Đề cương bài giảng thực tập điện khí nén

BỘ CƠNG THƯƠNG TẬP ĐỒN DỆT MAY VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐĂNG KINH TẾ - KỸ THUẬT VINATE TP.HCM ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG THỰC TẬP ĐIỆN-KHÍ NÉN LƯU HÀNH NỘI BỘ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH THÁNH 05 NĂM 2018 LỜI NĨI ĐẦU Ứng dụng khí nén có từ thời kỳ trước công nguyên, nhiên phát triển khoa học kỹ thuật thời khơng đồng bộ, kết hợp kiến thức học, vật lý, vật liệu…còn thiếu Cho nên phạm vi ứng dụng khí nén cịn hạn chế Mãi đến kỷ 17, nhà kỹ sư chế tạo người Đức Guerike, nhà toán học nhà triết học người Pháp Pascal, nhà vật lý người Pháp Papin xây dựng nên tảng ứng dụng khí nén Với phát triển mạnh mẽ lượng điện, vai trị sử dụng lượng khí nén bị giảm dần Tuy nhiên việc sử dụng lượng khí nén đóng vai trị cốt yếu lĩnh vực mà sử dụng lương điện nguy hiểm, sử dụng lượng khí nén dụng cụ nhỏ, truyền động với vận tốc lớn, sử dụng lượng khí nén thiết bị búa hơi, dụng cụ dập, tán đinh… Và nhiều dụng cụ khác đò gá kẹp chi tiết Sau chiến tranh giới thứ 2, việc ứng dụng lượng khí nén kỹ thuật điều khiển phát triển mạnh mẽ Với dụng cụ, thiết bị, phần tử khí nén sáng chế ứng dụng lĩnh vực khác nhau, kết hợp nguồn lượng khí nén với điện – điện tử nhân tố định cho phát triển kỹ thuật điều khiển tương lai Cuốn đề cương giảng “Thực hành điện khí nén” cung cấp cho em sinh viên ngành kỹ thuật tập ứng dụng kết hợp khí nén với điện – điện tử i MỤC LỤC Lời nói đầu Mục lục Bài 1: Điều khiển xy lanh trục đơn tác động đơn van solenmoi 3/2 I Thiết kế mạch điều khiển II Chọn phần tử điều khiển III Lắp rắp mạch thiết kế IV Vận hành Bài 2: Điều khiển xy lanh trục đơn tác động kép van solenmoi 5/2 I Thiết kế mạch điều khiển II Chọn phần tử điều khiển III Lắp rắp mạch thiết kế IV Vận hành Bài 3: Điều khiển xy lanh trục đơn tác động đơn van solenmoi 5/3 I Thiết kế mạch điều khiển II Chọn phần tử điều khiển III Lắp rắp mạch thiết kế IV Vận hành Bài 4: Điều khiển dừng pít tơng vị trí gắn cơng tắc hành trình I Thiết kế mạch điều khiển II Chọn phần tử điều khiển III Lắp rắp mạch thiết kế IV Vận hành Bài 5: Điều khiển khoảng chuyển động pít tơng cơng tắc hành trình I Thiết kế mạch điều khiển II Chọn phần tử điều khiển III Lắp rắp mạch thiết kế IV Vận hành Bài 6: Điều khiển thiết bị khí nén với rơ le thời gian I Thiết kế mạch điều khiển II Chọn phần tử điều khiển III Lắp rắp mạch thiết kế IV Vận hành Tài liệu tham khảo ii Trang i ii 01 01 02 13 13 16 16 17 19 20 23 23 24 24 24 29 29 30 32 32 38 38 39 39 39 45 45 45 46 46 54 Bài ĐIỀU KHIỂN XY LANH TRỤC ĐƠN TÁC ĐỘNG ĐƠN BẰNG VAN SOLENOID 3/2 I THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN Mạch khí nén Hình 1.1 Mạch khí nén Mạch điều khiển Hình 1.2 Mạch điều khiển II CHỌN CÁC PHẦN TỬ ĐIỀU KHIỂN Máy nén khí kiểu pistong Trong doanh nghiệp, máy nén pistong