Chương 1 : TỔNG QUAN về hệ THỐNG KHÍ nén các THIẾT bị KHÍ nén

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KHÍ NÉN CÁC THIẾT BỊ KHÍ NÉN LỜI MỞ ĐẦU Cùng sự phát triển không ngừng của lĩnh vực tự động hóa, ngày nay các thiết bị truyền dẫn, điều khiển khí nén sử dụng trong máy m[.]

LỜI MỞ ĐẦU Cùng phát triển không ngừng lĩnh vực tự động hóa, ngày thiết bị truyền dẫn, điều khiển khí nén sử dụng máy móc trở nên rộng rãi hầu hết lĩnh vực công nghiệp máy công cụ CNC, phương tiệnvận chuyển, máy dập, máy xây dựng, máy ép phun, máy bay, máy y khoa, dây chuyền chế biến thực phẩm,… thiết bị làm việc linh hoạt, điều khiển tối ưu, đảmbảo xác, cơng suất lớn với kích thước nhỏ gọn lắp đặt dễ dàng không gian chật hẹp so với thiết bị truyền động điều khiển khí hay điện Nhằm trang bị cho sinh viên kiến thức tốt để tiếp cận nhanh chóng với thiết bị hệ thống điều khiển khí nén thực tế tác giả biên soạn sách Cuốn sách “Kỹ thuật điều khiển khí nén ” tác giả tổng hợp từ kiến thức lĩnh vực liên quan Giáo trìngh gồm hai chương : Chương : Tổng quan hệ thống khí nén - Các thiết bị khí nén Chương 2: Phương pháp thiết kế mạch Hy vọng qua nội dung sách bạn đọc tính tốn, thiết kế, lắp đặt điều khiển hệ thống truyền dẫn khí nén yêu cầu khácnhau Trong q trình biên soạn sách này, khơng thểtránh khỏi thiếu sót Rất mong đóng góp độc giả gần xa Vinh, ngày 05 tháng 08 năm 2010 Tác giả MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Chương : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KHÍ NÉN - CÁC THIẾT BỊ KHÍ NÉN Bài : KHÁI NIỆM VỀ KHÍ NÉN 1.1 Hệ thống điều khiển khí nén 1.2 Sự phát triển khí nén 1.3 Những đặc trưng khơng khí nén 1.4 Đặc tính khí nén 1.5 Các đại lượng vật lý 1.6 Khả ứng dụng khí nén 1.7 Ưu nhược điểm hệ thống truyền động khí nén 1.7.1 Ưu điểm 1.7.2 Nhược điểm Bài : MÁY KHÍ NÉN VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ KHÍ NÉN 2.1 Hệ thống thiết bị phân phối khí nén 2.2 Máy nén khí 2.2.1 Máy nén khí kiểu Piston 2.2.2 Máy nén khí kiểu cánh gạt 2.3 Xử lý khí nén 2.3.1 Van lọc khí 2.3.2 Van điều chỉnh áp suất 2.3.3 Van tra dầu Bài : CÁC LOẠI VAN KHÍ NÉN, XY LANH VÀ NGUYÊN TẮC TRÌNH BÀY SƠ ĐỒ MẠCH 3.1 Van đảo chiều 3.2 Tín hiệu tác động 3.3 Ký hiệu van đảo chiều 3.4 Một số van đảo chiều thơng dụng 3.4.1 Van đảo chiều khơng trì 3/2 3.4.2 Van đảo chiều khơng trì 5/2 7 10 13 14 16 16 16 18 22 22 22 24 24 3.4.3 Van đảo trì 3/2 3.4.4 Van đảo trì 5/2 3.5 Cơ cấu chấp hành 3.5.1 Xy lanh tác động đơn 3.5.2 Xy lanh tác động kép 3.6 Nguyên tắc trình bày sơ đồ mạch Chương 2: PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẠCH Bài : PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẠCH 1.1 Thiết kế biểu đồ trạng thái 1.2 Phương pháp thiết kế theo chu trình 1.3 Phương