Slide bài giảng khí nén thuỷ lực

Trang 5 - Truyền động được công suất cao và lực lớn nhờ các cơ cấu tương đối đơn giản, hoạt động với độ tin cậy cao, đòi hỏi ít về chăm sóc, bảo dưỡng.- Điều chỉnh được vận tốc làm việc

Trang 5

- Truyền động được công suất cao và lực lớn nhờ các cơ cấu tương đối đơn giản, hoạt động với độ tin cậy cao, đòi hỏi ít về chăm sóc, bảo dưỡng.

- Điều chỉnh được vận tốc làm việc tinh và không cấp nhờ các thiết bị điều khiển kỹ thuật

số hóa, dễ thực hiện tự động hóa theo điều kiện làm việc hoặc chương trình đã cho sẵn.

- Kết cấu nhỏ gọn, nối kết giữa các thiết với nhau dễ dàng bằng việc đổi chỗ các mối nối ống.

- Dễ biến đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của cơ cấu chấp hành.

• ƯU ĐIỂM:

Trang 6

- Có khả năng giảm khối lượng và kích thước nhờ chọn áp suất thủy lực cao.

- Nhờ quán tính nhỏ của bơm và động cơ thủy lực, nhờ tính chịu nén của dầu nên

có thể sử dụng vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh như trong trường hợp cơ khí hay điện

- Dễ theo dõi và quan sát bằng áp kế, ngay cả những hệ mạch phức tạp

- Tự động hóa đơn giản dùng các phần tử tiêu chuẩn hóa

- Dễ đề phòng quá tải nhờ van an toàn

Trang 7

- Mất mát trong đường ống dẫn và rò rỉ bên trong các phần tử, làm giảm hiệu suất và phạm vi ứng dụng.

- Khó giữ được vận tốc không đổi khi phụ tải thay đổi do tính nén được của dầu

và tính đàn hồi của đường ống dẫn

- Nhiệt độ và độ nhớt thay đổi làm ảnh hưởng đến độ chính xác điều khiển

• NHƯỢC ĐIỂM:

Trang 8

- Khả năng lập trình và tích hợp hệ thống kém nên khó khăn khi thay đổi chương

trình làm việc (THƯỜNG KẾT HỢP VỚI ĐIỆN).

- Khi mới khởi động, nhiệt độ của hệ thống chưa ổn định, vận tốc làm việc thay đổi do độ nhớt của chất lỏng thay đổi

Trang 9

Sử dụng nhiều trong lĩnh vực công nghiệp:

-Máy ép áp lực

-Máy nâng chuyển

-Máy công cụ gia công kim loại

-Máy dập

-Máy xúc

-Tời kéo,…

• ỨNG DỤNG:

Trang 11

- Tính đồng nhất năng lượng giữa phần I và P ( điều khiển và chấp hành) nên bảodưỡng, sửa chữa, tổ chức kỹ thuật đơn giản, thuận tiện

- Không yêu cầu cao đặc tính kỹ thuật của nguồn năng lượng: 3 – 8 bar

- Khả năng quá tải lớn của động cơ khí

- Độ tin cậy khá cao ít trục trặc kỹ thuật

- Tuổi thọ lớn

Trang 12

- Tính đồng nhất năng lượng giữa các cơ cấu chấp hành và các phần tử chức năng báo hiệu, kiểm tra, điều khiển nên làm việc trong môi trường dễ nổ, và bảo đảm môi trường sạch vệ sinh

- Có khả năng truyền tải năng lượng xa (300m, gấp 10 lần thủy lực), bởi độ nhớt động học khí nén nhỏ và tổn thất áp suất trên đường dẫn ít

- Do trọng lượng của các phần tử trong hệ thống điều khiển bằng khí nén nhỏ, hơn nữa khả năng giãn nở của áp suất khí lớn, nên truyền động có thể đạt được vận tốc rất cao

