Đang tải... (xem toàn văn)
(NB) Giáo Trình Công nghệ Khí nén - Thủy lực ứng dụng với mục tiêu giúp các bạn có thể hệ thống được kiến thức cơ bản về mạch điện; Trình bày được yêu cầu, nhiệm vụ, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại máy điện dùng trong phạm vi nghề Công nghệ Ô tô; Trình bày được công dụng và phân loại các loại khí cụ điện; Mời các bạn cùng tham khảo nội dung giáo trình phần 1 dưới đây.
ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HÀ NỘI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VIỆT NAM - HÀN QUỐC THÀNH PHỐ HÀ NỘI LÊ VĂN LƯƠNG (Chủ biên) LƯU HUY HẠNH – NGUYỄN QUANG HUY GIÁO TRÌNH CƠNG NGHỆ KHÍ NÉN- THỦY LỰC ỨNG DỤNG Nghề: Cơng nghệ Ơ tơ Trình độ: Cao đẳng (Lưu hành nội bộ) Hà Nội - Năm 2018 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm Mã tài liệu: MH 13 LỜI GIỚI THIỆU Trong năm gần đây, phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật giúp cho có thay đổi vượt bậc sống người Bên cạnh phát triển ngành như: Kỹ thuật điện tử, kỹ thuật tự động hóa ngành kỹ thuật thủy khí ngày trở nên có ý nghĩa chiếm vị trí quan trọng số lĩnh vực sống, đặc biệt ngành chế tạo máy kỹ thuật ôtô, máy công trình truyền động thủy lực khí nén có vai trị đáng kể có mật độ cơng suất cao, kết cấu đơn giản, độ tin cậy cao đặc biệt việc bố trí phần tử tự linh động theo không gian van điều khiển, có chi phí cơng suất nhỏ ưu điểm bật cơng nghệ truyền động khí nén thủy lực Với ưu điểm vậy, nên nước ta có nhiều máy móc sử dụng truyền đồng thủy lực khí nén nhiên số lượng thợ giỏi lĩnh vực lại khiêm tốn Nhằm giúp cho sinh viên nắm số kiến thức truyền động thủy lực khí nén, tiếp cận dần với cơng việc sửa chữa thiết bị có liên quan thực tế Nội dung giáo trình biên soạn dựa kế thừa nhiều tài liệu trường đại học cao đẳng, kết hợp với yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo cho sinh viên trường dạy nghề nước Để giúp cho người học nắm kiến thức mơn học thủy lực khí nén, nhóm biên soạn xếp môn học theo chương theo thứ tự: Chương 1: Khái niệm quy luật truyền động khí nén Chương 2: Hệ thống truyền động khí nén Chương 3: Khái niệm quy luật truyền động thủy lực Chương 4: Cấu tạo hệ thống truyền động thủy lực Kiến thức giáo trình biên soạn theo chương trình Tổng cục Dạy nghề, xếp logic đọng Do người đọc hiểu cách dễ dàng nội dung chương trình Mặc dù cố gắng chắn không tránh khỏi sai sót, tác giả mong nhận ý kiến đóng góp người đọc để lần xuất sau giáo trình hồn thiện Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày… tháng… năm 2018 MỤC LỤC TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN LỜI GIỚI THIỆU MỤC LỤC CHƯƠNG TRÌNH MƠN HỌC Chương 1: Khái niệm quy luật truyền động khí nén 1.1 Khái niệm, yêu cầu thông số khí nén 1.2 Các quy luật truyền dẫn khí nén 17 1.3 Nhận dạng thiết bị sử