bộ câu hỏi ôn tập kỹ thuật điều khiển thủy khí có đáp án

CÂU HỎI ÔN TẬP KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN THỦY KHÍ có đầy đủ câu trả lời trình bày nguyên lí mạch khí , dầu , điện và các cổng logic các câu hỏi lí thuyết đảm bảo để đạt điểm b+ trở lên I. Nhóm câu hỏi 1 1. Trình bày khái niệm, ưu nhược điểm của hệ thống vận hành bằng khí nén? 2. Trình bày các đơn vị đo trong hệ thống khí nén và ứng dụng của khí nén trong các lĩnh vực điều khiển, truyền động? 3. Trình bày nguyên lý hệ thống cung cấp khí nén theo hình dưới đây:

CÂU HỎI ÔN TẬP

KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN THỦY KHÍ

I Nhóm câu hỏi 1

1 Trình bày khái niệm, ưu nhược điểm của hệ thống vận hành bằng khí nén?

2 Trình bày các đơn vị đo trong hệ thống khí nén và ứng dụng của khí nén trong cáclĩnh vực điều khiển, truyền động?

3 Trình bày nguyên lý hệ thống cung cấp khí nén theo hình dưới đây:

7 8 9

10

11 12

Sơ đồ một máy nén khí điển hình

1 Bình chứa; 2 Van xả; 3 Van; 4 Bộ lọc; 5 Bộ điều chỉnh áp suất và đồng

hồ đo; 6 Ống góp; 7 Van an toàn; 8 Đồng hồ đo; 9 Rơ-le điều khiển;10.

Động cơ điện; 11 Máy nén khí; 12 Phin lọc

4 Trình bày nguyên lý cơ bản của máy nén khí, nêu các nguyên lý đặc trưng và ưunhược điểm (nếu có) của các loại máy nén khí cơ bản: Máy nén khí tịnh tiến, cánhquay và trục vít

5 Trình các yêu cầu cơ bản và nguyên lý hoạt động của lọc khí trong hệ thống xử lýkhí nén theo hình vẽ:

Đường khí vào

Vách ngăn

Đường khí ra

Chất ngưng tụ Bình chứa Vít xả

L

õi lọ c Lõi lọc

6 Trình các yêu cầu cơ bản và nguyên lý hoạt động của bộ điều áp suất khí trong hệthống xử lý khí nén theo hình vẽ:

Lỗ thoát 3

2

3

12

13

7 Trình các yêu cầu cơ bản và nguyên lý hoạt động của bộ bôi trơn khí trong hệ thống

Khoang nhỏ dầuỐng dẫnVan 1 chiều

8 Cho hệ thống phân phối khí nén như hình vẽ, hãy trình bày các yêu cầu và đặc điểm

cơ bản của các phần tử trong hệ thống:

Thiết bị lọc

Bình trích chứa cho thiết bị

14 Trình bày đặc điểm, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của van điện từ khí nén (hình

vẽ, điền tên đầy đủ theo số)

15 Trình bày khái niệm, ưu nhược điểm của hệ thống vận hành bằng thủy lực.

16 Trình bày cấu trúc và các phần tử cơ bản của hệ thống thủy lực, nêu các đặc tínhcủa các phần tử và dầu thủy lực (cho hình cấu trúc hệ thống thủy lực)

17 Hãy kể tên các loại bơm (ít nhất 5 loại) trong hệ thống thủy lực, nêu các đặc điểmnguyên lý cơ bản của từng loại

18 Trình bày các đặc điểm, yêu cầu cơ bản của ống dầu và co nối trong hệ thống thủylực

19 Trình bày các đặc điểm, yêu cầu cơ bản của két dầu trong hệ thống thủy lực (hìnhvẽ)

Bơm và động cơ

Khoang hút

Ống hút Chỉ thị mức dầu cao

Dầu bổ sung

Chỉ thị mức dầu thấp

Kính quan sát mức dầu

Vít xả đáy Lọc dầu bổ sung

Vách ngăn Khoang hồi

22 Trình bày đặc điểm và phân loại động cơ thủy lực? Nêu đặc điểm nguyên lý cơbản của các động cơ piston, cánh gạt, bánh răng

