H Ệ TH Ố NG KHÍ NÉN
Đơn vị đo
6.Van khí nén trong hệ thống điều khiển 2 2
6.5.Van điều chỉnh thời gian
7.1 Xy lanh tác động đơn
7.2.Xy lanh tác động kép
7.4.Xy lanh quay bằng thanh răng
7.5.Lực đẩy của xy lanh
8.Thiết kế mạch điều khiển khí nén 4 4
8.2.Thiết kế mạch điều khiển theo tầng
9.Điều khiển điện-khí nén 2 2
9.2.Van đảo chiều điều khiển bằng nam châm điện
9.3.Mạch điều khiển điện-khí nén
2 BÀI 2: HỆ THỐNG THỦY LỰC 20 6 13 1
1.Định luật của chất lỏng 0,25 0,25
2.Đơn vị đo các đại lượng cơ bản 0,5 0,5
3.Thiết bị cung cấp và xử lý dầu 0,25 0,25
5.2.Tính toán xi lanh truyền lực
BÀI 1: HỆ THỐNG KHÍ NÉN
Các phần tử trong hệ thống khí nén đóng vai trò quan trọng, vì vậy trước khi thực hiện và áp dụng, chúng ta cần nắm vững nguyên lý và cấu tạo của các phần tử như van và cơ cấu chấp hành khí nén trong mạch.
Hệ thống khí nén bao gồm nhiều phần tử khí nén với cấu tạo và nguyên lý hoạt động khác nhau Việc hiểu rõ các kiến thức này sẽ giúp chúng ta điều khiển và thiết kế mạch khí nén một cách tối ưu hơn.
- Trình bày được cấu tạo và nguyên lý làm việc của các phần tử trong hệ thống điều khiển khí nén
- Lắp đặt được hệ thống điều khiển khí nén cơ bản
- Chủ động, sáng tạo và an toàn trong thực hành
Hệ thống khí nén là hệ thống mà trong đó các thiết bị hoạt động nhờ sự tác động của dòng khí nén
Năng lượng khí nén được tích lũy từ việc nén khí, cung cấp nguồn khí cho các hệ thống khí Quá trình này sử dụng máy nén để giảm thể tích và tăng áp lực, giúp khai thác hiệu quả nguồn khí từ môi trường.
Công nghệ khí nén ngày càng trở nên phổ biến trong ngành chế tạo, đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển máy móc phục vụ sản xuất Việc áp dụng công nghệ này không chỉ nâng cao hiệu quả sản xuất mà còn cải thiện chất lượng sản phẩm trong cuộc sống hàng ngày.
Các dụng cụ,thiết bị máy va đập:
Các thiết bị và máy móc đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực khai thác, bao gồm khai thác đá và than, cũng như trong các công trình xây dựng như hầm mỏ và đường hầm.
Động cơ quay sử dụng năng lượng khí nén có giá thành rất cao, với chi phí tiêu thụ điện cao gấp 10 đến 15 lần so với động cơ điện có cùng công suất Tuy nhiên, ưu điểm của động cơ khí nén là thể tích và trọng lượng nhỏ hơn 30% so với động cơ điện tương đương.
Dụng cụ vặn vít, máy khoan với công suất khoảng 3,5 kW, cùng với máy mài công suất 2,5 kW và máy mài có công suất nhỏ nhưng đạt tốc độ 100.000 vòng/phút, đều thích hợp sử dụng với truyền động bằng khí nén.
Truyền động thẳng bằng áp suất khí nén được ứng dụng rộng rãi trong các dụng cụ, đồ gá kẹp chi tiết, thiết bị đóng gói, máy gia công gỗ, thiết bị làm lạnh và hệ thống phanh ô tô.
Trong các thiết bị đo và kiểm tra máy nén khí
Đơn vị cơ bản của áp suất trong hệ đo lường SI là Pascal (Pa), được định nghĩa là áp suất phân bố đều trên bề mặt có diện tích 1m² với lực tác động vuông góc lên bề mặt đó là 1 Newton (N).
