Phân tích hệ thống điều khiển

Chöông 8: HEÄ THOÁNG ÑIEÀU KHIEÅN Moâ taû hoaït ñoäng cuûa daây chuyeàn: Ñaàu tieân töø cuïm caáp caùn, caùn - chi tieát cô sôû ñeå laép caùc chi tieát khaùc vaøo - ñöôïc caáp vaø ñònh vò treân giaù naâng, giaù naâng naøy coù chuyeån ñoäng naâng haï ñeå di chuyeån cuïm chi tieát laép doïc theo moät ñöôøng thaúng treân daây chuyeàn. Caùn ñöôïc di chuyeån ñeán vò trí caáp ruoät, taïi ñaây ruoät ñöôïc ñaåy vaøo caùn nhôø moät xylanh mang ty ñaåy. Cuïm chi tieát caùn + ruoät tieáp tuïc ñöôïc di chuyeån ñeán vò trí caáp taûm, cuïm chi tieát tröôùc tieân ñöôïc kieåm tra söï hieän dieän cuûa ruoät (nhôø moät sensor quang ñeå phaùt hieän), neáu coâng vieäc ñöa ruoät vaøo caùn thaønh coâng thì taïi ñaây taûm seõ ñöôïc ñaåy ñeå gaén vaøo ñaàu caùn. Cuïm caùn + ruoät + taûm laïi tieáp tuïc ñöôïc di chuyeån ñeán vò trí vaën taûm (moái gheùp giöõa caùn vaø taûm laø moái gheùp ren), taïi ñaây laïi boá trí moät sensor quang ñeå kieåm tra taûm tröôùc khi vaën. Khi taûm ñaõ ñöôïc gaén ñuùng vò trí, ñaàu vaën ren seõ tieán tôùi vaën chaët taûm vôùi caùn. Beân döôùi laø bieåu ñoà thôøi gian phoái hôïp chuyeån ñoäng cuûa caùc cô caáu. Daây chuyeàn töï ñoäng bao goàm 7 cô caáu chính (caáp caùn, caáp taûm, caáp ruoät, vaën taûm, phieán keïp, choát tyø, cô caáu di chuyeån) ngoaøi cô caáu di chuyeån ra thì hoaït ñoäng cuûa caùc cô caáu coøn laïi ñöôïc thöïc hieän bôûi xy lanh khí neùn vaø caùc xylanh naøy coù söï phoái hôïp chuyeån ñoäng vôùi nhau ñöôïc ñieàu khieån bôûi boää cam. Sau khi phaân tích vaø phoái hôïp chuyeån ñoäng cuûa caùc cô caáu ta thieát laäp ñöôïc sô ñoà thôøi gian nhö treân. Ñeå ñaûm baûo naêng suaát laø 50 saûn phaåm/phuùt thì chu kyø laøm vieäc cuûa caùc cô caáu naøy laø T=1, 2s. Töø chu kyø T=1, 2s ta baét ñaàu phaân phoái chuyeån ñoäng cuûa caùc cô caáu cuõng nhö thôøi gian hoaït ñoäng cuûa töøng cô caáu. Döïa vaøo bieåu ñoà thôøi gian ta thaáy haønh trình chuyeån ñoäng cuûa caùc xylanh nhö: caáp caùn, caáp taûm, caáp ruoät, vaën taûm töông ñoái gioáng nhau. Do xylanh cuûa caùc cô caáu naøy laøm vieäc moät caùch ñoäc laäp, rieâng leõ, chæ phuï thuoäc bieân daïng vaø caùch boá trí caùc cam ñieàu khieån töông öùng cho töøng hoaït ñoäng moät: caáp caùn, caáp ruoät, caáp taûm…treân giaù ñôõ. Khi cuïm caùn + ruoät tôùi vò trí caáp taûm do ruoät coù chieàu daøi lôùn hôn caùn neân moät phaàn ruoät loù ra khoûi caùn vaø noù naèm leäch khoûi taâm cuûa caùn laøm cho vieäc ñoùng taûm khoù khaên. Do ñoù ta duøng choát tyø ñeå naâng ruoät leân ñeå coù theå laép taûm moät caùch deã daøng. Ngoaøi ra do yeâu caàu löïc ñoùng taûm neân ta caàn phieán keïp ñeå keïp chaët caùn treân giaù ñôõ giuùp vieäc ñoùng taûm ñöôïc deã daøng. Vì vaäy khi xylanh caáp taûm, vaën