Thiết kế mô hình của thiết bị nâng hạ hoạt động bằng khí nén và điều khiển điện

Mơ hình thiết bị nâng hạ hoạt động khí nén điều khiển điện LỜI MỞ ĐẦU Kĩ thuật Khí nén ngành khoa học nghiên cứu, khảo sát, vận dụng, ứng dụng lí thuyết truyền động lí thuyết điều khiển tự động sản xuất công nghiệp Chúng sử dụng dạng hệ truyền động kẹp giữ, vận chuyển, nâng hạ , phanh hãm, cấu tự động hóa, thiết bị đo kiểm Các hệ khí nén sử dụng rộng rãi có nhiều ưu điểm mà hệ truyền động khác khơng có được, : - Kết cấu, sử dụng điều khiển đơn giản - Độ tin cậy làm việc cao - Dễ sửa chữa bảo dưỡng thay - Độ an tồn làm việc cao mơi trường dễ cháy, nổ, làm việc mơi trường khắc nghiệt ( phóng xạ, hóa chất ) Với ưu điểm trên, khí nén ngày ứng dụng rộng rãi lĩnh vực công nghiệp kĩ thuật , góp phần làm tăng suất lao động , đem lại hiệu cao kinh tế Một ứng dụng hệ thống khí nén cơng nghiệp là: Máy nâng sản phẩm tự động Với đề tài : “THIẾT KẾ MƠ HÌNH CỦA THIẾT BỊ NÂNG HẠ HOẠT ĐỘNG BẰNG KHÍ NÉN VÀ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN” Chúng em sâu tìm hiểu, nghiên cứu kết cấu nguyen lý làm việc thiết bị nâng hạ , phuơng thức bảo dưỡng khuyến cáo cần thiết cho người vận hành máy, nhằm nâng cao hiệu làm việc, phòng chống hư hỏng, góp phần quan trọng đảm bảo an tồn hoạt động sản xuất Đồ án đựơc chia làm chương : Chương : Kĩ thuật khí nén Chương : Xây dựng thiết kế máy nâng hạ Chương : Đánh giá máy - Bảo dưỡng Đựơc hướng dẫn tận tình thầy Nhã Tường Linh trung tâm Đào Tạo Bảo Dưỡng Công Nghiệp tạo điều kiện cho chúng em hoàn thành đồ án Mặc dù có nhiều cố gắng , song vốn kiến thức thời gian hạn hẹp nên viết chúng em không tránh khỏi thiếu sót cần bổ sung Chúng Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nôi - Trung tâm đào tạo bảo dưỡng công nghiệp Mơ hình thiết bị nâng hạ hoạt động khí nén điều khiển điện em kính mong nhận góp ý chân thành, bảo tận tình q thầy để viết chúng em hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nôi - Trung tâm đào tạo bảo dưỡng công nghiệp Mô hình thiết bị nâng hạ hoạt động khí nén điều khiển điện CHƯƠNG I KỸ THUẬT KHÍ NÉN Trong năm cuối kỷ 20 bước sang kỷ 21, với phát triển kinh tế hội nhập với kinh tế giới, ngành công nghiẹp Việt Nam thay đổi cách nhanh chóng Cơng nghệ thiết bị thay công nghệ lạc hậu thiết bị cũ kĩ Các thiết bị, công nghệ tiên tiến với hệ thống điều khiển khí nén, dầu ép, điện - điện tử, máy tính sử dụng rộng rãi công nghiệp: dây chuyền tự động chế biến thực phẩm bia, nước ngọt, dây truyền tự động chế biến thức ăn gia súc, máy dập tự động Có thể nói khí nén ngành ứng dụng nhiều ngành công nghiệp đại Việt Nam 1.1 Ưu nhược điểm khí nén : Việc chọn lựa cơng nghệ thích hợp ln ln địi hỏi hiểu biết sâu đặc điểm công nghệ  Ưu điểm Số lượng: Khơng khí có khắp nơi, sẵn sàng để nén với số lượng khơng hạn chế Vận chuyển: Khí nén vận chuyển dễ dàng đường ống, khoảng cách xa Các đường ống trở không cần thiết Lưu trữ : Máy nén khí khơng cần thiết phải ln ln hoạt động Khí nén đựng bình chứa, dùng theo nhu cầu; khí nén vận chuyển bình chứa (trong chai chẳng hạn) Nhiệt độ : Khí nén khơng nhạy với thay đổi nhiệt độ Chống cháy nổ : Khơng có nguy hiểm nổ , cháy khí nén Sạch : Khí nén sạch; trường hợp bị rị rỉ đường ống thiết bị; khơng sợ gây nhiễm Đặc tính cần thiết vài ngành kỹ nghệ chẳng hạn kỹ nghệ thực phẩm, dệt, gỗ da Chế tạo thiết bị: Việc thiết kế linh kiện khí nén khác đơn giản Điều dẫn đến giá thành thấp Vận tốc: Khí nén lưu chất chảy nhanh, điều cho phép đạt đến vận tốc làm việc cao (vận tốc làm việc xy lanh khí khoảng từ đến m/s) Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nôi - Trung tâm đào tạo bảo dưỡng cơng nghiệp Mơ hình thiết bị nâng hạ hoạt động khí nén điều khiển điện Điều chỉnh: Vận tốc lực tác dụng thiết bị khí nén điều chỉnh cách từ từ (tăng dần) Quá tải: Các công cụ thiết bị khí nén cho phép tải mà khơng bị phá hỏng (thí dụ khơng làm kẹt động hay kẹt xylanh) Để hạn chế cách xác phạm vi ứng dụng khí nén, ta cần thiết phải biết đến nhược điểm khí nén  Nhược điểm: Xử lý trước: Khí nén phải chuẩn bị trước Bất kỳ dấu vết không tinh khiết độ ẩm không chấp nhận (làm mịn phần tử khí nén) Tính nén được: Khí nén khơng cho phép piston đạt vận tốc chậm, đều, số Lực sinh ra: Thông thường áp suất làm việc bars Do vậy, lực sinh bị giới hạn tiết diện piston Thốt: Thốt khí gây tiếng ồn, nhờ vào giảm tiếng ồn, ngày vấn đề phần lớn giải Giá thành: Khí nén nguồn lượng đắt sản xuất giá thành phần lớn bù lại nhờ giá thành tương đối thấp hiệu suất cao thiết bị 1.2 Đặc tính khơng khí mơi trường Lớp khơng khí bao quanh gồm 78 % azốt, 21 % ơxygen, % khí cacbonic, hydrô gien, acgôn, krypton, xê non, hêlium Ở áp suất khí - Khối lượng riêng khơng khí 0°C 1,293 kg/ m3 - Nhiệt độ hoá lỏng –192°C Độ ẩm khơng khí điểm đơng sương Khơng khí chứa nước bên với số lượng tùy thuộc vào điều kiện nhiệt độ áp suất Ở nhiệt độ cho : - Áp suất sôi áp suất mà nước bốc - Áp suất nước bão hồ áp suất nước khơng cịn bốc Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nôi - Trung tâm đào tạo bảo dưỡng cơng nghiệp Mơ hình thiết bị nâng hạ hoạt động khí nén điều khiển điện - Độ ẩm tương đối = Không khí gọi khơ độ ẩm tương đối = 0% (đo độ ẩm 0) Khơng khí gọi bão hoà độ ẩm tương đối = 100% (đo độ ẩm 100) Điểm đông sương nhiệt độ phải giảm thể tích khơng khí để độ ẩm trở thành 100 1.3 Đặc tính khí nén Khơng khí xung quanh ta có áp suất thay đổi theo: - Cao độ so với mực biển - Vị trí địa lý - Khí tượng 1.3.1 Khái niệm áp suất khí Khối lượng khí chịu tác dụng trọng lực tạo áp suất tất phần tử, áp suất gọi áp suất khí Áp suất 1013 mbar mực nước biển, 0°C vĩ tuyến 45° 1.3.2 Khái niệm chân không tuyệt đối Nếu khí biến xung quanh đất, áp suất khơng cịn nữa: ta có chân khơng tuyệt đối Chân không tuyệ t đối dùng để tham chiếu Áp suất biểu diễn so với chân không tuyệt đối có tên áp suất tuyệt đối 1.3.3 Áp suất tương đối hay áp suất đo Áp suất tương đối áp suất đọc so với áp suất khí Khí dùng cơng nghiệp lúc đầu khơng khí áp suất khí quyển, tăng lên áp suất cao gọi áp suất tương đối hay áp suất đo Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nôi - Trung tâm đào tạo bảo dưỡng công nghiệp Mô hình thiết bị nâng hạ hoạt động khí nén điều khiển điện 1.3.4 Tính chất khí nén 1.3.4.1 Tính lưu chất Các phân tử khí nén đề kháng chúng di chuyển tương 1.3.4.2 Tính đàn hồi Được giữ bình chứa kín, khí nén tác dụng lên tất phần tử thành bình áp suất điểm Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nôi - Trung tâm đào tạo bảo dưỡng cơng nghiệp Mơ hình thiết bị nâng hạ hoạt động khí nén điều khiển điện 1.3.4.3 Tính nén Khí nén sẵn sàng thay đổi thể tích theo ý muốn Tính chất cuối cho