BÀI GIẢNG: HỆ THỐNG KHÍ NÉN

Máy nén khí ho tđ ng theo nguyên lý này ví d nh máy nén khí ki u ly tâm... bu ng xy lanh... Các ph ng pháp x lý khí nén... nhiệt khí - khíBộ phận trao đổi Hình 2.8... t ng IV thoát ra ng

Cu i nh ng n m 1930 và đ c bi t là trong kho ng th i gian chi n tranh th

II, các h th ng đi u khi n b ng l u ch t đ c s d ng r ng rãi và phát tri n

khá m nh, đ c ng d ng r ng rãi trong các máy móc s n xu t.

Vào n m 1951 các ng d ng trong công nghi p t ng r t nhanh, các h i ngh

đ c t ch c nh Detrit, Michigan v i m c đích hình thành nên m t tiêu chu n

cho các thi t b khí nén và th y l c Các tiêu chu n này đ c hình thành v i s

tham kh o c a các nhà s n xu t thi t b th y l c, thi t b khí nén, các nhà s n

xu t máy công c , các công ty chuyên ch t o h th ng s n xu t t đ ng, máy

d p, các nhà s n xu t ng, đ u n i và các công ty tiêu dùng các s n ph m này.

T NG QUAN V KHÍ NÉN VÀ HT KHÍ NÉN

1

1.2 ng d ng

Truy n đ ng và đi u khi n b ng khí nén đang tr nên ph bi n và đ c s

d ng r ng rãi trong công nghi p Chúng th ng đ c s d ng trong các h

th ng t đ ng hoá, h th ng k p, gi nâng h và di chuy n…

H th ng khí nén s d ng khí áp su t đ t o nên s chuy n đ ng Do hi u

su t làm vi c c a h th ng không cao và nguy hi m khi ch a khí nén áp su t

cao nên gi i h n áp su t làm vi c h th ng th ng th y trong công nghi p ch

t i 7 bar, m t s h th ng đ c bi t có th làm vi c v i áp su t cao h n kho ng

10 bar.

NG D NG

2.1 u đi m

 K t c u, s d ng và đi u khi n đ n gi n.

 tin c y làm vi c cao.

 an toàn làm vi c cao trong môi tr ng d cháy n và có th làm

vi c trong môi tr ng kh c nghi t nh phóng x ho c hoá ch t.

 Do khí x ra qua các c a t o nên âm thanh khá n.

 Vi c đi u khi n theo quy lu t v n t c cho tr c và d ng l i v trí trung gian c ng khó th c hi n đ c chính xác nh đ i v i các h th ng khác.

C S LÝ THUY T

3.1 n v s d ng

3

B ng 1.1 H th ng đ n v s d ng SI và Metric

C U TRÚC C B N M T HT KHÍ NÉN

4

Hình 1.2 S đ c u t o ch c n ng c a h th ng đi u khi n khí

nén- đi n

C U TRÚC C B N M T HT KHÍ NÉN

4

Ph n t nh n tín hi u: nh n nh ng giá tr c a đ i l ng v t

lý nh là đ i l ng đ a vào, là ph n t đ u tiên c a m ch đi u

khi n Ví d : công t c, nút nh n, công t c hành trình, c m bi n …

Ph n t x lý tín hi u: x lý tín hi u nh n vào theo m t quy

t c logic xác đ nh, làm thay đ i tr ng thái c a ph n t đi u khi n

Ví d : van m t chi u, van ti t l u, van logic OR ho c AND, b

Ví d : van m t chi u, van ti t l u, van logic OR ho c AND, b

đ nh th i …

Ph n t đi u khi n: đi u khi n dòng n ng l ng (l u l ng)

theo yêu c u, thay đ i tr ng thái c a c c u ch p hành Ví d :

