Giáo trình Điều khiển điện khí nén (Nghề: Công nghệ kỹ thuật Điện-Điện tử - CĐ/TC) - Trường Cao đẳng nghề Đồng Tháp

Giáo trình Điều khiển điện khí nén cung cấp cho người học những kiến thức như: Giới thiệu hệ thống khí nén; thực hành điều khiển các khí cụ khí nén; thiết kế và lắp mạch điều khiển hai xy lanh tùy động theo thời gian; thiết kế và lắp mạch điều khiển hai xy lanh tùy động theo hành trình; thiết kế và lắp mạch điều khiển hai xy lanh theo biểu đồ trạng thái;...Mời các bạn cùng tham khảo!

Trang 1

(Ban hành kèm theo Quyết định Số: /QĐ-CĐNĐT ngày… tháng…năm 2018

của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng nghề Đồng Tháp)

Đồng Tháp, năm 2018

Trang 2

2

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo

Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm

Trang 3

3

LỜI GIỚI THIỆU

Để thực hiện biên soạn giáo trình đào tạo nghề Công nghệ kỹ thuật Điện Điện tử ở trình độ Cao đẳng, giáo trình mô đun Điều khiển điện khí nén là một trong những giáo trình đào tạo chuyên ngành được biên soạn theo nội dung chương trình khung Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức

và kỹ năng chặt chẽ với nhau, logíc

hi biên soạn, nhóm biên soạn đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới có

liên quan đến nội dung chương trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo

Trong quá trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu cũng như khoa học và công nghệ phát triển có thể điều chỉnh thời gian và bổ sung những kiên thức mới cho phù hợp

Trong giáo trình, chúng tôi có đề ra nội dung thực tập của từng bài để người học cũng cố và áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ năng Tuy nhiên, tùy theo điều kiện cơ sở vật chất và trang thiết bị có thề sử dụng cho phù hợp

Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng được mục tiêu đào tạo nhưng không tránh được những khiếm khuyết Rất mong nhận được đóng góp ý kiến của người sử dụng, người đọc để nhóm biên soạn sẽ hiện chỉnh hoàn thiện hơn sau thời gian sử dụng

Đồng Tháp, ngày tháng năm 2018

Tham gia biên soạn Chủ biên: S Võ Quốc Việt

Trang 4

4

MỤC LỤC



Trang

LỜI GIỚI THIỆU 3

BÀI 1: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG KH N N .7

1 Máy nén khí .7

1.1 Nguyên tắc hoạt động và phân loại máy nén khí .7

1.2 Máy nén khí kiểu píttông 8

2 Thiết bị xử lý khí nén 12

2.1 Yêu cầu về khí nén 12

2.2 Các phương pháp xử lý khí nén 13

2.3 Bộ lọc 16

3 Thiết bị phân phối khí nén 20

3.1 Bình trích chứa 21

3.2 Mạng đường ống 22

4 Cơ cấu chấp hành 25

4.1 Xy-lanh 25

4.2 Động cơ khí nén 30

BÀI 2: THỰC HÀNH ĐIỀU KHIỂN CÁC KH CỤ KH N N 35

1 Các phần tử khí nén 35

1.1 Van đảo chiều 36

1.2 Van tiết lưu: 46

1.3 Van chắn 48

1.4 Van áp suất 50

2 Biểu diễn phần tử logic của khí nén 55

2.1 Phần tử NOT 55

2.2 Phần tử OR và NOR 55

2.3 Phần tử AND và NAND 57

2.4 RS-Flipflop: 58

2.5 Phần tử thời gia 59

Trang 5

5

3 Các phần tử điện khí nén 62

3.1 Van đảo chiều điều khiển bằng nam châm điện 63

3.2 Các phần tử điện 66

BÀI 3 : THIẾT KẾ VÀ LẮP MẠCH ĐIỀU KHIỂN HAI XY LANH TÙY ĐỘNG THEO THỜI GIAN 72

1 Thiết kế mạch điều khiển khí nén 72

1.1 Thiết kế mạch điều khiển trên phần mềm 72

1.2 Lắp mạch và vận hành điều khiển 73

2 Thiết kế mạch điều khiển điện khí nén 75

BÀI 4: THIẾT KẾ VÀ LẮP MẠCH ĐIỀU KHIỂN HAI XY LANH TÙY ĐỘNG THEO HÀNH TRÌNH 80

BÀI 5: THIẾT KẾ VÀ LẮP MẠCH ĐIỀU KHIỂN HAI XY LANH THEO BIỂU ĐỒ TRẠNG THÁI 87

BÀI 6: THIẾT KẾ VÀ LẮP MẠCH ĐIỀU KHIỂN HAI XY LANH THEO TẦNG.102 1 Thiết kế mạch điều khiển khí nén 102

Trang 6

6

BÀI 7: THIẾT KẾ VÀ LẮP MẠCH ĐIỀU KHIỂN BA XY LANH THEO TẦNG 113

TÀI LIỆU THAM KHẢO 121

Trang 7

* Mục tiêu của bài

- iến thức: Giải thích được nguyên lý hoạt động và ứng dụng của các loại máy nén

- ỹ năng: Thực hiện được các kỹ năng: Vận hành máy nén khí, bộ lọc, cơ cấu chấp hành, phân tích được các quá trình xử lý khí nén

- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: R n luyện tính chính xác, chủ động, sáng tạo và khoa học, nghiêm túc trong học tập và trong công việc

Nội dung chính:

1 Máy nén khí

A L thu t

1 1 Ngu ên tắc hoạt động và phân loại má nén khí

1 1 1 Ngu ên tắc hoạt động

- Nguyên lý thay đổi thể tích

hông khí được dẫn vào buồng chứa, ở đó thể tích của buồng chứa sẽ nhỏ lại

Như vậy theo định luật Boy - Mariotte, áp suất trong buồng chứa sẽ tăng lên Các lọai máy nén khí hoạt động theo nguyên lý này như kiểu pit - tông, bánh răng, cánh gạt

- Nguyên lý động năng

hông khí được dẫn vào buồng chứa, ở đó áp suất khí nén được tạo ra bằng động năng bánh dẫn Nguyên tắc hoạt động này tạo ra lưu lượng và công suất rất lớn Máy nén khí hoạt động theo nguyên lý này như máy nén khí kiểu ly tâm

1.1.2 Phân loại:

- Theo áp suất:

* Máy nén khí áp suất thấp p ≤ 15 bar

* Máy nén khí áp suất cao p > 15 bar

* Máy nén khí áp suất rất cao p ≥ 300 bar

- Theo nguyên lý hoạt động:

* Má nén khí theo ngu ên l tha đổi thể tích:

Máy nén khí kiểu pít - tông, máy nén khí kiểu cánh gạt, máy nén khí kiểu root, máy nén khí kiểu trục vít

* Máy nén khí tua - bin:

Máy nén khí kiểu ly tâm và máy nén khí theo chiều trục

Trang 8

Hình 1.1 Nguyên lý hoạt động của máy nén khí kiểu pít - tông 1 cấp

Máy nén khí kiểu pít - tông một cấp có thể hút được lưu lượng đến 10

m3/phút và áp suất nén từ 6 đến 10 bar

1.2.2 Máy nén khí pít – tông hai cấp

Để có thể tạo ra được nguồn

cung cấp khí nén áp suất cao hơn

người ta thiết kế máy nén khí nhiều

cấp nối tiếp)

Trước hết không khí được

hút và nén bởi một máy nén Piston,

sau khi được làm nguội sẽ được đưa

vào nén tiếp ở máy nén Piston thứ hai

sau đó khí nén sẽ được đưa sang bình

chứa, qua thiết bị xử lý qua hệ thống

đường ống cung cấp khí nén cho các

thiết bị sử dụng

Máy nén khí kiểu pít - tông hai cấp có thể nén đến áp suất 15 bar Loại máy nén khí kiểu pít - tông một cấp và hai cấp thích hợp cho hệ thống điều khiển bằng khí nén trong công nghiệp Máy nén khí kiểu pít - tông được phân loại theo cấp số nén, loại truyền động và phương thức làm nguội khí nén Ngoài ra người

ta c n phân loại theo vị trí của pít - tông

Hình 1.2 Máy nén khí kiểu Piston nhiều cấp

Trang 9

9

hi nén khí ở áp suất cao luôn có một lượng nhiệt rất lớn tỏa ra, do đó nhất thiết phải có bộ làm nguội trung gian Những máy nén khí kiểu Piston nhiều cấp

có thể làm nguội bằng quạt gió hoặc nước

* T thuộc vào áp su t c n thi t c thể phân ra:

Một cấp duy nhất, áp suất có thể đạt 12 bar

Hai cấp, áp suất đạt 30 bar

Ba cấp và hơn, áp suất có thể đạt hàng trăm bar

hông khí sau khi qua bộ phận lọc khí 1 được nén ở thân máy nén khí 2 , sau đó khí nén được đ y vào bình chứa trung gian 3 Sau khi được làm mát ở

bộ phận làm mát 4 , khí nén vào bình chứa khí nén 5 Bình chứa khí nén 5 Van điện từ 6 làm thông khí bằng ống dẫn nằm ở giữa thân máy nén khí 2 và van một chiều gắn trước bình chứa khí nén 5 , sau khi áp suất trong bình chứa

5 đã đạt mức quy định

Hình 1.3 Sơ đồ cấu tạo máy nén khí kiểu Pittong nhiều cấp

Truyền động cho thân máy nén khí 2 là truyền động đai 7 từ động cơ điện 8 với quạt gió 9 Quạt gió 9 cùng với bánh đai truyền 10 có tác dụng như là bộ phận tạo ra luồng không khí làm mát Động cơ điện 8 và thân máy nén khí 2 được đặt trên khung giảm chấn 11 , giàn khung 12 cùng với bộ phận giảm chấn 13 Độ căng của đai truyền được điều chỉnh bằng bộ phận

14 Công tắc tự chọn 15 có thể thực hiện được 2 chức năng điều khiển

Ngừng hoạt động khi đạt được phạm vi của áp suất yêu cầu và ngừng hoạt động khi chạy không tải Trường hợp ngừng hoạt động khi đạt được phạm vi áp suất yêu cầu bằng rơ le áp suất 16 , trong đó phạm vi áp suất yêu cầu, ví dụ từ 6,5 bar - 8,5 bar hi áp suất trong bình chứa 5 đạt được mức 8,5 bar thì động

cơ điện 8 ngừng hoạt dộng và khi áp suất trong bình chứa giảm xuống mức 6,5 bar thì động cơ điện 8 lại tiếp tục hoạt động Trong trường hợp điều khiển mà