ta trạng thái: - Nén ta giảm thể tích - Dãn ta tăng thể tích Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nôi - Trung tâm đào tạo bảo dưỡng công nghiệp Mơ hình thiết bị nâng hạ hoạt động khí nén điều khiển điện 1.4 Máy nén khí đại cương Để sản xuất khí nén, người ta dùng thiết bị gọi máy nén khí: máy cung cấp áp suất làm việc Ta phân biệt hai loại máy nén khí: - Các máy nén khí thể tích làm việc theo ngun lý thể tích, có ngun lý hoạt động nén khơng khí hút vào cách làm giảm thể tích - Nén lưu chất thể tích lớn: + Thể tích tăng -> pha hút + Thể tích giảm -> pha nén Chuyển động tạo nén chia làm nhóm • Tịnh tiến : piston tác động đơn có bơi trơn khơng piston tác động kép có bơi trơn khơng piston vi sai màng • Quay : cánh gạt có bơi trơn khơng vis có bơi trơn khơng bánh - Các máy nén khí động học có nguyên lý hoạt động lượng áp suất có nhờ tăng vận tốc khối khơng khí hút vào Đây loại máy nén ly tâm, loại dọc trục hướng kính Để chọn máy nén khí, ta phải đánh giá thơng số khác hệ thống: áp suất, lưu lượng, chất lượng khơng khí,cách chọn cơng suất kiểu máy nén cho để có hiệu suất cao Ghi chú:Nếu cần lực, ta phải ưu tiên cho áp suất Nếu cần vận tốc, ta phải ưu tiên cho lưu lượng Các kiểu máy nén khác nhau: 1.4.1 Máy nén kiểu piston Đây may nén xưa nhất; từ lâu chúng máy nén phổ biến công nghiệp 1.4.1.1 Nguyên lý Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nôi - Trung tâm đào tạo bảo dưỡng cơng nghiệp Mơ hình thiết bị nâng hạ hoạt động khí nén điều khiển điện - Khơng khí hút vào xuyên qua lọc thích hợp Khi piston xuống Van nén đóng Van hút mở giảm áp: PHA HÚT - Ở điểm chết phía dưới, van hút đóng, buồng nén khép kín - Piston trở lên, áp suất tăng, van nén mở: PHA NÉN - Ở điểm chết phía trên, van nén đóng Các lị xo đặt van cho phép tạo việc mở trễ đóng sớm van để: • Tăng sụt áp nhằm giúp việc điền đầy • Tăng việc nén Các piston loại tác động đơn, tác động kép vi sai  Ưu điểm Các máy nén kiểu piston có ưu điểm : - Cứng vững - Có hiệu suất cao - Nguyên lý mặt công nghệ đơn giản dễ hiểu - Bảo quản đơn giản Ngoài ra, máy nén piston cho phép có áp suất cao nén nhiều tầng  Nhược điểm Các nhược điểm máy nén khí piston thể là: - Gây tượng dao động đáng kể: tiếng ồn, địi hỏi đất thích hợp - Giá thành bảo quản cao: thay van secmăng - Cung cấp lưu lượng khí nén khơng Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nôi - Trung tâm đào tạo bảo dưỡng cơng nghiệp Mơ hình thiết bị nâng hạ hoạt động khí nén điều khiển điện Chú ý: Có máy nén piston khơng bôi trơn dùng cho ứng dụng đặc biệt 1.4.1.2 Máy nén kiểu máy nén piston khác Piston không bôi trơn: - Khơng khí khơng bơi trơn đưa vào bên máy nén khơng khí nóng bão hồ nước Như có nhiều khả ơxy hóa, ngồi phần tử mài mịn đưa vào Do vậy, chi tiết chuyển động làm thép nhiệt luyện nhôm, secmăng teflon Các ứng dụng: kỹ nghệ sấy, quân đội, ngành nha, bệnh viện, dụng cụ thiết bị, phịng thí nghiệm, máy lạnh, điện tử, khí (butan, propan) Máy nén cấp: - Một hay nhiều piston lắp song song cung cấp áp suất từ đến bars Máy nén nhiều tầng: - Khơng khí nén nhiều lần liên tiếp tầng khác Buồng lạnh - Hai tầng, áp suất có từ 15 đến 18 bars - Ba tầng, áp suất có đưọc đạt đến 130 bars - Bốn tầng, áp suất có đạt đến 350 bars Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nôi - Trung tâm đào tạo bảo dưỡng công nghiệp