van đ o chi u, ly h p…

C c u ch p hành: thay đ i tr ng thái c a đ i t ng đi u

khi n, là đ i l ng ra c a m ch đi u khi n Ví d : xy lanh, đ ng

c khí nén…

CÁC PH NG PHÁP i U KHI N5

5.1 i u khi n b ng khí nén

Hình 1.3 Ví d minh ho h th ng đi u khi n b ng khí nén

CÁC PH NG PHÁP i U KHI N5

5.2 i u khi n b ng đi n

Hình 1.4 Ví d minh ho h th ng đi u khi n b ng đi n - khí nén

CÁC PH NG PHÁP i U KHI N5

5.3 i u khi n b ng PLC

Hình 1.5 Ví d minh ho h th ng đi u khi n b ng PLC

CÁC PH NG PHÁP i U KHI N5

ho t đ ng này t o ra l u l ng và công su t r t l n Máy nén khí ho t

đ ng theo nguyên lý này ví d nh máy nén khí ki u ly tâm.

Hình 2.1 Các lo i máy nén khí theo nguyên lý thay đ i th tích

gi a piston và v xy lanh Khi piston di

chuy n s t o nên quá trình hút và nén khí.

bu ng xy lanh Máy nén khí m t c p quá

ho c m t nhóm xy lanh nh ng các xy lanh

c a piston

MÁY NÉN KHÍ

1

tr t theo h ng h ng tâm đ nén khí Không khí đi vào bu ng t o b i

MÁY NÉN KHÍ

1

Th tích kho ng tr ng gi a các r ng s thay đ i khi tr c vít quay đ c

m t vòng Nh v y s t o ra quá trình hút (th tích kho ng tr ng t ng

Hình 2.4 Nguyên lý ho t đ ng c a máy nén khí ki u tr c vít

h ng chuy n đ ng ng c nhau và 2 tr c có h ng song song v i

Hình 2.5 Nguyên lý ho t đ ng c a máy nén khí ki u root

THI T B X LÝ KHÍ NÉN

2

Hình 2.6 Các ph ng pháp x lý khí nén

THI T B X LÝ KHÍ NÉN

2

2.1 Bình ng ng t - làm l nh b ng khơng khí

1 Van an toàn

2 Hệ thống ống dẫn nước làm lạnh

3 Nước làm lạnh được dẫn vào

4 Khí nén sau khi được làm lạnh

1

2

6 7

Hình 2.7 Nguyên lý ho t đ ng c a bình ng ng t làm l nh b ng n c

5 6

7 Đường vào của khí nén Nước làm lạnh đi ra

Tách nước chứa trong khí nén 3

nhiệt khí - khí

Bộ phận trao đổi

Hình 2.8 Nguyên lý ho t đ ng c a thi t b s y khơ b ng ch t làm l nh

Bình ngưng tụ

Bình ngưng tụ

Đường khí vào

Chất làm lạnh

Bình cung cấp chất làm lạnh Bộ phận trao đổi

nhiệt khí - chất

KHÁI Ni M H TH NG i U KHI N

1

Hình 3.1 C u trúc m ch đi u khi n c a các ph n t

xác đ nh, làm thay đ i tr ng thái c a ph n t đi u khi n Ví d : van

đ o chi u, van ti t l u, van logic AND ho c OR

- Ph n t đi u khi n: đi u khi n dòng n ng l ng (l u l ng)theo yêu c u, thay đ i tr ng thái c a c c u ch p hành Ví d : van

đ o chi u

- C c u ch p hành: thay đ i tr ng thái c a đ i t ng đi ukhi n, là đ i l ng ra c a đ i t ng đi u khi n Ví d : xy lanh,

đ ng c …

Gi I THI U V VAN O CHI U

GI I THI U V VAN O CHI U

2 - Ký hi u van đ o chi u

2

Chuy n đ i v trí c a nòng van đ c bi u di n b ng các ôvuông li n nhau v i các ch cái o, a, b, c … hay các s 0, 1, 2,…

V trí "o" đ c ký hi u là v trí mà khi ch a có tác đ ng

c a tín hi u ngoài vào i v i van có ba v trí thì v trí gi a ký

hi u "o" là v trí "không" i v i van có hai v trí, thì v trí

"không" có th là "a" hay "b", thông th ng v trí bên ph i là v

trí "không".

