Tài liệu môn học khí nén

Các bạn đang học môn khí nén, đang cần một tiểu luận khí nén hoàn chỉnh thì đây là tài liệu cần thiết cho bạn. Tiểu luận mô tả từng chi tiết về khí nén, bạn có dùng để tham khảo cho các đề tài về kỹ thuật liên quan tới khí nén

MỤC LỤC 1.KHÁI NIỆM Trang 2 2.VAN ĐẢO CHIỀU ……… Trang 2

2.1.Nguyên lý hoạt động Trang 2 2.2.Ký hiệu van đảo chiều Trang 3 2.3.Tín hiệu tác động……… Trang 4 2.4.Van đảo chiều không duy trì……… ……… Trang 5 2.5.Van đảo chiều duy trì……… Trang 7

3.VAN CHẶN……… Trang 8

3.1 Van một chiều……… Trang 8 3.2 Van logic OR ……… Trang 9 3.3 Van logic AND ……… Trang 9 3.4 Van xả khí nhanh ……… … Trang 9

4 VAN TIẾT LƯU ……… Trang 9

4.1 Van tiết lưu có tiết diện không thay đổi ……… Trang 9 4.2 Van tiết lưu có tiết diện thay đổi……… Trang 10 4.3 Van tiết lưu một chiều……… Trang 10

5 VAN ĐIỀU CHỈNH THỜI GIAN……… Trang 10

5.1 Rơle thời gian đóng chậm……… Trang 10 5.2 Rơle thời gian ngắt chậm……… Trang 11

6 VAN CHÂN KHÔNG……… Trang 11

7 CƠ CẤU CHẤP HÀNH ……… Trang 12

7.1.Xy Lanh Trang 12 7.1.1.Xy lanh tác dụng đơn……… Trang 12 7.1.2.Xy lanh tác dụng hai chiều (xy lanh kép)……… Trang 12

8.CÁC PHẦN TỬ MẠCH LOGIC :……… Trang 14

8.1.Phần tử NOT ……… Trang 14 8.2.Phần tử OR ……… Trang 15

1

9.ỨNG DỤNG CỦA KHÍ NÉN VÀ BÀI TẬP VÍ DỤ Trang 16

9.1.Ứng dụng của khí nén……… Trang 16 9.2.Bài tập ví dụ ……… Trang 17

2

CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỔNG ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN

1.KHÁI NIỆM :

Một hệ thống điều khiển thường bao gồm ít nhất là một mạch điều khiển gồm có các phần tử được mô tả như sau :

-Phần tử tính hiệu: phần tử nay là phần tử đầu tiên của mạch điều khiển.ví dụ:công tắc hành trình, các cảm biến

-Phần tử xử lý tín hiệu: phần tử này có nhiệm vụ xử lý tín hiệu nhận vào theo một qui tắc logic xác định, làm thay đổi trạng thái của phần tử điều khiển.Ví dụ: van đảo chiều, van tiết lưu, van logic OR hoặc AND

-Cơ cấu chấp hành: phần tử này có nhiệm vụ thay đổi trạng thái của đối tượng điều khiển Ví dụ: xylanh, động cơ, bộ biến đổi áp lực

2.VAN ĐẢO CHIỀU :

Van đảo chiều có nhiệm vụ điều khiển dòng năng lượng khí nén bằng cách đóng mở hay chuyển đổi vị trí để thay đổi hướng đi của dòng năng lượng

2.1.Nguyên lý hoạt động :

Van đảo chiều(hình 2): khi chưa có tín hiệu tác động vào cửa(12)thì cửa(1)

bị chặn và cửa (2) nối với cửa (3) Khi còn tín hiệu tác động vào cửa(12) nòng van

sẽ dịch chuyen3 về phía bên phải, cửa (1) nối với cửa (2)và cửa (3) bị chặn Trường hợp tín hiệu tác động vào cửa(12)mất đi, dưới tác động cảu lực lò xo, nòng van trở

về vị trí ban đầu

3

2.2.Kí hiệu van đảo chiều :

2.3.Tín hiệu tác động :

4

Các loại tác động lên nòng van đảo chiều :

2.4.Van đảo chiều không duy trì :

5

2.5.Van đảo chiều có duy trì :

8

3 VAN CHẶN

Van chặn là loại van chỉ cho lưu lượng khí đi qua một chiều, chiều ngược lại

bị chặn Van chặn gồm các loại sau :

+/ Van một chiều

+/ Van logic OR

+/ Van logic AND

+/ Van xả khí nhanh

3.1 Van một chiều

Van một chiều là loại van chỉ cho lưu lượng khí đi qua một chiều

Ký hiệu:

9

3.2 Van logic OR

Van logic OR có chức năng là nhận tín hiệu điều khiển ở những vị trí khác nhau trong hệ thống điều khiển

Ký hiệu :

Khi có dòng khí nén qua cửa P1, sẽ đẩy pittong trụ của van sang phải, chặn cửa P2 ⇒ P1 nối với của A và ngược lại

3.3 Van logic AND

Van logic AND có chức năng là nhận tín hiệu điều khiển cùng một lúc trong những vị trí khác nhau trong hệ thổng điều khiển

Ký hiệu :

Khi dòng khí qua P1 ⇒ P1 bị chặn Ngược lại dòng khí qua P2 ⇒ P2 bị chặn Nếu đồng thời dòng khí qua P1, P2 ⇒ cửa A sẽ nhận được tín hiệu ⇒ khí qua

A

3.4 Van xả khí nhanh

Van xả khí nhanh thường lấp ở vị trí gần cơ cấu chấp hành (pittong), có

Ký hiệu:

4 Van tiết lưu

Van tiết lưu dung để điều chỉnh lưu lượng dòng khí

4.1 Van tiết lưu có tiết diện không thay đổi

Ký hiệu:

4.2 Van tiết lưu có tiết diện thay đổi

Ký hiệu:

10

4.3 Van tiết lưu một chiều

Ký hiệu:

5 Van điều chỉnh thời gian

5.1 Rơ le thời gian dóng chậm

Ký hiệu:

Khí nén qua van một chiều, cần thời gian t1 để làm đầy bình chứa, sau đó tác động lên dòng van đảo chiều, van đảo chiều chuyển đổi vị trí, cửa P nối với cửa A

11

5.2 Rơle thời gian ngắt chậm

Ký hiệu:

Rơle thời gian ngắt chậm, nguyên lý, cấu tạo cũng như Rơ le thời gian dóng

chậm, nhưng van tiết lưu một chiều có chiều ngược lại

6 VAN CHÂN KHÔNG

Van chân không là cơ cấu có nhiệm vụ hút và giũ chi tiết bằng lực chân không, chân không được tạo ra bằng bơm chân không

Ký hiệu:

Ta có lực hút chân không

7.CƠ CẤU CHẤP HÀNH

12

Biến đổi khí nén thành năng lượng cơ học, có thể thực hiện chuyển động thẳng (xy lanh) hoặc chuyển động quay (động cơ khí nén)

Cần pít-tông tạo ra lực đẩy F

7.1.Xy Lanh

7.1.1.Xy lanh tác dụng đơn

Áp lực tác dụng vào xy lanh chỉ ở 1 phía, phía ngược lại do lò xo tác động

7.1.2.Xy lanh tác dụng hai chiều (xy lanh kép)

Nguyên tắc hoạt động của sy lanh tác dụng kép là áp suất khí nén được dẫn vào cả 2 phái của xy lanh

7.1.2.1.Xy lanh tác dụng kép không có giảm chấn

13

7.1.2.2.Xy lanh tác dụng kép có giảm chấn

Nhiệm vụ của giảm chấn là ngăn sự va đập của pít-tông vào thành xy lanh ở vị trí cuối khoảng chạy Người ta dùng van tiết lưu một chiều để thực hiện giảm chấn

7.1.2.3.Xy lanh không có cần pít-tông

Xy lanh không có cần pít-tông có ưu điểm hơn loại xy lanh có cần pít-tông là chiều dài thiết kế của nó chỉ bằng một nữa

Xy lanh không có cần pít-tông chia làm 3 loại :

-Xy lanh kiểu dây đai hay bằng da

-Xy lanh kiểu rãnh then hoa

-Xy lanh với bộ ly hợp bằng nam châm

7.1.2.4.Xy lanh với pít-tông rỗng

14

7.1.2.5.Xy lanh va đập

Xy lanh chia ra thành 2 buồng A và B, ngăn ở giữa 2 buồng có 1 lỗ tiết lưu cho khí nén thoát ra Trạng thái bình thường (giai đoạn 1).Buồng B thông với áp suất khí quyển P2.Khi có tín hiệu X, khí nén sẽ vào buồng A, áp suất P2 ban đầu chỉ tác động vào bề mặt diện tích nhỏ của xy lanh (giai đoạn 2) Chỉ trong một thời gian ngắn, áp suất P2 tác động lên cả bề mặt của xy lanh trong buồng A, áp lực tăng lên đột ngột (giai đoạn 3) đẩy mạnh xy lanh đi xuống

7.1.2.6.Xy lanh quay bằng thanh răng

8.CÁC PHẦN TỬ MẠCH LOGIC

8.1.Phần tử NOT

Có 2 Phương pháp thiết kế phần tử NOT :

