MỤC LỤC Giáo trình truyền động thủy khí MỤC LỤC CHƯƠNG 1 1 1 Lịch sử phát triển và khả năng ứng dụng của HTTĐ thủy lực 1 2 Những ưu điểm và nhược điểm của hệ thống truyền động thủy lực 1 2 1 Ưu điểm 1.
Giáo trình truyền động thủy khí MỤC LỤC CHƯƠNG 1: 1.1 Lịch sử phát triển khả ứng dụng HTTĐ thủy lực 1.2 Những ưu điểm nhược điểm hệ thống truyền động thủy lực 1.2.1 Ưu điểm 1.2.2 Nhược điểm 1.3 Định luật chất chất lỏng 1.3.1 Áp suất thủy tĩnh 1.3.2 Phương trình dịng chảy 1.3.3 Phương trình Bernulli 1.4 Đơn vị đo đại lượng 1.4.1 Áp suất 1.4.2 Vận tốc 1.4.3 Thể tích lưu lượng 1.4.4 Lực (F) 1.4.5 Công suất (N) 1.5 Các dạng lượng 1.5.1 Sơ đổ thủy lực tạo chuyển động tịnh tiến 1.5.2 Sơ đồ thủy lực tạo chuyển động quay 1.6 Tổn thất hệ thống truyền động thủy lực 1.7 Độ nhớt yêu cầu yêu cầu thủy lực CHƯƠNG 3: CƠ CẤU BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG VÀ HỆ THỐNG XỬ LÝ DẦU 2.1 Bơm dầu động dầu 2.1.1 Nguyên lí chuyển đổi lượn 2.1.2 Các đại lượng đặc trưng 2.1.3 Các cơng thức tính tốn bơm động dầu 2.1.4 Các loại bơm 2.1.5 Bơm bánh 2.1.6 Bơm trục vít 2.1.7 Bơm cánh gạt 2.1.8 Bơm pittông 2.1.9 Tiêu chuẩn chọn Bơm 2.2 Xilanh truyền động (cơ cấu chấp hành) 2.2.1 Nhiệm vụ 2.2.2 Phân loại 2.2.3 Cấu tạo xilanh 2.2.4 Một số xilanh thơng dụng 2.2.5 Tính tốn xilanh truyền thủy lực 2.3 Bể dầu Chương 1: Cơ sở lý thuyết -1- Giáo trình truyền động thủy khí 2.3 Nhiệm vụ 2.3.2 Chọn kích thước bể dầu 2.3.4 Kết cấu bể dầu 2.4 Bộ lọc dầu 2.4.1 Nhiệm vụ 2.4.2 Phân loại theo kích thước lọc 2.4.3.Phân loại theo kết cấu 2.3.4 Cách lắp lọc hệ thống 2.5 Đo áp xuất lưu lượng 2.5.1 Đo áp suất 2.5.2 Đo lưu lượng 2.6 Bình trích chứa 2.6.1 Nhiệm vụ 2.6.2 Phân loại CHƯƠNG 2: CÁC PHẦN TỬ CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG THỦY LỰC 3.1 Khái niệm 3.2 Van áp suất 3.3 Van đảo chiều 3.4 Các loại van điện thủy lực ứng mạch điều khiển tự động 3.5 Cơ cấu chỉnh lưu lượng 3.6 Van chặn 3.7 Ống dẫn, ống nối CHƯƠNG 4: ĐIỀU CHỈNH VÀ ỔN VẬN TỐC 4.1 Điều chỉnh tiết lưu 4.2 Điều chỉnh thể tích 4.3 Ổn định vận tốc CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC 5.1 Ứng dụng truyền động thủy lực 5.2 Thiết kế hệ thống truyền động thủy lực PHẦN 2: HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG KHÍ NÉN CHƯƠNG 6: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 6.1 Lịch sử phát triển khả ứng dụng HTTĐ khí nén 6.2 Khả ứng dụng khí nén 6.2 Những ưu điểm nhược điểm HTTĐ khí nén 6.3 Nguyên lý truyền động Chương 1: Cơ sở lý thuyết -2- Giáo trình truyền động thủy khí 6.4 Sơ đồ ngun lý truyền động 6.5 Đơn vị đo đại lượng CHƯƠNG 5: CÁC PHẦN TỬ KHÍ NÉN VÀ ĐIỆN KHÍ NÉN 7.1 Cơ cấu chấp hành 7.2 Van đảo chiều 7.3 Van chặn 7.4 Van tiết lưu 7.5 Van điều chỉnh thời gian 7.6 Van chân không 7.7 Cảm biến tia CHƯƠNG 8: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN VÀ ĐIỆN KHÍ NÉN 8.1 Hệ thống điều khiển khí nén 8.2 Hệ thống điều