dụng khí nén 24 Chương 2: Hệ thống truyền động khí nén 39 2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại hệ thống truyền động khí nén 39 2.2 Sơ đồ cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống truyền động khí nén 40 2.3 Cấu tạo nguyên lý hoạt động máy nén khí 45 Chương 3: Khái niệm quy luật truyền động thủy lực 54 3.1 Khái niệm, yêu cầu thông số thủy lực 54 3.2 Các quy luật truyền dẫn thủy lực 58 3.3 Nhận dạng thiết bị thủy lực 62 Chương 4: Cấu tạo hệ thống truyền động thủy lực 80 4.1 Nhiệm vụ, yêu cầu phân loại 80 4.2 Sơ đồ cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống truyền động thủy lực 81 4.3 Cấu tạo nguyên lý hoạt động máy thủy lực 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 CHƯƠNG TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: CƠNG NGHỆ KHÍ NÉN – THỦY LỰC ỨNG DỤNG Mã số môn học: MH 13 Thời gian thực môn học: 45 (Lý thuyết: 42 giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, tập: giờ; Kiểm tra: giờ) I VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MƠN HỌC: - Vị trí: Mơn học bố trí giảng dạy song song với môn học/ mô đun sau: MH 08, MH 09, MH 10, MH 11, MH 12, MH13, MH 14, MH 15, MH 16, MĐ 18, MĐ 19 - Tính chất: Là môn học kỹ thuật sở II MỤC TIÊU CỦA MÔN HỌC: - Về kiến thức: + Hệ thống kiến thức mạch điện + Trình bày yêu cầu, nhiệm vụ, cấu tạo nguyên lý hoạt động loại máy điện dùng phạm vi nghề Cơng nghệ Ơ tơ + Trình bày cơng dụng phân loại loại khí cụ điện - Về kỹ năng: + Vẽ sơ đồ dấu dây, sơ đồ lắp đặt mạch điện + Tuân thủ quy định an toàn sử dụng thiết bị điện - Về lực tự chủ trách nhiệm: + Rèn luyện tác phong làm việc cẩn thận III NỘI DUNG MÔN HỌC Thời gian (giờ) Số TT I Tên chương mục Thực hành, Kiểm Tổng Lý thí nghiệm, tra* số thuyết thảo luận, Bài tập Khái niệm quy luật truyền động khí nén Khái niệm, u cầu thơng số khí nén Các quy luật truyền dẫn khí 3 nén II III IV Nhận dạng thiết bị sử dụng khí nén Hệ thống truyền động khí 11 nén 10 Nhiệm vụ, yêu cầu phân loại 2 Sơ đồ cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống truyền động khí nén Cấu tạo nguyên lý hoạt động máy nén khí Khái niệm quy luật 11 truyền động thủy lực 10 Khái niệm, yêu cầu thông số chất lỏng Các quy luật truyền dẫn thủy lực Nhận dạng thiết bị thủy lực Cấu tạo hệ thống truyền động 14 thủy lực 13 Nhiệm vụ, yêu cầu phân loại 3 Sơ đồ cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống truyền động thủy lực Cấu tạo nguyên lý hoạt động máy thủy lực Tổng cộng 42 45 Chương 1: Khái niệm quy luật truyền động khí nén Mục tiêu: - Phát biể u đúng các khái niê ̣m, yêu cầ u và các thông số của truyề n đô ̣ng bằ ng khí nén - Giải thích các quy luâ ̣t truyề n dẫn của khí nén - Phát biể u đúng yêu cầ u, nhiệm vu ̣ và phân loa ̣i ̣ thố ng truyề n đô ̣ng bằ ng khí nén - Giải thích đươ ̣c sơ đồ cấu ta ̣o và nguyên lý hoa ̣t đô ̣ng của ̣ thố ng truyề n đô ̣ng bằ ng khí nén - Nhận dạng cấ u ta ̣o và nguyên lý hoa ̣t đô ̣ng của các thiế t bi truyề n ̣ đô ̣ng bằ ng khí nén - Tuân thủ quy định, quy phạm lĩnh vực thủy lực khí nén 1.1 Khái niệm, u cầu thơng số khí nén Bên cạnh chất lỏng thủy lực nước dầu, khí nén mơi chất mang lượng tín hiệu quan trọng kỹ thuật thủy khí Trong hệ thống truyền động khí nén mơi chất khơng khí nén – chất “lỏng” chịu nén Như lấy khơng khí từ mơi trường, nén lại, truyền dẫn làm hoạt động động khí nén xy lanh khí nén lại thải mơi trường Khí nén ứng dụng từ lâu, cách 2000 năm, người ta biết tạo khí nén, lưu trữ khí nén sử dụng làm môi chất mang lượng Vào quãng kỷ thứ thứ trước công nguyên Alexandrie nhà khí Ktesibios Heron phát minh thiết bị máy móc hoạt động khí nén Tuy nhiên lịch sử phát triển kỹ thuật khí nén có bước thăng trầm Một mặt trình độ kỹ thuật cơng nghệ thời kỳ trước chưa tương xứng, mặt khác cịn có cạnh tranh gay gắt hệ thống truyền lượng khác động nhiệt, truyền động điện… mà đến năm gần kỹ thuật khí nén lại có vai trị xứng đáng sản xuất Thời kỳ bùng nổ kỹ thuật khí nén bắt đầu với phát triển mạnh mẽ kỹ thuật điều khiển tự động hóa q trình sản xuất, có tham gia kỹ thuật điện tử kỹ thuật tính đại Ngày khí nén tham gia vào hầu hết lĩnh vực sản xuất chế tạo máy, xây dựng, kỹ thuật xe hơi, kỹ thuật y học, kỹ thuật rơ bot, khai khống… 1.1.1 Khái niệm 1.1.1.1 Khái niệm Là hệ thống truyền động lấy khơng khí từ mơi trường ngồi, nén lại truyền dẫn làm hoạt động động khí nén xy lanh khí nén lại thải mơi trường 1.1.1.2 Sản xuất khí nén Hệ thống điều khiển khí nén hoạt động dựa vào nguồn cung cấp khí nén, nguồn khí phải sản xuất thường xuyên với lượng thể tích đầy đủ với áp suất định thích hợp cho lượng hệ thống a Máy nén khí Máy nén khí máy có nhiệm vụ thu hút khơng khí, ẩm, khí đốt áp suất định tạo nguồn lưu chất có áp suất cao b Các loại máy nén khí cơng suất nhỏ thường sử dụng Máy nén khí phân loại theo áp suất theo nguyên lý hoạt động Đối với nguyên lý hoạt động ta có: - Máy nén theo nguyên lý thể tích: máy nén pít tơng, máy nén khí kiểu trục vít, máy nén cánh gạt - Máy nén tuốc bin dùng cho công suất lớn không kinh tế sử dụng lưu lượng mức 600m3/phút Vì không mang lại áp suất cần thiết cho ứng dụng điều khiển khí nén sử dụng * Máy nén kiểu pít tơng Hình 1.1 Máy nén khí kiểu piston Máy nén pít tơng (hình 1.1) máy nén phổ biến cung cấp suất đến 500m3/phút Máy nén pít tơng nén khí khoảng bar ngoại lệ đến 10 bar; máy nén kiểu pít tơng hai cấp nén đến 15 bar; 3-4 cấp lên đến 250 bar * Máy nén khí kiểu trục vít Máy nén trục vít làm việc theo nguyên lý thay đổi thể tích Thể tích khơng gian hai kề vỏ thay đổi trục trục vít quay Do rơ to chế tạo dạng trục vít nên điểm nén dịch chuyển từ cửa nạp đến