-Phần tử NOT là một van đảo chiều 2/2 có vị trí “không”, tại vị trí “không” cổng tín hiệu ra A (L) nối nguồn P

+Khi chưa có tín hiệu vào a=0, cửa A nối với cửa P

+Khi có tín hiệu vào (áp suất) a=L, van đảo chiều đổi vị trí, cửa A=0 (bị chặn)

-Phần tử NOT là một van đảo chiều 3/2 có vị trí “không”, tại vị trí “không” cổng tín hiệu ra A (L) nối nguồn P

+Khi chưa có tín hiệu vào a=0, cửa A nối với cửa P

15

+Khi có tín hiệu vào (áp suất) a=L, van đảo chiều đổi vị trí, cửa A=0 (bị chặn)

8.2.Phần tử OR

-Phần tử OR là một tổ hợp gồm một van OR và một van đảo chiều 3/2 có vị trí “không”, tại vị trí “không” cổng tín hiệu ra A bị chặn Khi chưa có tín hiệu vào a1=0, a2=0, cửa A bị chặn (A=0)

9.ỨNG DỤNG CỦA KHÍ NÉN VÀ BÀI TẬP VÍ DỤ

9.1 Ứng dụng của khí nén:

Với sự phát triển mạnh mẽ của năng lượng điện, vai trò sử dụng năng lượng bằng khí nén bị giảm dần Tuy nhiên việc sử dụng năng lượng bằng khí nén vẫn đóng một vai trò cốt yếu trong nhiều lĩnh vực, mà khi sử dụng năng lượng điện sẽ nguy hiểm; sử dụng năng lượng khí nén ở những dụng

cụ nhỏ, nhưng truyền động với vận tốc lớn; sử dụng năng lượng khí nén ở những thiết bị như búa hơi, dụng cụ dập, phun sơn, giá kẹp chi tiết,máy khoan,các máy va đập dùng trong đào đương,hệ thống phanh ô tô… và nhất

là các dụng cụ, đồ gá kẹp chặt trong các máy

Cùng với sự phát triển không ngừng của lĩnh vực tự động hóa, ngày nay các thiết bị truyền dẫn, điều khiển bằng thủy lực – khí nén sử dụng trong máy móc trở nên rộng rãi ở hầu hết các lĩnh vực công nghiệp như máy công cụ CNC, phương tiện vận chuyển, máy dập, máy uốn, máy ép phun, dây chuyền chế biến thực phẩm,… do những thiết bị này làm việc linh hoạt, điều khiển tối ưu, đảm bảo chính xác cao, công suất lớn với kích thước nhỏ gọn và lắp đặt dễ dàng ở những không gian chật hẹp so với các thiết bị truyền động và điều khiển bằng cơ khí hay điện

9.2.Bài tập ví dụ:

16

Mô hình cắt phôi tự động:

9.2.1.Các cơ cấu trong mô hình

quá trình cưa

bàn trượt đi về

Quy trình thực hiện:

Hệ thống gồm 4 xylanh được bố trí theo 2 phương Phôi dạng thanh được nạp

tự động nhờ xylanh A,B Xylanh C kẹp phôi và xylanh D đi xuốnglàm nhiệm vụ cắt

Trình tự cắt được thực hiện như sau:

⇒ Xylanh B đi ra đẩy cơ cấu mang xylanh A đã kẹp phôi, đưa phôi vào

vị trí cắt

⇒ Xylanh A rút về đồng thời xylanh D đi xuống để cưa cắt phôi và tự động rút về khi cắt xong

⇒ Sau khi xylanh D rút về, xylanh B đi về mang theo xy lanh A trong khi xylanh C vẫn kẹp giữ phôi

⇒ Sau cùng xylanh C đi về kết thúc việc kẹp phôi

⇒ Xylanh A đi xuống kẹp phôi và xylanh B tới nạp phôi chuẩn bị cho lần cắt kế tiếp

17

9.2.2.Sơ đồ hành trình bước

9.2.3.Sơ đồ mạch điều khiền Điện – Khí nén

Thiết kế theo chu trình:

18

4 2

5

1 3

4 2

5 1 3

4 2

5 1 3

4 2

5 1 3

Y1

Y4

Y8

Y5

Y2

Y7

+24V

S1

S5

S7

0V

S2

Y3

S8

S4

S6

S3

Y6

START START

Thiết kế theo tầng:

5

1 3

5 1 3

5 1 3

5 1 3

+24V

S5

S8

K1

0V

K1 K1

S6

K2

K2

K2

Y1 S2

Y3

S4

Y5

K2

Y2

Y7

K1

Y8

Y4

Y6 S3

4 5

6

14

5 6

11 8

TÀI LIỆU THAM KHẢO

19