II Nhóm câu hỏi 2

1 Thuyết minh hoạt động của các sơ đồ sau:

(a) C

1 3

2 a+

1 2

5 1 3

2 4

B

1 2

b-b a

Z + z

F

a

b Sai lệch tác động

X + x

ea

a

a + b kAs

7 Thuyết minh hệ thống điều khiển Tỷ lệ - Vi phân - Tích phân (PID) theo sơ đồ sau:

X + x

ea

HIGH FLOW PUMP

11 Thuyết minh mạch điều khiển khuếch đại áp suất tự động trong hệ thống thủy lựcnhư hình vẽ:

13 Thuyết minh mạch bảo vệ quá tải xylanh thủy lực trong hệ thống thủy lực nhưhình vẽ:

VALVE 3

VALVE 4

VALVE 1 VALVE 2

14 Thuyết minh mạch điều khiển động cơ thủy lực trong hệ thống thủy lực như hìnhvẽ:

M

P

15 Thuyết minh nguyên lý hoạt động Bộ điều khiển Tích phân thủy lực và xây dựnghàm truyền theo sơ đồ sau:

Dầu

điều khiển

Xy-lanh lực

y x

16 Thuyết minh nguyên lý hoạt động Bộ điều khiển Tỷ lệ thủy lực và xây dựng hàmtruyền theo sơ đồ sau:

18 Thuyết minh nguyên lý hoạt động Bộ điều khiển Tỷ lệ – Tích phân và xây dựnghàm truyền theo sơ đồ sau:

19 Thuyết minh nguyên lý hoạt động Bộ điều khiển Tỷ lệ – Vi phân và xây dựng hàmtruyền theo sơ đồ sau:

20 Giới thiệu các phần tử và hoạt động của hệ thống điều khiển lái trợ lực

21 Thuyết minh bộ đếm nhị phân ứng dụng trong dây chuyền sản xuất

22 Thuyết minh bộ định thời sử dụng bộ đa hài và bộ đếm nhị phân

23 Thuyết minh mạch điều khiển trình tự hai xy-lanh thủy lực

PUSH BUTTOM

25 Thuyết minh hệ thống xếp hộp thủy lực

III Nhóm câu hỏi 3

1 Thiết kế mạch điều khiển tự động khí nén theo chuỗi sau: A+ B- B+ C+ A-

2 Thiết kế mạch điều khiển tự động khí nén theo chuỗi sau: A+ B+ B- C+ A-

C-3 Thiết kế mạch điều khiển tự động khí nén theo chuỗi sau: A+ B- B+ C- A- C+

4 Thiết kế mạch điều khiển tự động khí nén theo chuỗi sau: A+ B+ B- C- A- C+

5 Thiết kế mạch điều khiển tự động khí nén theo chuỗi sau: A+ B- C+ C- A- B+

6 Thiết kế mạch điều khiển tự động khí nén theo chuỗi sau: A+ B+ C+ C- A-

7 Thiết kế mạch điều khiển tự động khí nén theo chuỗi sau: A- B+ C+ C- A+

B-8 Thiết kế mạch điều khiển tự động khí nén theo chuỗi sau: A- B- C+ C- A+ B+

9 Thiết kế mạch điều khiển tự động khí nén theo chuỗi sau: A- B+ C- C+ A+

B-10 Thiết kế mạch điều khiển tự động khí nén theo chuỗi sau: A- B- C- C+ A+ B+

I Nhóm câu hỏi 1

1 Trình bày khái niệm, ưu nhược điểm của hệ thống vận hành bằng khí nén?

- Hệ thống khí nén là hệ thống mà trong đó các thiết bị khí hoạt động nhờ sự tác độngcủa khí nén Bằng việc nén khí, năng lượng khí được tích lũy để cung cấp cho các hệthống khí

- Ưu điểm:

 Về tính khả thi: khí nén được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp cho những

ứng dụng khác nhau từ việc khoan, mài cho đến sơn phun, … Ngày nay, ở các

xí nghiệp công nghiệp đều trang bị hệ thống khí nén để cung cấp khí cho cácmáy công cụ

 Không khí dùng để nén là vô tận và có thể thải ra khí quyển

 Về độ tin cậy: thiết bị khí làm việc tin cậy hơn các thiết bị điện và điện tử

 Khả năng thích nghi: có thể tham gia vào quá trình tự động hóa, …Có thể hoạt

động trong điều kiện môi trường không thuận tiện: các phần tử khí không bịảnh hưởng bởi bụi, không bị mài mòn như các hệ thống điện và thủy lực, hệthống khí có khả năng chịu được sự rung động và có thể hoạt động an toàntrong môi trường dễ cháy nổ, … đặc biệt thích hợp trong các nhà máy hóa chất,

…

 Tính an toàn cao: Máy nén khí hoạt động với độ an toàn cao hơn so với máy

phát điện hoặc bơm thủy lực

 Trong chuyển động tịnh tiến: nhiều quá trình tự động liên quan đến sự chuyển

động tịnh tiến có chu kỳ, đối với thiết bị điện, một chuyển động tịnh tiến biên

độ 50mm rất khó thực hiện trong khi đó với thiết bị khí có thể thực hiện chuyểnđộng tịnh tiến tới 3m