cửa đẩy Phần máy nén trục vít gồm rơ to: rơ to rơ to phụ 1, (hình 1.3 ) Số đầu mối ren rơ to xác định thể tích làm việc máy, có nghĩa thể tích khơng khí vào vòng quay Số đầu mối ren lớn thể tích làm việc nhỏ Số đầu mối ren hai rô to khác cho hiệu suất cao Hình 1.2 Cấu tạo máy nén khí kiểu trục vít Hình 1.3 Q trình hút, nén đẩy máy nén trục vít * Máy nén kiểu cánh quạt (Rotary compressors) Nguyên lý hoạt động máy nén khí kiểu cánh gạt mơ tả hình 1.2: khơng khí vào buồng hút Nhờ rôto stato đặt lệch tâm, nên rôto quay chiều sang phải, khơng khí vào buồng nén Sau khí nén buồng đẩy Hình 1.4 Máy nén khí kiểu cánh gạt 1.1.1.3 Phân phối khí nén a Phân phối khí nén Hệ thống phân phối khí nén có nhiệm vụ chuyển khơng khí nén từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ, đảm bảo áp suất p lưu lượng Q chất lượng khí nén cho thiết bị làm việc, ví dụ van, động khí, xy lanh khí… Hình 1.5 Hệ thống, thiết bị phân phối khí nén Chương 2: Hệ thống truyền động khí nén Mục tiêu: - Phát biể u đúng yêu cầ u, nhiệm vu ̣ và phân loa ̣i ̣ thố ng truyề n ̣ng bằ ng khí nén - Giải thích sơ đồ cấ u tạo và nguyên lý hoa ̣t động của ̣ thố ng truyề n đô ̣ng bằ ng khí nén - Nhâ ̣n dạng đươ ̣c cấu tạo nguyên lý hoa ̣t đô ̣ng các thiế t bi ̣ truyề n đô ̣ng bằ ng khí nén - Tuân thủ quy định, quy phạm lĩnh vực thủy lực khí nén 2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại hệ thống truyền động khí nén 2.1.1 Nhiệm vụ Biến khí nén dạng áp suất (P) lưu lượng (Q), thành dạng chuyển động tịnh tiến chuyển động quay 2.1.2 Yêu cầu 2.1.2.1 Về khí nén Khí nén tạo từ máy nén khí chứa đựng nhiều chất bẩn theo mức độ khác Chất bẩn bao gồm bụi, nước khơng khí, phần tử nhỏ, cặn bã dầu bơi trơn truyền động khí Khí nén mang chất bẩn tải ống dẫn khí gây nên ăn mịn, rỉ sét ống phần tử hệ thống điều khiển Vì vậy, khí nén sử dụng hệ thống khí nén phải xử lý Tùy thuộc vào phạm vi sử dụng mà xác định yêu cầu chất lượng khí nén tương ứng cho trường hợp cụ thể Hệ thống xử lý khí nén phân thành giai đoạn : - Lọc thô: dùng phận lọc bụi thơ kết hợp với bình ngưng tụ để tách nước - Phương pháp sấy khô: dùng thiết bị sấy khơ khí nén để lọai bỏ hầu hết lượng nước lẫn bên Giai đoạn xử lý tùy theo yêu cầu sử dụng khí nén - Lọc tinh : lọai bỏ tất lọai tạp chất, kể kích thước nhỏ 2.1.2.2 Về kỹ thuật Đảm bảo thông số đầu đạt tiêu chuẩn - Đối với chuyển động tịnh tiến phải đảm bảo tiêu chuẩn lực (F); hành trình dịch chuyển piston(S); Tốc độ dịch chuyển piston (V) 39 - Đối với chuyển động quay đảm bảo tiêu chuẩn mơ men xoắn(Mx); tốc độ rotor (n) Ngồi đảm bảo yêu cầu làm việc êm dịu(tốc độ tiếng ồn) 2.1.3 Phân loại Đối với hệ thống truyền động khí nén thơng thường phân loại theo phương pháp điều khiển Bao gồm phương pháp sau - Điều khiển tay: điều khiển trực tiếp điều khiển gián tiếp - Điều khiển theo thời gian - Điều khiển theo hành trình - Điều khiển theo tầng - Điều khiển theo nhịp 2.2 Sơ đồ cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống truyền động khí nén 2.2.1 Sơ đồ cấu tạo 2.2.1.1 Nguyên lý truyền động 2.2.1.2 Sơ đồ nguyên lý truyền động Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển phần tử 40 2.2.1.3 Biểu đồ trạng thái - Biểu đồ trạng thái biểu diễn trạng thái phần tử mạch, mối liên phần tử trình tự chuyển mạch phần tử - Trục tọa độ thẳng đứng biểu diễn trạng thái (hành trình chuyển động, áp suất, góc quay, ), trục tọa độ nằm ngang biểu diễn bước thực thời gian hành trình Hành trình làm việc chia thành bước, thay đổi trạng thái bước biểu diễn đường đậm, liên kết tín hiệu biểu diễn đường nét mảnh chiều tác động biểu diễn mũi tên - Xilanh ký hiệu dấu (+), lùi ký hiệu (-) - Các phần tử điều khiển ký hiệu vị trí "0" vị trí "1" (hoặc "a", "b') - Một số ký hiệu biểu diễn biểu đồ trạng thái: 2.2.2 Nguyên lý hoạt động 2.2.2.1 Điều khiển tay - Điều khiển trực tiếp 41 - Điều khiển gián tiếp - Biểu đồ trạng thái 42 2.2.2.2 Điều khiển theo thời gian - Biểu đồ trạng thái - Điều khiển theo thời gian có chu kỳ tự động 43 - Biểu đồ trạng thái 2.2.2.3 Điều khiển theo hành trình 44 - Biểu đồ trạng thái 2.3 Cấu tạo nguyên lý hoạt động máy nén khí Hiện máy nén khí sản phẩm kỹ thuật đồng đại, có chức kiểm tra, điều chỉnh điều khiển thơng minh Máy nén khí sử dụng dạng tĩnh di động Áp suất tạo từ máy nén, lượng học động điện động đốt chuyển đổi thành lượng khí nén nhiệt 2.3.1 Máy nén khí loại rơ to - Có hai loại máy nén khí kiểu roto thường sử dụng: + Máy nén khí kiểu cánh quay + Máy nén khí kiểu trục vít 2.3.1.1 Máy nén khí kiểu cánh quay Máy nén cánh quay máy thủy tĩnh có tỷ số nén xác định theo cấu trúc Nhờ bố trí rơ to lệch tâm mà thể tích giới hạn cánh quay stator nén lại quay rô to Kết cấu nhỏ gọn chuyển động liên tục rô to cho phép tần số quay cực đại đạt đến 3000vM/ph a Cấu tạo 45 Hình 2.2 Cấu tạo máy nén kiểu roto cấp 1- Thân máy; 2- Nắp máy; 3- Mặt bích đầu trục; 4- Rơ to; 5- Cánh quay Trên hình 2.2 giới thiệu cấu tạo máy nén khí cánh quay cấp, bao gồm: thân máy 1; nắp máy 2; mặt bích đầu trục 3; stator 4; rơ to cánh quay Khi rô to quay, tác dụng lực ly tâm cánh quay văng theo rãnh rơ to tựa đầu mút ngồi vào stator Quá trình hút nén thực theo thay đổi thể tích giới hạn cánh quay mặt tựa stator b Nguyên lý hoạt động Cấu tạo máy nén khí kiểu cánh gạt cấp (hình 2.3) bao gồm: thân máy (1), mặt bích thân máy, mặt bích trục, rơto (2) lắp trục Trục rôto (2) lắp lệch tâm e so với bánh dẫn chuyển động Khi rơto (2) quay trịn, tác dụng lực ly tâm cánh gạt (3) chuyển động tự rãnh rôto (2) đầu cánh gạt (3) tựa vào bánh dẫn chuyển động Thể tích giới hạn cánh gạt bị thay đổi Như trình hút nén thực Để làm mát