Trang 13

- Thời gian đáp ứng chậm so với điện tử

- Khả năng lập trình kém vì cồng kềnh so với điện tử , chỉ điều khiển theo

chương trình có sẵn Khả năng điều khiển phức tạp kém

- Khả năng tích hợp hệ điều khiển phức tạp và cồng kềnh

- Lực truyền tải trọng thấp

- Dòng khí nén thoát ra ở đường dẫn gây tiếng ồn

- Không điều khiển được quá trình trung gian giữa 2 ngưỡng

Trang 14

- Sử dụng nhiều trong lĩnh vực công nghiệp mà ở đó vấn đề nguy hiểm,

hay xảy ra các cháy nổ: các đồ gá kẹp các chi tiết nhựa, chất dẻo

- Trong ngành cơ khí như cấp phôi gia công

-Trong môi trường vệ sinh sạch như công nghệ sản xuất các thiết bị điện tử -Trong các dây chuyền sản xuất thực phẩm: rữa bao bì tự động, chiết nước -Trong các thiết bị vận chuyển và kiểm tra của các băng tải, thang máy công

nghiệp, thiết bị lò hơi, đóng gói, bao bì, in ấn, phân loại sản phẩm và trong công nghiệp hóa chất, y khoa và sinh học

• ỨNG DỤNG:

Trang 15

A HỆ KHÍ NÉN

- Máy nén khí: là máy có nhiệm vụ thu hút không khí, hơi ẩm, khí đốt ở một áp

suất nhất định và tạo ra nguồn lưu chất có áp suất cao hơn

- Máy nén theo nguyên lý thể tích: máy nén pít tông, máy nén cánh gạt

- Máy nén theo nguyên lý động năng: máy nén tuốc bin hay máy nén ly tâm được dùng cho công suất rất lớn và không kinh tế khi sử dụng lưu lượng dưới mức 600m3/phút Vì thế nó không mang lại áp suất cần thiết cho ứng dụng điều khiển

khí nén và hiếm khi sử dụng

Trang 16

Bình nhận và trích khí nén (Bình trích chứa):

Trang 17

- Bình trích chứa: nhiệm vụ cân bằng áp suất khí nén của máy nén khí chuyển

đến, trích chứa, ngưng tụ và tách nước trước khi chuyển đến nơi tiêu thụ

- Kích thước của bình trích chứa phụ thuộc vào công suất của máy nén khí, công suất tiêu thụ của các thiết bị sử dụng vàphương pháp sử dụng khí nén

- Bình trích chứa khí nén có thể đặt nằm ngang, nằm đứng Đường ống ra của khí nén bao giờ cũng nằm ở vị trí cao nhất của bình trích chứa

Trang 18

A HỆ THỦY LỰC

Bơm dầu: là một phần tử quan trọng nhất của hệ thồng điều khiển thủy lực,

dùng để biến cơ năng thành năng lượng của dầu Những thông số cơ bản của bơm là lưu lượng và áp suất

Trang 19

A HỆ THỦY LỰC

Bể dầu: Cung cấp dầu cho hệ thống

làm việc theo chu trình kín ( cấp và nhận

dầu chảy về)

- Giải tỏa nhiệt sinh ra trong quá trình

bơm dầu làm việc

- Lắng đọng các chất cặn bả, dơ bẩn

trong quá trình làm việc

- Tách nước

Trang 20

Tiêu chuẩn Thủy lực Khí nén Điện Cơ khí

Mang năng lượng Dầu Khí nén Electron Trục bánh răng, đai xích Truyền năng lượng Ống dẫn, đầu nối Ống dẫn, đầu nối Dây điện Trục, bánh răng

Tạo ra chuyển đổi

Công suất vừa, tốc

độ cao

Áp suất làm việc dưới 6bar

Công suất nhỏ, dễ điều khiển

Bị giới hạn

Độ chính xác Rất tốt Ít tốt hơn Tốt Rất tốt

Khả năng ứng dụng Chuyển động

thẳng, máy sản xuất

Trong dây chuyền

tự động lắp ráp

Truyền động quay, tịnh tiến

Truyền động khoảng cách ngắn

Tầm hoạt động 30m 300m Vô hạn

Trang 22

SƠ ĐỒ CẤU TRÚC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THỦY-KHÍ

Trang 23

PHẦN TỬ ĐƯA TÍN HIỆU VÀO

- Tín hiệu tác động và đưa vào xử lý có thể là điện, khí nén, thủy lực.