sử dụng rộng rãi cho nén khí làm lạnh Các máy nén khí hoạt động nguyên lý bơm xe đạp đặc trung ổn định lưu lượng áp suất đẩy thay đổi, suất máy tỷ lệ thuận với tốc độ Tuy nhiên, công suất máy nén lại thay đổi 1.1 Cấu tạo - Máy nén pistong có nhiều cấu tạo khác nhau, bốn loại sử dụng nhiều là: thẳng đứng, nằm ngang, nối tiếp nằm ngang cân - đối xứng - Máy nén pittông trục đứng sử dụng khoảng công suất từ 50 – 150 cfm (foot khối/ phút) - Máy nén nằm ngang cân đối xứng sử dụng khoảng công suất từ 200– 5000 cfm (foot khối/ phút) sử dụng với nhiều cấp lên tới 10.000cfm với thiết kế cấp - Máy nén khí pistong loại máy nén khí tác động đơn q trình nén sử dụng phía pistong Nếu máy nén sử dụng phía pittong máy nén tác động kép - Máy nén cấp máy nén có q trình thực xylanh đơn số xylanh song song (hình 1.3) Hình 1.3 Mặt cắt máy nén pistong - Rất nhiều ứng dụng yêu cầu vượt khả thực tế cấp nén đơn lẻ Tỷ số nén cao (áp suất đẩy tuyệt đối/ áp suất hút tuyệt đối ) làm nhiệt độ cửa đẩy cao mức gây vấn đề thiết kế khác Điều dẫn đến nhu cầu sử dụng máy nén hai hay nhiều cấp cho yêu cầu áp suất cao với nhiệt độ khí cấp (cửa đẩy) thấp (1400C – 1600C) so với máy nén cấp (2050C – 2400C) Hình 1.4 Cấu tạo máy nén khí pistong cấp Trong sử dụng thực tế, nhà máy, xí nghiệp dùng máy nén pittong 100 mã lực nhiều cấp, hai nhiều bước nén ghép nối tiếp Khơng khí thường làm mát cấp đẻ giảm nhiệt đọ thể tích đưa vào cấp Máy nén khí pistong có sẵn dạng làm mát khơng khí làm mát nước, có bơi trơn khơng bơi trơn, bán dạng tổng thành trọn gói với dải áp suất cơng suất rộng 1.2 Nguyên lý hoạt động Nguyên lý hoạt động máy nén kiêu pittơng cấp Hình 1.5 Ngun lý hoạt động máy nén khí pistong cấp + Khơng khí hút vào pittong xuống, van nạp mở ra, van xả đóng lại áp suất giảm xuống Đây gọi pha hút + Ở điểm chết pittơng, van nạp đóng, buồng khí đóng kín + Pittông lên, áp suất tăng, van xả mở, gọi pha nén + Ở điểm chết pittơng, van xả đóng lại, van nạp mở chuẩn bị cho chu trình - Máy nén khí kiểu pittơng ấp hút lưu lượng đến10m3/phút bà áp suất nén bar, số trường hợp áp suất nén đến 10 bar 1.3 Ưu, nhược điểm máy nén khí kiểu pittơng: - Ưu điểm: Cứng, vững, hiếu suất cao, kết cấu vận hành đơn giản - Nhược điểm: Tạo khí nén theo xung, thường có dầu, ồn Hình 1.6 Máy nén khí kiểu pistong thực tế 1.4 Thơng số kỹ thuật + Công suất: 1.9KW/2.5 HP + Áp lực: 8kg/cm3 + Nguồn điện: 220V/50Hz + Dung tích bình nén: 23 lít + Lưu lượng khí: 190 (lít /phút) + Trọng lượng: 16kg Bộ cấp khí lối vào Trong số lĩnh vực, ví dụ như: dụng cụ cầm tay sử dụng truyền động khí nén, thiết bị, đồ gá đơn giản hệ thống điều khiển đơn giản dùng khí nén … cần sử dụng lọc khơng khí Bộ lọc khơng khí tổ hợp gồm phần tử: van lọc, van điều chỉnh áp suất, van tra dầu Hình 1.7 Bộ cấp khí lối vào 2.1 Van lọc: Van lọc có nhiệm vụ tách thành phần chất bẩn nước khỏi khí nén Có hai ngun