khiển điện khí nén TÀI LIỆU THAM KHẢO Chương 1: Cơ sở lý thuyết -3- Giáo trình truyền động thủy khí PHẦN 1: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG THỦY LỰC CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Mục tiêu bài: - Trình bày ưu điểm, nhược điểm hệ thống thủy lực - Vận dụng phương trình Bernulli vào toán Nội dung bài: Thời gian: 1.1 Lịch sử phát triển khả ứng dụng hệ thống truyền động thủy lực: Thủy khí động lực biểu thị liên hệ chặt chẽ khoa học u cầu thực tế Nơng nghiệp địi hỏi thủy lợi phát triển sớm kênh đào, đập nước, đóng thuyền, bè,… Chẳng hạn nhà bác học Acsimet (287-212, trước công nguyên) phát lực đẩy Acsimet Nhà danh họa Ý Leona D’vancy (1452-1519) đưa khái niệm lực cản chất lỏng lên vật chuyển động Ơng người muốn tìm hiểu lồi chim lại bay tận 400 năm sau hai nhà bác học Jucoxki kutta giải thích lực nâng Hai nhà bác học người Thụy Sỹ: L’Ơle(1707-1783) D’.Bernuli(1700-1782) người đặt sở lí thuyết cho thủy khí động lực, tách khỏi học lí thuyết để trở thành ngành khoa học riêng Đến năm 1920 khoa học thủy khí ứng dụng trong lĩnh vực máy công cụ Năm năm sau (1925) ứng dụng rộng rãi ngành cơng nghiệp nặng như: khai thác mỏ, máy hóa chất, giao thông vận tải, hang không,… Từ năm 1960 đến ứng dụng rộng rãi máy tự động hóa dây chuyền thiết bị với trình độ cao, có khả điều khiển máy tính, hệ thống truyền động thủy lực với công suất lớn 1.2 Những ưu điểm nhược điểm hệ thống truyền động thủy lực 1.2.1 Ưu điểm:(8 ưu điểm) - Truyền động công suất lớn, nhờ vào cấu hệ thống tương đối đơn giản, độ tin cậy cao, phải chăm sóc bảo dưỡng - Điều khiển nhiều vận tốc (dễ thực tự động hóa theo chương trình có sẵn) - Kết cấu gọn nhẹ, có qn tính nhỏ, dùng nhiều hệ thống tự động - Có khả giảm khối lượng kích thước (của hệ thống) chọn chọn áp suất thủy lực cao - Nhờ quán tính nhỏ khả chịu nén dầu nên sử dụng vận tốc cao mà khơng sợ bị va đập hệ thống khí - Khả tự bôi trơn tốt truyền động thủy lực chủ yếu dầu - Truyền động êm, khơng gây tiếng ồn - Dễ dàng đề phịng cố tải nhờ van an toàn 1.2.2 Nhược điểm: - Đường ống dẫn khí dầu hay rị rỉ, khó làm kín nên làm giảm hiệu suất Chương 1: Cơ sở lý thuyết -4- Giáo trình truyền động thủy khí - Khó giữ vận tốc khơng đổi phụ tải thay đổi, tính nén chất lỏng tính đàn hồi đường ống dẫn (chủ yếu khí) - Khi khởi động hệ thống làm việc chưa ổn định nhiệt độ chưa ổn định, độ nhớt chất lỏng phụ thuộc vào nhiệt độ 1.3 Định luật chất lỏng: 1.3.1 Áp suất thủy tĩnh Trong chất lỏng (áp suất trọng lượng áp suất ngoại lực) tác động lên phần tử mặt chịu áp suất bình chứa khơng phụ thuộc vào hình dạng bình Hình 1.1 Áp suất thủy tĩnh a) Ps = h.g.