 Về yêu cầu thay đổi tốc độ: mạch khí có thể dễ dàng dùng để thay đổi tốc độ

 Về tính kinh tế: hệ thống khí có chi phí lắp đặt và bảo dưỡng thấp

- Có thể thiết kế một hệ thống điều khiển dùng hoàn toàn thiết bị khí tuynhiên trong công nghiệp thường sử dụng thiết bị khí kết hợp với các thiết

bị khác như điện hoăc điện tử

2 Trình bày các đơn vị đo trong hệ thống khí nén và ứng dụng của khí nén trong các lĩnh vực điều khiển, truyền động?

Ứng dụng của khí nén

Trong lĩnh vực điều khiển

- Sau chiến tranh thế giới thứ hai,nhất là vào những năm 50 và 60 của thế

kỷ 20 này, là thời gian phát triển mạnh mẽ của giai đọan tự động hóa quátrình sản xuất; kỹ thuật điều khiển bằng khí nén được phát triển rộng rãi

và đa dạng hóa trong nhiều lĩnh vực khác nhau Chỉ riêng ở cộng hòa liênbang Đức đã có khoảng 60 hãng sản xuất các phần tử điều khiển bằng khínén

- Hệ thống điều khiển bằng khí nén được sử dụng ở những lĩnh vực mà ở đónguy hiểm,hay xảy ra các vụ nổ, như các thiết bị phun sơn; các loại đồ gákẹp các chi tiết nhựa, chất dẻo; hoặc là được sử dụng cho lĩnh vực sảnxuất các thiết bị điện tử, vì điều kiện vệ sinh môi trường rất tốt và an tòancao Ngoài ra, hệ thống điều khiển bằng khí nén được sử dụng trong cácdây chuyền rửa tự động; trong các thiết bị vận chuyển và kiểm tra củathiết bị lò hơi, thiết bị xi mạ,đóng gói, bao bì và trong công nghiệp hóachất

Hệ thống truyền động

 Các dụng cụ, thiết bị máy va đập:

- Các thiết bị, máy móc trong lĩnh vưc khai thác, như khai thác đá,khai thác than; trong các ngành xây dựng, như xây dựng hầm mỏ,đường hầm, …

 Truyền động quay:

- Truyền động động cơ quay với công suất lớn bằng năng lượng khínén giá thành rất cao Nếu so sánh giá thành tiêu thụ điện của mộtđộng cơ quay bằng năng lượng khí nén và một động cơ điện có cùngcông suất, thì giá thành tiêu thụ điện của một động cơ quay bằngnăng lượng khí nén cao hơn 10 đến 15 lần so với động cơ điện.Nhưng ngược lại thể tích và trong lượng nhỏ hơn 30% so với động

cơ điện có cùng công suất

- Những dụng cụ vặn vít từ M4 đến M300;máy khoan, công suấtkhoảng 3.5 kW;máy mài,công suất khoảng 2.5 kW, cũng như nhữngmáy mài có công suất nhỏ hơn, nhưng với số vòng quay cao 100.000vòng/phút thì khả năng sử dụng truyền động bằng khí nén là phùhợp.

 Truyền động thẳng:

- Vận dụng truyền động bằng áp suất khí nén cho truyền động thẳngtrong các dụng cụ, đồ gá kẹp chặt chi tiết, trong các thiết bị đóng gói,trong các loại máy gia công gỗ, trong các thiết bị làm lạnh, cũng nhưtrong hệ thống phanh hãm của ô tô

 Trong các hệ thống đo và kiểm tra:

- Dùng trong các trong các thiết bị đo và kiểm tra chất lượng sảnphẩm

- Dùng trong các hệ thống bảo vệ các thiết bị (hệ thống báo động nồng

độ hơi dầu các-te, …)

Các đơn vị đo trong hệ thống khí nén

Áp suất

Đơn vị cơ bản của áp suất theo hệ đo lường SI là Pascal

1 Pascal là áp suất phân bố điều lên bề mặt có diện tích 1 m2 với lực tác dụngvuông góclên bề mặt đó là 1 Newton(N)

1 Pascal ( Pa)=1 N /m2

1 Pa=1 Kg m/s2/m2=1 Kg/m ssTrong thực tế, người ta dùng đơn vị bội số của Pascal là Megapascal (Mpa) vàmột số đơn vị khác như: ¯¿, kp /cm2, lbf /¿2(psi), atm, …

1 joule (J) là công sinh ra dưới tác động của lực 1N để vật dịch chuyển quảngđường 1m

7 8 9

10

11 12

Sơ đồ một máy nén khí điển hình

1 Bình chứa; 2 Van xả; 3 Van; 4 Bộ lọc; 5 Bộ điều chỉnh áp suất và đồng

hồ đo; 6 Ống góp; 7 Van an toàn; 8 Đồng hồ đo; 9 Rơ-le điều khiển;10.