pháp thiết kế theo tầng Bài : THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG MỘT XY LANH TÁC DỤNG KÉP A+A2.1 Chuẩn bị 2.1.1 Vật tư 2.1.2 Thiết bị 2.1.3 Dụng cụ 2.2 Nội dung 2.2.1 Biểu đồ trạng thái 2.2.2 Thiết kế mạch 2.2.3 Nguyên lý hoạt động 2.2.4 Trình tự thao tác 2.2.5 Các dạng sai hỏng, nguyên nhân cách khắc phục Bài : THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HAI XY LANH TÁC DỤNG KÉP A+B+A-B3.1 Chuẩn bị 3.1.1.Vật tư 3.1.2 Thiết bị 3.1.3 Dụng cụ 3.2 Nội dung 3.2.1 Biểu đồ trạng thái 3.2.2 Thiết kế mạch A+B+A-B3.2.3 Nguyên lý hoạt động 3.2.4 Trình tự thao tác 27 29 32 33 33 33 34 38 38 38 41 41 41 3.2.5 Các dạng sai hỏng, nguyên nhân cách khắc phục Bài : THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HAI XY LANH TÁC DỤNG KÉP A+B+B-A4.1 Chuẩn bị 4.1.1.Vật tư 4.1.2 Thiết bị 4.1.3 Dụng cụ 4.2 Nội dung 4.2.1 Biểu đồ trạng thái 4.2.2 Thiết kế mạch A+B+B-A4.2.3 Nguyên lý hoạt động 4.2.4 Trình tự thao tác 4.2.5 Các dạng sai hỏng, nguyên nhân cách khắc phục Bài : THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG BA XY LANH TÁC DỤNG KÉP A+B+C+A-B-C5.1 Chuẩn bị 5.1.1.Vật tư 5.1.2 Thiết bị 5.1.3 Dụng cụ 5.2 Nội dung 5.2.1 Biểu đồ trạng thái 5.2.2 Thiết kế mạch A+B+C+A-B-C5.2.3 Nguyên lý hoạt động 5.2.4 Trình tự thao tác 5.2.5 Các dạng sai hỏng, nguyên nhân cách khắc phục Bài : THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG BA XY LANH TÁC DỤNG KÉP VÀ ĐƠN A+B+B-A-C+C6.1 Chuẩn bị 6.1.1.Vật tư 6.1.2 Thiết bị 6.1.3 Dụng cụ 6.2 Nội dung 6.2.1 Biểu đồ trạng thái 6.2.2 Thiết kế mạch A+B+B-A-C+C- 45 45 45 48 48 48 52 52 52 6.2.3 Nguyên lý hoạt động 6.2.4 Trình tự thao tác 6.2.5 Các dạng sai hỏng, nguyên nhân cách khắc phục Bài tập ứng dụng Tài liệu tham khảo 56 58 Chương : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KHÍ NÉN - CÁC THIẾT BỊ KHÍ NÉN       Sơ lược hệ thống điều khiển khí nén Ưu nhược điểm hệ thống điều khiển thủy lực & khí nén Phạm vi ứng dụng Công thức đơn vị đo Máy nén khí, cc thiết bị xử lý khí nén Các loại van khí nén,xy lanh Bài : KHÁI NIỆM VỀ KHÍ NÉN 1.1 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Hệ thống điều khiển khí nén bao gồm phần tử điều khiển cấu chấp hành nối kết với thành hệ thống hoàn chỉnh để thực nhiệm vụ theo yêu cầu đặt Hệ thống mơ tả hình 1-1 Hình 1-1 Hệ thống điều khiển khí nén - Tín hiệu đầu vào: nút nhấn, cơng tắc; cơng tắc hành trình; cảm biến - Phần xử lý thơng tin: xử lý tín hiệu nhận vào theo quy tắc logic xác định, làm thay đổi trạng thái phần tử điều khiển: van logic And, Or, Not, Yes, Flip-Flop, rơle… - Phần tử điều khiển: điều khiển dòng lượng ( lưu lượng, áp suất) theo yêu cầu, thay đổi trạng thái cấu chấp hành: van chỉnh áp, van đảo chiều, van tiết lưu, ly hợp… - Cơ cấu chấp