GI I THI U V VAN O CHI U

Cửa nối tín hiệu điều khiển 12, 14, … X, Y,…

Bên trong ơ vuơng c a m i v trí là các đ ng th ng cĩ hình m i tên,

bi u di n h ng chuy n đ ng c a dịng khí nén qua van Tr ng h p

dịng khí nén b ch n đ c bi u di n b ng d u g ch ngang.

GI I THI U V VAN O CHI U

2 - Ký hi u van đ o chi u

2

N u ký hi u lò xo n mngay phía bên ph i c a van

đ o chi u thì van đ o chi u đó

GI I THI U V VAN O CHI U

2 - Ký hi u van đ o chi u

2

GI I THI U V VAN O CHI U

3 - Tín hi u tác đ ng

2

a - Tác đ ng b ng tay

GI I THI U V VAN O CHI U

3 - Tín hi u tác đ ng

2

b - Tác đ ng b ng c , khí nén và đi n

GI I THI U V VAN O CHI U

4 – Các lo i van đ o chi u

2

Van đ o chi u 2/2, tác đ ng tr c ti p b ng khí nén, ph c h i v v trí

đ ng v trí 1, lúc này c a1 n i v i c a 2.

GI I THI U V VAN O CHI U

GI I THI U V VAN O CHI U

4 – Các lo i van đ o chi u

2

Van đ o chi u 3/2, , tác đ ng b ng c ch n 2 chi u, Lo i van đ o

chi u này đ c dùng làm công t c hành trình Có hai lo i, v trí "không"

th ng đóng và v trí "không" th ng m nh hình bi u di n trên Khi c

ch n b tác đ ng s làm cho nòng piston di chuy n xu ng d i và lúc

GI I THI U V VAN O CHI U

4 – Các lo i van đ o chi u

2

Van đ o chi u 4/2, , tác đ ng b ng đ u do, đây là lo i van có v trí

GI I THI U V VAN O CHI U

GI I THI U V VAN O CHI U

4 – Các lo i van đ o chi u

2

lúc này c a 1 n i v i c a 2, c a 4 n i v i c a 5, c a 3 b ch n Van s

gi v trí làm vi c này cho dù tín hi u khí nén 12 không còn tác đ ng n a

bên ph i, lúc này làm cho c a 1 n i v i c a 4, c a 2 n i v i c a 3, c a 5

GI I THI U V VAN O CHI U

4 – Các lo i van đ o chi u

2

Van đ o chi u 5/3, tác đ ng b ng khí nén ây là các lo i van có

v trí "không" - v trí gi a Khi có tín hi u khí nén phía bên nào tác đ ng

thì van s làm vi c v trí t ng ng bên đó Khi không còn tín hi u khí

nén tác đ ng, van s tr v làm vi c v trí gi a - v trí "không" d i l c

tác đ ng c a lò xo.

GI I THI U V VAN O CHI U

5 – Các lo i van ch n

2

Van m t chi u, đây là lo i van có tác d ng ch cho l u l ng khí

nén đi qua m t chi u, chi u ng c l i b ch n Nguyên lý ho t đ ng và ký

hi u van m t chi u: dòng khí nén đi t A qua B, chi u t B qua A dòng

khí nén b ch n.

GI I THI U V VAN O CHI U

5 – Các lo i van ch n

2

Van logic OR, có ch c n ng là nh n tín hi u đi u khi n nh ng v

s 2 Ho c khi có dòng khí nén c p vào c a 1(3), piston tr c a van b

đ y sang v trí bên trái, ch n c a s 1, nh v y c a 1(3) n i v i c a 2.