Động cơ điện; 11 Máy nén khí; 12 Phin lọc

Một động cơ điện lai máy nén khí vào bình chứa Việc điều khiển máynén khí được thực hiện bằng rơ-le áp lực max và min Khi áp suất khítrong bình chứa giảm xuống giá trị min thì rơ-le này tác động đóngmạch cho động cơđiện lai máy nén, ngược lại khi áp suất khí trong bìnhđạt giá trị max thì rơ-le này tác động dừng động cơđiện lai máy nén Với

P là áp suất khí trong bình chứa, ta có thuật toán điều khiển máy nénnhư sau:

Nếu P=P min thì chạy máy nén, P tăng dần

P max>P>P min vẫn chạy máy nén,Nếu P=P max dừng máy nén, do tiêu thụ P giảm dần

P max>P> P min vẫn dừng máy nén,

P=P min chạy máy nén

Áp suất khí trong bình được chỉ thị bởi đồng hồ, thường đơn vị là bar.1bar = 0,1N/mm2 = 100Kpa  áp suất khí quyển

Nguồn khí từ bình chứa đi qua một bộ lọc để đảm bảo khí sạch và khô, sau đóqua bộ điều chỉnh lưu lượng để tạo lưu lượng khí ổn định có áp suất thấp hơntrong bình chứa

Khí nén sau khi qua van điều chỉnh thì qua một bộ bôi trơn bằng dầu và khí

mang lượng dầu này đi bôi trơn cho các phần tử khí giúp chúng hoạt động trơntru và hiệu quả hơn.

4 Trình bày nguyên lý cơ bản của máy nén khí, nêu các nguyên lý đặc trưng và

ưu nhược điểm (nếu có) của các loại máy nén khí cơ bản: Máy nén khí tịnh tiến, cánh quay và trục vít.

- Máy nén là một thiết bị có nhiệm vụ hút không khí từ ngoài khí quyển và nén vàomột không gian kín, áp suất khí tăng dần làm cho nhiệt độ khí tăng Khí được hút vàomáy nén càng lạnh càng tốt để cho một lượng khí lớn nhất có thể được hút trong mỗichu kỳ có độ ẩm càng thấp càng tốt Có 3 loại máy nén được dùng làm máy nén khí:

- Máy nén tịnh tiến (reciprocating compressor)

- Máy nén cánh quay (rotating vane compressor)

- Máy nén trục vít (rotary screw compressor)

Máy nén tịnh tiến (reciprocating compressor)

Nguyên lý hoạt động tương tự như hệ thống trong xe gắn máy bao gồm: Trục khuỷu,thanh truyền, xu-pap (có thể được thay bằng lá van), … Áp dụng cho những trườnghợp cần lưu lượng nhỏ từ khoảng vài lít/phút đến khoảng 1,6 m3/phút tùy từng hãngsản xuất Công suất trong khoảng từ 1 HP - 20 HP

Nhược điểm:

- Hiệu suất thấp (cùng một công suất động cơ của máy nén khí thìmáy nén khí trục vít bao giờ cũng cho lượng khí nén lớn hơn máynén khí piston),

- Độ ồn lớn (lớn hơn khoảng 40 - 50%) và rung do chuyển độngtịnh tiến qua lại của piston,

- Khí nén cung cấp không được liên tục do đó phải có bình chứakhí nén đi kèm, tuổi thọ kém

Ưu điểm của nó là giá thành thấp, tính cơ động cao

Máy nén cánh quay (rotating vane compressor)

Không khí từ ngoài môi trường được hút vào buồng nén của máy nén thông qua một

bộ lọc Buồng nén bao gồm một stator trong đó bố trímột rotor được đặt lệch tâm.Rotor có rãnh dọc trục và trong đó bố trí các cánh gạt Cánh gạt dịch chuyển trongrãnh và được bôi trơn bởi một lớp dầu mỏng Khi hoạt động, các cánh gạt được giữ ở

vị trí tựa vào thành trong của stator bởi tác dụng của lực ly tâm Do rotor bố trí lệchtrục với trục stator cho nên khi quay thì thể tích buồng nén sẽ giảm và làm cho áp suấtkhí trong buồng nén tăng lên Khi quay đến vị trí buồng nén nối thông với cửa ra thìkhí nén được cấp cho hệ thống sử dụng Việc làm kín, làm mát và bôi trơn được đảmbảo nhờ vào dầu bôi trơn được đưa vào buồng nén trong quá trình máy hoạt động