- Các phần tử đưa tín hiệu có thể là: nút nhấn, giới hạn hành trình, công tắc,

rơle, bộ định thời, bộ đếm, các cảm biến

Trang 24

PHẦN TỬ XỬ LÝ TÍN HIỆU (THÔNG TIN)

- Phần tử xử lý tín hiệu (thông tin): Xử lý tín hiệu nhận vào theo một quy tắc

logic xác định, làm thay đổi trạng thái của phần tử điều khiển

- Các phần tử xử lý tín hiệu có thể là: các van đảo chiều, van logic như AND,

OR, NOR, NOT,… Rơle

Trang 25

PHẦN TỬ ĐIỀU KHIỂN

- Phần tử điều khiển: Điều khiển dòng năng lượng, chiều chuyển động, thay

đổi trạng thái của cơ cầu chấp hành, thay đổi áp suất, lưu lượng

- Các phần tử điều khiển có thể là: các van đảo chiều, ly hợp

CƠ CẤU CHẤP HÀNH

- Là đại lượng ra của mạch điều khiển

- Các phần tử cơ cấu chấp hành: các xy lanh thủy-khí, động cơ thủy-khí

Trang 26

SƠ ĐỒ KÝ HIỆU VAN

- Số cửa/Số vị trí: Là số định vị con trượt của van Thông thường van đảo chiều

có 2 hoặc 3 vị trí (có thể hơn trong 1 số trường hợp đặc biệt)

- Vị trí 0: là vị trí khi van chưa có tác động tín hiệu vào Van 3 vị trí, thì VT “0” ở

giữa; van 2VT thì VT “0” có thể là a hoặc b, nhưng thường nằm bên phải (b)

Trang 27

SƠ ĐỒ KÝ HIỆU VAN

- Số cửa: là số lỗ để dẫn dầu – khí vào hay ra.

- Ký hiệu cửa van: (theo tiêu chuẩn ISO 5599 hoặc DIN (ISO 1219))

Trang 28

KÝ HIỆU TÍN HIỆU TÁC ĐỘNG

Trang 29

KÝ HIỆU TÍN HIỆU TÁC ĐỘNG BẰNG TAY:

Trang 30

KÝ HIỆU TÍN HIỆU TÁC ĐỘNG BẰNG CƠ:

Trang 31

KÝ HIỆU TÍN HIỆU TÁC ĐỘNG BẰNG KHÍ NÉN:

Trang 32

KÝ HIỆU TÍN HIỆU TÁC ĐỘNG BẰNG NAM CHÂM ĐIỆN:

Trang 33

CÁC PHẦN TỬ ĐƯA TÍN HIỆU NÚT NHẤN:

Trang 34

CÁC PHẦN TỬ ĐƯA TÍN HIỆU CÔNG TẮC:

Trang 35

CÁC PHẦN TỬ XỬ LÝ TÍN HIỆU YES:

Trang 36

CÁC PHẦN TỬ XỬ LÝ TÍN HIỆU

Trang 37

AND: S = A.B

Trang 38

OR: S = A + B

Trang 39

OR: S = A + B

Trang 40

TIMER:

THƯỜNG MỞ ĐÓNG CHẬM:

THƯỜNG ĐÓNG

MỞ CHẬM:

Trang 41

CÁC PHẦN TỬ ĐIỀU KHIỂN

VAN ĐẢO CHIỀU 3/2:

Trang 42

Trang 43

Trang 44

Trang 45

Trang 46

CÁC PHẦN TỬ ĐIỀU KHIỂN VAN TIẾT LƯU:

Thay đổi lưu lượng dòng chảy bằng cách thay đổi tiết diện của van giảm, qua

đó điều chỉnh vận tốc hoặc thời gian chảy của cơ cấu chấp hành

Không thay đổi

tiết diện

Thay đổi tiết diện Van tiết lưu 1 chiều

Trang 47

Van 1 chiều:

Cho phép dòng khí nén hay dầu chỉ chảy theo 1 hướng

Cho phép chảy qua với áp suất

chất lưu lớn hơn lực tác dụng

của lò xo

Cho phép chất lưu chạy theo chiều 1 sang 2

Trang 49

VAN CHỈNH ÁP:

VAN AN TOÀN/VAN TRÀN:

Trang 50

VAN CHỈNH ÁP:

VAN CHỈNH ÁP

- Thường gắn kèm bộ lọc

- Duy trì áp suất đầu ra luôn có một giá trị ổn định kể cả khi áp suất

đầu vào có thay đổi

Trang 51

CÁC PHẦN TỬ CHẤP HÀNH

CÁC LOẠI XY LANH

XY LANH TÁC ĐỘNG 1 PHÍA

XY LANH TÁC ĐỘNG 2 PHÍA

Trang 55

BƯỚC 1: Lập sơ đồ hành trình bước

BƯỚC 2: Lập bảng tín hiệu điều khiển xi lanh

BƯỚC 3: Lập bảng trạng thái các công tắc hành trình

BƯỚC 4: Hoàn thiện mạch và hiệu chỉnh mạch

(Phương pháp này chỉ sử dụng các công tác hành trình tác động hai chiều

và một chiều để điều khiển)

Trang 56

Biểu đồ trạng thái hoạt động của các xi lanh có dạng bảng biểu

- Mỗi hàng thể hiện hoạt động của 1 xi lanh

- Mỗi cột thể hiện hoạt động của 1 nhịp

- Xilanh đi ra tương ứng biểu đồ đi lên, ví dụ A+, B+,

- Xilanh đi vào tương ứng biểu đồ đi xuống, ví dụ A-, B-,

1 hàng bao gồm cận trên và cận dưới, tương ứng vị trí tác động của công tắc hành trình (cảm

biến)

Trang 57

S4S2B

-0 0

S1

B+

A-0 0

Trang 58

BƯỚC 4: Hoàn thiện mạch

Trang 59

S3S2B

S4

B+

Trang 60

BƯỚC 4: Hoàn thiện mạch

Trang 61

Bài tập

S2

S1S4

XL C

Trang 63

(Phương pháp này là phương pháp cơ bản và phổ biến trong điều khiển khí nén)

BƯỚC 2: Chia tầng điều khiển (Chia tầng và Xây dựng tầng)

BƯỚC 3: Lập bảng tín hiệu điều khiển các xi lanh

BƯỚC 4: Lập bảng tín hiệu điều khiển tầng

BƯỚC 5: Hoàn thiện mạch điều khiển ( CHỈNH SỬA )

Trang 64

BƯỚC 2: Chia tầng điều khiển

Nguyên tắc: Trong 1 tầng 1 Xilanh không thể vừa đi ra vừa đi vào

S2S1S4S3

XL A

XL B

1 I 2 II 3 III 4 IV 5

Tầng 2

Trang 65

Ví dụ 3

S2

S1S4S3

XL A

XL B

1 I 2 II 3 III 4 IV 7

S6S5

Trang 66

Ví dụ 4

Tầng 2

S2

S1S4S3

XL A

XL B

1 I 2 II 3 III 4 IV 7

S6S5

Trang 67

A+,A-B+(15s),B-C+(20s),C-BƯỚC 2: Xây dựng tầng điều khiển

- Khí được cấp ở tầng cao nhất x(n)