GI I THI U V VAN O CHI U

5 – Các lo i van ch n

2

Van logic AND, có ch c n ng là nh n tín hi u đi u khi n cùng m t

đ ng c a van logic AND nh sau: Khi có dòng khí nén qua c a s 1, s

đ y piston tr c a van sang bên ph i, nh v y c a s 1 b ch n Ho c là

c a 1 và 1(3), c a s 2 s có khí

GI I THI U V VAN O CHI U

5 – Các lo i van ch n

2

Van x khí nhanh, nguyên lý ho t đ ng c a van x khí nhanh nh

ch n di chuy n qua bên ph i, ch n c a s 1 l i, nh v y khí t c a s 2

đ c x ra ngoài.

GI I THI U V VAN O CHI U

5 – Các lo i van ch n

2

Van ti t l u, Nó có nhi m v đi u ch nh l u l ng dòng ch y, t c là

đi u ch nh v n t c ho c th i gian ch y c a c c u ch p hành Ngoài ra

đ o chi u Nguyên lý làm vi c c a van ti t l u là l u l ng dòng ch y

GI I THI U V VAN O CHI U

5 – Các lo i van ch n

2

Van ti t l u m t chi u đi u ch nh b ng tay, Nguyên lý ho t đ ng

c a van ti t l u m t chi u đi u ch nh b ng tay: ti t di n Ax thay đ i b ng

GI I THI U V VAN O CHI U

GI I THI U V VAN O CHI U

6 – Van áp su t

2

Van tràn nguyên t c ho t đ ng t ng t nh van an toàn Nh ng

ch khác là khi áp su t c a vào c a van tràn đ t đ n giá tr xác đ nh thì

c a vào 1(P) s thông v i c a ra 2(A) và n i v i h th ng đi u khi n, giá

tr c a áp su t khí nén đ c xác đ nh b ng lò xo.

GI I THI U V VAN O CHI U

6 – Van áp su t

2

Van đi u ch nh áp su t (van gi m áp), Van đi u ch nh áp su t có

đ n ch ng nào áp su t đ ng ra gi m xu ng b ng áp su t đ c đi u

ch nh ban đ u thì v trí kim van tr v v trí ban đ u.

1 YÊU C U

C c u ch p hành có nhi m v bi n đ i n ng l ng áp su tkhí nén thành n ng l ng c h c C c u ch p hành có th

chuy n đ ng th ng (xylanh khí nén), ho c chuy n đ ng quay (các

lo i đ ng c khí nén)

XYLANH KHÍ NÉN

B - ng c cánh g t

3 NG C KHÍ NÉN

Nguyên lí ho t đ ng c a đ ng c cánh g t: khí nén s đ c

d n vào c a 1, qua rãnh vòng 2 vào l d n khí 3 D i tác d ng

áp su t lên cánh g t, rôto quay Khí nén đ c th i ra ngoài b ng

l 8

XYLANH KHÍ NÉN

C - ng c piston h ng kính

3 NG C KHÍ NÉN

ng c piston h ng kính có công su t t 1.5 đ n 11kW

Nguyên lí ho t đ ng - áp su t khí nén s tác đ ng lên piston 2, qua

thanh truy n 3 làm cho tr c khu u quay cho tr c quay không b

va đ p và t i tr ng đ u trong lúc quay, th ng b trí nhi u xylanh

XYLANH KHÍ NÉN

D - ng c tuabin

Nguyên lí ho t đ ng c a đ ng c tuabin là chuy n đ i đ ng

n ng c a dòng khí nén qua vòi phun thành n ng l ng c h c Vì

BI U TR NG THÁI 1

Ký hi u

BI U TR NG THÁI 1

đ ng, áp su t, th i gian, góc quay,…) Hành trình làm vi c đ c chia làm

các b c, s thay đ i trang thái trong các b c đ c bi u di n b ng nét

li n đ m, s liên k t các tín hi u đ c bi u di n b ng nét li n m nh và

chi u tác đ ng đ c bi u di n b ng m i tên.