ρ + PL (1.1) F b) PF = A F1 F2 l A2 F = PF = c) = = A1 A2 l A1 F (1.2) (1.3) Trong đó: ρ – khối lượng riêng chất lỏng h – chiều cao cột nước g – gia tốc trọng trường Ps – áp suất lực trọng trường PL – áp suất khí PF – áp suất tải trọng ngồi(khi có tác động lực F) Chương 1: Cơ sở lý thuyết -5- Giáo trình truyền động thủy khí A,A1,A2 – diện tích bề mặt tiếp xúc F – tải trọng ngồi 1.3.2 Phương trình dịng chảy liên tục Lưu lượng chảy (Q) chảy đường ống từ vị trí đến vị trí số, lưu lượng Q chất lỏng qua mặt cắt A ống toàn ống (đều kiện liên tục) Ta có phương trình dịng chảy sau: Q =A.v = Const (1.4) v: vận tốc chảy trung bình qua mặt cắt A Trong đó: Q: lưu lượng dịng chảy vị trí (m3/giây) Q1 = Q2 hay 2 ⇔ v1 d14π = v2 d24π (1.5) (nếu tiết diện chảy hình trịn) Từ (1.5) ta suy vận tốc chảy vị trí là: (Hình 1.2.Dịng chảy liên tục) v2 d12 =v1 d 22 (1.6) v1: vận tốc dịng chảy vị trí (m/giây) v2: vận tốc dịng chảy vị trí 2(m/giây) A1: tiết diện dịng chảy vị trí (m2) A2: tiết diện dịng chảy vị trí (m2) 1.3.3 Phương trình Bernulli: Áp suất điểm chất lỏng dang chảy: ρv2 ρ v2 P1 + ρ g h1 + = P + ρ g h + = const 2 Trong đó: P1 + ρ.g.h1 áp suất thủy tĩnh P + ρ.g.h ρ v12 ρ v22 , : áp suất thủy động 2 ρ v = γ : Trọng lượng riêng; ρ v.h = γ h : Áp suất trọng lượng Hình 1.3 Phương trình Bernulli 1.4 Đơn vị đo đại lượng hệ thống điều khiển 1.4.1 Áp suất Chương 1: Cơ sở lý thuyết -6- (1.7) Giáo trình truyền động thủy khí Theo đơn vị đo hệ SI Pascal (Pa) 1Pa = 1N/m2 = 1m-1kgs-2 = 1kg/ms2 Đơn vị tương đối nhỏ nên ta thường dùng đơn vị: N/mm2, N/cm2 so với đơn vị áp suất cũ kg/cm2 có mối liên hệ sau: 1kg/cm2 = 0.1N/mm2 = 10N/cm2 = 105N/m2 Ngồi người ta cịn dùng đơn vị Bar: 1bar = 105Pa = 105N/m2 = 1kg/cm2 = 1at 1at = 9.81.104N/m2 ≈ 105N/m2 = 1bar Áp suất ghi tất thiết bị thủy lực hiệu áp suất áp suất tuyệt đối áp suất khí 1.4.2 Vận tốc Đơn vị vận tốc m/s (cm/s) 1.4.3 Thể tích lưu lượng a Thể tích (V): m3 (lít) b Lưu lượng (Q): m3/phút l/phút Trong cấu biến đổi lượng dầu ép (bơm dầu, động dầu) dùng đơn vị m3/vịng, l/vịng 1.4.4 Lực (F) Đơn vị lực Newton (N): 1N = 1kg.m/s2 1.4.5 Công suất (N) Đơn vị công suất Watt (W): 1W = 1Nm/s = 1m2.kg/s3 1.5 Các dạng lượng Gồm có dạng: - Mang lượng: dầu - Truyền lượng: ống dẫn - Tạo lượng chuyển đổi thành lượng khác: hệ thống bơm, động cơ, xilanh… 1.6 Tổn thất hệ thống truyền động thủy lực 1.6.1 Tổn thất thể tích Tổn thất sinh dầu thủy lực chảy qua khe hở phần tử hệ thống Khi áp suất lớn, vận tốc nhỏ tổn thất thể tích lớn Tổn thất thể tích xảy chủ yếu cấu biến đổi lượng (bơm, xilanh,…) Đối với bơm dầu: Tổn thất thể tích thể hiệu suất sau ηtb = Q Q0 (1.8) Q: lưu lượng thực tế bơm dầu Q0: Lưu lượng danh nghĩa bơm 1.6.2 Tổn thất khí Tổn thất khí ma sát chi tiết có chuyển động tương đối bơm dầu động dầu gây nên Tổn thất khí biểu thị hiệu suất khí: Chương 1: Cơ sở lý thuyết -7- Giáo trình truyền động thủy khí ηcb = N N0 (1.9) N0: Công suất cần thiết để quay bơm (Công suất danh nghĩa), công suất cần thiết để đảm bảo lưu lượng Q áp suất P dầu N: Công suất thực tế đo trục bơm 1.6.3 Tổn thất áp suất Tổn thất áp suất giảm áp suất lực cản đưởng chuyển