BÀI tập lớn môn học thủy lực khí nén (03 TC) BTL thủy lực khí nén

Các hệ thống này nhằm mục đích nâng cao chất lượng sản phẩm, nâng cao năngsuất lao động, giảm chi phí sản xuất, giải phóng người lao động ra khỏi những vị trí độc hại … Các hệ thống tự

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN

GIÁO VIÊN GIẢNG DẠY

Thầy Lê Quang Huy

Hưng Yên, 2021

Ngày nay ở tất cả các nhà máy và xí nghiệp công nghiệp đều trang bị các hệ thống tự độnghoá ở mức cao Các hệ thống này nhằm mục đích nâng cao chất lượng sản phẩm, nâng cao năngsuất lao động, giảm chi phí sản xuất, giải phóng người lao động ra khỏi những vị trí độc hại …

Các hệ thống tự động hoá giúp chúng ta theo dõi, giám sát quy trình công nghệ thông quacác chỉ số của hệ thống đo lường kiểm tra Các hệ thống tự động hoá thực hiện chức năng điều

chỉnh các thông số công nghệ nói riêng và điều khiển toàn bộ quy trình công nghệ hoặc toàn bộ xínghiệp nói chung Hệ thống tự động hoá đảm bảo quy trình công nghệ trong điều kiện cần thiết vàđảm bảo nhịp độ sản xuất mong muốn của từng công đoạn Chất lượng của sản phẩm và năng suấtlao động của các phân xưởng, của từng nhà máy, xí nghiệp phụ thuộc rất lớn vào chất lượng làmviệc của các hệ thống tự động hoá này Để phát triển sản xuất, ngoài việc nghiên cứu hoàn thiệncác quy trình công nghệ hoặc ứng dụng công nghệ mới, thì một hướng nghiên cứu không kémphần quan trọng là nâng cao mức độ tự động hoá các quy trình công nghệ Với nhu cầu trên em đã

được giao đề tài BTL Thủy lực & Khí nén

Để hoàn thành được đề tài này em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Quang Huy đã hướng dẫn em

tận tình trong suốt quá trình nghiên cứu, hoàn thiện bài

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy!

Hưng Yên, Tháng 7 Năm 2021

Sinh viên thực hiện

Hoa Văn Lộc

Câu 1(5 điểm):

Cho sơ đồ bố trí của hệ thống điều khiển khí nén

- Lực uốn 300N, hành trình 100mm

Yêu cầu:

- Viết yêu cầu công nghệ

- Tính toán(Dpiston, drod,P,Q lượng khí tiêu thụ trên

mỗi hành trình của xy lanh) và lựa chọn các phần tử

cho hệ thống(van, xylanh – kiểu lắp xy lanh, đầu

nối khí, ống khí, cảm biến, công tắc hành trình…)

- Xây dựng giản đồ trạng thái, tín hiệu

- Phân tích tín hiệu

- Thiết kế sơ đồ mạch điều khiển điện khí nén

+ Đánh số cầu đấu trên sơ đồ mạch điện

 Tính toán(Dpiston, drod,P,Q) và lựa chọn các phần tử

cho hệ thống(van, xylanh – kiểu lắp xy lanh, đầu nối ,

ống dẫn dầu, cảm biến, công tắc hành trình…)

 Thiết kế sơ đồ hệ thống thủy lực mạch điều khiển điện

Trưởng bộ môn Cán bộ ra đề thi 1 Cán bộ ra đề thi 2

( ký, ghi rõ họ tên) (ký, ghi rõ họ tên) (ký, ghi rõ họ tên)

Câu 1:

a Yêu cầu công nghệ:

- Hệ thống uốn phôi gồm 2 xy lanh được điều khiển bằng hệ thống điện khí nén

- bài toán điều khiển 2 xy lanh theo :

1A+2A+1A-2A Khi phôi được đưa vào , nhấn nút S1 xy lanh 1A đi ra đến cuối hành trình tác động vào cảm biến từ được lắp trên xy lanh thì xy lanh 2A bắt đầu đi ra hết hành trình