- Trong m i c c u ch p hành, nét li n m nh phía trên bi u th cho

v trí c a c c u ch p hành phía ngoài (xylanh đi ra), và đ ng li n

m nh phía d i bi u th cho c c u ch p hành phía trong (xylanh đi

vào).

BI U TR NG THÁI 1

Thi t k bi u đ tr ng thái

Ví d : V bi u đ tr ng thái c a h th ng đi u khi n sau: Khi tác

đ ng vào nút nh n 1.2 ho c 1.4 thì xylanh A s đi ra, và khi tác đ ng

đ ng th i hai nút nh n 1.6 và 1.8 thì xylanh A s đi v

BI U TR NG THÁI 1

Thi t k bi u đ tr ng thái

Ví d : V bi u đ tr ng thái c a h th ng đi u khi n sau: Khi nh n

nút Start, xylanh A di ra, ch m vào S2, xylanh A đi v ch m vào S1,

xylanh B đi ra, ch m vào S4 làm xylanh B đi v

PH NG PHÁP THI T K

A – i u khi n tr c ti p b ng tay

2

Yêu c u: Khi tác đ ng vào nút nh n, piston c a xy lanh tác

đ ng m t chi u (xylanh tác d ng đ n) di chuy n đi ra (du i ra)

Khi nh nút nh n, piston co l i tr v v trí ban đ u

PH NG PHÁP THI T K

A – i u khi n tr c ti p b ng tay

2

Yêu c u: Khi tác đ ng vào nút nh n, piston c a xy lanh tác

đ ng m t chi u (xylanh tác d ng kép) di chuy n đi ra (du i ra) Khi

nh nút nh n, piston co l i tr v v trí ban đ u

các t ng v i đi u ki n không có xy lanh nào v a đi ra v a đi v

các t ng v i đi u ki n không có xy lanh nào v a đi ra v a đi v

trong m t t ng ho c c c u quay v a chuy n đ ng thu n chi u và

ng c chi u trong cùng m t t ng

- Ký hi u: A+ là xy lanh A đi ra, A- xy lanh A đi v

Ví d : Chia t ng A+, B+, C+, C-, , D+, A+, D-, B-,

phép ghép v i m t t ng khác v i đi u ki n 2 t ng này tho đi u

phép ghép v i m t t ng khác v i đi u ki n 2 t ng này tho đi u

ki n trong cùng m t t ng xylanh b t k ho t đ ng nhi u h n 1 l n

(vi c ghép t ng th ng x y ra gi a t ng đ u và t ng cu i)

- Ký hi u: A+ là xy lanh A đi ra, A- xy lanh A đi v

Ví d : Chia t ng Start A+, B+, B-, A-, C+,

C-PH NG PHÁP THI T K

B – Thi t k theo t ng

2

Các b c chia t ng:

3 - Khi chúng ta s d ng van đ o chi u 5/2 tác đ ng 2 phía

b ng khí nén, vi c khá quan tr ng là tránh tín hi u đi u khi n trái

ng c nhau cùng m t lúc c 2 phía đi u khi n c a van

Trong ph ng pháp thi t k theo t ng, đ tránh quá trình

nh trên đ c p, m i t ng s đ c g n v i m t ngu n khí nén

riêng và khi t ng nào đ c kích ho t, t ng đó s đ c cung c p

dòng khí nén

- Ban đ u, khí t ngu n s cung c p cho t ng 2, sau khi có tín

- Ban đ u, khí t ngu n s cung c p cho t ng 2, sau khi có tín

hi u E1 tác đ ng, van 5/2 đ i v trí làm cho khí đ c d n lên cung

c p cho t ng I, khí t ng II thoát ra ngoài

nén s cung c p cho t ng II, khí c a t ng I s theo c a x thoát ra

ngoài Khi có tín hi u E3, van 5/2 t ng ng tr v v trí ban đ u,

t ng III có khí đ ng th i reset ph n t nh cung c p khí cho t ng

II

PH NG PHÁP THI T K

B – Thi t k theo t ng

2

M ch chu n 3 t ng

t ng IV thoát ra ngoài Ti p đó, khi có tín hi u E2 tác đ ng, dòng

khí nén s cung c p cho t ng II, khí c a t ng I s theo c a x

thoát ra ngoài Khi có tín hi u E3, t ng III có khí đ ng th i reset

ph n t nh cung c p khí cho t ng 2 Khi có tín hi u E4, t ng IV

có khí đ ng th i reset ph n t nh cung c p khí cho t ng 3

PH NG PHÁP THI T K

B – Thi t k theo t ng

2

M ch chu n 4 t ng

5 - Thi t k m ch đi u khi n b ng khí nén s d ng các m ch đ o

t ng chu n nh đã trình bày trên.

BÀI T P NG D NG (Theo t ng)

Ví d : Chúng ta có h th ng đi u khi n máy d p chi ti t v i

ti t và xylanh B có nhi m v đ y s n ph m ra kh i khuôn

3

- Sau khi d p xong chi ti t thì xy lanh A co l i tr v v trí ban đ u.

- Khi xy lanh A đã v v trí ban đ u thì xy lanh B đi lên đ đ y chi ti t

v a d p ra kh i khuôn.

- Và sau khi đ y xong chi ti t thì xy lanh B quay tr v l i v trí ban

đ u.

- Chu k ho t đ ng k t thúc và m t chu k k ti p ho t đ ng

KHÁI NI M C B N

1

i u khi n đi n khí nén là s k t h p gi a khí nén và

đi n Trong th c t , các b truy n đ ng c a máy cơng c và

thi t b h u h t đ u đ c đi u khi n b ng i n - Khí nén.

Cơ cấu chấp hành

Tín hiệu vào

Relay điều khiển Van điện từ

PH N T NH N TÍN HI UNút nh n th ng h

2

Khi tác đ ng vào c c u tác đ ng (nút nh n b ng tay), lúc này

lò xo s b nén l i làm cho ph n t chuy n m ch và ti p đi m ti p

xúc v i nhau cho phép dòng đi n đi qua

PH N T NH N TÍN HI UNút nh n th ng đóng

PH N T NH N TÍN HI UNút chuy n m ch

2

Nút nh n chuy n m ch có hai ti p đi m: ti p đi m th ngđóng và ti p đi m th ng h Khi tác đ ng vào nút nh n, lò xo b

nén l i kéo theo ph n t chuy n m ch, lúc này làm cho ti p đi m

th ng đóng h ra, còn ti p đi m th ng h đóng l i Khi th tay

ra, các ti p đi m này tr v tr ng thái ban đ u nh hình bi u di n

PH N T NH N TÍN HI UCông t c

2

(a) Khi ch a tác đ ng vào công t c Ti p đi m 3-4 h ra

(b) Khi tác đ ng vào công t c, ti p đi m 3-4 đóng l i, d n đi n

đi qua Khi th tay ra, ti p đi m v n gi tr ng thái này Tác đ ng

vào công t c l n n a, ti p đi m 3-4 m i h ra nh tr ng thái ban

đ u

PH N T NH N TÍN HI UCông t c hành trình c đi n

2

Công t c hành trình bao g m các ti p đi m b ng đi n tác

đ ng b ng c khí, các ti p đi m này m hay đóng khi các chi ti t

máy đ t t i v trí nào đó (gi i h n), và tác đ ng lên công t c Tu

thu c vào kích th c và hình d ng mà s có l c tác d ng lên khác

nhau và tu thu c vào dòng đi n mà công t c hành trình ch u

đ c mà có giá thành khác nhau