Đồ Án Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều khiển hệ thống thuỷ lực

LỜI NÓI ĐẦU

Qua một thời gian, sau khi hoàn thành các chương trình về đại cương và chuyên ngành. Đến nay mỗi sinh viên chúng em được nhận đồ án tốt nghiệp. Đây là một dung quan trọng nhất mà mỗi sinh viên cần phải hoàn thành để được công nhận tốt nghiệp. Sau năm năm học chúng em có thể coi là một đợt tổng duyệt để tạo điều kiện mỗi người tự tổng hợp, vận dụng các vấn đề về lý thuyết cũng như thực tế để làm quen với công việc mà sau này bước vào đời sau khi rời ghế nhà trường.
Với đồ án này, đề tài có tên: “Ứng dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng thiết kế quá trình điều khiển hệ thống thuỷ lực trên máy khoan ECM660 – III”. Đây là đề tài được kết hợp giữa việc khảo sát hệ thống thuỷ lực trên máy công trình và giới thiệu phần mềm Automation Studio 5.0 vào trong quá trình thiết kế hệ thống và mô phỏng cả quá trình điều khiển của máy trong hệ thống truyền động thuỷ lực.
Máy khoan ECM660 – III là một trong những thiết bị không thể thiếu trong các công trình xây dựng và khai thác. So với các loại máy khác thì máy khoan ECM660 – III có hệ thống truyền động thuỷ lực nên có rất nhiều ưu điểm về kết cấu và thao tác, nó có khả năng tự động hoá quá trình điều khiển. Từ đó nó có thể nâng cao năng suất làm việc đem lại hiệu quả kinh tế khi sử dụng.
Khi thực hiện đồ án này, bản thân em cũng đã cố gắng tìm tòi, nghiên cứu các tài liệu một cách nghiêm túc và mong muốn là đồ án đạt kết quả tốt nhất. Tuy nhiên vì bản thân còn ít kinh nghiệm nên không tránh khỏi những thiếu sót. Một lần nữa Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy, cô đã tận tụy truyền đạt các kiến thức quý báu cho Em. Đặc biệt, em xin gởi lời biết ơn đến thầy Nguyễn Văn Đông, đã quan tâm giúp đỡ trong suốt quá trình làm việc và em xin cảm ơn tất cả các thầy trong bộ môn ôtô và máy công trình, thuỷ khí và máy thuỷ khí đã đóng góp ý kiến để tạo điều kiện thuận lợi cho bản thân em hoàn thành.
Cuối cùng Em xin chân thành cảm ơn!

