Lý thuyết cơ bản về khí nén

Trong đa số các ứng dụng, khí nén được sử dụng cho một hoặc nhiều chức năng sau đây: ̇ Xác định trạng thái của quá trình các cảm biến ̇ Thông tin quá trình bộ xử lý ̇ Chuyển mạch các cơ

Giá o trình trình độ cơ bả n

Số đặt hàng: 093131 Miêu tả: PNEUM.GS.LEHRB Mã hàng: D.LB-TP101-1-GB Xuất bản: 07/1999

Trình bầy: B Huber Đồ họa: D Schwarzenberger, T Ocker Tác giả : P Croser, F Ebel

Biên dịch: Nguyễn Văn Minh, Provina Hanoi

© Bản quyền Festo Didactic GmbH & Co., D-73770 Denkendorf 2000

Những chú ý về trình bầy của giáo trình 8

Chương A: Giáo trình Phần 1 – Đặc điểm và những ứng dụng của khí nén .11

1.1 Ôn tập về khí nén .12

1.2 Khí nén và thiết kế hệ thống điều khiển 18

1.3 Cấu trúc và dòng tín hiệu của hệ thống khí nén 19

Phần 2 – Phần tử của hệ thống khí nén 23

2.1 Máy nén khí và phân phối 24

2.2 Van khí nén 27

2.3 Phần tử xử lý .33

2.4 Thiết bị động lực .34

2.5 Hệ thống .35

Chương 3 – Ký hiệu và tiêu chuẩn trong công nghệ khí nén 39

3.1 Ký hiệu và mô tả phân tử 40

3.2 Yêu cầu an toàn cho hệ thống khí nén 51

Chương 4 – Phương pháp thiết kế

mạch khí nén 55

4.1 Thiết kế mạch khí nén 56

4.2 Chuỗi điều khiển 57

4.3 Trình bày mạch khí nén 60

4.4 Bố trí mạch 61

4.5 Sự lựa chọn các phần tử riêng biệt 62

4.6 Vòng chu kỳ mạch khí nén 63

Chương 5 – Thiết kế mạch điều khiển cơ cấu chấp hành đơn 67

5.1 Điều khiển trực tiếp xy lanh khí nén 68

5.2 Ví dụ 1: Điều khiển trực tiếp xy lanh tác dụng đơn 68

5.3 Bài tập 1: Điều khiển trực tiếp xy lanh tác dụng kép 70

5.4 Điều khiển gián tiếp xy lanh 72

5.5 Ví dụ 2: Điều khiển gián tiếp xy lanh tác dụng đơn 72

5.6 Bài tập 2: Điều khiển gián tiếp xy lanh tác dụng kép 74

5.7 Chức năng lô gic: AND (VÀ), OR (HOẶC) 76

5.8 Ví dụ 3: Chức năng lô gic: AND 76

5.9 Bài tập 3: Chức năng lô gic: AND 79

5.10 Ví dụ 4: Chức năng lô gic: OR 81

5.11 Bài tập 4: Chức năng lô gic: OR 83

Chương 6 – Phát triển mạch khí nén nhiều cơ cấu chấp hành 101

6.1 Điều khiển nhiều cơ cấu chấp hành 102

6.2 Ví dụ 8: Chuyển động phối hợp 102

6.3 Ví dụ 9: Sự trùng tín hiệu 107

6.4 Khử trùng tín hiệu bằng van đảo chiều 109

6.5 Ví dụ 10: Van đảo chiều 109

6.6 Ví dụ 11: Van đảo chiều 112

Chương 7 – Sửa lỗi của hệ khí nén 115

7.1 Tài liệu 116

7.2 Nguyên nhân và hiệu ứng của sự trục trặc 116

7.3 Bảo trì 120

Phần B: Lý thuyết Chương 1 – Cơ sở lý thuyết về khí nén 123

1.1 Nguyên tắc vật lý cơ bản 124

1.2 Đặïc tính của không khí 126

Chương 2 – Máy nén khí và vận chuyển khí nén 129

2.1 Chuẩn bị không khí 130

2.2 Máy nén khí 131