Trang 10

10

động cơ điện 8 đóng, mở trên 12 lần/giờ, thì tốt nhất nên sử dụng bình chứa

phụ

Trường h p ng ng ho t đ ng hi ch y h ng t i: hi áp suất trong bình

chứa 5 đạt được 8,5 bar, thì động cơ vẫn chạy không tải, nhờ điều chỉnh rơ le

thời gian v thời gian ch y h ng t i à 3 ph t) sau 3 thì động cơ điện mới

ngừng hẳn Sau khi áp suất trong bình chứa giảm xuống 6,5 bar thì động cơ

điện tiếp tục hoạt động

u đi m : Cứng vững, hiệu suất cao, kết cấu, vận hành đơn giản

huyết đi m : Tạo ra khí nén theo xung, thường có dầu, ồn

* Một số má nén khí kiểu pittôngđược sử dụng trong thực t :

Hình 1.6 Máy nén pittông bơm dầu

B Thực hành

- Yêu cầu thực hành: Sử ng máy nén h pittong 1 cấp và 2 cấp

Xác định các thông số của máy nén khi Đo các thông số vận hành và đánh

Hình 1.7 Máy nén khí xylanh đơn

Trang 11

11

* BƯỚC 1: Kiểm tra vật tư, thiết bị, nơi thực hành

iểm tra bộ đồ

nghề điện cầm tay

Sạch sẽ, khô ráo không rạn nứt, đảm bảo an toàn về điện, dễ sử dụng trong quá trình lắp đặt dây điện

Quá trình nén khí được đảm bảo

hí nén sạch, khô ráo, không hở khí

iểm tra nguồn

điện

Điện áp 220V/380V – 50Hz 5%

Tiết diện dây đủ lớn phụ thuộc vào công suất của động cơ điện , chiều dài vừa đủ

Ổ cắm, công tắc sạch sẽ đảm bảo an toàn kỹ thuật

* BƯỚC 2 Xác định các thông số của má nén khi:

Xác định công suất

điện của máy nén khí

Trang 12

Model của máy nén

khí

Hãng sản xuất Năm sản xuất

ỹ mã hiệu hoặc tên gọi

Cần chỉ

rõ

* Bước 3 Đo các thông số vận hành:

Đo điện áp làm việc Điện áp định mức

Điện áp lưới điện

Ghi i, chỉ rõ

Đo áp suất của máy

nén khí

Đảm bảo áp suất trong phạm vi cho phép

Ghi i

Bước 4 Đánh giá ch t lượng:

Nội dung Yêu c u Ghi

- Áp suất của máy nén khí

- Các thông số d ng điện, điện áp của máy nén khí

- Chỉ ra được chủng loại và kiểu máy nén khí

Trình bày bằng giấy A4

Th m mỹ Trình bày logic, khoa học, gọn gàng

An toàn và vệ

sinh công nghiệp

Các thiết bị được gá lắp chắc chắn

Dây điện được đấu nối chắc chắn không

có nguy cơ r rỉ điện, khí ra bên ngoài

Trang 13

Hệ thống xử lý khí nén được phân thành 3 giai đoạn :

- Lọc thô: dùng bộ phận lọc bụi thô kết hợp với bình ngưng tụ để tách hơi nước

- Phương pháp sấy khô: dùng thiết bị sấy khô khí nén để lọai bỏ hầu hết lượng

nước lẫn bên trong Giai đoạn này xử lý tùy theo yêu cầu sử dụng của khí nén

- Lọc tinh : lọai bỏ tất cả các lọai tạp chất, kể cả kích thước rất nhỏ

2 2 2 Phương pháp s khô:

2 2 2 1 Bình ngưng tụ làm lạnh bằng không khí:

hí nén được dẫn vào bình ngưng tụ Tại đây khí nén sẽ được làm lạnh và phần lớn lượng hơi nước chứa trong không khí sẽ được ngưng tụ và tách ra

Trang 14

14

Làm lạnh bằng không khí, nhiệt độ khí nén trong bình ngưng tụ sẽ đạt được trong khoảng từ 300C đến 350C Làm lạnh bằng nước nước làm lạnh có nhiệt độ

là 100C thì nhiệt độ khí nén trong bình ngưng tụ sẽ đạt được là 200C

Hình 1.9 Nguyên lý hoạt động củ bình ngưng tụ bằng nước

2 2 2 2 Thi t bị s khô bằng ch t làm lạnh

Nguyên lý của phương pháp sấy khô bằng chất làm lạnh là: khí nén đi qua

bộ phận trao đổi nhiệt khí – khí Tại đây, d ng khí nén vào sẽ được làm lạnh sơ

bộ bằng d ng khí nén đã được sấy khô và xử lý từ bộ ngưng tụ đi lên

Sau khi được làm lạnh sơ bộ, d ng khí nén vào bộ phận trao đổi nhiệt khí – chất làm lạnh Quá trình làm lạnh sẽ được thực hiện bằng cách cho d ng khí nén chuyển động đảo chiều trong những ống dẫn Nhiệt độ hóa sương tại đây là 20C Như vậy lượng hơi nước trong d ng khí nén vào sẽ được ngưng tụ

Dầu, nước, chất b n sau khi được tách ra khỏi d ng khí nén sẽ được đưa ra ngoài qua van thoát nước ngưng tụ tự động 4 D ng khí nén được làm sạch và

c n lạnh sẽ được đưa đến bộ phận trao đổi nhiệt 1 , để nâng nhiệt độ lên khoảng từ 60C đến 80C, trước khi đưa vào sử dụng

Chu kỳ hoạt động của chất làm lạnh được thực hiện bằng máy nén để phát chất làm lạnh 5 Sau khi chất làm lạnh được nén qua máy nén, nhiệt độ sẽ tăng lên, bình ngưng tụ 6 sẽ có tác dụng làm nguội chất làm lạnh đó bằng quạt gió Van điều chỉnh lưu lượng 8 và rơle điều chỉnh nhiệt độ 7 có nhiệm vụ điều chỉnh d ng lưu lượng chất làm lạnh hoạt động trong khi có tải, không tải và hơi quá nhiệt