- Sau 2s xy lanh 1A đi về hết hành trinh tác động vào cảm biến từ , xy lanh 2A đi về Áp suất của dòng khí được giữ ổn định bằng van điều áp tương đương với lực uốn của ly lanh là 500N

- Nhấn nút S1 chỉ có tác dụng khi 2 xy lanh ở vị trí trong cùng Hệ thống có nút dừng khẩn cấp Tốc

độ hành trình đi ra của xy lanh được điều khiển bằng van tiết lưu tích hợp trên xy lanh Hệ thống chỉ hoạt động khi phôi được giữ cố định an toàn

b Tính toán(Dpiston, drod,P,Q lượng khí tiêu thụ trên mỗi hành trình của xy lanh) và lựa chọn các

phần tử cho hệ thống(van, xylanh – kiểu lắp xy lanh, đầu nối khí, ống khí, cảm biến, công tắc hànhtrình…)

 drod ( Đường kính cần piston) :

Bảng 1-1 Mối quan hệ giữa đường kính cần, hành trình và lực đẩy của piston Theo yêu cầu công nghệ:

- Lực đẩy piston lớn nhất F = 300N

- Hành trình : L = 100 mm

Từ Bảng 1.1, lựa chọn đường kính cần piston là drod = 6 mm

 Dpiston ( Đường kính piston):

Bảng 1-2 Mối quan hệ giữa đường lực đẩy, áp suất và đường kính của piston Lựa chọn nguồn áp suất có áp suất trong khoảng từ 11 bar, áp suất tại hành trình đi ra của xi lanhđược giữ ổn định tại giá trị P sao cho lực đẩy đạt 300N.

Từ Bảng 1.1, lựa chọn đường kính piston là Dpiston = 20 mm

 Kiểm nghiệm lại thông số:

Lựa chọn xi lanh tác động kép với D = 20 mm; d = 6 mm; Fms  10%; F = 300 N

piston D

Tính toán: - Tiết diện làm việc của Piston:

10,612 bar

 Lượng khí tiêu thụ trên mỗi hành trình của xy lanh :

Việc chuẩn bị một lượng khí không cần thiết hay thống kê sự tổn hao năng lượng khí nén đúng vớilượng không khí đã chuẩn bị là một việc quan trọng Với một áp suất cung cấp xác định, đường kínhPiston và hành trình cho trước, sự tiêu thụ không khí có thể được tính theo công thức :

Lượng khí nén tiêu thụ = Tỷ số nén ×Tiết diện bề mặt làm việc của Piston×

Hành trình×Số hành trình trên phút

0 0 .p d p

Q A S n

p



 Trong đó, tỷ số nén được tính theo công thức :

0 0

piston D

.L =11,47 3,1416.0,2

2(c m2)

2(c m2)

= 3,53(cm3)

 Lựa chọn các phần tử cho hệ thống :

1, Xi lanh

Với thông số như trên ta lựa chọn xy lanh :

Xy lanh tròn MAL 20 X 100- Đường kính 20mm hành trình 100mm

Bảng 1-3 Thông số dòng xi lanh CM2

Thông số kí thuật :

- Bore size (Dpiston) =22

- D= 12 (> drod =8mm, thỏa mãn điều kiện).

- Ren kết nối P là ren 1/8

- Áp suất tối đa : 12 bar

- Áp suất phá hủy: 15 bar

- Tùy chọn vòng từ : Có từ

- Nhiệt độ lưu chất : -10 ÷700C

- Giảm chấn : cao su, đệm khí

-Kiểu lắp: Vì xi lanh sử dụng để tạo lực đẩy( lực ép ) nên ta chọn kiểu lắp cứng ở cuối xi lanh như

hình

piston D

.1,5 = 3,1416.(22.10

−3)2

2).1,5(m/s) = 1,206.10-3(m3/s)