khí nén, thân máy có rãnh để dẫn nước vào làm mát Bánh dẫn bơi trơn quay trịn thân máy để giảm bớt hao mòn đầu cánh tựa vào Hình 2.3 Cấu tạo máy nén khí kiểu cánh gạt 2.3.1.2 Máy nén khí kiểu trục vít Máy nén khí kiểu trục vít hoạt động theo nguyên lý thay đổi thể tích Thể tích khoảng trống thay đổi trục vít quay Như tạo trình hút (thể tích khoảng trống tăng lên), q trình nén (thể tích khoảng trống nhỏ lại) cuối q trình đẩy Máy nén khí kiểu trục vít gồm có hai trục: trục trục phụ Số (số đầu mối) trục xác định thể tích làm việc (hút, nén) Số lớn, thể tích hút nén vòng quay giảm Số (số đầu mối) trục trục phụ khơng cho hiệu suất tốt 46 Huùt Đẩy Hình 2.4 Ngun lý họat động máy nén khí kiểu trục vít * Ưu điểm : khí nén khơng bị xung, sạch; tuổi thọ vít cao (15.000 đến 40.000 giờ); nhỏ gọn, chạy êm * Khuyết điểm : Giá thành cao, tỷ số nén bị hạn chế Hình 2.5 Sơ đồ hệ thống máy nén khí kiểu trục vít có hệ thống dầu bơi trơn 47 2.3.2 Tuốc bin khí Hình 2.6 Tua bin nén khí lắp động ôtô Là loại động nhiệt, dạng rotor chất giãn nở sinh cơng khơng khí Động gồm ba phận khối máy nén khí (tiếng Anh: compressor) dạng rotor (chuyển động quay); buồng đốt đẳng áp loại hở; khối tuốc bin khí rotor Khối máy nén khối tuốc bin có trục nối với để tuốc bin làm quay máy nén Khí nén đưa vào buồng đốt, trộn với khí nhiên liệu đốt, khơng khí nén nhận nhiệt từ khí đốt giãn nở -> khơng khí giãn nở làm quay turbine 2.3.3 Nhận dạng Cấu tạo nguyên lý hoạt động loại hệ thống truyền động khí nén 2.3.3.1 Nhận dạng cấu tạo loại hệ thống truyền động khí nén * Các chi tiết phận hệ thống truyền động khí nén 48 2.3.3.2 Nguyên lý hoạt động loại hệ thống truyền động khí nén a Điều khiển tay - Điều khiển trực tiếp 49 - Điều khiển gián tiếp Biểu đồ trạng thái 50 b Điều khiển theo thời gian Biểu đồ trạng thái Điều khiển theo thời gian có chu kỳ tự động 51 - Biểu đồ trạng thái c Điều khiển theo hành trình Biểu đồ trạng thái 52 Câu hỏi ơn tập Câu Trình bày ngun lý làm việc Van đảo chiều theo sơ đồ sau ? b a Câu Trình bày nguyên lý làm việc Van tiết lưu( van lưu lượng) theo sơ đồ sau ? 1 0 1 01 02 02 1 01 3 1 Câu Trình bày nguyên lý hoạt động loại hệ thống truyền động khí nén điều khiển tay? 53 ... phải, khơng khí vào buồng nén Sau khí nén buồng đẩy Hình 1. 4 Máy nén khí kiểu cánh gạt 1. 1 .1. 3 Phân phối khí nén a Phân phối khí nén Hệ thống phân phối khí nén có nhiệm vụ chuyển khơng khí nén từ... độ kín khít phận lắp ghép phải đảm bảo - Có độ an tồn cao - Giá thành rẻ 1. 1.3 Các thơng số khí nén 1. 1.3 .1 Lực - Đơn vị lực Newton (N) Newton lực tác động lên đối trọng có khối lượng 1kg với... V2 T1 T2 Trong giá trị P1,V1,T1 điều kiện đầu P2,V2,T2 điều kiện cuối 1. 3 Nhận dạng thiết bị sử dụng khí nén 1. 3 .1 Cơ cấu chấp hành Cơ cấu chấp hành có nhiệm vụ biến đổi lượng khí nén thành