động dầu từ bơm đến cấu chấp hành Tổn thất phụ thuộc vào yếu tố sau: - Chiều dài ống dẫn - Độ nhẵn bề mặt đường ống dẫn - Độ lớn tiết diện ống dẫn - Tốc độ chảy - Sự thay đổi tiết diện - Sự thay đổi hướng chuyển động - Trọng lượng riêng, độ nhớt Nếu P0 áp suất hệ thống, P1 áp suất tổn thất biểu thị hiệu suất: η= P − P1 ∆P = P0 P0 (1.10) Hiệu áp suất ∆P trị số tổn áp suất Tổn thất áp suất lực cản cục gây nên tính theo cơng thức ρ l ρ l ∆P = 10.ξ v , N2 ÷÷ = 10 −4.ξ v ( bar ) (1.11) m 2g d 2g d Trong đó: ρ: khối lượng riêng dầu (914kg/m3) g: gia tốc trọng trường (9,81m/s2) v: vân tốc trung bình dầu ξ: hệ số tổn thất cục l: Chiều dài ống dẫn d: đường kính ống 1.6.4 Ảnh hưởng thơng số hình học đến tổn thất áp suất a Tiết diện dạng tròn Giả sử: ∆p: tổn thất áp suất l: chiều dài ống dẫn ρ: khối lượng riêng chất lỏng Q: lưu lượng D: đường kính v: độ nhớt động học Hình 1.6 Dạng tiết diện tròn λ: hệ số ma sát ống λLAM: Hệ số ma sát chảy tầng λTURB: Hệ số ma sát chảy rối Chương 1: Cơ sở lý thuyết -8- Giáo trình truyền động thủy khí Tổn thất : ∆p = 256 D.v π Q 0.316 λ = λTURB Q π D.v l.ρ Q λ π2 D5 λ = λLAM − Hình 1.7 chảy tầng chảy rối Q Hệ số Reynold: >3000 π D.v b Tiết diện thay đổi lớn đột ngột D12 ρ Q Tổn thất: ∆p = − ÷ D1 D2 π D1: đường kính ống dẫn vào D2: đường kính ống dẫn Hình: Tiết diện thay đổi lớn đột ngột c Tiết diện thay đổi nhỏ đột ngột Q R > 3000 ≈ π D.v D D1: đường kính ống dẫn vào D2: đường kính ống dẫn Hình: tiết diện thay đổi nhỏ đột ngột d Tiết diện thay đổi lớn từ từ D12 ρ Q ∆p = [ 0,12 ÷ 0, 2] 1 − ÷ D1 D2 π Hình: Tiết diện thay đổi lớn từ từ e Tiết diện thay đổi nhỏ từ từ Tổn thất: ∆p = Chương 1: Cơ sở lý thuyết -9- Giáo trình truyền động thủy khí Hình: Tiết diện nhỏ từ từ f Vào ống dẫn Khi chất lỏng vào ống dẫn tổn thất áp suất tính theo công thức: ρ Q ∆p = ξ E π D ξE: hệ số thất thoát chia theo bảng sau: Cạnh Sắc Gãy khúc Trịn Có trước a b Hệ số thất ξE 0,5 0,25 0,06 3000 D.v h Ống dẫn gãy khúc R ≈4 D Chương 1: Cơ sở lý thuyết - 10 - Giáo trình truyền động thủy khí η tMotor- hiệu suất động dầu; η tb- hiệu suất bơm dầu 3.1.3 Công thức tính tốn động dầu a Lưu lượng Qv, số vịng quay n thể tích dầu vịng quay V Ta có: Qv = n.V (3.9) η +/ Lưu lượng bơm: Qv = n.V V 10-3 (3.10) +/ Động dầu: Qv = n.V 10 ηv (3.11) Hình 3.4 Lưu lượng, số vịng quay, thể tích b áp suất, mơmen xoắn, thể tích dầu vịng quay V Theo định luật Pascal, ta có: p = MX V M X η hm 10 V MX 10 Áp suất động dầu: p = V η hm Áp suất bơm: p = (3.12) (3.13) (3.14) Trong đó: p [bar]; Mx [N.m]; V [cm3/vịng]; η hm [%] Hình 3.5 áp suất, thể tích, mơmen xoắn c Công suất, áp suất, lưu lượng Công suất bơm tính theo cơng thức tổng qt là: N = p.Qv +/ Công suất để truyền động bơm: N= P.QV − 10 6η t +/ Công suất truyền động động dầu: P.QV η t −2 N= 10 Trong đó: N [W], [kW]; Chương 1: Cơ sở lý thuyết - 28 - (3.15) (3.16) (3.17) Giáo trình truyền động thủy