1Pa = 1N/m 2 1Pa = 1 kgm/s 2 /m 2 = 1 kg/ms 2 Trong thực tế người ta dùng đơn vị bội số của Pascal là Megapascal (MPa)
1Mpa = 10 6 Pa Ngoài ra còn sử dụng đơn vị bar:
Và đơn vị Kp/cm 2 (theo tiêu chuẩn Cộng hòa liên bang Đức)
1 bar = 1,02 Kp/ cm 2 Trong thực tế có thể coi: 1bar = 1Kp/cm 2 = 1at (Atmosphere)
Ngoài ra một số nước Anh, Mỹ còn sử dụng đơn vị đo áp suất (psi)
Ký hiệu: F Đơn vị của lực là Newton (N)
1N là lực tác động lên đối tượng có khối lượng 1kg với gia tốc 1m/s 2
Một kgf tạo ra gia tốc 1g (9,81m/s 2 ) khi tác dụng vào khối lượng 1kg
Hệ Anh: pound lực (lbsf)
Ký hiệu: A Đơn vị của công là Joule (J)
1J là công sinh ra dưới tác động của lực 1N để vật có thể dịch chuyển quảng đường là 1m 1 J = 1 Nm
Ký hiệu: P Đơn vị của công suất là Watt (W)
1W là công suất của một thiết bị thực hiện công bằng 1J trong 1s
3.5.Độ nhớt động Độ nhớt động không có vai trò quan trọng trong hệ thống điều khiển khí nén Đơn vị của độ nhớt động là m 2 /s
Độ nhớt động (v) của một chất được tính bằng công thức v = η/ρ, trong đó η là độ nhớt động lực (Pa.s) và ρ là khối lượng riêng (kg/m³) Một chất có độ nhớt động 1m²/s tương ứng với độ nhớt động lực 1Pa.s và khối lượng riêng 1kg/m³ Ngoài ra, độ nhớt động còn được đo bằng các đơn vị Stokes (St) hoặc CentiStockes (cSt).
Hình 1.1: Sự phụ thuộc áp suất, nhiệt độvà độ nhớt động của không khí
Hệ thống điều khiển khí nén hoạt động dựa trên nguồn cung cấp khí nén với áp suất và lượng phù hợp Áp suất khí được tạo ra từ máy nén khí, nơi năng lượng cơ học từ động cơ điện hoặc động cơ đốt trong được chuyển đổi thành năng lượng khí nén và nhiệt năng.
Hình 1.2: Máy nén khí kiểu Pittong
Hình 1.3: Máy nén khí kiểu cánh gạt
Hình 1.4: Máy nén khí kiểu trục vít
Bộ lọc khí có 3 phần tử: van lọc, van điều chỉnh áp suất và van tra dầu
-Van lọc khí là làm sạch các chất bẩn và ngưng tụ hơi nước chứa trong nó
Khí nén tạo ra chuyển động xoắn khi đi qua lá xoắn kim loại, sau đó được lọc qua phần tử lọc để tách các chất bẩn bám vào màng lọc, trong khi phân tử nước được giữ lại ở đáy bầu lọc Việc chọn phần tử lọc phụ thuộc vào yêu cầu chất lượng của khí nén, với kích thước phần tử lọc được khuyến nghị từ 20µm đến 50µm.
Van điều chỉnh áp suất có nhiệm vụ ổn định áp suất, ngay cả khi có sự thay đổi bất thường ở áp suất làm việc đầu ra hoặc dao động áp suất đầu vào Luôn luôn, áp suất đầu vào lớn hơn áp suất đầu ra.
Hình 1.6: Van lọc khí nén
Van điều chỉnh áp hoạt động thông qua việc điều chỉnh vít tác động lên màng kín Màng chịu áp suất từ đầu ra ở phía trên và lực lò xo từ vít điều chỉnh ở phía dưới Khi áp suất tại đầu tiêu thụ tăng, màng dịch chuyển ngược lại lực lò xo, hạn chế dòng khí qua van cho đến khi đóng kín Khi khí nén được tiêu thụ, áp suất đầu ra giảm, khiến đĩa van mở ra nhờ lực lò xo Để ngăn chặn sự dao động của đĩa van, lò xo cản được gắn trên đĩa van.