hành: thay đổi trạng thái đối tượng điều khiển, đại lượng mạch điều khiển: xy lanh khí-dầu, động khí nén - Năng lượng điều khiển: bao gồm phần thông tin công suất  Phần thông tin : Khí  Phần cơng suất : Khí: cơng suất vừa, quán tính, tốc độ cao 1.2 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA KHÍ NÉN Như biết, khơng khí nén dạng lượng cũ mà người sử dụng thay cho lực học Từ hàng ngàn năm trước, khơng khí nén đến mức chạy Nó cịn bốn phần tử thừa nhận người xưa Người ta sử dụng chúng cách có ý thức vô thức Một bước hiểu biết việc ứng dụng kỹ thuật khí nén, có nghĩa dùng khơng khí nén đến mức chảy để cơng tác Một người Hy Lạp tên KTESIBOS, cách 2000 năm, chế tạo máy bắn đá khí nén Một sách ghi lại việc sử dụng khơng khí nén nguồn lượng vào ngày cơng ngun Nó mơ tả lại phận điều khiển khơng khí nóng Từ “Pneuma” từ cổ Hy Lạp có nghĩa gió, thở triết học có nghĩa linh hồn “Pneuma” cách miêu tử từ “Pneuma” Đó ngành khoa học khí động lực học tượng liên quan đúc kết Sự hiểu biết nhân loại khoa học khí nén từ kỷ đầu, song phải chờ đến kỷ nghiên cứu có hệ thống Từ kỹ thuật khí nén thực vào ngành công nghiệp Điều đáng quan tâm khơng khí nén áp dụng rộng rãi lĩnh vực quan trọng, ví dụ công nghiệp khai thác quặng mỏ, đường sắt, dệt, công nghiệp thực phẩm Mặc dù ban đầu có nhiều thiếu sót bổ sung thường xuyên tri thức, kinh nghiệm thực tế nên áp dụng kỹ thuật khí nén phát triển ngày mạnh Ngày khơng khí nén dùng rộng rãi nhà máy đại, bố trí thành hệ thống nguồn cung cấp thống điện 1.3 NHỮNG ĐẶC TRƯNG CỦA KHƠNG KHÍ NÉN Có thể người ta ngạc nhiên tiến vượt bậc lĩnh vực khí nén với thời gian ngắn Điều tự hiểu kiện mà ta không nhận biết không cách đơn giản hợp lý để giải vấn đề khí hố tự động hố Các đặc trưng khí nén là: - Về số lượng: Khơng khí có sẵn khắp nơi nên nén với số lượng vơ hạn - Về vận chuyển: Khơng khí nén vận chuyển đường ống với khoảng cách định Các đường ống dẫn khơng cần thiết khí cho ngồi mơi trường sau công tác - Về nhiệt độ: Không khí nén thay đổi theo nhiệt độ - Về chống cháy nổ: Không nguy gây cháy khí nén, nên khơng tốn chi phí phịng cháy Hoạt động với áp suất khoảng bar nên phòng nổ khơng q phức tạp - Về tính sẽ: Khí nén sạch, trường hợp dòng chảy đường ống thiết bị, không nguy gây bẩn quan tâm đến Tính chất cần thiết cách ngành công nghiệp chuyên biệt công nghiệp thực phẩm, vải sợi, lâm sản thuộc da - Về cấu tạo trang thiết bị: đơn giản nên rẻ tiền - Về vận tốc: Khơng khí nén dịng chảy có lưu tốc lớn, cho phép đạt tốc độ cao (vận tốc làm việcc ác xy lanh thường từ – 2m/s, cá biệt đạt đến 5m/s) - Về tính điều chỉnh: Vận tốc lực thiết bị cơng tác khí nén điều chỉnh cách vô cấp - Về tải: Các công cụ thiết bị khí nén đảm nhận tải trọng chúng dừng hồn tồn, khơng xảy q