Hình 1-3 Mối liên hệ lưu lượng, áp suất và đường kính trong dây

Như đã tính toán ở phần Tốc độ truyền động của xi lanh, với lưu lượng khí tối đa

Q = 1,206.10-3(m3/s) =1,206 ( lít /s), vì ống nối sử dụng đồng thời cho 2 xi lanh nên Q’= 2Q = =2,412lít /s), với áp suất của nguồn là 7 bar

Ta lựa chọn ống khí có đường kính trong tối thiểu 1/8’’=2/16’’

Từ bảng quy đổi, với đường kính trongtối thiểu 2/16’’, ta chọn dây nối khí nén cóđường kính trong ít nhất 5mm

 Chọn mua dây dẫn khí nén PU 8mm×5mm×100m:

- Chất liệu: nhựa 100% TPU tinh khiết

- Quy cách: 5x8 (đường kính trong (ID) 5mm đường kính ngoài (OD) 8mm)

- Chiều dài: 100 mét

- W.P (Well point - áp suất hoạt động tối ưu): 10 bar

- B.P (Break point - áp suất làm nổ dây): 25 bar

3, Đầu nối khí

Yêu cầu:

-Cút nối góc ren 1/8 lắp trên xi lanh, đường kính lắp dây nối  D=8, chịu áp tiêu chuẩn 12 bar.

Chọn sản phẩm có nhãn : PL8-01 như trên hình.

- Cút nối thẳng : Nối 2 đầu ống khí nén cùng kích thước  D=6

Chọn sản phẩm có nhãn : PU8, chịu áp suất tiêu chuẩn 12 bar

- Đầu nối khí nén nhanh chia 3 T : Kết nối 3 đầu ống khí cùng đường kính

 D=8

Chọn sản phẩm có nhãn : PE08 , đường kính lắp ống khí  D=8mm, chịu áp tiêu chuẩn 12 bar.

- Đầu nối hơi khí nén nhanh: Kết nối các cổng của van phân phối khí nén với ống dẫn khí 

D=8mm

+ Chọn mã sản phẩm PC802, ren 1/4 để kết nối giữa đầu ra của van( sẽ chọn ở phần lựa chọnvan ) với ống nối đường kính  D=8mm nối tới xi lanh

+ Chọn mã sản phẩm PC1002, ren 1/4 để kết nối giữa ống nối của nguồn với đầu vào khí củavan  D= 10mm

- Giảm âm, giảm thanh: Giảm thanh tại của xả của van phân phối khí nén 5/2

Chọn sản phẩm kích cỡ : BSL01 ( ren 1/8 = 9,6 - 10 mm), như thông số tại cửa xả khí cua van 5/2 ở phần chọn van

4, Van khí nén

4.1, Van giảm áp khí nén :

Trong hệ thống khí nén chỉ có một nguồn đầu vào mà áp suất tại hành trình của xi lanh phải giữ ởmột giá trị không đổi để đạt được lực đẩy tối đa là 500N, ta sử dụng van giảm áp để đảm bảo luồng khínén đầu ra sau van áp suất khí nén bằng áp suất mà ta đặt (P=7 bar)

 Lựa chọn : Bộ lọc khí nén AIRTAC AFC2000 ren 13

Bộ lọc khí nén AIRTAC AFC2000 là sự kết hợp giữa bộ đôi bao gồm: AFR2000 (lọc đơn + điều

áp) + AL2000 (Bộ cung cấp dầu hoặc gọi là bôi trơn) tạo thành bộ lọc ba

Thông số kỹ thuật :

- Áp suất làm việc tối đa : 10 bar

- Áp suất điều chỉnh : 0,5÷8 bar

- Nhiệt độ hoạt động : -5÷ 700C

- Hãng sản xuất : Đài Loan

4.2, chọn van khí nén

Van điện từ khí nén AIRTAC 4V220-08 là loại van khí nén 5/2 có 5 cổng 2 vị trí và 2 đầu coil điện,

thường được dùng để điều khiển xi lanh khí nén

Kích thước cổng: 1/4''.(ren 13)

kích thước cổng xả: 1/8" (ren 9.6)

Áp suất hoạt động: 0.15 - 0.8 MPa

Loại van hơi 5 cửa 2 vị trí (1 đầu coil điện)