Ưu điểm

 Máy nén khí kiểu cánh gạt được thiết kế, gia công tỉ mỉ từng chi tiết nên trong quá trình vận hành máy ít tạo ra sự ma sát, mài mòn giữa các bộ phận Nhờ đó, máy không phát ra tiếng rung ồn lớn và ít khi xảy ra các

sự cố hỏng hóc nên độ bền tuổi thọ cao; giúp người tiết kiệm chi phí vận hành và sửa chữa, bảo dưỡng.

 Khả năng tiêu thụ điện năng của máy cũng ít hơn so với những dòng máy bơm khí nén trục vít và piston

 Có công suất làm việc cao, ổn định và hoạt động trơn tru bởi các chi tiết

Máy nén trục vít (rotary screw compressor)

Máy nén khí trục vít hoạt động theo nguyên lý thay đổi thể tích Máy nén khí trục vítgồm có hai trục Trục chính và trục phụ Loại máy nén khí này có một vỏ đặt biệc baobọc quanhhai trục vít quay, một lồi một lõm Các răng của hai trục vít ăn khớp vớinhau và số răng trục vít lồi ít hơn trục vít lõm 1 đến 2 răng Hai trục vít phải quayđồng bộ với nhau, giữa các trục vít và vỏ bọc có khe hở rất nhỏ Khi các trục vít quaynhanh, không khí được hút vào bên trong vỏ thông qua cửa nạp và đi vào buồng khí ởgiữa các trục vít và ở đó không khí được nén giữa các răng khi buồng khí nhỏ lại, sao

đó khí nén đi tới cửa thoát Cả cửa nạp và cửa thoát sẽ được đóng hoặc được mở tựđộng khi các trục vít quay hoặc không che các cửa, Ở cửa thoát của máy nén khí cólắp một van một chiều để ngăn các trục vít tự quay khi quá trình nén đã ngừng

Ưu điểm

Thiết kế đẹp mắt, độ ồn thấp

Máy có độ bền cao

Máy có hiệu suất làm việc cao

Sử dụng máy không tốn nhiều chi phí bảo dưỡng

Dễ dàng theo dõi tình trạng hoạt động, điều khiển máy

Nhược điểm:

Máy có giá thành cao

Quá trình chế tạo, sửa chữa khó

Tính cơ động của máy không cao

5 Trình các yêu cầu cơ bản và nguyên lý hoạt động của lọc khí trong hệ thống xử

lý khí nén theo hình vẽ:

Hoạt động:

- Khí nén đi qua bộ lọc từ trái sang phải và nó đi qua một màng cảntrong cốc bộ lọc Ảnh hưởng của màng cản là làm cho dòng khí trongcốc quay và các hạt bụi bẩn cùng các giọt nước bị tác dụng của lực lytâm ngược với hướng mặt trong thành cốc lọc Sau đó chúng đi xuốngđáy của vỏ bộ lọc rồi tích tụ trong cốc lọc

- Khí nén đã được làm sạch trước theo cách này sau đó đi qua màng lọc,nơi có thể lọc các chất bụi bẩn với kích thước nhỏ hơn Màng lọc trongtrường hợp này bao gồm một vật liệu thiêu kết được với độ xốp cao

Độ lọc phụ thuộc vào cỡ lọc của màng lọc được sử dụng

Chất lỏng có trong khí nén thường là hơi nước, sau khi hấp thụ khói tạo thànhaxit yếu, cặn dầu thì tạo thành chất lỏng sền sệt Trong quá trình nén và làmlạnh sau đó, một phần hơi nước ngưng tụ thành dạng lỏng nên rất dễ tách bởimột bộ lọc cơ Các bộ lọc này ép khí vào hướng riêng biệt để tạo những lực lytâm tách nước và những giọt dầu ra khỏi dòng khí