Trang 15

Hình 1.11 Sấy khô bằng chất hấp thụ

* Quá trình hóa học:

Thiết bị gồm 1 bình chứa chất hấp thụ thường dùng là NaCl hông khí

m được đưa vào cửa 1 đi qua chất hấp thụ 2 Lượng hơi nước trong không khí kết hợp với chất hấp thụ tạo thành giọt nước lắng xuống đáy bình Phần nước ngưng tụ được dẫn ra ngoài bằng van 5 Phần không khí khô sẽ theo cửa

4 vào hệ thống

Trang 16

là một tổ hợp gồm 3 phần tử: van lọc, van điều chỉnh áp suất, van tra dầu

Hình 1.13 Cấu tạo bộ lọc

2 3 1 Van lọc:

Van lọc có nhiệm vụ tách các thành phần chất b n và hơi nước ra khỏi khí nén

Trang 17

17

Hình 1.14 Nguyên lý làm việc của van lọc và ký hiệu

Có hai nguyên lý thực hiện:

- Chuyển động xoáy của d ng áp suất khí nén trong van lọc

- Phần tử lọc xốp làm bằng các chất như: vải dây kim loại, giấy thấm ướt, kim loại thêu kết hay là vật liệu tổng hợp

hí nén sẽ tạo chuyển động xoáy khi qua lá xoắn kim loại, sau đó qua phần

tử lọc, tùy theo yêu cầu chất lượng của khí nén mà chọn loại phần tử lọc có những loại từ 5 μm đến 70 μm Trong trường hợp yêu cầu chất lượng khí nén rất cao, vật liệu phần tử lọc được chọn là sợi thủy tinh có khả năng tách nước trong khí nén đến 99% Những phần tử lọc như vậy thì d ng khí nén sẽ chuyển động từ trong ra ngoài

2 3 2 Van điều chỉnh áp su t

Van điều chỉnh áp suất có công dụng giữ cho áp suất không đổi ngay cả khi

có sự thay đổi bất thường của tải trọng làm việc ở phía đường ra hoặc sự dao động của áp suất đường vào Nguyên tắc hoạt động của van điều chỉnh áp suất hình 2.10 : khi điều chỉnh trục vít, tức là điều chỉnh vị trí của đĩa van, trong trường hợp áp suất của đường ra tăng lên so với áp suất được điều chỉnh, khí nén

sẽ qua lỗ thông tác dụng lên màng, vị trí kim van thay đổi, khí nén qua lỗ xả khí

ra ngoài Đến khi áp suất ở đường ra giảm xuống bằng với áp suất được điều chỉnh, kim van trở về vị trí ban đầu

Trang 18

18

Hình 1.15 Nguyên lý hoạt động của van điều chỉnh áp suất và ký hiệu

2 3 3 Van tra d u:

Để giảm lực ma sát, sự ăn m n và sự rỉ sét của các phần tử trong hệ thống

điều khiển bằng khí nén, trong thiết bị lọc có thêm van tra dầu Nguyên tắc tra

dầu được thực hiện theo nguyên lý Ventury

Hình 1.16 Nguyên lý tra dầu ventury

Theo hình 1.16 điều kiện để dầu có thể qua ống Ventury là độ sụt áp p phải

lớn hơn áp suất cột dầu H Phạm vi tra dầu phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó

có lưu lượng của khí nén

B Thực hành

- Yêu cầu thực hành: Xác định các thông số của bộ lọc khí, điều áp và bôi

trơn Đo các thông số vận hành và đánh giá chất lượngcủa bộ lọc khí, điều áp,

Trang 19

19

Bộ lọc khí, điều

áp và bôi trơn

Chu n bị đủ số lượng và đúng chủng loại

Chu n bị đầy đủ tài liệu sát thực với các

bộ lọc, điều áp và bôi trơn

i

nh m m t

iểm tra sơ bộ

* Bước 2 Xác định các thông số của bộ lọc khí, điều áp và bôi trơn:

làm việc tối thiểu và

tối đa của các phần tử

xử lý khí nén

Áp suất dưới dạng Pa, Par… Thông

thường nhà sản xuất cung cấp thông số

áp suất làm việc tối đa

Trang 20

Cần chỉ

rõ

Điều chỉnh áp suất

theo yêu cầu

Điều chỉnh áp suất không vượt quá áp suất giới hạn của các phần

tử khí nén chấp hành

Gi i th ch

rõ cách điều chỉnh áp suất

* Bước 4 Đánh giá ch t lượng:

Đánh giá chất

lượng hoạt động của

máy nén khí

- Độ ồn của máy nén khí

- Áp suất của máy nén khí

- Các thông số d ng điện, điện áp của máy nén khí

- Chỉ ra được chủng loại và kiểu máy nén khí

Bằng trực quan

3 Thi t bị phân phối khí nén

A L thu t

Hệ thống phân phối khí nén có nhiệm vụ chuyển không khí nén từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ, đảm bảo áp suất p và lưu lượng Q và chất lượng khí nén cho các thiết bị làm việc, ví dụ như van, động cơ khí, xy lanh khí… Truyền tải

Trang 21

21

không khí nén được thực hiện bằng hệ thống ống dẫn khí nén, chú ý đối với hệ thống ống dẫn khí có thể là mạng đường ống được lắp ráp cố định trong toàn nhà máy và mạng đường ống lắp ráp trong từng thiết bị, trong từng máy