lý thực hiện: - Chuyển động xốy dịng áp suất khí nén van lọc - Phần tử lọc xốp làm chất như: vải dây kim loại, giấy thấm ướt, kim loại thêu kết vật liệu tổng hợp Khí nén tạo chuyển động xốy qua xoắn kim loại, sau phần tử lọc, tùy theo yêu cầu chất lượng khí nén mà chọn loại phần tử lọc có loại từ 5m Hình 1.8.: Nguyên lý làm việc van lọc ký hiệu đến 7m trường hợp yêu cầu chất lượng khí nén cao, vật liệu phần tử lọc chọn sợi thủy tinh có khả tách nước đến 99% Những phần tử lọc dịng khí nén chuyển động từ ngồi Hình 1.8 Phần tử lọc 2.2 Van điều chỉnh áp suất Van điều chỉnh áp suất có cơng dụng giữ cho áp suất khơng đổi có thay đổi bất thường tải trọng làm việc phía đầu dao động áp suất đường vào Nguyên tắc hoạt động van điều chỉnh áp suất: điều chỉnh trục vít, Hình 1.9: Van điều chỉnh áp suất ký hiệu tức điều chỉnh vị trí đĩa van, trường hợp áp suất đường tăng lên so với áp suất điều chỉnh, khí nén qua lỗ thơng tác dụng lên màng, vị trí kim van thay đổi, khí nén qua lỗ xả khí ngồi Đến áp suất đường giảm xuống với áp suất điều chỉnh, kim van trở vị trí ban đầu 2.3 Van tra dầu Để giảm lực ma sát, ăn mòn rỉ sét phần tử hệ thống điều khiển khí nén, thiết bị van lọc có thêm van tra dầu Nguyên tắc tra dầu thực theo nguyên lý Ventury Điều kiện để dầu qua ống Ventury độ sụt áp p phải lớn áp suất cột dầu H Hình 1.10.: Van tra dầu Đồng hồ đo áp: Hình 1.11 Đồng hồ đo áp Van đảo chiều 3/2 4.1 Tác động học – đầu dị Van có cửa P, A R Có vị trí 0, Ớ vị trí 0: cửa P bị chặn, cửa A nối với cửa R Nếu đầu dị tác động vào từ vị trí van chuyển sang vị trí 1, cửa P nối với cửa A, cửa R bị chặn Khi đầu dị khơng cịn tác động van trở vị trí ban đầu lực nén lị xo ký hiệu Hình 1.12 Van đảo chiều 3/2 học- đầu dò 4.2 Van đảo chiều 3/2 tác động tay – nút ấn Hình 1.13 Ký hiệu van 3/2 tác động tay – nút ấn 4.3 Van đảo chiều 3/2 tác động nam châm điện qua van phụ trợ II CHỌN CÁC PHẦN TỬ ĐIỀU KHIỂN Máy nén khí Bộ cấp khí lối vào Đồng hồ đo áp Van 3/2 Van tiết lưu Nguồn 24V/DC Ống khí nén, giắc cắm điện, đèn báo… Cơng tắc bấm Van 5/3 solennoid 10 Relay 11 Công tắc hành trình III LẮP RÁP MẠCH THIẾT KẾ Khóa van cấp khí lối máy nén khí Nối đường nén khi: đấu lối chỉnh áp với lối vào van 5/3 đóng – ngắt khí, đồng hồ đo áp, lối vào van 3/2 solenoid, van tiết lưu, xy lanh trục đơn tác động kép Tắt công tắc khối nguồn Đấu nối phần điện: - Nối nguồn 24V với nút nhấn SW-1, cuộn solenoid trái van 5/3, Lap-1 - Nối nguồn 24V với nút nhấn SW-2, cuộn solenoid phải van 5/3, Lap-2 - Đấu nối sơ đồ điện cho RL1, RL2, RL3, RL4 - Lắp đặt cơng tắc hành trình tầm chuyển động đầu pistong, cho đầu pistong di chuyển qua làm đóng ngắt cơng tắc hành trình IV VẬN HÀNH Mở van cấp khí lối máy nén khí Quan sát áp lực đồng hồ cấp khí vào ~5 Mpa Nếu giá trị khác cần chỉnh lại áp lực khí cách nhấc nút chỉnh áp lên vặn giảm theo chiều ngược kim đồng hồ, tăng theo