y l/2 -l/2 V S mn v Vmp FL f P P p ms1 n f Qp ms2 Qn u H×nh 5. M« h×nh ®iÒu khiÓn piston xylanh khÝ nÐn cã kÕt cÊu ®èi xøng C¸c ph¬ng tr×nh m« t¶ hÖ sÏ lµ: dp p pp k .r .TS  .[Q p  .S .v] V p ( 0)  S . y dt r .TS dpn k .r.TS p [Qn  n .S .v]  (2) Vn (0)  S . y dt r .TS dv 1  [ S . p p  Spn  Fms1  Fms 2  FL ] dt M
dy l  v ; Fms1  f1.v ; Fms 2  f 2 .v ; FL - t¶i träng ngoµi; Vp(0) = Vmp + S. ; Trong ®ã: dt 2 l Vn(0) = Vmn =+ S . ; Vp(0) = S.y = Vp(y) ; Vn(0) - S.y = Vn(y) 2 Ph¬ng tr×nh tr¹ng th¸i cho hÖ tuyÕn tÝnh lµ:  k .r.TS .C e p p k . p e p .S  k .r.TS .G e up     0 0 *     p * p   V p ( 0)  S . y e V p ( 0)  S . y e e   p p   V p ( 0)  S . y  *   p* n   k .r.TS .C e pn d p n   k . p e n .S    k .r.TS .G e un .u * 0.  0    e e dt v *     v *   V n ( 0)  S . y e  V n ( 0)  S . y V n ( 0)  S . y     S S f 0  y *  0     y*        M M M  0 0  0 0 1     0  0      1 .F *L (3)    M 0     qm (u , p p ) p p  p e p e  qm (u , pn ) pn  p n Ce pp  C e pn  Trong ®ã: ; (4) u  u e pn p p u  ue lµ c¸c hÖ sè khuÕch ®¹i lu lîng/¸p suÊt qm (u , p p ) p p  p e p e qm (u , pn ) pn  p n e e ; G un  G up  (5) u  u e u u u  ue lµ c¸c hÖ sè khuÕch ®¹i lu lîng/ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn H×nh 6. S¬ ®å khèi m« t¶ m« h×nh ®éng lùc häc cña hÖ e Pp v* S r.Ts - P* u* p e p k.r.T + + s G  S  V (ye) up p - e C Pp F* L - + y* v* u* 1 a* +   M - - -1 e f C Pn - u* e n k.r.T + + G s   S V (ye) un P* n n + P* v* n S r.Ts
Víi hÖ tuyÕn tÝnh vµ tÝn hiÖu vµo kh«ng ®æi th× s¬ ®å khèi m« t¶ qu¸ tr×nh ®éng lùc häc cña côm piston xylanh khÝ nÐn hÖ thÓ hiÖn ë h×nh 6. 3. KÕt luËn Ph«i h×nh trô víi kÝch thíc chiÒu cao b»ng ®êng kÝnh lµ mét trong nh÷ng lo¹i thùc hiÖn cÊp ph«i tù ®éng khã nhÊt hiÖn nay. §Ò tµi nµy ®· thiÕt kÕ, chÕ t¹o vµ l¾p r¸p hoµn chØnh mét hÖ thèng cÊp ph«i tù ®éng ®iÖn khÝ nÐn, ®iÒu khiÓn b»ng PLC phôc vô cho ®µo t¹o vµ nghiªn cøu. Trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn, lùa chän ®îc c¸c th«ng sè kü thuËt cña c¬ cÊu c«ng t¸c t¬ng thÝch víi thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn nh»m ®¶m b¶o cho hÖ thèng lµm viÖc ªm vµ tin cËy. VËn dông lý thuyÕt truyÒn ®éng vµ ®iÒu khiÓn khÝ nÐn, ®iÖn khÝ nÐn vµ lý thuyÕt ®iÒu khiÓn tù ®éng hÖ tuyÕn tÝnh ®Ó x©y dùng m« h×nh to¸n m« t¶ qu¸ tr×nh ®éng lùc häc cña côm piston xylanh khÝ nÐn. Trªn c¬ së cña m« h×nh nµy ta cã thÓ kh¶o s¸t qu¸ tr×nh ®éng lùc häc cña hÖ b»ng ch¬ng tr×nh tÝnh to¸n trªn m¸y tÝnh. Tõ nh÷ng kÕt qu¶ nµy nhãm nghiªn cøu cã thÓ thiÕt kÕ, l¾p r¸p c¸c d©y chuyÒn tù ®éng ®iÒu khiÓn ®iÖn khÝ nÐn cã ®é phøc t¹p cao h¬n. TÀI LIỆU THAM KHẢO Jacques Faisandier, Mécanismes hydrauliques et pneumatiques, Đunod, Paris, 1999. [ 1] [ 2] Jean-Yves Fabert, Automatismes et automatique, Ellipses, Paris, 2003. [ 3] Robert B., Goodman PE., A primer on pneumatic valve and cotrols kriger publishing [ 4] company, Malabar, Florida, 1997. Tài liệu hướng dẫn Step 7 - Win32, PLC Simatic S7-200. [ 5]