khí p [bar], [N/m2]; [m / s] QV η t [%] Lưu lượng bơm lý thuyết không phụ thuộc áp suất (trừ bơm ly tâm), mà phụ thuộc vào kích thước hình học vận tốc quay Nhưng thực tế rò rỉ qua khe hở khoang hút khoang đẩy, nên lưu lượng thực tế nhỏ lưu lượng lý thuyết giảm dần áp suất tăng Một yếu tố gây mát lượng tượng hỏng Hiện tượng thường xuất hiện, ống hút nhỏ dầu có độ nhớt cao Khi lọc đặt đường hút bị bẩn, với tăng sức cản dòng chảy,lưu lượng bơm giảm dần, bơm làm việc ngày ồn cuối tắc hẳn Bởi cần phải lưu ý lúc lắp ráp để ống hút to, ngắn thẳng 3.1.4 Các loại động dầu a Bơm với lưu lượng cố định +/ Bơm bánh ăn khớp ngoài; +/ Bơm bánh ăn khớp trong; +/ Bơm pittơng hướng trục; +/ Bơm trục vít; +/ Bơm pittông dãy; +/ Bơm cánh gạt kép; +/ Bơm rôto b.Bơm với lưu lượng thay đổi +/ Bơm pittông hướng tâm; +/ Bơm pittông hướng trục (truyền đĩa nghiêng); +/ Bơm pittông hướng trục (truyền khớp cầu); +/ Bơm cánh gạt đơn 3.1.5 Bơm bánh a Nguyên lý làm việc [lít/phút], Chương 1: Cơ sở lý thuyết - 29 - Giáo trình truyền động thủy khí Hình 3.6 Ngun lý làm việc bơm bánh Nguyên lý làm việc bơm bánh thay đổi thể tích: thể tích buồng hút A tăng, bơm hút dầu, thực chu kỳ hút; nén thể tích giảm, bơm đẩy dầu buồng B, thực chu kỳ nén Nếu nh− đ−ờng dầu bị đẩy ta đặt vật cản (ví dụ nh− van), dầu bị chặn tạo nên áp suất định phụ thuộc vào độ lớn sức cản kết cấu bơm b Phân loại Bơm bánh loại bơm dùng rộng rãi có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo Phạm vi sử dụng bơm bánh chủ yếu hệ thống có áp suất nhỏ máy khoan, doa, bào, phay, máy tổ hợp, Phạm vi áp suất sử dụng bơm bánh từ 10 ữ 200bar (phụ thuộc vào độ xác chế tạo) Bơm bánh gồm có: loại bánh ăn khớp ngồi ăn khớp trong, thẳng, nghiêng chử V Loại bánh ăn khớp đ−ợc dùng rộng rãi chế tạo dễ hơn, nh−ng bánh ăn khớp có kích th−ớc gọn nhẹ 3.1.6 Bơm trục vít 3.1.7 Bơm cánh gạt 3.1.8 Bơm pít tơng 3.1.9 Tiêu chuẩn chọn Bơm 3.2 Xilanh truyền động 3.2.1 Nhiệm vụ 3.2.2 Phân loại 3.2.3 Cấu tạo xilanh 3.2.4 Một số xilanh thông dụng 3.3 Bể dầu 3.3.1 Nhiệm vụ 3.3.2 Chọn kích thước bể dầu 3.3.3 Chon kết cấu bể dầu 3.4 Bộ lọc 3.4.1 nhiệm vụ 3.4.2 Phân loại kích thước lọc 3.4.3 Phân loại theo kết cấu 3.4.4 Cách lắp lọc hệ thống 3.5 Đo áp suất lưu lượng 3.5.1 Đo áp suất 3.5.2 Đo lưu lượng 3.6 Bình trích chứa 3.6.1 Nhiệm vụ 3.6.2 Phân loại Chương 1: Cơ sở lý thuyết - 30 - Giáo trình truyền động thủy khí CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC Mục tiêu bài: Thiết kế sơ đồ mạch điều khiển thủy lực với phần tử yêu cuầ cho trước Nội dung bài: Thời gian: 4.1 Ứng dụng truyền động thủy lực 4.1.1 Mục đích 4.1.2 Các sơ đồ thủy lực 4.1.3 Máy dập thủy lực điều khiểu tay 4.1.4 Cơ cấu rót tự động cho cơng nghệ đúc 4.1.5 Cơ cấu nâng hạ chi tiết sơn lò sấy 1.6 Cơ cấu kẹp chi tiết gia công 4.1.7 Máy khoan bàn 4.2 Thiết kế hệ thống truyền động thủy lực 4.2.1 Mục đích 4.2.2 Thiết kế hệ thông truyền động thủy lực (bài tập) Chương 1: Cơ sở lý thuyết - 31 - Giáo trình truyền động thủy khí PHẦN : HỆ THỐNG KHÍ NÉN CHƯƠNG 5: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ KHÍ NÉN Mục tiêu bài: Trình bày ưu nhược điểm hệ thống điều khiển khí nén từ so sánh với ưu nhược điểm hệ thống điều khiển thủy lực Nội dung bài: Thời gian: 5.