Proiectarea unui dispozitiv mecatronic pentru deservirea unui proces de prelucrare Megmunkalasi folyamatot kiszolgalo mechatronikai berendezes terevzese.

Az előadások a következő témára: "Proiectarea unui dispozitiv mecatronic pentru deservirea unui proces de prelucrare Megmunkalasi folyamatot kiszolgalo mechatronikai berendezes terevzese."— Előadás másolata:

1 Proiectarea unui dispozitiv mecatronic pentru deservirea unui proces de prelucrare Megmunkalasi folyamatot kiszolgalo mechatronikai berendezes terevzese. Student Horvath Ioan-Robert Conducător ştiinţific sef lucr. dr.ing. Forgo Zoltan

2 Scopul şi obiectivele de atins Construirea unui aparat de laborator didactic, care permite ridicarea curbei indicate a unui compresor cu piston, precum şi calcularea unor caracteristice Construirea unui aparat de laborator didactic, care permite ridicarea curbei indicate a unui compresor cu piston, precum şi calcularea unor caracteristice Egy olyan didaktikai laboratóriumi berendezés megépítése, amely képes egy dugattyús kompresszor indikátor-diagramját meghatározni, valamint egyes tulajdonságok kiszámítására is alkalmas Egy olyan didaktikai laboratóriumi berendezés megépítése, amely képes egy dugattyús kompresszor indikátor-diagramját meghatározni, valamint egyes tulajdonságok kiszámítására is alkalmas Célkitűzések

3 Structura lucrării Partea teoretică Partea teoretică - Clasificarea compresoarelor - Clasificarea compresoarelor - Prezentarea generală a compresoarelor cu piston - Prezentarea generală a compresoarelor cu piston - Consideraţii generale asupra curbelor indicate - Consideraţii generale asupra curbelor indicate - Puterea şi randamentul - Puterea şi randamentul - Reglarea compresoarelor - Reglarea compresoarelor Partea practică Partea practică - Prezentarea generală a aparaturii de laborator - Prezentarea generală a aparaturii de laborator - Ridicarea diagramei indicate - Ridicarea diagramei indicate - Prezentarea sistemului de colectare şi prelucrare - Prezentarea sistemului de colectare şi prelucrare Prezentarea şi prelucrarea rezultatelor măsurătorilor Prezentarea şi prelucrarea rezultatelor măsurătorilor Concluzii Concluzii Elméleti rész Elméleti rész - Kompresszorok osztályozása - Kompresszorok osztályozása - A dugattyús kompresszorok általános ismertetése - A dugattyús kompresszorok általános ismertetése - Az indikátor-diagramok általános ismertetése - Az indikátor-diagramok általános ismertetése - A teljesítmény és a hatásfok - A teljesítmény és a hatásfok - A kompresszorok szabályozása - A kompresszorok szabályozása Gyakorlati rész Gyakorlati rész - A tervezett laboratóriumi berendezés ismertetése - A tervezett laboratóriumi berendezés ismertetése - Az indikátor-diagramok felvétele - Az indikátor-diagramok felvétele - Adatgyűjtő és feldolgozó rendszer ismertetése - Adatgyűjtő és feldolgozó rendszer ismertetése A mérési eredmények feldolgozása és ismertetése A mérési eredmények feldolgozása és ismertetése Következtetések Következtetések A dolgozat szerkezete

4 Clasificarea compresoarelor Kompresszorok osztályozása

5 Prezentarea generală a compresoarelor cu piston A dugattyús kompresszorok általános ismertetése 1.- arbore cotit 2.- bielă 3.- cilindru 4.- piston 5.- supapă de evacuare 6.- supapă de admisie 1.- forgattyús tengely 2.- hajtókar 3.- henger 4.- dugattyú 5.-kiömlő- szelep 6.- beömlő- szelep

6 Ciclul teoretic al compresorului ideal Ideális dugattyús kompresszor termodinamikai ciklusa Fazele compresorului ideal, pe cercul butonului de manivelă.

7 Ciclul teoretic al compresorului technic Technikai dugattyús kompresszor termodinamikai ciklusa Fazele compresorului technic, pe cercul butonului de manivelă.