1. Tổng quan.1.1. Mục đích, ý nghĩa của đề tài. Hiện nay, có rất nhiều loại hệ thống truyền động được sử dụng điều khiển các loại máy công nghiệp trong các lĩnh vực khác nhau như truyền động cơ khí, truyền động điện, truyền động thuỷ lực, truyền động khí nén, truyền động kết hợp . Trong đó, hệ thống truyền động thủy lực là hệ thống điều khiển phổ biến, nhất là trong giao thông vận tải, công nghiệp nặng, thiết bị chuyên dùng .
Đối với hệ thống truyền động thuỷ lực, ta có thể nhận thấy song hành với quá trình phát triển kinh tế của đất nước. Đặc biệt là quá trình cải tiến, phát triển không ngừng của hệ thống thuỷ lực trong công nghiệp nặng và các hoạt động sản suất hiện nay. Tầm quan trọng của hệ thống này trên ô tô và máy công trình là một trong những hệ thống không thể thiếu, trong lĩnh vực này quá trình điều khiển truyền động thuỷ lực được áp dụng rộng rãi như: Điều khiển cơ cấu duy chuyển, trợ lực lái, dẫn động phanh, điều khiển cơ cấu chấp hành . Hệ thống truyền động thuỷ lực được cải tiến, phát triển theo xu hướng ngày càng hoạt động chính xác hơn, tin cậy hơn, tiết kiệm hơn, thuận lợi cho người sử dụng, tự động hoá quá trình điều khiển ở các chế độ (nâng, hạ, gập dũi hay kéo dài cơ cấu công tác, duy chuyển, .), quá trình làm việc tốt hơn, năng suất cao, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, .Và từ những ưu điểm về kết cấu với các thao tác của nó, cũng như khả năng sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau đã đem lại hiệu quả kinh tế cao trong quá trình sử dụng vào các công trình xây dựng cơ bản.
Trong thời đại ngày nay, việc thiết kế, mô phỏng quá trình điều khiển của hệ thống truyền động thuỷ lực được cải tiến do sự bùng nổ công nghệ tin học. Việc xây dựng, thiết kế đó đã rút ngắn đáng kể thời gian thử nghiệm, đánh giá các kết quả làm việc của hệ thống.
Từ việc làm quen dần của người kỹ sư tới việc áp dụng công nghệ tin học vào các vấn đề liên quan về chuyên ngành là một điều cấp thiết, và vì thế em đã mạnh dạng tìm hiểu phần mềm Automation Studio 5.0, dùng tính toán, thiết kế mô phỏng quá trình điều khiển hệ thống thuỷ lực cho máy công trình nói chung và máy khoan ECM660 – III nói riêng.Từ đó khảo sát, đánh giá sự ảnh hưởng của những thông số điều khiển, những điều kiện liên quan, khả năng vận hành đến chất lượng làm việc của hệ thống này. Đối tượng được chọn khảo sát là hệ thống truyền động thuỷ lực trên máy khoan ECM660 – III.
Vì thời gian làm đồ án tốt nghiệp có hạn cho nên đề tài chỉ mới dừng lại ở việc thiết kế sơ đồ hệ thống thuỷ lực liên quan và mô phỏng các quá trình điều khiển ở các chế độ làm việc khác nhau. Ngoài ra thông qua các đồ thị đặc tính và hình mô phỏng ta đánh giá được quá trình làm việc của máy một cách nhanh chóng, sát với thực tế và trực quan nhất. Với đề tài này emcó thể tiếp tục phát triển để áp dụng cho tất cả các máy công nghiệp hiện nay để đem lại công việc hiệu quả nhất.
1.2. Hệ thống truyền động thuỷ lực trên máy công trình.
1.2.1. Các hệ thống truyền động trên máy công trình.
Hệ thống truyền động bao gồm nhiều bộ phận kết hợp lại để có thể truyền công suất, chuyển động từ động cơ hay các nguồn năng lượng khác đến các bộ phận công tác. Trong ngành động lực nói chung, trên ôtô và máy công trình nói riêng các hệ thống truyền động có thể sử dụng như: Truyền động cơ khí, truyền động điện - điện tử, truyền động thuỷ lực, truyền động khí nén hoặc truyền động kết hợp, Tuy nhiên với đề tài này chúng ta có thể tìm hiểu kỹ hơn về hai truyền động cơ khí, thuỷ lực.
1.2.1.1. Truyền động cơ khí.
Truyền động cơ khí là phương pháp truyền động quen thuộc và đã có một thời gian dài được coi là hình thức truyền động quan trọng nhất. Hình thức truyền động này được sử dụng để mang, tạo và truyền năng lượng chủ yếu dựa vào trục, bánh răng, xích hay dây đai. Nhờ đó người ta có thể phân loại truyền động cơ khí bao gồm các loại như: Truyền động bánh răng, truyền động xích, truyền động bánh vít .
1.2.1.2. Truyền động thuỷ lực.
Trên các loại máy công trình nói chung, truyền động thuỷ lực là phương pháp truyền động được sử dụng phổ biến đem lại hiệu quả kinh tế khá cao. Đặc biệt nó là một phần không thể thiếu trong quá trình điều khiển và vận hành quá trình hoạt động sản xuất hiện nay trong quá trình công nghiệp hoá. Theo nguyên lý làm việc của hệ thống truyền động thuỷ lực người ta có thể chia ra: Truyền động thuỷ động và truyền dộng thuỷ tĩnh (hay còn gọi là truyền động thể tích).
a) Truyền động thuỷ động.
Truyền động thuỷ động ra đời từ đầu thế kỷ thứ 20, xuất phát từ việc tìm phương pháp truyền động công suất lớn với vận tốc cao. Trong vài năm gần đây việc ứng dụng vào các ngành giao thông vận tải, chế tạo máy vận chuyển (ôtô, máy kéo, máy công trình, máy chuyên dùng, tàu thuỷ, ) một cách rộng rãi. Trên thế giới hiện nay nói chung và Việt Nam nói riêng hệ thống truyền động thuỷ lực được dùng càng nhiều trong máy móc thiết bị và hệ thống điều khiển tự động dây chuyền sản xuất. Trong truyền động thuỷ động không có mối liên hệ cứng giữa các khâu chủ động và khâu bị động. Nên khi truyền năng lượng tới khâu bị động (trục tuabin), động năng làm quay bánh công tác, trục bánh công tác quay được nhờ nhận trực tiếp chuyển động quay từ trục động cơ hoặc cơ cấu tạo năng lượng khác.

b) Truyền động thể tích.
Khác với truyền động thuỷ động, truyền động thuỷ lực thể tích chủ yếu dựa vào tính chất không nén được của chất lỏng để truyền được áp năng nhờ đó có thể truyền được xa mà ít tổn thất năng lượng. Để tạo áp năng lớn, nâng cao công suất truyền trong truyền động thể tích người ta dùng: Bơm (nguồn năng lượng), động cơ thuỷ lực, bộ phận biến đổi và điều chỉnh. Với truyền động này ta có thể tạo nhiều dạng chuyển động của bộ phận chấp hành với các quy luật tuỳ ý (chuyển động quay, chuyển động tịnh tiến ).