chiều kim đồng hồ Vặn mở van 3/2 cấp khí Quan sát giá trị đo áp đồng hồ đo So sánh giá trị đo với giá trị áp suất nguồn cấp Bật điện khối nguồn Đưa đầu pistong vào khoảng cơng tắc hành trình Nhấn nút SW-1 SW-2, quan sát dịch chuyển tự động tương ứng pistong Chỉnh van tiết lưu để pistong dịch chuyển với tốc độ vừa phải Xác định vị trí đảo chiều chuyển động pistong, quan sát đèn báo cơng tắc vị trí dừng Phân tích hoạt động sơ đồ 5.1 Khi mở van cấp khí lối máy nén khí 39 Hình 5.3 Đường áp mở van cấp khí lối máy nén khí 5.2 Khi mở van 3/2 cấp khí Hình 5.4 Đường áp mở van cấp khí lối máy nén khí 40 5.3 Khi nhấn nút SW-1 (pistong di chuyển hướng S1) Hình 5.5 Đường áp nhấn nút SW-1 41 5.4 Thời điểm pistong đè lên cử hành trình S1 Hình 5.6 Đường áp thời điểm pistong đè lên cử hành trình S1 42 5.3 pistong đảo chiều di chuyển hướng S2 Hình 5.7 Đường áp Pistong đảo chiều di chuyển hướng S2 43 5.4 Thời điểm pistong đè lên cử hành trình S2 Hình 5.8 Đường áp thời điểm pistong đè lên cử hành trình S2 44 Bài ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ KHÍ NÉN VỚI RELAY THỜI GIAN I THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN Mạch khí nén 3 X Y 40% 30% S2 S1 Hình 6.1 Mạch khí nén Mạch điều khiển +24V +24V 10 +24V 11 13 14 15 SW2 SW17 S1 S2 K4 K4 K3 RL3 RL1 RL1 RL2 RL2 K3 RL1 RL3 X RL2 Y RL4 0V RL4 14 RL4 RL3 0V 0V 13 10 Hình 6.2 Mạch điều khiển 45 14 15 II CHỌN CÁC PHẦN TỬ ĐIỀU KHIỂN Máy nén khí Bộ cấp khí lối vào Đồng hồ đo áp Van 3/2 Van 5/3 solennoid Van tiết lưu Xilanh trục đơn tác động kép Nguồn 24V/DC Ống khí nén, cơng tắc bấm, giắc cắm điện, đèn báo… 10 Relay 11 Công tắc hành trình III LẮP RÁP MẠCH THIẾT KẾ Khóa van cấp khí lối máy nén khí Nối đường nén khi: đấu lối chỉnh áp với lối vào van 5/3 đóng – ngắt khí, đồng hồ đo áp, lối vào van 3/2 solenoid, van tiết lưu, xy lanh trục đơn tác động kép Tắt công tắc khối nguồn Đấu nối phần điện: - Nối nguồn 24V với nút nhấn SW-1, cuộn solenoid trái van 5/3, Lap-1 - Nối nguồn 24V với nút nhấn SW-2, cuộn solenoid phải van 5/3, Lap-2 - Đấu nối sơ đồ điện cho RL1, RL2, RL3, RL4, K1, K2 - Lắp đặt cơng tắc hành trình tầm chuyển động đầu pistong, cho đầu pistong di chuyển qua làm đóng ngắt cơng tắc hành trình IV VẬN HÀNH Mở van cấp khí lối máy nén khí Quan sát áp lực đồng hồ cấp khí vào ~5 Mpa Nếu giá trị khác cần chỉnh lại áp lực khí cách nhấc nút chỉnh áp lên vặn giảm theo chiều ngược kim đồng hồ, tăng theo chiều kim đồng hồ Vặn mở van 3/2 cấp khí Quan sát giá trị đo áp đồng hồ đo So sánh giá trị đo với giá trị áp suất nguồn cấp Bật điện khối nguồn Đưa đầu pistong vào khoảng cơng tắc hành trình Nhấn nút SW-1 SW-2, quan sát dịch chuyển tự động tương ứng pistong Chỉnh van tiết lưu để pistong dịch chuyển với tốc độ vừa phải Xác định vị trí đảo chiều chuyển động pistong, quan sát đèn báo cơng tắc vị trí dừng Phân tích hoạt động sơ đồ 5.1 Khi mở