Hình 1 17 Sơ đồ nguồn cung cấp

Yêu cầu về tổn thất áp suất đối với hệ thống thiết bị phân phối khí nén từ bình trích chứa cho đến nơi tiêu thụ, cụ thể là thiết bị máy móc không vượt qua 1.0bar cụ thể như sau:

- Tổn thất áp suất trong ống dẫn chính 0.1bar

- Tổn thất áp suất trong ống nối 0.1bar

- Tổn thất áp suất trong thiết bị xử lý, bình ngưng tụ 0.2bar

- tổn thất áp suất trong thiết bị lọc tinh 0.6bar

3 1 Bình trích chứa

* Bình nhận và trích khí nén

Bình trích chứa khí nén có nhiệm vụ cân bằng áp suất khí nén của máy nén khí chuyển đến, trích chứa, ngưng tụ và tách nước trước khi chuyển đến nơi tiêu thụ

ích thước của bình trích chứa phụ thuộc vào công suất của máy nén khí, công suất tiêu thụ của các thiết bị sử dụng vàphương pháp sử dụng khí nén

Bình trích chứa khí nén có thể đặt nằm ngang, nằm đứng Đường ống ra của

khí nén bao giờ cũng nằm ở vị trí cao nhất của bình trích chứa hình 2.4

Trang 22

22

Hình 1.18, Các o i ình tr ch chứa

3 2 Mạng đường ống

Mạng đường ống dẫn khí nén có thể phân chia làm 2 loại:

+ Mạng đường ống được lắp ráp cố định trong nhà máy, xí nghiệp

+ mạng đường ống được lắp ráp di động ví dụ như đường ống trong dây chuyền hoặc trong máy móc thiết bị

3.2.1 Mạng đường ống lắp cố định

Thông số cơ bản cho mạng đường ống lắp ráp cố định là ngoài lưu lượng khí nén c n có vận tốc d ng chảy, tổn thất áp suất trong đường ống dẫn khí, áp suất yêu cầu, chiều dài ống dẫn và các phụ tùng nối ống

- Lưu lượng: phụ thuộc vào vận tôc d ng chảy Vận tốc d ng chảy càng lớn, tổn thất áp suất trong ống dẫn càng lớn

- Vận tốc d ng chảy: được chọn trong khoảng từ 6m/s đến 10m/s vận tốc

d ng chảy khi qua các phụ tùng nối ống sẽ tăng lên hay vận tốc d ng chảy sẽ tăng lên nhất thời khi dây chuyền, máy móc đang vận hành

- Tổn thất áp suất: trong các đường ống dẫn chính là 0.1bar Tuy nhiên trong thực tế sai số cho phép tính đến bằng 5% áp suất yêu cầu Nếu trong ống dẫn chính có lắp thêm các phụ tùng ống nối, các van thì tổn thất áp suất của hệ thống ống dẫn tăng lên

hi lắp ráp hệ thống ống dẫn khí nén thường nghiêng góc từ 1% - 2% so với mặt phẳng nằn ngang hình 3.1 Vị trí thấp nhất của hệ thống ống dẫn so với mặt phẳng nằm ngang, lắp ráp bình ngưng tụ nước, để nước trong ống chứa đụng ở đó

3.2.2 Mạng đường ống lắp ráp di động

Mạng đường ống lắp ráp di động đa dạng hơn mạng đường ống lắp ráp cố định Ngoài những đường ống bằng kim loại có thành ống mỏng như ống dẫn bằng đồng, người ta c n sử dụng thêm các loại ống dẫn bằng nhựa, vật liệu tổng hợp, các đường ống dẫn bằng cao su Đường kính ống dẫn được lựa chọn phải tương ứng với đường kính mối nối của phần tử điều khiển

Trang 23

Chu n bị đầy đủ tài liệu sát

i nh m

c t nhất m t tài iệu

Trang 24

Sạch sẽ, khô ráo không rạn nứt,

dễ sử dụng trong quá trình lắp đặt thiết bị

Ổ cắm, công tắc sạch sẽ đảm bảo an toàn kỹ thuật

* Bước 2 Xác định các thông số của cac thi t bị phân phối khí nén:

Xác định vị trí bình

trích chứa và hệ thông

phân phối khí nén

Xác định khoảng cách, vị trí và số các mạng đường ống phân phối khí

Cần ghi rõ

Xác định đường kính

trong của các ống dẫn khí

Đảm bảo độ dẫn động khí nén,

Xác định tên-Model Hãng sản xuất Cần chỉ rõ

Trang 25

25

của các phần tử xử lý khí

nén

Năm sản xuất

Nối hệ thống phân phối

khí nén tới các vị trí yêu

cầu

Nối từ máy nén khí qua các thiết bị xử lý khí nén tới các phần tử điều khiển hoạc chấp hành bằng khí nén khác

Ghi i, chỉ rõ

Điều chỉnh áp suất theo

yêu cầu

Điều chỉnh áp suất không vượt quá áp suất giới hạn của các phần tử khí nén chấp hành

Gi i thích

rõ cách điều chỉnh áp suất

Đo áp suất tác dụng lên

các phần tử phân phối khí

nén

Đảm bảo áp suất trong phạm vi cho phép, không d rỉ khí

Ghi i

Dây điện được đấu nối chắc chắn không có nguy cơ d dỉ điện, khí ra bên ngoài

Bằng trực quan

4 Cơ c u ch p hành

A L thu t

Cơ cấu chấp hành có nhiệm vụ biến đổi năng lượng khí nén thành năng lượng cơ học Cơ cấu chấp hành có thể thực hiện chuyển động thẳng xy – lanh hoặc chuyển quay động cơ khí nén Cần pít – tông tạo ra lực đ y F được tính bằng tích của diện tích bề mặt pít – tông A và áp suất trong xy – lanh p