tải Để phân định cách cặn kẽ lãnh vực áp dụng kỹ thuật khí nén, cần phải biết đến tính chất khơng thể khơng trọng đến như: - Cách xừ lý: Khơng khí nén phải chuẩn bị cho không chứa bụi bẩn, tạp chất hay nước, chúng gây mịn cho phần tủ khí nén - Tính chụi nén: Khơng khí nén cho phép thay đổi điều chỉnh vận tốc piston - Độ lớn lực tác dụng: Khơng khí nén khơng kinh tế chưa đạt công suất định áp suất làm việc thường chấp nhận bars Độ lớn lực giới hạn từ 20.000 – 30.000 N ( 2.000 – 3.000 kp) phụ thuộc vào vận tốc hành trình Sự thốt: khí nén xả tạo âm ồn, nhờ có phận giảm gắn đường ống vấn đề giải Giá thành: Khơng khí nén nguồn lượng ồi dào, đơn giản sẵn có nên giá thành hệ thống sử dụng se rẻ 1.4 ĐẶC TÍNH CỦA NÉN Khơng khí chung quanh ta có áp suất thay đổi, phụ thuộc vào: * Độ cao so với mực nước biển * Vị trí địa lý * khí tượng Chúng ta phân loại loại áp suất sau: - Áp suất khí trời: áp suất khơng khí chung quanh ta áp suất 1013mbar mực nước biển, 0o vĩ tuyến 450 - Áp suất chân khơng: Nếu khí biến chung quanh đất, áp suất khơng cịn nữa, ta có chân khơng tuyệt đối áp suất tuyệt đối - Áp suất dư: Là áp suất đọc so với áp suất khí Khơng khí dùng cơng nghiệp lúc đầu khơng khí áp suất khí trời, tăng lên áp suất cao gọi áp suất tương đối hay gọi áp suất dư ( áp suất đo) 1.5 CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ Bề mặt địa cầu bao quanh lớp khơng khí Đây hổn hợp khí cần thiết cho sống, có tỷ lệ tương ứng sau: Ni tơ chiếm 78% thể tích Oxy chiếm 21% thể tích Cịn lại số khí khác như: Carbonic, hy dro, neon, heli, cryton xenon Để hiểu rõ thêm định luật ong lực học trạng thái khơng khí, người ta liệt kê sau thông số vật lý với hệ thống đo lường Để thuận lợi việc nghiên cứu ứng dụng, người ta thường dùng hai hệ thống đo: hệ thống “Kỹ thuật” hệ thống “SI” Bảng 1-1 Các thơng số Thông số Ký hiệu Hệ kỹ thuật Hệ SI Chiều dài l Mét (m) Mét (m) Khối lượng m Kp.S /m Kg Thời gian t Giây(s) Giây(s) Nhiệt độ T oC K Cường độ dòng điện l Ampere (A) A Cường độ ánh sáng Candela (Cd) 10 ... MỞ ĐẦU Chương : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KHÍ NÉN - CÁC THIẾT BỊ KHÍ NÉN Bài : KHÁI NIỆM VỀ KHÍ NÉN 1. 1 Hệ thống điều khiển khí nén 1. 2 Sự phát triển khí nén 1. 3 Những đặc trưng khơng khí nén 1. 4 Đặc... tính khí nén 1. 5 Các đại lượng vật lý 1. 6 Khả ứng dụng khí nén 1. 7 Ưu nhược điểm hệ thống truyền động khí nén 1. 7 .1 Ưu điểm 1. 7.2 Nhược điểm Bài : MÁY KHÍ NÉN VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ KHÍ NÉN 2 .1 Hệ thống. .. hợp hệ thống điều khiển khí nén với khí, khí nén với điện, điện tử Do khó xác định cách xác ưu khuyết điểm hệ thống điều khiển 15 Bài : MÁY KHÍ NÉN VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ KHÍ NÉN 2 .1 HỆ THỐNG THIẾT BỊ