Đường khí vào

Vách ngăn

Đường khí ra

Chất ngưng tụ Bình chứa Vít xả

L

õi lọ c Lõi lọc

Lượng chất lỏng ngưng tụ từ hơi có trong một thể tích khí nén tăng tỷ lệ thuậnvới áp suất và tỷ lệ nghịch với nhiệt độ Vì vậy, tăng áp suất và giảm nhiệt độ

là phương pháp hữu hiệu nhất để tách nước ra khỏi khí nén Trong các hệ thốngcông nghiệp, khí nén được đưa qua thiết bị làm lạnh để lấy bớt nhiệt, giảmnhiệt độ và tăng độ ngưng tụ Trong quá trình phân phố khí, áp suất rơi trênđường ống dẫn có thể làm giảm nhiệt độ và tăng độ ngưng tụ do đó van xả làmột bộ phận không kém phần quan trọng trong hệ thống ống phân phối khí.Cuối cùng những bộ lọc nhỏ phải được đặt trên đường ống gần với điểm tríchnước trước khi sử dụng khí để bảo vệ cho từng thiết bị Ngày nay, người tathường sử dụng các bộ lọc có chức năng tự động làm sạch khi đường ống nghỉ

để giảm thiểu công việc bảo dưỡng và tránh trường hợp chất cặn bẩn quay trởlại hệ thống

Sau khi tất cả các chất lỏng và chất rắn đã được tách khỏi thì khí nén cần đượcđưa qua thiết bị làm khô khí để tách hơi nước Có 3 nguyên tắc làm khô khí:

- Thiết bị hấp thụ nước bằng một tác nhân (hydroscopic absorption by

an agent)

- Bộ làm khô đông lạnh (refrigeration dryer)

- Bộ làm khô tan rửa dùng hóa chất (chemical deliquescent dryer)Những bộ lọc này làm việc rất hiệu quả nhưng việc tách hơi nước là một khâuphức tạp và tốn kém nên chỉ sử dụng khi cần thiết

6 Trình các yêu cầu cơ bản và nguyên lý hoạt động của bộ điều áp suất khí trong

hệ thống xử lý khí nén theo hình vẽ:

Lỗ thoát 3

2

3

1 2

1 3

- Sau khi khí đã được làm sạch, nó cần phải được điều chỉnh để hoạt động với ápsuất tối ưu của hệ thống Tất cả các phần tử khí cần phải hoạt động đúng ápsuất định mức để tăng hiệu suất làm việc của hệ thống cũng như độ bền củatừng phần tử riêng biệt

Những bộ điều chỉnh áp suất, được lắp đặt ở các điểm khác nhau trong mạchkhí có chức năng duy trì một áp suất không đổi trong đường ống và cũng để

điều khiển lực tạo ra bởi các xy-lanh, bù cho sự thay đổi áp suất đường ống tạo

ra bởi các bộ phận chuyển động

Hoạt động:

 Áp suất vào (áp suất ban đầu) của bộ điều áp phải luôn luôn cao hơn áp suấtđầu ra (áp suất thứ cấp) Áp suất được điều chỉnh bởi một màng Áp suất ra tácđộng trên một mặt của màng và lò xo tác động trên mặt kia của màng Lực lò

xo có thể điều chỉnh thông qua một vít chỉnh

 Khi áp suất ra tăng, ví dụ: trong quá trình tải của xy-lanh thay đổi, màng dichuyển chống lại lực lò xo làm cho diện tích mặt cắt ngang đầu ra tại van đặtgiảm hoặc đóng hoàn toàn Tấm ở giữa màng sau đó mở ra và khí được nén cóthể thông tới khí quyển qua lỗ thông trong vỏ

 Khi áp suất đầu ra giảm, lực lò xo mở van Điều chỉnh áp suất đầu ra định trước

là vì một sự đóng mở liên tục của van gây ra bởi dòng khí, áp suất hoạt độngđược chỉ thị trên đồng hồ

Bộ điều chỉnh áp suất thường được dùng nhất là bộ “điều chỉnh không hạ áp”(nonrelieving regulator) đặt trên đường ống

Khí nén được đưa vào một mặt và bằng cách quay vít chỉnh ta điều khiển được

áp suất ra, ngoài ra còn một lỗ cho khí dư thoát ra khi áp suất đặt thấp Áp suấtkhí ra thường được chỉ thị trên một đồng hồ lắp ngay trên bộ điều chỉnh

Hoạt động:

 Nếu khí không được rút trên mặt thứ cấp, áp suất tăng và ấn màng chống lại sựnén của lò xo Diện tích mặt cắt ngang đầu ra tại van đặt bị giảm và đóng vàdòng khí bị giảm hoặc bị cắt hoàn toàn Khí nén có thể tiếp tục lưu thông chỉkhi khí được rút lên mặt thứ hai



7 Trình các yêu cầu cơ bản và nguyên lý hoạt động của bộ bôi trơn khí trong hệ thống xử lý khí nén theo hình vẽ:

Khoang nhỏ dầuỐng dẫnVan 1 chiều

Bộ bôi trơn này ít khi được sử dụng cho đường ống dài hơn 10 m Không nên dùng bộbôi trơn này cho các hệ thống logic thủy hoặc các hệ thống khí thấp áp không có bộ

phận chuyển động.