4.1 Xy-lanh

4.1.1 Xy – lanh tác dụng đơn:

Trang 26

26

Xilanh tác động đơn chỉ được cung cấp khí nén từ một phía do đó chỉ tạo ra hành trình làm việc theo một chiều Hành trình ngược lại của Piston được thực hiện bởi l xo Việc xác định kích cỡ l xo tùy thuộc kiểu có thể đưa Piston đi

hay về) vị trí khởi động một cách nhanh chóng

Hình 1 21 Cấu t o ilanh tác động đơn o i pittong)

Trong xi lanh có l xo hồi vị, hành trình của Pittong là một hàm theo chiều dài của l xo Thông thường hành trình này không quá 100 mm

Lực tác động lên pít – tông được tính theo công thức:

FR [bar]: Lực ma sát, phụ thuộc vào chất lượng bề mặt giữa pít - tông và xy – lanh, vận tốc chuyển động pít – tông, loại v ng đệm Trong trạng thái vận hành bình thường, lực ma sát FR≈ 0,15 A.p

Thứ hai là loại xi lanh mà l xo thực hiện hành trình làm việc, c n khí nén thực hiện hành trình ngược lại Thường trong trường hợp này người ta sử dụng

khí nén để dừng, hãm t i, con, toa ) để bảo đảm sự chắc chắn phanh

hãm

4.1.2 Xy – lanh màng

Trang 27

27

Màng có thể là cao su, nhựa d o hay cũng có thể bằng kim loại, đảm nhận vai tr của Pittong Cần Pittong được cố định ở trung tâm của màng, không có đệm kín Hành trình về được thực hiện bởi tính đàn hồi của vật liệu màng

Hình 1 22 Xilanh tác động đơn o i màng)

Nguyên lý hoạt động của xy – lanh màng cũng tương tự như xy – lanh tác dụng đơn Xy – lanh màng kiểu cuộn có khoảng chạy lớn hơn xy – lanh màng kiểu hộp

Do khoảng chạy của pít – tông nhỏ lớn nhất = 80 mm , xy – lanh màng được sử dụng trong điều khiển ô tô điều khiển phanh, ly hợp … , trong công nghiệp hóa chất

4.1.3 Xy – lanh tác dụng hai chiều (x – lanh tác dụng kép):

Hành trình đi và về của Pittong đều có tác động bởi khí nén Sử dụng trong trường hợp đ i hỏi phải có chuyển động hai chiều có điều khiển Độ kín giữa xi lanh và Pittong được bảo đảm nhờ có các đệm ở mép Pittong hoặc của màng

Hình 1 23 Xi lanh tác động kép o i h ng c gi m chấn)

+ Xi lanh c gi m chấn ở cuối hành trình

Trang 28

28

Thực chất của việc giảm chấn cho Piston ở cuối hành trình là sự bố trí đường

thoát bằng van một chiều có tiết lưu

Ở đây khối dẫn hướng đóng vai tr quan trọng Để tránh va đập có thể dẫn tới hư hỏng, người ta lắp một bộ phận giảm chấn điều chỉnh được ở cuối hành trình của xi lanh Cần có bộ phận này bởi vì Piston phải được giảm chấn một cách đáng kể khi nó đến cuối hành trình Bộ phận giảm chấn có một đường thoát khí nhỏ có thể điều chỉnh được, tạo ra hiệu ứng giảm chấn

Hình 1 24 Xilanh tác động kép có giảm chấn hai đầu

hí được tích chứa trong phần cuối buồng chứa của xi lanh sau mỗi lần nén Lúc bấy giờ áp suất dư phát sinh sẽ thoát qua van tiết lưu và hiệu ứng giảm chấn

bắt đầu xảy ra o ph i đi qua tiết iện h p) Sự nén này của khí qua đường tiết

lưu bổ sung thêm cho việc hấp thụ một phần năng lượng, Piston hãm chuyển động và đi tới chậm dần cho tới cuối hành trình ở hành trình ngược lại tiếp theo sau thì vì tiết lưu là một chiều nên Pittong chuyển động không bị hãm

Ngoài ra c n c các i u gi m chấn hác:

Giảm chấn không điều chỉnh được, ở hai phía

Giảm chấn không điều chỉnh được, ở một phía

Giảm chấn điều chỉnh được, ở một phía của Piston

i anh ép nối nhau

Hình 1 25 Xi lanh kép nối nhau (tandem)

Trang 29

29

Với xi lanh này có lực tác động lên cán Piston là lực tổng của cả 2 xi lanh

i anh ép hai đầu đ n

Hình 1 26 Xi lanh kép hai đầu đ n, có giảm chấn hai đầu, điều chỉnh được

i anh va đập

Lực tác dụng của xi lanh khí nén

bị hạn chế Vì vậy người ta sử dụng

một loại xi lanh có thể sinh ra lực

lớn, đó là xi lanh va đập Loại này

tăng vận tốc của Piston lên cao

+Xi lanh quay

- Nguyên lý tạo chuyển động quay nhờ bánh răng thanh răng, góc quay có thể là: 900

; 1800; 3600 Thông thường nó được dùng để dẫn động các đĩa hút chân không kẹp giữ chi tiết hoặc hút chi tiết

Hình 1 27 Xi lanh quay

i ăng đai

Loại này sử dụng băng đai và bàn trượt, thông qua chuyển động của Piston

sẽ kéo băng đai làm cho bàn trượt chuyển động qua lại Một số xi lanh loại này

có thể phanh tại một vị trí nhất định nào đó nhờ cơ cấu phanh

Hình 1.26 Xi lanh va đập.