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG BẰNG KHÍ NÉN 5.1.1 Lịch sử phát triển - Năng lượng khí nén sử dụng vào máy móc, thiết bị vào năm đầu kỷ 19 đến năm 1880 hệ thống phanh khí nén áp dụng vào hệ thống máy móc 5.1.2 Khả ứng dụng khí nén a Trong lĩnh vực điều khiển Vào năm 50 60 kỷ 20, trình tự động hóa sản xuất kỹ thuật áp dụng mạnh mẽ, rộng rãi nhiều lĩnh vực khác như: + Hệ thống gá kẹp máy công cụ, hệ thống phun sơn,… + Hệ thống ĐKKN dùng rộng rãi dây truyền vận chuyển, kiểm tra, đóng gói bao bì,… b Hệ thống truyền động: - Các dụng cụ thiết bị máy móc có va đập: máy dập, khai thác than, đá máy móc xây dựng… - Truyền động qua: Truyền động quay động công suất lớn khí nén 5.2 NHỮNG ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG BẰNG KHÍ NÉN 5.2.1 Ưu điểm - có khả truyền động xa, độ nhớt động học khí nén nhỏ - Nguồn lượng khí nén khơng giới hạn thải ngược mơi trường mà khơng gây ôi nhiễm Chương 1: Cơ sở lý thuyết - 32 - Giáo trình truyền động thủy khí - Hệ thống sử dụng khí nén sạch, nên thường dùng máy móc y học cơng nghiệp nhẹ,… 5.2.2 Nhược điểm - Lực để truyền tải đến cấu chấp hành thấp, tính đàn hồi khí nén cao - Tải trọng hệ thống thay đổi, vận tốc truyền động thay đổi, khả đàn hồi khí nén cao Do khó thực chuyển động thẳng, quay 5.2.3 Khả ứng dụng khí nén; a Trong lĩnh vực điều khiển b Hệ thống truyền động 5.3 ĐƠN VỊ ĐO CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN 5.3.1 Áp suất Đơn vị đo áp suất theo hệ SI Pascal Một Pascal áp suất phân bố lên bề mặt có diện tích 1m với lực tác dụng vng góc lên mặt 1N 1Pa = 1N/m2 1pa = 1kg/s2/m2 = 1kg/ms2 Ngồi ta cịn dùng đơn vị bar 1bar = 105Pa 5.3.2 Lực Đơn vị lực Newton (N) Một N tác dụng lên đối trọng có khối lượng 1kg với vận tốc 1m/s2 1N = 1kgm/s2 5.3.3 Công suất Đơn vị công suất Watt (W) 1W công suất thời gian giây sinh lượng (J) 1W = 1Nm/s (Joule: công sinh tác động cùa 1N để vật thể dịch chuyển quảng đường 1m 1J = 1Nm CHƯƠNG 6: CÁC PHẦN TỬ ĐIỀU KHIỂN BẰNG KHÍ NÉN Mục tiêu bài: Trình bày cơng dụng ký hiệu phần tử van đảo chiều, van logic, van tiết lưu, Van chặn Nội dung bài: Thời gian: 6.1 Cơ cấu chấp hành Cơ cấu chấp hành có nhiệm vụ biến đổi lượng áp suất khí nén thành lượng học Cơ cấu chấp hành thực chuyển động thẳng (xylanh), chuyển động quay (động khí nén) Xy lanh Chương 1: Cơ sở lý thuyết - 33 - Giáo trình truyền động thủy khí a Xy lanh tác dụng đơn ( xy lanh tác dụng chiều ) Áp lực tác động vào xy lanh đơn phía, phía ngược lại lị xo tác động hay ngoại lực tác động Hình 6.1: Xy lanh tác dụng đơn