Chương 3 – Cơ cấu chấp hành và thiết bị đầu ra 155

3.1 Xy lanh tác dụng đơn 156

3.2 Xy lanh tác dụng kép 158

3.3 Xy lanh không trục 164

3.4 Cấu trúc xy lanh 167

3.5 Đặc điểm hiệu suất của xy lanh 170

3.6 Động cơ .176

3.7 Chỉ thị 178

Chương 4 – Van điều khiển hướùng .179

4.1 Cấu hình và cấu trúc 180

4.2 Van 2/2 181

4.3 Van 3/2 181

4.4 Van 4/2 193

4.5 Van 4/3 195

4.6 Van 5/2 197

4.7 Van 5/3 200

4.8 Giá trị lưu lượng của van 201

4.9 Độ tin cậy vận hành của van .202

Chương 5 – Van một chiều, Van lưu lượng và Van áp suất, Van tổ

Chương 6 – Hệ thống 223

6.1 Lựa chọn, so sánh sự hoạt động và môi trường điều khiển 224

6.2 Lý thuyết điều khiển 227

6.3 Thiết kế hệ thống điều khiển 231

6.4 Thiết kế tương quan 240

6.5 Thiết bị đặc biệt và lắp ráp 241

Phần C: Bài giải Bài giải 245

Danh sách tiêu chuẩn 264

Danh sách tham khảo 265

Danh mục 267

Những đại lượng vật lý và đơn vị 274

Ghi chú về trình bầy của tài liệu

Giáo trình này là một phần của hệ thống đào tạo của Hãng FESTO DIDACTIC về tự động hoá và thông tin Nó được thiết kế cho các khoá đào tạo và cũng phù hợp cho mục đích tự học

Cuốn sách này được chia thành các phần sau:

Phần A: Đào tạo Phần B: Lý thuyết Phần C: Bài giải các ví dụ

Phần A: Đào tạo

Khoá học này cung cấp các thông tin cần thiết cho chủ đề liên quan đến việc sử dụng trong bài tập và ví dụ, nó phải được thực hiện theo trình tự Chủ đề được phân chia với chuyên sâu trong phần lý thuyết được đánh dấu trong phần chữ

Phần B: Lý thuyết

Phần này bao gồm thông tin chi tiết về các cơ sở lý thuyết Các chủ đề được sắp đặt theo khía cạnh lô gíc Sinh viên có thể thực hiện qua phần này theo từng chương hoặc sử dụng nó cho mục đích tham khảo

Phần C: Bài giải các ví dụ

PhÇn A

Kho¸ häc

Chương 1

Các đặc tính và

ứng dụng của khí nén

1.1 Tổng quan về khí nén

Khí nén đã từ lâu đóng vai trò quan trọng như công nghệ nâng cao hiệu suất của công việc cơ khí Nó cũng được sử dụng trong sự phát triển các giải pháp tự động hoá

Trong đa số các ứng dụng, khí nén được sử dụng cho một hoặc nhiều chức năng sau đây:

̇ Xác định trạng thái của quá trình (các cảm biến)

̇ Thông tin quá trình (bộ xử lý)

̇ Chuyển mạch các cơ cấu chấp hành thông qua các phần tử điều khiển cuối cùng

̇ Thực hiện công việc (các cơ cấu chấp hành)

Để có thể điều khiển máy và lắp đặt, đòi hỏi cấu trúc có quan hệ lôgic phức tạp nói chung của các trạng thái và các điều kiện chuyển mạch

Điều này xảy ra như kết quả các ảnh hưởng của các cảm biến, bộ xử lý, các phần tử điều khiển và các cơ cấu chấp hành trong khí nén hoặc một phần của các hệ thống khí nén