Trang 30

30

Xilanh băng đai xilanh trượt

Hình 1.28 Cấu tạo xi lanh băng đai

Đ c đi m của đ ng cơ h nén:

Có thể điều chỉnh vô cấp tốc độ quay

Trang 31

31

Quay được hai chiều thuận nghịch

Th o cấu t o người ta ph n thành các thiết ị sau:

Động cơ kiểu bánh răng

Động cơ kiểu Pittông

bánh răng cho phép đạt công suất khá cao, tới 44 kW (60 hp)

Hình 1 3 Động cơ khí nén kiểu bánh răng

Đ ng cơ ánh răng răng thẳng: Mô men quay được tạo ra bởi áp suất khí

nén lên mặt bên răng, ống thải khí được thiết kế dài để có nhiệm vụ giảm tiếng

ồn

Đ ng cơ ánh răng răng nghiêng: Nguyên lí hoạt động như động cơ bánh

răng thẳng, điểm chú ý là ổ lăn phải chọn để khử được lực hướng trục và lực dọc trục

Đ ng cơ ánh răng chữ : Có ưu điểm là giảm được tiếng ồn

4.2.2 ộng cơ iểu Pittông

hí nén dẫn động các cơ cấu trung gian của những Pittông nhờ chuyển động qua lại của Pittông Cơ cấu trung gian là một thanh truyền và trục khu u Cần có nhiều xi lanh để đảm bảo một hành trình không thay đổi Công suất của động cơ phụ thuộc vào áp suất cung cấp từ bên ngoài, phụ thuộc vào các bề mặt làm việc,

các khoảng chạy và vận tốc của các Pittông thông thường 1,5 đến 19kW 2 đến

25 hp)

Trang 32

32

Hình 1 31 Động cơ khí nén kiểu Pittông

4 2 3 Động cơ iểu cánh gạt

Do cấu trúc và trọng lượng nhỏ

gọn nên động cơ kiểu cánh gạt được

dùng nhiều trong các thiết bị cầm tay

(hand tools)

hông khí nén được dẫn vào

động cơ qua đường vào, dưới tác

động của áp suất sẽ tác động lên các

cánh làm cho roto quay hí nén sau

khi sinh công được thải tại đường ra Hình 1 32 Động cơ cánh gạt

Để động cơ có thể khởi động được, cánh gạt phải ép sát vào thành roto nên một số động cơ có thiết kế thêm l xo đ y để cánh gạt tiếp xúc tốt với vách Tốc độ roto khoảng từ 3000 đến 8500 v/ph và công suất từ 0,1 đến 17 kW 0,14 đến 24 hp

4.2.4 ộng cơ tuabin

Động cơ tuabin hoạt động theo

nguyên lý chuyển đổi động năng của

d ng khí nén qua v i phun thành năng

lượng cơ học Tốc độ của loại động cơ

này rất cao, nhiều khi lên đến 500000

v/ph

Tùy theo hướng của d ng khí đi

vào động cơ mà đó được phân thành

các loại: Đ ng cơ hư ng tr c, c

tr c, tiếp tuyến

Hình 1.33. Động cơ tuabin.

Trang 33

33

B Thực hành

- Yêu cầu thực hành: Xác định các thông số của các thiết bị chấp hành khí

nén, đo các thông số vận hành và đánh giá chất lượng của xilanh tác dụng đơn, xilanh tác dụng kép, động cơ xoay, thiết bị kẹp sản ph m, xilanh trược

Chu n bị đầy đủ tài liệu sát thực với các thiết bị chấp hành khí nén

i

nh m m t

iểm tra sơ bộ

* Bước 2 Xác định các thông số của các thi t bị ch p hành khí nén:

Xác định chiều dai của

xilanh, chiều dài hữu dụng

của piston, đường kính

ngoài của các thiết bị chấp

Trang 34

34

chấp hành bằng khí nén động đơn hay xilanh tác động

kép

Xác định động cơ khí kiểu quay tr n lập lại hay kiểu quay góc

rõ

Xác định tên-Model của

các phần tử xử lý khí nén

Hãng sản xuất Năm sản xuất

Cần chỉ

rõ

Ghi i, chỉ rõ

Điều chỉnh áp suất theo

yêu cầu

Điều chỉnh áp suất không vượt quá áp suất giới hạn của các phần tử khí nén chấp hành

Gi i thích rõ cách điều chỉnh

Dây điện được đấu nối chắc chắn không có nguy cơ d dỉ điện, khí ra bên ngoài

Bằng trực quan

Trang 35

* Mục tiêu của bài

- iến thức: Giải thích được nguyên lý hoạt động của các loại van

- ỹ năng: Lắp đặt và vận hành được các loại van

- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: R n luyện đức tính tích cực, chủ động và sáng tạo

Một hệ thống điều khiển bao gồm ít nhất là một mạch điều khiển ngoại trừ

phần tử cung cấp năng lượng, nó bao gồm các phần tử

Trang 36

36

- Phần tử t o t n hiệu: Nhân những giá trị của đại lượng vất lí như là đại

lượng vào, là phần tử đấu tiên của mạch điều khiển Ví dụ như: Van đảo chiều,

rơle áp suất

- Phần tử ử t n hiệu: Xử lý tín hiệu nhận vào theo một quy tắc xác định,

làm thay đổi trạng thái của phần tử điều khiển Ví dụ như: Van tiết lưu, van đảo

chiều, van logic

- Phần tử điều hi n: Điều khiển d ng năng lượng theo yêu cầu, thay đổi

trạng thái của cơ cấu chấp hành

- Cơ cấu chấp hành: Thay đổi trạng thái của đối tượng điều khiển, là đại

lượng ra của mạch điều khiển Ví dụ như xilanh, động cơ

1.1 Van đảo chiều

Van đảo chiều có nhiệm vụ điều khiển d ng năng lượng khí nén bằng cách đóng mở hay chuyển đổi vị trí để thay đổi hướng đi của d ng năng lượng