ký hiệu b Xylanh màng Nguyên lý hoạt động xylanh màng tương tự xylanh tác dụng chiều Xylanh màng kiểu cuộn có khoảng chạy lớn xylanh màng kiểu hộp Hình 6.2 Xy lanh tác dụng đơn kiểu màng Chương 1: Cơ sở lý thuyết - 34 - Giáo trình truyền động thủy khí Hình 6.3: Xy lanh tác dụng đơn ( hãng Festo ) c Xylanh tác dụng chiều (xylanh tác dụng kép) Nguyên lý hoạt động xylanh tác dụng chiều (tác dụng kép) áp suất khí nén dẫn vào phía xylanh Cửa nối mặt đáy píttơng Cửa nối mặt trước píttơng Mặt đáy pittơng Mặt trước píttơng Bề mặt xy lanh bề mặt píttơng Tiết diện cần píttơng Đay xy lanh Nắp xy lanh Hình 6.4: Xy lanh tác dụng chiều - Xylanh tác dụng chiều, khơng có phận giảm chấn cuối khoảng chạy Hình 6.5: Xy lanh tác dụng chiều khơng có phận giảm chấn ký hiệu Chương 1: Cơ sở lý thuyết - 35 - Giáo trình truyền động thủy khí Hình 6.6: Xy lanh tác dụng chiều có phận giảm chấn điều chỉnh ký hiệu d Xy lanh kiểu băng đai Nguyên lý hoạt động xylanh kiểu băng đai: Bàn trượt nối với pittông băng đai Khi pittông chuyển động, băng đai truyền qua lăn bàn trượt chuyển động Trong trình chuyển động, bàn trượt muốn dừng lại vị trí bất kỳ, cách cho khí nén vào cửa nối , vào cấu phanh 9, 10, 11 Trong trình chuyển động, bàn trượt trượt mặt dẫn hướng, loại trừ khả bàn trượt bị lật Tùy theo kết cấu loại phanh, xylanh kiểu băng đai có độ xác thời gian đóng, hãm khác 1.Bàn trượt 2.Cửa nối để phanh bàn trượt khí nén 3.Con lăn 4.Vịng đệm băng tải 5.Băng tải 6.Pittơng 7.Vòng đệm dẫn hướng 8.Vòng đệm 9.Đĩa phanh 10 Guốc phanh 11 Má phanh 12 Đầu khối xylanh e Xy lanh nhiều vị trí điều chỉnh Xylanh nhiều vị trí điều chỉnh:gồm xylanh tác dụng kép nối lại với Như cửa nối 1,2,3,4 hoán vị nhận vị trí tương ứng 0,1,2,3 Chương 1: Cơ sở lý thuyết - 36 - Giáo trình truyền động thủy khí Hình 6.7: Xy lanh nhiều vị trí điều chỉnh g Xylanh quay Nguyên lý hoạt động xylanh quay răng: Phạm vi quay 900, 1800 3600 Hình 6.8: Xy lanh quay h Phần tử đệm kín xylanh Vịng đệm dạng thích hợp cho xy lanh chịu đựng áp suất cao, lực ma sát loại đệm lớn Vật liệu phần tử đệm kín thường làm từ cao su tổng hợp cao su tự nhiên Có khả chịu đựng dầu, mỡ, nhiệt độ tiêu chuẩn cho phần tử đệm kín Chương 1: Cơ sở lý thuyết - 37 - Giáo trình truyền động thủy khí Hình 6.9: Các phần tử đệm kín xy lanh 6.2 Van đảo chiều Van đảo chiều có nhiệm vụ điều khiển dịng lượng cách đóng, mở hay chuyển đổi vị trí , để thay đổi hướng dòng lượng 6.2.1 Nguyên lý hoạt động van đảo chiều Nguyên lý hoạt động van đảo chiều, xem hình sau Khi chưa có tín hiệu tác động vào cửa (12), cửa (1) bị chặn cửa (2) nối với cửa (3) Khi có tín hiệu tác động vào cửa (12), ví dụ tác động khí nén, nịng van dịch chuyển phía bên phải, cửa (1) nối với cửa (2) cửa (3) bị chặn Trường hợp tín hiệu tác động vào cửa (12) đi, tác động lực lò xo, nịng van trở vị trí ban đầu Hình 6.10: Nguyên lý hoạt động van đảo chiều 6.2.2 Kí hiệu