van cấp khí lối máy nén khí 46 Hình 6.3 Đường áp mở van cấp khí lối vào - Sơ đồ đường áp Đầu máy nén khí Bộ lọc khí Van giảm áp Đồng hồ áp Cửa van 3/2 Hình 6.4 Sơ đồ đường áp 47 5.2 Khi mở van 3/2 cấp khí Hình 6.5 Đường áp mở van 3/2 -Sơ đồ đường áp Đầu máy nén khí Bộ lọc khí Van giảm áp Cửa van 5/3 Hình 6.6 Sơ đồ đường áp mở van 3/2 48 Đồng hồ áp Cửa 1-2 van 3/2 5.3 Khi nhấn nút SW-1 (Pistong di chuyển hướng S1) Hình 6.7 Đường áp nhấn SW-1 -Sơ đồ đường áp Đầu máy nén khí Xylanh Bộ lọVan tiết lưu Van tiết lưu trái Van giĐầu máy Cửa 1-2 van 5/3 Hình 6.8 Đường áp nhấn SW-1 49 Đồng hồ Xylanh áp Cửa 1-2 van 3/2 -Sơ đồ dòng điện +24 Tiếp điểm thường mở RL1 đóng (duy trì) RL1 cuộn solenoid X 0V Hình 6.9 Sơ đồ dịng điện nhấn SW-1 5.4 Thời điểm pistong đè lên cử hành trình S1 Hình 6.10 Đường áp thời điểm pistong đè lên cử hành trình S1 -Sơ đồ đường áp Đầu máy nén khí Xylanh Van giảm áp Bộ lọc khí Van tiết lưu trái Đồng hồ đo áp Cửa 1-2 van 3/2 Cửa 1-2 van 5/3 Hình 6.11 Sơ đồ đường áp thời điểm pistong đè lên cử hành trình S1 50 -Sơ đồ dịng điện +24V RL1 Tiếp điểm thường mở RL1 đóng (duy trì) Sau thời gian T1 tiếp điểm thường mở k3 đóng K3 cuộn solenoid X Cử hành trình S1 Hình 6.12 Sơ đồ dịng điện thời điểm pistong đè lên cử hành trình S1 5.3 Pistong đảo chiều di chuyển hướng S2 Hình 6.13 Đường áp nhấn SW-1 51 -Sơ đồ đường áp Đầu máy nén khí Bộ lọc khí Van tiết lưu phải Xylanh Van giảm áp Đồng hồ đo áp Cửa 1-2 van 3/2 Cửa 1-2 van 5/3 Hình 6.14 Sơ đồ đường áp Pistong đảo chiều di chuyển hướng S2 -Sơ đồ dòng điện Sau thời gian T1 tiếp điểm thường mở k3 đóng RL4 có điện Tiếp điểm thường mở k4 mở Cuộn solenoidY (Xylanh đảo chiều Hình 6.15 Sơ đồ dịng điện Pistong đảo chiều di chuyển hướng S2 5.4 Thời điểm pistong đè lên cử hành trình S2 Hình 6.16 Đường áp nhấn SW-1 52 -Sơ đồ đường áp Đầu máy nén khí Bộ lọc khí Đồng hồ đo áp Van giảm áp Cửa 1-2 van 3/2 Xylanh Cửa 1-2 van 5/3 Van tiết lưu trái Hình 6.17 Sơ đồ đường áp thời điểm pistong đè lên cử hành trình S2 -Sơ đồ dịng điện S2 bị đè làm K4 có điện Đến trình tự động lặp lại Sau thời gian T2 tiếp điểm thường mở k4 đóng Cuộn solenoid X RL3 Tiếp điểm thường mở k3 đóng Tiếp điểm thường mở RL1 đóng RL1 Hình 6.18 Sơ đồ dòng điện thời điểm pistong đè lên cử hành trình S2 53 ... khiển tương lai Cuốn đề cương giảng ? ?Thực hành điện khí nén? ?? cung cấp cho em sinh viên ngành kỹ thuật tập ứng dụng kết hợp khí nén với điện – điện tử i MỤC LỤC Lời nói đầu Mục lục Bài 1: Điều khiển... tay Khi dịng khí nén từ A qua B, lị xo đẩy màng chắn xuống dịng khí nén qua tiết diện A Khi dịng khí nén từ B sang A, áp suất khí nén thắng lực lò xo, đẩy màng chắn lên dịng khí nén qua khoẳng... sơ đồ 5.1 Khi mở van cấp khí lối máy nén khí 39 Hình 5.3 Đường áp mở van cấp khí lối máy nén khí 5.2 Khi mở van 3/2 cấp khí Hình 5.4 Đường áp mở van cấp khí lối máy nén khí 40 5.3 Khi nhấn nút