taûm ñaåy tôùi thì töông öùng xylanh mang phieán keïp vaø choát tyø phaûi giöõ, ñôõ. Coøn cô caáu di chuyeån thì ngöôïc laïi vôùi caùc cô caáu treân, khi cô caáu di chuyeån hoaït ñoäng thì caùc xylanh cô caáu khaùc hoaëc luøi veà hoaëc nghæ. Töø bieåu ñoà thôøi gian ta thaáy : Trong 0, 4s ñaàu thì caùc xylanh caáp caùn, ruoät, taûm, vaën taûm baét ñaàu ñaåy ra, töø 0, 4-0, 5s thì caùc xylanh döøng taïi vò trí laøm vieäc, taïi thôøi ñieåm 0, 1-0, 4s xylanh caáp taûm ñaåy thì taïi thôøi gian ñoù 0, 2-0, 3 xylanh choát tyø baét ñaàu naâng ruoät vaø ngöøng laïi töø 0, 3-0, 5s. Taïi thôøi ñieåm töø 0, 2-0, 4s xylanh vaën taûm ñaåy thì xylanh phieán keïp thöïc hieän quaù trình keïp. Sau khi taát caû caùc cô caáu ñaõ luøi hoaëc döøng taïi vò trí nghæ thì cô caáu di chuyeån môùi hoaït ñoäng vaø keùo daøi töø 0, 5-0, 8s laø naâng cuïm chi tieát laép leân vaø haï xuoáng vò trí môùi treân baøn ñôõ trong voøng 0, 6-1, 1s.Töø 1, 1-1, 2 caùc cô caáu ñeàu nghæ, keát thuùc moät chu kyø laøm vieäc. Töø nguyeân lyù hoaït ñoäng ta laàn löôït ñi thieát keá töøng cam öùng vôùi töøng cô caáu treân. Tính toaùn, toång hôïp cô caáu cam: Cô caáu cam laø daïng caàn ñaåy ñaùy con laên vaø qui luaät chuyeån ñoäng cuûa caàn ñaåy theo qui luaät chuyeån ñoäng ñöôøng Cosin Vôùi quy luaät chuyeån ñoäng ñöôøng Cosin, ta coù gia toác khaâu ñöôïc daãn bieán ñoåi theo quy luaät: . Heä thöùc giöõa chuyeån vò, vaän toác vaø gia toác cuûa caàn ñaåy theo goùc quay cuûa cam: Chuyeån vò : ; Vaän toác : ; Gia toác : ; Caùc thoâng soá ban ñaàu: Haønh trình caàn ñaåy: h = 4 mm. Choïn . Choïn goùc aùp löïc cho pheùp lôùn nhaát . Töø caùc thoâng soá treân vaø bieåu ñoà thôøi gian phoái hôïp chuyeån ñoäng cuûa caùc cô caáu ta suy ra ñöôïc thoâng soá cuûa töøng cam töông öùng vôùi töøng cô caáu: Cô caáu caáp caùn: ; ; ; Cô caáu caáp ruoät: ; ; Cô caáu caáp taûm : Caùc thoâng soá cam gioáng nhö cô caáu caáp caùn. Cô caáu vaën taûm: ; ; ; Cô caáu choát tyø: ; ; ; Phieán keïp: Caùc thoâng soá cam gioáng nhö cô caáu caáp ruoät. Cô caáu di chuyeån: Cam cuûa cô caáu di chuyeån khoâng duøng ñeå ñieàu khieån söï di chuyeån maø duøng ñeå nhaän bieát cô caáu di chuyeån Toång hôïp cô caáu cam: Toång hôïp löïc hoïc: Do mieàn choïn taâm cam cuûa cam chæ phuï thuoäc vaøo ñoà thò vaän toác vaø khoaûng chuyeån vò, neân mieàn choïn taâm cam cuûa töøng cam trong boä cam laø nhö nhau. Ñoà thò vaän toác cuûa moät cam nhö sau (cam caáp caùn): Ñoà thò chuyeån vò: Veõ ñoà thò [ S, dS/dj ] vôùi cuøng moät tyû leä xích: Töø ñoà thò, ta choïn taâm cam caùch vò trí thaáp nhaát cuûa caàn 25(mm). Toång hôïp ñoäng hoïc: Töø ñoà thò chuyeån vò vôùi truïc s coù tæ leä xích laø 1, ta xaùc ñònh ñöôïc bieân daïng cam: Ñöôøng kính con laên cuûa caàn ñaåy : d=5 mm. Do