Qui trình công nghệ đã tạo ra vật liệu, thiết kế và quá trình sản xuất

được cải thiện về chất lượng nhiều hơn và phong phú hơn của các phần

tử khí nén, bởi vậy có nhiều đóng góp cho sử dụng rộng rãi phần tử khí nén trong tự động hoá

Xy lanh khí nén có vai trò quan trọng như một đơn vị truyền động tịnh tiến, bởi vì nó có:

̇ Chi phí tương đối rẻ,

̇ dễ dàng lắp đặt,

̇ cấu trúc đơn giản và chắc chắn và

Hình1.2

ĐIểm chuyển đổi cho 2

băng chuyền

Hình1.3 Máy cắt dùng khí nén

Ưu điểm và đặc điểm tiêu biểu của khí nén:

Khả năng Không khí có sẵn ở mọi nơi với số lượng không giới hạn

Vận chuyển Khí nén có thể dễ dàng vận chuyển trong đường ống, thậm chí với

khoảng cách lớn

Tích trữ Khí nén có thể lưu giữ trong bình tích khí và vận chuyển theo yêu cầu

Hơn nữa, bình tích khí có thể di chuyển được

Nhiệt độ Khí nén tương đối không nhạy cảm với sự dao động của nhiệt độ Điều

này đảm bảo sự hoạt động tin cậy thậm chí trong các điều kiện vô cùng khắc nghiệt

Chống cháy

nổ Khí nén không có yêu cầu nguy hiểm về nổ và cháy

Sạch sẽ Khí xả không có dầu bôi trơn rất sạch Khí nén không bôi trơn khi ra

khỏi đường ống hoặc các thiết bị không gây ra sự ô nhiễm khi quyển

Phần tử Các phần tử công tác có cấu trúc đơn giản và bởi vậy tương đối rẻ

Tốc độ Khí nén làm việc rất nhanh Điều này cho phép đạt được tốc độ làm

Để xác định chính xác phạm vi của ứng dụng khí nén, cũng cần thiết phải làm quen với các đặc điểm tiêu cực:

Chuẩn bị Khí nén yêu cầu sự chuẩn bị tốt Bụi và các chất ngưng tụ không nên

có mặt nhiều trong khí nén

Sự nén Không phảI lúc nào cũng đạt được tốc độ piston đồng nhất và không

thay đổi với khí nén Yêu cầu về

lực Khí nén chỉ kinh tế với một giá trị lực yêu cầu nào đó ở điều kiện làm việc bình thường, áp suất công tác từ 600 đến 700 kPa (6 đến 7 bar) và

phụ thuộc vào dịch chuyển và tốc độ, giới hạn lực đầu ra khoảng 40000

N và 50000 N Mức độ ồn Khí xả gây ồn Vấn đề này còn tồn tại, tuy nhiên nó được giải quyết khá

rộng rãi bằng sự phát triển của vật liệu giảm âm và tiêu âm

T 1.2 Nhược điểm của khí nén

So sánh với các hình thức khác của năng lượng là một phần cần thiết trong việc lựa chọn phương pháp, khi ta thấy rằng khí nén như một phần

điều khiển hoặc môi trường làm việc Sự đánh giá này bao quát toàn bộ

hệ thống từ tín hiệu vào (các cảm biến) thông qua phần điều khiển (bộ

xử lý) đến các bộ điều khiển và thiết bị điều khiển Tất cả các hệ số phải

Lựa chọn môi trường làm việc: Tiêu chuẩn cho môi

Lựa chọn môi trường điều khiển Tiêu chuẩn cho môi

trường điều khiển

̇ Kết nối máy móc (cơ học)

̇ Dòng điện (điện, điện tử)

̇ Chất lỏng (thuỷ lực)

̇ Khí nén (khí áp lực, dòng khí áp suất thấp)

Tiêu chuẩn lựa chọn cho phần điều khiển:

̇ Độ tin cậy của các thiết bị

̇ Độ nhạy với ảnh hưởng môi trường

̇ Dễ dàng bảo dưỡng và sửa chữa

̇ Thời gian chuyển mạch của các bộ phận

̇ Tốc độ tín hiệu

1.2 Phát triển khí nén và hệ thống điều khiển

Phát triển sản phẩm khí nén có thể đ−ợc xem xét trong một số phạm vi:

̇ Chi phí cho phụ tùng thay thế

̇ Các chi phí cho bảo d−ỡng và sửa chữa

̇ Khả năng thay đổi và khả năng thích nghi

̇ Thiết kế nhỏ gọn

̇ Hiệu quả kinh tế

̇ Tài liệu

1.3 CÊu tróc vµ dßng lưu th«ng tÝn hiÖu cña hÖ thèng khÝ nÐn

HÖ thèng khÝ nÐn bao gåm c¸c kÕt nèi bªn trong cña c¸c nhãm thiÕt bÞ

kh¸c nhau

H×nh1.4 Dßng lưu th«ng tÝn hiÖu

Nhãm c¸c thiÕt bÞ nµy h×nh thµnh mét ®ưêng ®iÒu khiÓn cho dßng lưu

th«ng tÝn hiÖu, b¾t ®Çu tõ phÇn tÝn hiÖu (®Çu vµo) ®i tíi phÇn chÊp hµnh

C¸c thiÕt bÞ trong hÖ thèng ®−îc thÓ hiÖn bëi c¸c ký hiÖu chØ râ chøc n¨ng cña c¸c thiÕt bÞ

H×nh1.5

HÖ thèng ®iÒu khiÓn khÝ nÐn

Một van điều khiển hướng có thể được sử dụng như một đầu vào, một

thiết bị xử lý hoặc điều khiển Đặc điểm tiêu biểu cho việc xác định rõ

từng bộ phận tới từng nhóm thiết bị riêng rẽ là cấu hình trong phạm vi

một hệ thống điều khiển

Hình1.6 Sơ đồ mạch và thiết bị khí nén

Ch−¬ng 2

C¸c phÇn tö trong hÖ thèng khÝ nÐn

2.1 Máy nén khí và phân phối khí nén

Nguồn không khí cho một hệ thống khí nén được tính toán thích hợp và luôn luôn đảm bảo chất lượng phù hợp Không khí được nén bởi máy nén khí và được đưa tới hệ thống phân phối khí trong nhà máy

Để đảm bảo chất lượng của khí nén là có thể chấp nhận, thiết bị xử lý khí nén được sử dụng để chuẩn bị khí nén trước khi cung cấp tới các hệ thống điều khiển

Sự hoạt động sai chức năng có thể giảm nhiều trong hệ thống nếu khí nén được chuẩn bị chính xác Một số khía cạnh phải được xem xét kỹ khi chuẩn bị cung cấp khí nén:

• Số lượng khí nén yêu cầu phải thoả mãn nhu cầu của hệ thống

• Kiều máy nén khí phải sản xuất được lượng khí nén yêu cầu

• Yêu cầu áp suất

• Yêu cầu tích trữ

• Yêu cầu về khí sạch

• Mức độ ẩm có thể chấp nhận được để giảm mòn và giảm hoạt

động khó khăn

• Bôi trơn các thiết bị, nếu thấy cần thiết

• Nhiệt độ của khí nén và ảnh hưởng của nó tới hệ thống

• Các kích thước đường ống và các cỡ van để đáp ứng yêu cầu

• Lựa chọn vật liệu cho phù hợp với môi trường và yêu cầu của hệ thống

• Các điểm thoát nước và đường xả nước trong hệ thống phân phối

• Sự bố trí của hệ thống phân phối để đáp ứng đúng yêu cầu Như một nguyên tắc, các phần tử khí nén phải được thiết kế cho áp suất

Kính thước đường ống của hệ thống phân phối khí nén được lựa chọn

theo cách mà tổn thất áp suất từ bình tích áp tới các thiết bị tiêu thụ

trong trường hợp lý tưởng không vượt quá 10 kPa (0,1bar) Lựa chọn kích

thước đường ống bị ảnh hưởng bởi:

̇ Tỷ lệ lưu lượng

̇ Chiều dài đường ống

̇ Tổn thất áp suất cho phép

̇ áp suất làm việc

̇ Số các tiết lưu trên đường dẫn

Hình 2.1

Hệ thống phân phối khí

Các mạch vòng thường xuyên được sử dụng như các đường ống chính

Phương pháp lắp đặt đường ống cao áp cũng đạt được sự cung cấp khí

không đổi trong trường hợp tiêu thụ khí nén cao Các đường ống phải

được lắp đặt theo hướng dòng chảy với độ dốc 1 đến 2% Điều này đặc

biệt quan trọng trong trường hợp đường dẫn phân nhánh Các chất

ngưng tụ có thể được xả ra khỏi đường ống ở điểm thấp nhất

Bất kỳ nhánh nào của các điểm tiêu thụ khí nén, ở nơi mà đường ống

dẫn đặt nằm ngang thì luôn luôn phải lắp đặt phía trên của đường ống

dẫn chính

Sự kết hợp chính xác, cỡ và kiểu của những thiết bị này đ−ợc xác định bởi ứng dụng và yêu cầu của hệ thống điều khiển Bộ xử lý khí đ−ợc gắn thích hợp tại mỗi hệ thống điều khiển trong mạng để đảm bảo chất l−ợng khí nén cho các nhiệm vụ riêng rẽ

Hình 2.2

Bộ xử lý khí nén

Bộ lọc khí nén có nhiệm vụ di chuyển tất cả chất ô nhiễm cũng như nước

ngưng tụ từ dòng khí nén đi qua nó Khí nén đi vào một cốc thông qua

các khe dẫn Các phần tử chất lỏng và các phần tử bẩn lớn hơn được lọc

tách bằng ly tâm và được chứa trong phần thấp nhất của cốc lọc Các

chất ngưng tụ phải được xả trước khi vượt quá mức ngưng tụ lớn nhất

cho phép đã được đánh dấu, nếu không xả, khi đó các chất ngưng tụ sẽ

lại xâm nhập vào dòng khí nén

Bộ lọc khí nén

Mục đích của bộ điều chỉnh là giữ cho áp suất hoạt động của hệ thống

(áp suất chuyển hoá) hầu như không đổi cho dù có sự dao động trong

đường cao áp (áp suất ban đầu) và lượng khí tiêu thụ

Điều chỉnh áp suất khí nén

Mục đích của bộ bôi trơn là phân phối một số lượng dầu ở dạng sương

mù vào trong đường ống của hệ thống phân phối khí, khi bôi trơn cần

thiết cho hoạt động của hệ thống khí nén

Bôi trơn khí nén

Chức năng của các van là điều khiển áp suất hoặc lưu lượng Phụ thuộc

vào thiết kế, chúng có thể được chia thành các trường hợp sau:

̇ Các van điều khiển hướng

– Các phần tử đầu vào / các phần tử tín hiệu

– Các phần tử xử lý

– Các thiết bị điều khiển

̇ Các van một chiều

̇ Các van điều khiển lưu lượng

̇ Các van điều khiển áp suất

̇ Các van khoá

Van ®iÒu khiÓn h−íng ®iÒu chØnh sù ®i qua cña c¸c tÝn hiÖu khÝ nÐn b»ng viÖc sinh ra, huû bá hoÆc göi l¹i c¸c tÝn hiÖu

chiÒu vµ kh«ng)

Như một thiết bị xử lý, van điều khiển hướng phát tín hiệu lại hoặc huỷ bỏ

tính hiệu phụ thuộc vào bộ nhận tín hiệu vào

Hình 2.4 Van 3/2 đIều khiển bằng khí nén: van đIều khiển đơn, hồi bằng lò

xo

Như một thiết bị điều khiển, van điều khiển hướng phải phân phối lượng

khí nén yêu cầu phù hợp với yêu cầu của các bộ phận năng lượng

Hình 2.5 Van 5/2 đIều khiển xy lanh: Van tác động kép

Các van một chiều cho phép tín hiệu đi qua bộ chia theo một hướng và hướng khác thì bị cản Trong các ứng dụng, nguyên lý này được áp dụng trong các van con thoi hoặc van xả nhanh Van một chiều trong dạng một thiết bị cơ bản của các kiểu van khác được thể hiện dạng đường nét