Hãng sản xuất: AIRTAC (Đài Loan)

Dòng series 4V200 có 3 loại như sau:

4V210-08 là loại van khí nén 5/2 có2 đầu coil điện (Ren 13mm)

Chọn cảm biến : CS1-S loại 2 dây

- Chọn 4 con cảm biến từ lắp ở đầu và cuối trên 2 xy lanh

Cách kết nối cảm biến từ CS1-S

 Xây dựng biểu đồ trạng thái và tín hiệu

 Mạch khí nén

 Phân tích tín hiệu và sơ đồ mạch điện

 Tính toán(Dpiston, drod,P,Q) và lựa chọn các phần tử

cho hệ thống(van, xylanh – kiểu lắp xy lanh, đầu nối ,

ống dẫn dầu, cảm biến, công tắc hành trình…)

 Thiết kế sơ đồ hệ thống thủy lực mạch điều khiển

-Lưu lượng phía đuôi piston(l/ph):

B Lựa chọn phần tử

a.Xilanh thủy lực:

-Xilanh DG-J90C-E1:

b.Van điều khiển

- Van điều khiển thủy lực 4/3 : DSG-03-3C4-A100-50

-Thông số kĩ thuật và

Áp suất hoạt động tối

c.Van tiết lưu :

-Van Tiết Lưu DRV-08-B-G

DRV là van tiết lưu 1 chiều Dùng để chỉnh lưu

lượng đường đi của dòng chất lỏng (chiều về không tiết lưu) Van dạng lắp in-line, ren cái với 3

hệ tiêu chuẩn là BSPP 1/8-2”, NPT 1/8-2”, UNF 7/16-2 ½ Khả dụng để lắp panel khi có yêu cầu ( mã PM)

Tùy theo size của van, lưu lương từ 14-600 lpm

Áp làm việc 350bar Áp mở van 0.5 bar ( 4.5 bar theo yêu cầu ).Nhiệt độ làm việc từ -20 -100 0 C Vật liệu tùy chọn là thép 1.0715 (w3) hoặc inox 1.4571 (W5), vật liệu làm kín là NBR / FKM/EPDM Môi chất phù hợp là dầu thủy lực

-Thông số kĩ thuật:

Van an toàn thủy lực modul AMRV-02-D3

Thêm vào giỏ hàng

Van an toàn dùng để hạn chế việc tăng áp suất chất lỏng trong hệ thống thủy lực vượt quátrị số quy định, được sử dụng khi hệ thống quá tải Tùy theo nguyên lý hoạt động, yêu cầu và

vị trí lắp đặt mà van toàn thủy lực được chia thành một số loại như sau: Van an toàn điềukhiển trực tiếp; van an toàn điều khiển gián tiếp; Van an toàn bắt ren; Van an toàn lắp modul;Van an toàn bảo vệ đường ống (thường cho cơ cấu chấp hành có khả năng chịu tải đột ngột)

…

Van an toàn thủy lực modul AMRV-02-D3 là van an toàn thủy lực dạng modul được nhập khẩu chính hãng, kích thước theo tiêu chuẩn DIN Đây là loại van bảo vệ quá áp ở hai đường dầu A và B

THÔNG SỐ KĨ THUẬT CHÍNH

Tiêu chuẩn: DIN

Kiểu van (Type): Modul AMRV

Cỡ van (size): 2

Dải áp suất làm việc p: 10 ÷ 250 (Bar)

Lưu lượng làm việc max : 50 (l/ph)

Kích thước lỗ dầu: 1/4”

Đường dầu bảo vệ quá tải (Control port): A và B

Nhiệt độ làm việc (Temperature): - 25 ÷ 80 Độ C

Bảo hành: 12 tháng (theo chính sách bảo hành của Amech)

Xuất xứ: Taiwan

d.BƠM ĐIỆN THỦY LỰC HHB-630B-I

,

Vị trí Loại đầu nối

Khớp nối nhanh 1/4’’(đầu đực)