- Mạch có n tầng thì sử dụng n-1 van 4/2 hoặc 5/2

- Tín hiệu chọn tầng cao nhất x(n) đặt ở dưới cùng bên phải

- Các tín hiệu còn lại từ x(1) đến x(n-1) đặt phía bên

trái từ dưới lên

- Đường khí chuyển tầng làm nhiệm vụ khóa van ngay trên nó

Trang 68

BƯỚC 2: Xây dựng tầng điều khiển

Tầng 1 Tầng 2 Tầng 3 Tầng 4

x3

x2

Trang 69

BƯỚC 3: Lập bảng tín hiệu điều khiển các xilanh

- Bảng gồm 3 hàng và n cột ( n là số nhịp trong 1 chu kỳ hoạt động)

- Hàng 1 chỉ các nhịp trong chu kỳ hoạt động

- Hàng 2 chỉ trạng thái hoạt động của xilanh ứng với nhịp

- Hàng 3 chỉ tổ hợp tín hiệu tác động để xilanh hoạt động

Tín hiệu đầu tầng nối thẳng với tầng

Ví dụ Bảng tín hiệu điều khiển xilanh cho ví dụ 4

XL A

XL B

S6 S5

XL C

VI V

Trang 70

- Bảng gồm 2 hàng và m cột ( m là số tầng trong 1 chu kỳ hoạt động)

- Hàng 1 chỉ các tầng trong chu kỳ hoạt động

- Hàng 2 chỉ tín hiệu điều khiển tầng

Tín hiệu tầng sau bằng tín hiệu tầng trước nhân với tổ hợp tín hiệu kích thích

Trang 71

BƯỚC 5: Hoàn thiện mạch điều khiển

Trang 72

Thiết kế mạch khí nén THUẦN TÚY cho 3 xilanh A, B,

XL A

XL B

1 I 2 II 3 III 4 IV 7

S6S5

Trang 73

A+,A-B+(15s),B-C+(20s),C-Tham khảo

Trang 74

BÀI TẬP

1/ Thiết kế mạch khí nén THUẦN TÚY cho 3 xilanh A, B,

C theo hành trình : A+, A-, B+, C+, C-,

B-2/ Thiết kế mạch khí nén THUẦN TÚY cho 3 xilanh A, B,

C theo hành trình : A+, B+, C+, C-, B-, A-

Trang 75

1/ Mạch khí nén THUẦN TÚY cho 3 xilanh A, B, C theo

hành trình : A+, A-, B+, C+, C-,

Trang 76

B-BÀI 2/ MKN THUẦN TÚY theo hành trình : A+, B+,A-, C+, C-,

Trang 77

B-BÀI 3/ MKN THUẦN TÚY theo hành trình : A+, B+, C+, C-, B-, A-

Trang 79

KẾT QUẢ THAM KHẢO BT1/ A+, C+, B+, A-, C-,

Trang 80

B-KẾT QUẢ THAM KHẢO BT5/ A+, A-, B+, C+, C-, D+, D-,

Trang 81

B-BƯỚC 1: Lập sơ đồ hành trình bước

PHƯƠNG PHÁP ĐƠN GIẢN, NHƯỢC ĐIỂM RẤT TỐN RELAY

BƯỚC 3: Xây dựng mạch điều khiển các xilanh

Trang 82

Mỗi xilanh hoạt động nhờ van đảo chiều 4/2 hoặc 5/2, tác động bởi cuộn dây

-Đặt tên các cuộn dây điều khiển xilanh

-Xây dựng bảng tín hiệu điều khiển các xilanh

+ Bảng gồm 5 hàng, n cột ( n là số nhịp trong 1 chu kỳ hoạt động)