ñoù choïn beà daày cam b=8 mm. Sau khi xaùc ñònh ñöôïc bieân daïng vaø kích thöôùc cam, ta tieán haønh boá trí caùc cam naøy treân truïc, moãi cam ñöôïc boá trí vôùi goùc leäch töông ñoái so vôùi nhau ñeå ñaûm baûo söï phoái hôïp chuyeån ñoäng cuûa caùc cô caáu. Caùch boá trí nhö sau: 8.1.2 Xy lanh. Choïn xylanh cho caùc cô caáu caáp caùn, caáp ruoät, caáp taûm, vaën taûm, taám keïp, : Xylanh caáp caùn: choïn loaïi xylanh coù haønh trình l=70 mm Ñöôøng kính ti d=6 mm Ñöôøng kính piston D=12 mm Xylanh caáp ruoät: choïn loaïi xylanh coù haønh trình l=200 mm Ñöôøng kính ti d=6 mm Ñöôøng kính piston D=12 mm Xylanh caáp taûm: choïn loaïi xylanh coù haønh trình l=60 mm Ñöôøng kính ti d=6 mm Ñöôøng kính piston D=12 mm Xylanh vaën taûm: choïn loaïi xylanh coù hai ti (ti coá ñònh) Haønh trình l=70 mm Ñöôøng kính ti d=6 mm Hình1: Hình daùng xy lanh ñaåy ruoät Ñöôøng kính piston D=12 mm Hình 2:xy lanh phieán keïp Hình 3: xy lanh caáp caùn Aùp suaát khí: Ñoái vôùi xylanh caáp caùn: Caùc thoâng soá cuûa xylanh nhö sau: Ñöôøng kính ty : d=6mm Ñöôøng kính piston: D=12mm Chieàu daøi ty: L=200mm Taám tröôït coù : chieàu daøi l=250mm, chieàu roäng b=145mm, chieàu cao h=10mm Theå tích cuûa taám tröïôt laø: V=b.h.l=250.145.10=362500mm3 Khoái löôïng taám tröôït m=kg Löïc ma saùt giöõa taám tröôït vaø taám ñeá. Fms=N.f=P.f=2.8275.10.0.2=5.65(N) Heä soá ma saùt f=0.2( giöõa theùp vaø theùp) Choïn löïc ñaåy Fd=6(N) =0.6 (da.N) Dieän tích cuûa ty xylanh laø: Dieän tích cuûa piston Ñeå coù taám tröôït coù theå tröôït treân taám ñôõ thì löïc ñaåy(Fd)>löïc ma saùt(Fms)do ñoù töø coâng thöùc: Fd=p.(Sp-Sti) P=0.07bar Vaän toác cuûa xylanh laø vo=10.5m/phuùt Coâng thöùc tính dieän tích cuûa ñöôøng oáng [taøi lieäu thuyû löïc vaø khí neùn, taäp 2] Löu löôïng, tieát dieän oáng khí: Coâng thöùc tính löu löôïng à Q=0.13 l/phuùt Tieát dieän cuûa oáng daãn laø :Q=90.St.p à St=0.02 cm2 Xylanh caáp ruoät Aùp suaát P=0.07 bar Vaän toác cuûa xylanh laø vo=24m/phuùt Q=0.297 l/phuùt Tieát dieän cuûa oáng laø: St=0.045 cm2 Xylanh caáp taûm Aùp suaát P=0.07 bar Vaän toác cuûa xylanh laø vo=9m/phuùt Q=0.018 l/phuùt Tieát dieän cuûa oáng laø: St=0.11 cm2 Xylanh vaën taûm Aùp suaát P=0.07 bar Vaän toác cuûa xylanh laø vo=16.8m/phuùt Q=0.208 l/phuùt Tieát dieän cuûa oáng laø: St=0.032 cm2 Xylanh choát tyø Aùp suaát P=0.07 bar Vaän toác cuûa xylanh laø vo=6m/phuùt Q=0.07 l/phuùt Tieát dieän cuûa oáng laø: St=0.012 cm2 Xylanh phieám keïp Aùp suaát P=0.7 bar Vaän toác cuûa xylanh laø vo=3.6m/phuùt Q=0.045 l/phuùt Tieát dieän cuûa oáng laø: St=0.007 cm2 Keát luaän: Sau khi tính toaùn ta choïn taát caû caùc oáng daãn coù ñöôøng kính D=5 (mm) Ñeå coù theå ñieàu chænh vaän toác cuûa caùc xylanh ta boá trí theâm caùc van tieát löu.