1 1 1 Ngu ên l hoạt động

Nguyên lý hoạt động của van đảo chiều hình 4.2 : hi chưa có tín hiệu tác động vào cửa 12 thì cửa 1 bị chặn và cửa 2 nối với cửa 3 hi có tín hiệu tác động vào cửa 12 n ng van sẽ dịch chuyển về phía bên phải, cửa 1 nối với cửa 2 và cửa 3 bị chặn Trường hợp tín hiệu tác động vào cửa 12 mất đi, dưới tác động của lực l xo, n ng van trở về vị trí ban đầu

Hình 2 2 Nguyên ho t đ ng của van đ o chiều

1 1 2 K hiệu van đảo chiều

- Van đảo chiều được thể hiện bởi số cửa nối và số vị trí của van Mô tả một cách đầy đủ các chức năng, các thông tin khác như phương án điều khiển của van và thông số về các đường dẫn trong van

- Mỗi vị trí của van được thể hiện bằng một ô vuông Việc thể hiện các cửa

c ng) là rất quan trọng để giải thích sơ đồ và lắp đặt van vào hệ thống

Thể hiện các van điều khiển là theo tiêu chu n DIN ISO 1219 Trước kia người ta sử dụng hệ thống chữ cái, nhưng hiện nay sử dụng cả hai hệ thống Phương pháp điều khiển van khí nén tùy theo ứng dụng, bao gồm: Bằng tay, bằng cơ khí, bằng khí nén, bằng điện, tổ hợp

Trang 37

Sự chuyển đổi của n ng van được biểu diễn bằng các ô vuông liền nhau với các chữ cái o, a, b, c…

Vị trí không được ký hiệu là vị trí mà khi van chưa có tác động của tín hiệu ngoài vào Đối với van có 3 vị trí, thì vị trí 0 ở giữa , ký hiệu 0 là vị trí không Đối với van có hai vị trí , thì vị trí không có thể là vị trí a hoặc

b , thông thường thì vị trí bên phải b là vị trí không

Bên trong ô vuông của mỗi vị trí là các đường thẳng có hình mũi tên, biểu diễn chuyển động của d ng khí nén qua van Trường hợp d ng bị chặn được biểu diễn bằng dấu gạch ngang

Hình 2 3 hiệu và tên g i của van đ o chiều

1.1 3 Tín hiệu tác động:

Nếu ký hiệu l xo nằm ngay phía bên phải của ký hiệu van đảo chiều, thì van đảo chiều đó có vị trí không , vị trí đó là ô vuông phía bên phải của ký hiệu van đảo chiều và được ký hiệu 0 Điều đó có nghĩa là khi nào chưa có tác động vào n ng van, thì l xo tác động giữ vị trí đó Tác động phía đối diện của

Trang 38

38

van, ví dụ: tín hiệu tác động bằng cơ, bằng khí nén hay bằng điện giữ ô vuông phía bên trái của van và được ký hiệu 1 Trong hình 3.4 là sơ đồ biểu diễn các loại tín hiệu tác động lên n ng van đảo chiều

Hình 2 4 T n hiệu tác đ ng

1.1 4 Van đảo chiều 2 2

Hình 2 5 an đ o chiều 2/2, tác đ ng cơ h c - đầu

1.1 5 Van đảo chiều 3 2

- Van đảo chiều 3/2 tác động cơ học - đầu d

Trang 39

39

- an 3/2 thường mở: hi không có tác động, cửa 1 P thông với cửa 2 A

tạo tín hiệu khí nén hi có tác động, cửa 1 A thông với 3 R xả khí ra ngoài

- an 3/2 thường đ ng: Ngược với van thường mở, khi không có tác động

thì cửa 1 P bị đóng ch n) c n cửa 2 A thông với cửa đ hi có tác động, cửa

* Ch : bằng cách đổi chỗ các nhánh 1 P , 3 R và quay cần gạt con lăn đi

một góc 1800 ta sẽ đổi được chức năng của van thường đ ng hay thường mở)

) t số o i van 3/2 th ng ng thường g p:

Hình 2 7 an 3/2 o i ng đ a van, thường đ ng

Hình 2 6 Van đảo chiều 3/2 o i van cầu)

Trang 40

40

Hình 2 8 Van 3/2 loại dùng đĩa van, thường mở

- an trư t 3/2 tác đ ng ng tay

Hình 2 9 an trư t 3/2 tác đ ng ng tay

- Loại này đường tín hiệu khí

nén điều khiển đi vào được kí hiệu là

10 Vì khi có tín hiệu 10 đi vào thì van

đóng

Hình 2 1 an 3/2 thường mở điều hi n ng h nén, hồi vị ăng o

- Van 3/2 tác động bằng con lăn van hành trình

Chức năng chính của van hành trình là cung cấp tín hiệu khi cơ cấu chấp hành đạt đến vị trí đã định của hành trình, để điều khiển như đảo chiều chuyển động, điều chỉnh tốc độ, điều khiển các bộ phận khác

Định dạng
Số trang	121
Dung lượng	4,03 MB