8 Curba indicată a compresorului real Valós dugattyús kompresszor indikátor-diagramja indikátor-diagramja

9 Lucrul compresoarelor Kompresszorok munkája - Lucrul compresorului într-un ciclu este egal, cu suma lucrurilor tehnice în ciclurile parţiale: - A kompresszor által egy ciklus alatt végzett munka, a körfolyamatot alkotó részfolyamatok technikai munkájának összege: - În cazul compresiei izotermic, lucrul este egal: - Izoterm összenyomás esetén, a munka egyenlö: - În cazul în care compresia şi refularea gazului este politropic, lucrul este egal: - Ha a gáz összenyomása és kiterjeszkedése politropikus, akkor a munka egyenlő:

10 Puterea compresoarelor Kompresszorok teljesítménye - Puterea indicată: - Indikált (gyakorlati) teljesítmény - Puterea teoretică,izotermică: - Elmléleti izoterm teljesítmény - Puterea teoretică politropică: - Elméleti politropikus teljesítmény - Puterea consumată: - Befektetett teljesítmény

11 Randamentele compresoarelor Kompresszorok hatásfokai - Randamentul mecanic: - Mechanikai hatásfok -Randamentul termodinamic: - Termodinamikai hatásfok - Randamentul economic: - Gazdasági hatásfok - Randamentul efectiv: - Tényleges hatásfok

12 Reglarea compresoarelor Reglare periodică Reglare periodică A. Cu oprirea şi pornirea compresorului A. Cu oprirea şi pornirea compresorului - Cu oprirea şi pornirea motorului. - Cu oprirea şi pornirea motorului. - Cu ambreiaj - Cu ambreiaj B. Cu strangularea conductei de aspiraţie B. Cu strangularea conductei de aspiraţie - Fără by-pass - Fără by-pass - Cu by-pass - Cu by-pass Reglare după turaţie Reglare după turaţie Reglare cu intercalarea spaţiului mort complementar Reglare cu intercalarea spaţiului mort complementar Szakaszos szabályozások Szakaszos szabályozások A. A kompresszor ki-be kapcsolásával A. A kompresszor ki-be kapcsolásával - A hajtómotor ki-be kapcsolásával - A hajtómotor ki-be kapcsolásával - Tengelykapcsolóval - Tengelykapcsolóval B. Szívóoldali fojtással B. Szívóoldali fojtással - Átvezetés nélkül (by- pass nélkül) - Átvezetés nélkül (by- pass nélkül) - Átvezetéssel (By-pass szabályozás) - Átvezetéssel (By-pass szabályozás) Fordulatszám szabályozás Fordulatszám szabályozás Pót-károstér beiktatásával Pót-károstér beiktatásával Kompresszorok szabályozása

13 Cu strangularea conductei de aspiraţie Szívóoldali fojtással 1.Fără by-pass 2. Cu by-pass 1.Átvezetés nélkül (by-pass nélkül) 2. Átvezetéssel (by-pass) a. Reglare fără by-pass b. Reglare cu by-pass

14 Reglare cu intercalarea spaţiului mort de rezervă Reglare cu intercalarea spaţiului mort de rezervă Pót-károstér beiktatásával történő szabályozás

15 Prezentarea generală a aparaturii de laborator A tervezett laboratóriumi berendezés ismertetése 1.- buton de pornire- oprire 2.- cutia limitatorului de presiune (manocontact) 3.- supapă de siguranţă 4.- rezervor 5.- ventilator 6.- capacul statorului 7.- stator 8.- carter de ulei 9.- capacul carterului 10.- orificiu de umplere cu ulei şi de ventilare 11.- cilindru 12.- chiulasă 13.- condensator de pornire 1.- ki-be kapcsoló gomb 2.-nyomáskapcsoló doboza 3.- biztonsági szelep 4.- tartály 5.- hűtőventilátor 6.- sztator fedele 7.- motor sztatorja 8.- forgattyúház 9.- a forgattyúház fedőlapja 10.- olajbetöltő nyílás 11.- henger 12.- hengerfej 13.- indító kondenzátor