8 Cho hệ thống phân phối khí nén như hình vẽ, hãy trình bày các yêu cầu và đặc điểm cơ bản của các phần tử trong hệ thống:

Bình trích

chứa chính

tụ hơi nước Van xả nước

Bình trích chứa trung gian

Thiết bị lọc

Bình trích chứa cho thiết bị

Độ nghiêng đường ống 1 ¸ 2%

2.4.1 Yêu cầu chung

Hệ thống thiết bị phân phối khí nén có nhiệm vụ chuyển không khí từ máy nén

khí đến khâu cuối cùng để sử dụng, ví dụ như động cơ khí nén, máy ép dùng

không khí nén, máy nâng dùng không khí nén, máy rung dùng không khí nén,

dụng cụ cầm tay dùng không khí nén và hệ thống điều khiển dùng không khí

nén (cơ cấu chấp hành, các phần tử điều khiển)

Truyền tải không khí nén được thực hiện bằng ống dẫn khí nén, cần phân biệt ở

đây mạng đường ống được lắp ráp cố định (như trong nhà máy) và mạng đường

ống lắp ráp trong từng thiết bị, trong từng máy

Yêu cầu đối với thiết bị phân phối khí nén là đảm bảo áp suất p, lưu lượng Q và

chất lượng của khí nén cho nơi tiêu thu,cụ thể là các thiết bị máy móc Ngoài

tiêu chuẩn chọn hợp lý máy nén khí, tiêu chuẩn chọn đúng thông số của hệ

thống ống dẫn, bảo hành hệ thống thiết bị phân phối khí nén cũng đóng vai trò

quan trọng về phương diện kinh tế cũng như yêu cầu kỹ thuật cho hệ thống

điều khiển bằng khí nén Yêu cầu về tổn thất áp suất đối với thiết bị phân phối

khí nén(từ bình tích chứa chính cho đến nơi tiêu thụ, cụ thể là các thiế bị máy

móc) không vượt quá 1,0 bar, theo tiêu chuẩn cụ thể như sau:

- Tổn thất áp suất trong ống dẫn chính 0.1 bar

- Tồn thất áp suất trong ống nối 0.1 bar

- Tổn thất áp suất trong thiết bị sử lý khí nén

(trong bình ngưng tụ, tích nước) 0.2 bar

- Tổn thất áp suất trong thiết bị lọc tinh 0.6 bar8.2.Đặc điểm cơ bản của các phần tử trong hệ thống:

-Bình trích chứa chính : Bình trích chứa khí nén có nhiệm vụ là cân bằng ápsuất khí từ máy nén khí chuyển đến, tích chứa và ngưng tụ, tách nước.

-Máy nén khí : là một thiết bị có nhiệm vụ hút không khí từ ngoài khí quyển vànén vào một không gian kín, áp suất khí tăng dần làm cho nhiệt độ khí tăng.Khí được hút vào máy nén càng lạnh càng tốt để cho một lượng khí lớn nhất cóthể được hút trong mỗi chu kỳ có độ ẩm càng thấp càng tốt

- bình trích trung gian tương tự bình tích chính

- bình ngưng tụ hơi nước : ngưng tụ hơi nước tồn đọng

- van xả nước : xả nước ngưng tụ ra ngoài đảm bảo hệ thống làm việc ok

- thiết bị lọc : Nước, chất rắn và dầu cặn cần phải được tách hoàn toàn hoặcmột phần ra khỏi khí nén trước khi đưa vào sử dụng

- bình cho thiết bị : : Bình trích chứa khí nén có nhiệm vụ là cân bằng áp suấtkhí từ máy nén khí chuyển đến, tích chứa và ngưng tụ, tách nước dành chothiết bị sử dụng

9 Trình bày nguyên lý cấu tạo cơ bản của xylanh lực tác động đơn và xylanh lực tác động kép của hệ thống thủy khí

- Với xy-lanh tác động đơn, khí nén được cấp vào chỉ ở một phía của mặt piston Mặtkia được thông ra môi trường ngoài Xy-lanh có thể thực hiện công việc chỉ theo mộthướng, chuyển động hồi về của piston được tác động bằng một lò xo lắp trong xy-lanh Lực của lò xo lắp bên trong được thiết kế sao cho việc hồi về vị trí ban đầu củaxy-lanh được thực hiện với tốc độ cao dưới các điều kiện không tải