van đảo chiều Chuyển đổi vị trí nịng van biểu diễn vng liền với chữ o,a,b,c hay số 0,1,2 , Chương 1: Cơ sở lý thuyết - 38 - Giáo trình truyền động thủy khí Hình 6.11: Ký hiệu chuyển đổi vị trí nịng van Vị trí “ khơng ” ký hiệu vị trí, mà van chưa có tác động tín hiệu ngồi vào Đối với van có vị trí, vị trí giữa, ký hiệu “ o ” vị trí “ khơng ” Đối với van có vị trí, vị trí “ khơng ” là“ a ” là“ b ”, thơng thường vị trí bên phải “ b ” vị trí “ khơng ” Cửa nối van ký hiệu sau: Ký hiệu theo ISO 5599 Ký hiệu theo ISO 1219 Cửa nối với nguồn (từ lọc khí) P Cửa nối làm việc 2,4,6 A, B, Cửa xả khí 3,5,7 R, S , Cửa nối tín hiệu điều khiển 12,14 X, Y Ký hiệu tên gọi van đảo chiều, van đảo chiều cửa, vị trí Hình 6.12b van đảo chiều cửa, vị trí Hình 6.11: Chương 1: Cơ sở lý thuyết Ký hiệu tên gọi van đảo chiều - 39 - Giáo trình truyền động thủy khí 6.2.3 Các tín hiệu tác động Nếu ký hiệu lị xo nằm phía bên phải ký hiệu van đảo chiều, van đảo chiều có vị trí ² khơng ², vị trí vng phía bên phải ký hiệu van đảo chiều ký hiệu ²0² Điều có nghĩa chừng chưa có tác động vào nịng van, lị xo tác động giữ vị trí Tác động phía đối diện van, ví dụ: Tín hiệu tác động cơ, khí nén hay điện giữ vng phía bên trái van ký hiệu ²1² a Các tín hiệu tác động tay b Các tín hiệu tác động khí nén c Các tín hiệu tác động Chương 1: Cơ sở lý thuyết - 40 - Giáo trình truyền động thủy khí 6.3.3 Van đảo chiều có vị trí “0” a Van 2/2 b Van 3/2 Van đảo chiều 3/2 tác động - không tác động ( Hãng Festo ) c Van 4/2 d Van 5/2 6.3.4 Van đảo chiều khơng có vị trí “0” Chương 1: Cơ sở lý thuyết - 41 - Giáo trình truyền động thủy khí a Van 3/2 b Van 4/3 6.3 Van chặn 6.3.1 Van chiều 6.3.2 Van logic OR 6.3.3 Van logic AND 6.4 Van xả khí nhanh 6.5 Van tiết lưu a Van tiết lưu có tiết diện khơng đổi b Van tiết lưu có tiết diện thay đổi c Van tiết lưu chiều 6.6 Van điều chỉnh thời gian a Rơ le thời gian đóng chậm b Rơ le thời gian ngắt chậm CHƯƠNG 7: ỨNG DỤNG VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN 7.1 Hệ thống điều khiển khí nén 7.1.1 Biểu đồ trạng thái 7.1.2 Các phương pháp điều khiển a Điều khiển tay b Điều khiển theo rơ le thời gian c Điều khiển theo hành trình d Điều khiển theo tầng e Điều khiển theo nhịp Chương 1: Cơ sở lý thuyết - 42 - ... 7.5 Van điều chỉnh thời gian 7.6 Van chân không 7.7 Cảm biến tia CHƯƠNG 8: HỆ THỐNG ĐIỀU KHI? ??N KHÍ NÉN VÀ ĐIỆN KHÍ NÉN 8.1 Hệ thống điều khi? ??n khí nén 8.2 Hệ thống điều khi? ??n điện khí nén TÀI... 7.1.2 Các phương pháp điều khi? ??n a Điều khi? ??n tay b Điều khi? ??n theo rơ le thời gian c Điều khi? ??n theo hành trình d Điều khi? ??n theo tầng e Điều khi? ??n theo nhịp Chương 1: Cơ sở lý thuy? ??t - 42 - ... 1: Cơ sở lý thuy? ??t - 31 - Giáo trình truyền động thủy khí PHẦN : HỆ THỐNG KHÍ NÉN CHƯƠNG 5: CƠ SỞ LÝ THUY? ??T VỀ KHÍ NÉN Mục tiêu bài: Trình bày ưu nhược điểm hệ thống điều khi? ??n khí nén từ so sánh