Hình 1.7: Van điều chỉnh áp suất
Van tra dầu là thiết bị quan trọng trong hệ thống điều khiển khí nén, giúp cung cấp bôi trơn cho các thiết bị, từ đó giảm thiểu ma sát, ngăn ngừa sự ăn mòn và gỉ sét.
6.Van khí nén trong hệ thống điều khiển
HỆ THỐNG THỦY LỰC
Van Chặn
Thực hành
BÀI 1: HỆ THỐNG KHÍ NÉN
Các phần tử trong hệ thống khí nén đóng vai trò rất quan trọng Để có thể hiểu và thực hiện các thao tác liên quan, trước tiên chúng ta cần nắm vững nguyên lý và cấu tạo của các phần tử van cũng như cơ cấu chấp hành khí nén trong mạch.
Hệ thống khí nén bao gồm nhiều phần tử khác nhau, mỗi phần tử có cấu tạo và nguyên lý hoạt động riêng biệt Việc nắm vững kiến thức về các phần tử này sẽ giúp chúng ta điều khiển và thiết kế mạch khí nén một cách tối ưu hơn.
- Trình bày được cấu tạo và nguyên lý làm việc của các phần tử trong hệ thống điều khiển khí nén
- Lắp đặt được hệ thống điều khiển khí nén cơ bản
- Chủ động, sáng tạo và an toàn trong thực hành
Hệ thống khí nén là hệ thống mà trong đó các thiết bị hoạt động nhờ sự tác động của dòng khí nén
Năng lượng khí nén được tạo ra bằng cách nén khí từ môi trường, giúp tích lũy năng lượng để cung cấp cho các hệ thống khí Quá trình nén này diễn ra nhờ máy nén, nhằm giảm thể tích và tăng áp lực của khí.
Công nghệ khí nén đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong ngành chế tạo máy móc, góp phần quan trọng vào sự phát triển sản xuất trong đời sống.
Các dụng cụ,thiết bị máy va đập:
Trong lĩnh vực khai thác, các thiết bị và máy móc đóng vai trò quan trọng, đặc biệt trong khai thác đá và than, cũng như trong các công trình xây dựng như hầm mỏ và đường hầm.
Truyền động động cơ quay bằng khí nén có giá thành rất cao, với chi phí tiêu thụ điện cao gấp 10 đến 15 lần so với động cơ điện cùng công suất Tuy nhiên, động cơ khí nén lại có thể tích và trọng lượng nhỏ hơn 30% so với động cơ điện tương đương.
Dụng cụ vặn vít, máy khoan với công suất khoảng 3,5 Kw và máy mài công suất 2,5 Kw, cùng với máy mài có công suất nhỏ nhưng đạt tốc độ lên đến 100.000 vòng/phút, đều thích hợp sử dụng với hệ thống truyền động bằng khí nén.
Truyền động thẳng bằng áp suất khí nén được ứng dụng rộng rãi trong các dụng cụ và đồ gá kẹp chi tiết, thiết bị đóng gói, máy gia công gỗ, thiết bị làm lạnh, cũng như trong hệ thống phanh hãm của ô tô.
Trong các thiết bị đo và kiểm tra máy nén khí
Đơn vị cơ bản của áp suất trong hệ đo lường SI là Pascal (Pa), được định nghĩa là áp suất phân bố đều trên bề mặt có diện tích 1m² khi có lực tác động vuông góc lên bề mặt đó là 1 Newton (N).