đứt được minh hoạ dưới đây

Van một chiều

Hình 2.6 Van một chiều và các dạng

khác của nó

Van điều khiển lưu lượng hạn chế hoặc tiết lưu khí nén theo một hướng

cụ thể để giảm lưu lượng khí và vì vậy điều khiển dòng lưu thông tín hiệu

Theo lý tưởng có thể có rất nhiều cách hạn chế khác nhau từ mở hoàn toàn đến đóng hoàn toàn Van điều khiển lưu lượng phải được lắp gần nhất tới các thiết bị làm việc và phải được điều chỉnh phù hợp với yêu cầu của ứng dụng Nếu van điều khiển lưu lượng được lắp cùng với van một chiều thì chức năng điều khiển lưu lượng theo một hướng ngược lại duy nhất với dòng hoàn toàn tự do theo một hướng kia

Các van điều khiển

lưu lượng

Hình 2.7

Các van điều khiển áp suất được sử dụng trong các hệ thống khí nén có

ba nhóm chính : Van điều khiển áp suất

̇ Các van giới hạn áp suất

̇ Các van điều chỉnh áp suất

̇ Các van áp suất tuần tự

Các van giới hạn áp suất được sử dụng trên đường cao áp của máy nén

khí để đảm bảo áp suất nhận được được giới hạn, cho an toàn, và áp

suất cung cấp tới hệ thống được xác lập đúng áp suất

Van điều chỉnh áp suất giữ cho áp suất không đổi bất kể sự thay đổi áp

suất nào trong hệ thống Van điều chỉnh áp suất thông qua một màng

cao su được lắp bên trong

Van áp suất tuần tự được sử dụng nếu một tín hiệu áp suất phụ thuộc

được yêu cầu cho sự thay đổi trong hệ thống điều khiển

Hình 2.8 Van áp suất tuần tự

Khi tín hiệu điều khiển đạt được áp suất xác lập, van 3/2 chuyển mạch

tại điểm được tác động Ngược lại, van sẽ đảo ngược lại, nếu tín hiệu

điều khiển dưới áp suất được xác lập

Kết hợp chức năng của các thiết bị khác nhau có thể tạo ra một chức năng mới Một ví dụ: van rơ le thời gian mở chậm, van này được kết hợp bằng một van tiết lưu một chiều, một bình tích khí và một van điều khiển hướng 3 cửa 2 vị trí

Các van tổ hợp

Hình 2.9 Van rơ le thời gian

Phụ thuộc vào xác lập của vít điều chỉnh tiết lưu, lưu lượng khí lớn hơn hay nhỏ hơn trong một khoảng thời gian sẽ đi vào bình tích khí Khi áp suất điều khiển cần thiết đã đạt được, van chuyển mạch cho dòng khí đi qua

Vị trí chuyển mạch này được duy trì trong khoảng thời gian tín hiệu điều khiển được áp dụng

2.3 Các thiết bị xử lý tín hiệu (bộ xử lý)

Để hỗ trợ các van điều khiển hướng tại cấp độ xử lý tín hiệu, có rất nhiều

thiết bị khác nhau mà các tín hiệu điều khiển khác nhau tuỳ thuộc vào

nhiệm vụ Các thiết bị đó là:

̇ Van song áp (chức năng và "AND")

̇ Van con thoi (chức năng hoặc "OR")