16 Caracteristicile compresorului A kompresszor jellemzői Racordul la reţea: 230 V, ~50 Hz Racordul la reţea: 230 V, ~50 Hz Puterea motorului [kW/CP] : 1.5/2 Puterea motorului [kW/CP] : 1.5/2 Turaţia motorului [min -1] : 2850 Turaţia motorului [min -1] : 2850 Presiune de regim [bar]: 8 Presiune de regim [bar]: 8 Volumul rezervorului de presiune în [l]: 24 Volumul rezervorului de presiune în [l]: 24 Intensitatea sonoră a zgomotului [dB]: 97 Intensitatea sonoră a zgomotului [dB]: 97 Greutatea aparatului în [kg]: 27 Greutatea aparatului în [kg]: 27 Hálózati kapcsolás: 230 V~, 50Hz Hálózati kapcsolás: 230 V~, 50Hz A motor teljesítménye [kW/LE]: 1.5/2 A motor teljesítménye [kW/LE]: 1.5/2 A kompresszor fordulatszáma [min -1 ]: 2850 A kompresszor fordulatszáma [min -1 ]: 2850 Üzemi nyomás [bar]: 8 Üzemi nyomás [bar]: 8 A nyomó tartály térfogata [l]: 24 A nyomó tartály térfogata [l]: 24 Zaj szintje [dB]: 97 Zaj szintje [dB]: 97 A készülék súlya [kg]: 27 A készülék súlya [kg]: 27

17 Cantităţi măsurate: - unghiul de rotire (detectarea punctului mort superior) - unghiul de rotire (detectarea punctului mort superior) - presiunea în cilindru - presiunea în cilindru - presiunea în rezervor - presiunea în rezervor - temperatura la evacuare - temperatura la evacuare - temperatura în rezervor - temperatura în rezervor - curent absorbit - curent absorbit - tensiunea de alimentare - tensiunea de alimentare Mért mennyiségek: - szögsebesség (a felső holtpont helyzetének érzékelése) - a hengerben levő nyomás - a hengerben levő nyomás - a tartályban levő nyomás - a tartályban levő nyomás - kiáramló hőmérséklet - kiáramló hőmérséklet - a tartályban levő hőmérséklet - a tartályban levő hőmérséklet - áramfelvétel - áramfelvétel - tápfeszültség - tápfeszültség

18 Capacitatea cilindrică în funcţie de unghiul manivelei arborelui cotit Lökettérfogat a forgattyús tengely elfordulási szögének függvényében

19 Volumul a fost calculat după schema următoare A térfogat a következő séma alapján volt kiszámolva r- raza manivelei B- lungimea bielei F- distanţa între bolţ şi capătul pistonului G- distanţa între capătul pistonului şi axul arborelui cotit L- distanţa între punctul mort superior şi axul arborelui cotit X(φ)- lungimea cursei (variabilă) V(φ)- volumul cilindrului V h – volumul spaţiului mort D h - diametrul interior al cilindrului r- forgattyúsugár B- hajtókar hossza F- a csapszeg tengelye és a dugattyú teteje közötti távolság G- a dugattyú teteje és a forgattyú tengelye közötti távolság L- a felső holtpont és a forgattyú tengelye közötti távolság X(φ)- a változó lökethossz értéke V- a henger térfogata V h - a holt tér térfogata D h - a henger belső átmérője

20 Prezentarea senzorului de presiune A nyomásérzékelő bemutatása a. Modelul senzorului b. Funcţiile picioarelor senzorului c. Schema indicată de montaj d. Caracteristica senzorului Funcţia de transformare:Átalakítási függvény:

21 Prezentarea senzorului de temperatură A hőmérsékletérzékelő bemutatása a. Funcţiile picioarelor a senzorului b. Modelul senzorului c. Schema indicată de montaj Funcţia de transformare: Átalakítási függvény: d. Caracteristica senzorului

22 Măsurarea turaţiei şi detectarea punctului mort superior (cu barieră de lumină) Fordulatszám mérése és a felső holtpont helyzetének érzékelése (fénysorompóval) R1- rezistor de 220 de Ω R2, R3,R4- rezistoare de 10 kΩ R5- rezistor de 1 kΩ T1, T2,- tranzistoare de tip npn D1- fotodiodă D2- LED infraroşu C1- condensator J1- bloc conector R1- 220Ω-os ellenállás R2, R3, R4- 10kΩ-os ellenállások R5- 1kΩ-os ellenállás T1, T2- npn típusú tranzisztorok D1- fotodióda D2- infravörös LED C1- kondenzátor J1- csatlakozó n- turaţie ω- viteza unghiulară T- perioada n- fordulatszám ω- szögsebesség T- periódus