Piston Lò xo

Chiều chuyển động dương

Nếu khí nén được đưa vào xy-lanh, piston bị đẩy sang phải và cần piston có thểtruyền áp suất tác động lên đối tượng bên ngoài, đồng thời khí ở trong khônggian piston xả ra ngoài theo cửa thoát

Khi nguồn khí nén bị cắt, lò xo sẽ tác động trả piston về lại vị trí ban đầu.Trong suốt hành trình này, khí được hút vào từ cửa thoát và xả qua cửa vào.Xy-lanh tác động đơn được sử dụng trong các hệ thống yêu cầu lực nhỏ vàkhoảng dịch chuyển ngắn.

- Xy-lanh tác động kép thực chất là xy-lanh tác động đơn, trong đó lò xo hồi đượcthay thế bằng cửa vào của khí nén Như vậy, dịch chuyển cả 2 phía đều được tác độngbằng khí nén với việc sử dụng van 3 cửa

Nguồn khí nén được nối vào cả 2 van a và b Khi ấn van a thì khí nén đi vàophần bên trái của xy-lanh và piston dịch chuyển sang chiều dương và khí ở bênphải của xy-lanh thoát ra qua cửa 3 của van b Ngược lại, quá trình xảy ratương tự như khi ấn van b

Đường kính của xy-lanh thường từ 10mm đến 200mm và khoảng hành trìnhthường khoảng 300mm, có loại hành trình dài đến 6m, áp suất làm việc có thểđến 10 bar (ngày nay trong công nghiệp dùng đến 17,5 bar)

10 Trình bày các công thức tính toán lực trong hành trình ra (out stroke) và hành trình vào (in stroke) của một xylanh của hệ thống khí nén.

Lực tác động ở hành trình ra (out-stroke) của 1 xy-lanh

F= p ∙ A

Với:

- F : là lực xy-lanh tạo ra (N);

- p : là áp suất khí nén (Pa);

- A: là diện tích tác dụng của bề mặt piston (m2)

Đối với xy-lanh tác động đơn:

F tt=p ∙ A−(F R+F F)

Với:

- F tt : là lực thực tế do xy-lanh tạo ra (N);

- F F : là lực ma sát (friction force) (khoảng 10 %) (N);

- F R : là lực do lò xo phản kháng (return-spring force) tạo ra (N)

Đối với xy-lanh tác động kép:

Đối với xy-lanh tác động kép, không có lò xo phản kháng nên F R=0:

F tt=p ∙ A−F F

Lực tác động ở hành trình vào (in-stroke) của 1 xy-lanh

Nếu đường kính bên trong xy-lanh là R, đường kính thanh truyền piston là r thìdiện tích tiếp xúc giữa phần piston và khí nén là: R2−r2

Các động cơ khí nén có thể phân loại theo thiết kế:

- Động cơ piston (Piston motor)

- Động cơ cánh gạt (Sliding-vane motor)

- Động cơ bánh răng (Gear motor)

- Động cơ tuốc - bin (lưu lượng cao)

Đặc điểm của các động cơ khí nén:

- Điều chỉnh tốc độ và momen êm

- Kích thước, trọng lượng nhỏ

- An toàn quá tải

Động cơ khí nén kiểu piston được chia làm 2 loại:

- Động cơ hướng kính (radial piston motor)

- Động cơ hướng trục (axial piston motor)

Trục khuỷu của động cơ được điều khiển bởi khí nén thông qua piston chuyểnđộng qua lại và các thanh truyền liên kết Để động cơ chạy êm, thông thườngngười ta thiết kế động cơ có nhiều piston Công suất động cơ phụ thuộc vào áplực khí đầu vào, số lượng piston, diện tích piston, hành trình và tốc độ piston.Nguyên lý hoạt động của động cơ hướng trục tương tự với động cơ pistonhướng kính Lực từ 5 xy-lanh sắp xếp theo hướng trục được chuyển đổi thànhmột chuyển động quay thông qua một đĩa nghiêng Khí nén được cấp đến 2piston là đồng thời, moment cân bằng giúp cho động cơ hoạt động êm

Các động cơ khí nén này có thể đảo chiều quay được Tốc độ tối đa vào khoảng5.000 vòng/phút, dải công suất với áp lực thông thường là vào khoảng 2 - 25

HP (1.5 - 19 kW)

3.2.2 Động cơ cánh gạt (Air vane motor)

Do kết cấu đơn giản và trọng lượng bé cho nên các động cơ kiểu cánh gạtthường được sử dụng cho các công cụ cầm tay