Van con thoi cho phép kết hợp hai tín hiệu vào trong một chức năng OR

Cửa OR có hai đầu vào và một đầu ra Một tín hiệu ra được tạo ra, nếu

áp suất được cung cấp tại một hoặc cả hai đầu vào

Hình 2.10 Van con thoi

2 1/3 1

Sự phát triển hơn nữa của các thiết bị xử lý trong khí nén đã mang lại

các hệ thống modul, những hệ thống này kết hợp các chức năng của

van điều khiển hướng và các thiết bị lôgíc để thực hiện một nhiệm vụ xử

lý kết hợp Điều này góp phần giảm kích thước, chi phí và sự phức tạp

của hệ thống

Hình 2.11

Đơn vị modul xử lý (môdul bước)

2.4 Phần tử động lực

Phần động lực bao gồm các thiết bị điều khiển và các bộ phận động lực hoặc truyền động Nhóm cơ cấu chấp hành bao gồm các kiểu khác nhau của thiết bị truyền động tịnh tiến và quay với cấu trúc và cỡ khác nhau

Truyền động được thực hiện bởi các thiết bị điều khiển, các thiết bị này chuyển đổi lưu lượng khí nén yêu cầu tới các thiết bị truyền động Thông thường van này sẽ được kết nối trực tiếp tới bộ phận cung cấp khí nén và lắp gần với truyền động để giảm tổn thất nhỏ nhất do sự cản trở

Hình 2.12 Cơ cấu truyền động cùng

phần tử đIều khiển

Các truyền động có thể chia cụ thể theo nhóm:

̇ Truyền động tịnh tiến – Xy lanh tác dụng đơn – Xy lanh tác dụng kép

̇ Truyền động quay – Động cơ khí nén – Xy lanh quay

2.5 Hệ thống

Nói chung, sự truyền động của xy lanh được tác động thông qua van

điều khiển hướng Sự lựa chọn van điều khiển hướng như vậy (số các

cửa, số các vị trí chuyển mạch, kiểu truyền động) phụ thuộc vào từng

ứng dụng

Mạch điều khiển cho xy lanh tác dụng đơn

Cần piston của xy lanh tác dụng đơn đi ra khi nút ấn được tác động Khi

nút ấn được thả, piston tự động trở lại vị trí ban đầu Vấn để điển hình

Một van 3/2 sẽ điều khiển xy lanh tác dụng đơn Van chuyển mạch từ vị

trí ban đầu đến vị trí cấp lưu lượng, khi nút ấn được nhấn Mạch bao gồm

các đặc điểm cơ bản sau:

Giải pháp

̇ Xy lanh tác dụng đơn, hồi bằng lò xo

̇ Van điều khiển hướng 3/2: nút ấn để hoạt động và lò xo tạo lực phản

hồi

̇ Nguồn cấp khí được nối tới van 3/2

̇ Đầu nối khí giữa van và xy lanh

Hình 2.14

Điều khiển xy lanh tác dụng đơn

Van điều khiển 3/2 có 3 cửa Cửa cấp khí, cửa xả và cửa làm việc Quan

hệ giữa những cửa này được xác định bởi đường dẫn khí đi qua van Các

vị trí chuyển mạch có thể được thể hiện trong minh hoạ phần trên

Vị trí ban đầu:

Vị trí ban đầu (mạch bên tay trái) được xác định như vị trí ‘dừng’ của hệ thống Tất cả các kết nối được tạo ra và không có sự can thiệp bằng tay của người điều khiển Khí nén cung cấp được khoá và cần piston của xy lanh co về (bởi lò xo tự hồi) ở vị trí này của van, buồng piston của xy lanh được xả khí

Nút nhấn được tác động:

Nhấn nút ấn di chuyển van 3/2 chống lại lò xo tự hồi Sơ đồ (mạch bên tay phải) thể hiện van trong trạng thái tác động hoặc ở vị trí đang làm việc Khí nén cung cấp bây giờ được kết nối thông qua van đi tới cửa xy lanh tác dụng đơn Sự tăng của áp suất làm cho cần piston của xy lanh