+ Hàng 1: Ghi lần lượt các nhịp từ 1 tới n

+ Hàng 2: Ghi trạng thái hoạt động của xilanh trong nhịp

+ Hàng 3: Ghi cuộn dây (tín hiệu) điều khiển hoạt động của xilanh

+ Hàng 4: Ghi (tổ hợp) tín hiệu tác động hoặc công tắc hành trình cho các nhịp

+ Hàng 5: Ghi các Relay (Rơ le) lần lượt từ K1 tới Kn

Trang 83

+ Cấp tín hiệu nhịp hiện tại

+ Xóa tín hiệu nhịp trước đó

+ Chuẩn bị tín hiệu cho nhịp kế tiếp

Trang 84

VÍ DỤ: Thiết kế mạch điện khí nén điều khiển các xilanh theo hành trình sau: A+B+A-C+B-C-

A+ B+ A- C+ B- X1 X3 X2 X5 X4 X6

K1 K2 K3 K4 K5 K6

Trang 85

Trang 86

VÍ DỤ: Thiết kế mạch điện khí nén điều khiển các xilanh theo hành trình sau: A+, A-, B+, C+, C-, B-

A+ A- B+ C+ C- X1 X2 X3 X5 X6 X4

K1 K2 K3 K4 K5 K6

Trang 87

Trang 88

VÍ DỤ: Thiết kế mạch điện khí nén điều khiển các xilanh theo hành trình sau: A+, B+, C+, C-, B-, A-

A+ B+ C+ C- B- X1 X3 X5 X6 X4 X2

K1 K2 K3 K4 K5 K6

Trang 89

Trang 90

(Phương pháp này KHẮC PHỤC NHƯỢC ĐIỂM TỐN RELAY của phương pháp thiết kế mạch điều khiển điện khí nén theo nhịp)

BƯỚC 2: Lập bảng tín hiệu điều khiển các xi lanh

Trang 91

Mỗi xilanh hoạt động nhờ van đảo chiều 4/2 hoặc 5/2, tác động bởi cuộn dây

-Đặt tên các cuộn dây điều khiển xilanh

-Xây dựng bảng tín hiệu điều khiển các xilanh

+ Bảng gồm 5 hàng, n cột ( n là số nhịp trong 1 chu kỳ hoạt động)

+ Hàng 1: Ghi lần lượt các nhịp từ 1 tới n

+ Hàng 2: Ghi trạng thái hoạt động của xilanh trong nhịp

+ Hàng 3: Chia tầng điều khiển ( Gộp các nhịp)

+ Hàng 4: Ghi cuộn dây tương ứng với hoạt động của nhịp

+ Hàng 5: Ghi tổ hợp tín hiệu tác động cho phép cuộn dây hoạt động

LƯU Ý: TÍN HIỆU ĐẦU TẦNG NỐI THẲNG VỚI TẦNG

Trang 92

VÍ DỤ: Thiết kế mạch điện khí nén điều khiển các xilanh theo hành trình sau: A+, A-, B+, C+, C-, B-

A+ A- B+ C+ C-

X1 X2 X3 X5 X6 X4 T1 T2 T2*S1 T2*S4 T3 T3*S5

Trang 93

- Bảng gồm 2 hàng và m cột ( m là số tầng trong 1 chu kỳ hoạt động)

- Hàng 1 chỉ các tầng trong chu kỳ hoạt động

- Hàng 2 chỉ tín hiệu điều khiển tầng

Tín hiệu tầng sau bằng tín hiệu tầng trước nhân với tổ hợp tín hiệu kích thích

Trang 94

Trang 95

VÍ DỤ: Thiết kế mạch điện khí nén điều khiển các xilanh theo hành trình sau: A+ B+ A- C+ B- C-

A+ B+ A- C+ B-

X1 X3 X2 X5 X4 X6 T1 T1*S2 T2 T2*S1 T2*S6 T3

Trang 96

Trang 97

Định dạng
Số trang	102
Dung lượng	4,59 MB