23 Poziţia senzorilor A szenzorok helyzete - senzorul de presiune, care are rolul de măsurare a presiunii în cilindru, a fost montat în chiulasă, după cum se vede în figura următoare: - a nyomásérzékelő, amelynek a feladata a hengerben levő nyomás mérése, a hengerfejbe lett beépítve, ezt a következő ábra szemlélteti: - a nyomásszenzor csatlakozó rézvezetékének helye - poziţia branşamentului de cupru al senzorului de presiune - senzorul de temperatură, care are ca rol măsurarea temperaturii la evacuare, a fost montat în chiulasă, după cum se vede în figură - a hőmérsékletszenzor, melynek feladata a kiáramló levegő hőmérsékletének a mérése volt, a hengerfejbe a mellékelt ábra szerint volt beépítve

24 Prelucrarea datelor măsurate A mérési eredmények feldolgozása

25

26 Determinarea perioadei de eşantionare A mintavételezési periódus meghatározása - frecvenţa de eşantionare: - mintavételezési frekvencia: - rotirea pe durata unei înregistrări:- egy minta alatti szögelfordulás: - din turaţia nominală obţinem timpul de eşantionare: - a nominális fordulatszámból kiszámítható a mintavételezési idő: Frecvenţa s-a stabilit astfel încât să avem date la unghiul de rotire din 2 în 2 grade - perioada ciclului compresorului: - a kompresszor ciklusának periódusa:

27 Determinarea turaţiei A fordulatszám meghatározása - perioadele înregistrate:- a mérések alapján, a periódusok: - media pe perioada înregistrărilor: - a mért periódusok átlaga: - se obţine turaţia ca: - meghatározzuk a fordulatszámot, mint

28 Trasarea curbei indicate Calculul volumului cilindrului corespunzător unghiului manivelei arborelui cotit: cu formulele prezentate Calculul volumului cilindrului corespunzător unghiului manivelei arborelui cotit: cu formulele prezentate Calculul presiunii, după determinarea parametrului k (cu formula prezentată la caracteristicile senzorului) Calculul presiunii, după determinarea parametrului k (cu formula prezentată la caracteristicile senzorului) Reprezentarea punctului (V, p) pe diagrama Clapeyron Reprezentarea punctului (V, p) pe diagrama Clapeyron Prin legarea punctelor se obţine diagrama indicată Prin legarea punctelor se obţine diagrama indicată A forgattyús tengely elfordulási szögének megfelelő térfogat kiszámítása: a bemutatott képletek alapján A forgattyús tengely elfordulási szögének megfelelő térfogat kiszámítása: a bemutatott képletek alapján A megfelelő nyomásérték kiszámítása, a k paraméter meghatározása után (a nyomásérzékelő tulajdonságainál megadott képlet szerint) A megfelelő nyomásérték kiszámítása, a k paraméter meghatározása után (a nyomásérzékelő tulajdonságainál megadott képlet szerint) A (V, p) pont ábrázolása a Clapeyron-diagramon A (V, p) pont ábrázolása a Clapeyron-diagramon A pontok összekötésével megkapjuk az indikátor- diagramot A pontok összekötésével megkapjuk az indikátor- diagramot Az indikátor-diagram megrajzolása

29 - diagrama indicată pentru un ciclu de lucru: - indikátor-diagram egy munkaciklusra: - diagrama indicată pentru mai multe cicluri suprapuse: - indikátor-diagram több egymásra tevődő cilkus esetén:

30 - se determină lucrul mecanic indicat ca fiind aria diagramei: - az indikátor-diagram területéből kiszámítjuk az indikált mechanikai munkát: - înmulţind cu turaţia obţinem puterea indicată: - a mechanikai munkát megszorozva a fordulatszámmal, kapjuk az indikált teljesítményt: - cu tensiunea şi curentul de alimentare, puterea consumată este : - a tápfeszültséggel és az árammal, a felvett teljesítmény a következő: - randamentul efectiv:- a tényleges hatásfok:

31 - determinarea exponentului politropic k: - a k politropikus tényező meghatározása - unde: - ahol: - se obţine ca rezultat:- eredményül kapjuk: - lucrul ideal izoterm: - az ideális izoterm munka: - puterea ideală politropică şi cea izotermă: - ideális politropikus és izoterm teljesítmény

32 -din rezultatele anterioare se obţin randamentele: - az előző eredményekből, a következő hatásfokokat kapjuk: - randamentul mecanic: - mechanikai hatásfok: - randamentul termodinamic - termodinamikai hatásfok - randamentul economic - gazdasági hatásfok - randamentul efectiv - tényleges hatásfok:

33 Rezultate obţinute pentru alte valori de presiune: Más nyomásértékek esetén elért eredmények: Măsurătorile au fost efectuate din 0.5 în 0.5 bar - rezultate obţinute pentru valoarea de p=1 bar:

34 - rezultate obţinute pentru valoarea de p=1.5 bar: - rezultate obţinute pentru valoarea de p=2 bar:

35 Detreminarea debitului A hozam meghatározása - pentru determinarea debitului au fost măsurate presiunea şi temperatura în rezervor, şi au fost obţinute următoarele diagrame: - a hozam meghatározásának érdekében, megmértem a tartályban levő nyomást és hőmérsékletet, állandó térfogaton és a következő diagramokat kaptam eredményül:

36 -în diagramele anterioare salturile rezultă din faptul că înregistrarea s-a făcut pe mai multe intervale - din cele două grafice putem determina corelaţia de presiune- temperatură - figyelembe véve az előző diagramokat, elmondhatjuk, hogy az ugrások abból következnek, hogy a mérések több intervallumon történtek - a két grafikonból meghatározhatjuk a nyomás-hőmérséklet kapcsolatot - ţinănd cont de ecuaţia generală a gazelor: - figyelembe véve az általános gáztörvényt: - se obţine:- ahonnan: - cunoscănd coordonatele a două puncte:- ismervén két pont koordinátáit:

37 - se obţine cantitatea de aer în rezervor: - kapjuk a levegő mennyiségét a tartályban : - V 01 volumul de aer în condiţii standard, iar Δt –timpul trecut între cele două înregistrări: - debitul volumic de aer raportat la condiţii standard, la o presiune de refulare p 1 =107568.6 Pa:

38 Concluzii asupra rezultatelor obţinute Az elért eredményekre való következtetések - presiunea relativă are o valoare negativă, fiindcă conducta de aspiraţie este foarte scurtă şi este obturată de un filtru de aer - aceste două curbe au o aproximaţie politropică destul de bună

39 -Diagrama indicată obţinută este asemănătoare cu cele din literatura de specialitate - Se obsevă că în fazele de admisie şi refulare a diagramei obţinută, apar semnale (semi-)sinusoidale, datorită oscilţiei a supapelor de admisie şi refulare - Din cauza că conductele de aspiraţie şi refulare sunt relativ scurte şi cu un volum interior mic, efectele inerţiei curentului de aer sunt neglijabile - Echipamentul costruit poate fi utilizat în scop didactic, în laborator -A mérések során kapott indikátor-diagram hasonlít a szakirodalomban közöltekhez - Észrevehető, hogy a szívó és kitoló szakaszokban, (fél-) szinuszos jelek jelentkeznek a diagramon, amelyek a szívó- illetve nyomó szelepek berezgéseinek köszönhetők - Mivel gyakorlatilag nincs szívó vezeték és a nyomó vezeték is aránylag rövid, és kis belső térfogattal rendelkezik, nem igazán érvényesül az áramló levegő tehetetlenségének hatása - Az elkészített eszköz didaktikai laboratóriumi berendezésnek is megfelel Concluzii finaleVégkövetkeztetések

40 Contribuţii originale Construirea aparaturii de laborator prin modificarea şi echiparea cu senzori a unui compresor de uz practic Construirea aparaturii de laborator prin modificarea şi echiparea cu senzori a unui compresor de uz practic Metoda calculării volumului a aerului din cilindru şi trasarea curbei indicate, folosind programul Excel Metoda calculării volumului a aerului din cilindru şi trasarea curbei indicate, folosind programul Excel Metoda determinării debitului compresorului Metoda determinării debitului compresorului Determinarea puterii şi a randamentului Determinarea puterii şi a randamentului A laboratóriumi berendezés megépítése, egy gyakorlatban használt kompresszoron végzett módosításokkal, valamint annak érzékelőkkel való felszerelésével A laboratóriumi berendezés megépítése, egy gyakorlatban használt kompresszoron végzett módosításokkal, valamint annak érzékelőkkel való felszerelésével A hengerben levő levegő térfogatának számítási módszere és a az indikátor-diagram megrajzolása az Excel program segítségével A hengerben levő levegő térfogatának számítási módszere és a az indikátor-diagram megrajzolása az Excel program segítségével A kompresszor hozamának meghatározási módszere A kompresszor hozamának meghatározási módszere A teljesítmény és a hatásfok meghatározása A teljesítmény és a hatásfok meghatározása Saját hozzájárulásaim

41 Mulţumesc pentru atenţie! Köszönöm a figyelmet !