đi ra chống lại lực của lò xo Ngay khi cần piston tiến ra đến vị trí cuối cùng, áp suất khí trong thân xy lanh đạt tới mức cực đại

Nhả nút ấn:

Ngay khi nút ấn được nhả, lò xo tự hồi hồi van trở lại vị trí ban đầu của

nó và cần piston của xy lanh co về

Tốc độ tiến và tốc độ lùi là khác nhau vì:

Ghi chú

̇ Piston xác lập một lực chống lại lực lò xo khi tiến

̇ Khi lùi, khí thải ra ngoài thông qua van Bởi vậy, khí nén phải vượt qua một sự cản trở lưu lượng

Thông thường, các xy lanh tác dụng đơn được thiết kế theo cách mà tốc

độ tiến ra lớn hơn tốc độ lùi về

Mạch điều khiển cho xy lanh tác dụng kép

Cần piston của xy lanh tác dụng kép tiến ra phía trước khi một nút ấn

được tác động và co về vị trí ban đầu khi nút ấn được nhả ra Xy lanh tác

dụng kép có thể thực hiện công việc theo cả hai hướng của chuyển

động, bởi vì áp suất khí cung cấp đủ có sẵn cho hành trình đi ra và co

về

Vấn đề điển hình

Một van điều khiển hướng 5/2 điều khiển xy lanh tác dụng kép Tín hiệu

được tạo ra hoặc xác lập trên van, nếu một nút ấn truyền động được

nhấn hay thả Mạch bao gồm:

Giải pháp

̇ Xy lanh tác dụng kép

̇ Van điều khiển hướng 5 cửa 2 vị trí: nút ấn cho hoạt động và lò xo

cho lực phản hồi

̇ Nguồn cấp khí được kết nối tới van 5/2

̇ Nối khí giữa van và xy lanh

Hình 2.15

Điều khiển một xy lanh tác dụng kép

Khi sự tiến ra của cần piston đạt đ−ợc đến vị trí cuối cùng, áp suất khí trên mặt piston đạt tới một giá trị cực đại

Khi nhả nút ấn:

Khi nút ấn đ−ợc nhả ra, lò xo tự hồi đẩy van về vị trí ban đầu áp suất cung cấp lúc này đ−ợc cung cấp tới mặt có cần piston, trong khi mặt piston xả khí thông qua cửa xả của van Cần piston co về

Tốc độ tiến và tốc độ lùi khác nhau bởi vì một thực tế là thể tích xy lanh trên mặt có cần piston thì nhỏ hơn trên mặt piston Vi vậy, l−ợng khí yêu cầu đ−ợc cung cấp trong quá trình co về thì nhỏ hơn trong quá trình tiến

ra, và hành trình co về thì nhanh hơn

Chú ý:

Ch−¬ng 3

C¸c ký hiÖu vµ

c¸c tiªu chuÈn trong khÝ nÐn

3.1 Các ký hiệu và mô tả các phần tử

Sự phát triển của các hệ thống khí nén được trợ giúp bởi một sự tiếp cận gần gũi thông qua việc thể hiện của các thiết bị và các mạch Các ký hiệu được sử dụng cho từng thiết bị phải thể hiện các đặc điểm sau đây:

̇ Các phương pháp tác động và tự tác động

̇ Số lượng các kết nối (tất cả các ký hiệu đồng nhất)

̇ Số các vị trí chuyển mạch

̇ Nguyên lý hoạt động chung

̇ Đơn giản hoá sự thể hiện của đường dẫn lưu lượng

Cấu trúc của các thiết bị kỹ thuật không được giải thích ở dạng ký hiệu trừu tượng

Các ký hiệu được sử dụng trong khí nén được cụ thể trong tiêu chuẩn DIN ISO 1219, “Các ký hiệu mạch cho các hệ thống và thiết bị chất lỏng)

Các tiêu chuẩn thích hợp cho cấu trúc, thử nghiệm và thiết kế của các

hệ thống điều khiển khí nén được liệt kê trong phần tham khảo của cuốn sách này