1Pa = 1N/m 2 1Pa = 1 kgm/s 2 /m 2 = 1 kg/ms 2 Trong thực tế người ta dùng đơn vị bội số của Pascal là Megapascal (MPa)
1Mpa = 10 6 Pa Ngoài ra còn sử dụng đơn vị bar:
Và đơn vị Kp/cm 2 (theo tiêu chuẩn Cộng hòa liên bang Đức)
1 bar = 1,02 Kp/ cm 2 Trong thực tế có thể coi: 1bar = 1Kp/cm 2 = 1at (Atmosphere)
Ngoài ra một số nước Anh, Mỹ còn sử dụng đơn vị đo áp suất (psi)
Ký hiệu: F Đơn vị của lực là Newton (N)
1N là lực tác động lên đối tượng có khối lượng 1kg với gia tốc 1m/s 2
Một kgf tạo ra gia tốc 1g (9,81m/s 2 ) khi tác dụng vào khối lượng 1kg
Hệ Anh: pound lực (lbsf)
Ký hiệu: A Đơn vị của công là Joule (J)
1J là công sinh ra dưới tác động của lực 1N để vật có thể dịch chuyển quảng đường là 1m 1 J = 1 Nm
Ký hiệu: P Đơn vị của công suất là Watt (W)
1W là công suất của một thiết bị thực hiện công bằng 1J trong 1s
3.5.Độ nhớt động Độ nhớt động không có vai trò quan trọng trong hệ thống điều khiển khí nén Đơn vị của độ nhớt động là m 2 /s
Độ nhớt động (v) của một chất được tính bằng công thức v = η/ρ, trong đó η là độ nhớt động lực (Pa.s) và ρ là khối lượng riêng (kg/m³) Đơn vị đo độ nhớt động thường được sử dụng là Stokes (St) hoặc CentiStockes (cSt) Ví dụ, 1 m²/s tương ứng với một chất có độ nhớt động lực 1 Pa.s và khối lượng riêng 1 kg/m³.
Hình 1.1: Sự phụ thuộc áp suất, nhiệt độvà độ nhớt động của không khí
Hệ thống điều khiển khí nén hoạt động dựa trên nguồn cung cấp khí nén với áp suất và số lượng phù hợp Áp suất khí được tạo ra từ máy nén khí, nơi năng lượng cơ học từ động cơ điện hoặc động cơ đốt trong được chuyển đổi thành năng lượng khí nén và nhiệt năng.
Hình 1.2: Máy nén khí kiểu Pittong
Hình 1.3: Máy nén khí kiểu cánh gạt
Hình 1.4: Máy nén khí kiểu trục vít
Bộ lọc khí có 3 phần tử: van lọc, van điều chỉnh áp suất và van tra dầu
-Van lọc khí là làm sạch các chất bẩn và ngưng tụ hơi nước chứa trong nó
Khí nén tạo chuyển động xoắn khi đi qua lá xoắn kim loại, sau đó được lọc qua phần tử lọc, giúp tách các chất bẩn bám vào màng lọc và giữ lại phân tử nước ở đáy bầu lọc Việc lựa chọn phần tử lọc phụ thuộc vào yêu cầu chất lượng của khí nén, với kích thước phần tử lọc nên nằm trong khoảng 20µm - 50µm.
Van điều chỉnh áp suất có nhiệm vụ duy trì áp suất ổn định, bất chấp những biến động bất thường ở áp suất làm việc đầu ra hoặc sự dao động ở đầu vào Luôn luôn, áp suất đầu vào phải lớn hơn áp suất đầu ra.
Hình 1.6: Van lọc khí nén
Van điều chỉnh áp suất hoạt động thông qua vít điều chỉnh tác động lên màng kín Màng này chịu áp lực từ phía trên do áp suất đầu ra, trong khi phía dưới bị tác động bởi lực lò xo từ vít điều chỉnh Khi áp suất tại đầu tiêu thụ tăng, màng kín sẽ dịch chuyển ngược lại lực của lò xo, làm hạn chế dòng khí qua van cho đến khi đóng hoàn toàn Khi khí nén được tiêu thụ và áp suất đầu ra giảm, đĩa van sẽ mở nhờ lực từ lò xo Để ngăn ngừa hiện tượng dao động của đĩa van, cần sử dụng lò xo cản gắn trên đĩa van.
Hình 1.7: Van điều chỉnh áp suất
Van tra dầu là thiết bị quan trọng trong hệ thống điều khiển khí nén, giúp cung cấp bôi trơn hiệu quả cho các thiết bị Việc sử dụng van tra dầu không chỉ giảm ma sát mà còn ngăn ngừa sự ăn mòn và gỉ sét, từ đó nâng cao hiệu suất và tuổi thọ của hệ thống.
6.Van khí nén trong hệ thống điều khiển