Giáo trình thí nghiệm công nghệ thủy lực và khí nén

Mạch 1: Điều khiển trực tiếp xy lanh tác động một chiều có lò xo phục hồi „ Yêu cầu 1: Lựa chọn các loại van dao chiêu thích hợp hiện có và tiên hành thiết kê mạch điêu khiên trực tiếp x

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI H0 SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHố HỮ CHÍ MINH

BO GIAO DUC VA DAO TAO

TRUONG DAI HQC SU PHAM KY THUAT

THANH PHO HO CHi MINH

FSSC dc II AOC A ICI IC

PGS.TS NGUYEN TRUONG THINH

GIAO TRINH

THNGHEN CONG NSE THY LUG VA

NHA XUAT BAN DAI HQC QUOC GIA

THANH PHO HO CHi MINH - 2014

GIAO TRINH

- THÍ NGHIÊM

CÔNG NGHỆ THỦY LỰC

VÀ KHÍ NÉN P6S TS Nguyễn Trường Thịnh

Nhà xuất bản ĐHQG-HCM vả tác giảiđồi

tác liên kết giữ bản quyền”

Copyright © by VNU-HCM Publishing

House and author/co-partnership

All rights reserved

Dia chi: 162A/1 KP1A, P An Phú,

TX Thuận An, Tỉnh Bình Dương

Nộp lưu chiều Quý II năm 2014

2

ĐẠI HỌC QUÓC GIA THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH

Khu pho 6, Phường Linh Trung, Quận Thủ Đức, TP Hồ Chí Minh

Số 3, Công trường Quốc té, Quận 3, TP Hồ Chí Minh

ĐT: 38239171 - 38225227 - 38239172 Fax: 38239172

E-mail: vnuhp@vnuhcm.edu.vn PHÒNG PHÁT HÀNH

Số 3, Công trường Quốc tế, Quận 3, TP Hồ Chí Minh

DBT: 38239170 - 0982920509 - 0913943466 Fax: 38239172 - Website: www.nxbdhqghcm.edu.vn

Chịu trách nhiệm xuất bản:

NGUYẾN HOÀNG DŨNG

Chịu trách nhiệm nội dung:

NGUYEN HOANG DUNG

Tổ chức bản thảo và chịu trách nhiệm về tác quyền

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

PHAM ANH TU

Sửa bản in:

THUY DƯƠNG

Trinh bay bia:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

ISBN: 978-604-73-2184-1

LOI NOI DAU

Truyền động thủy lực và khí nén là hai trong ba loại truyền động được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và dân dụng hiện nay Hé thong truyền động khí nén thường được sử dụng trong các hệ thống tự động công nghiệp vì giá thành thấp, tuy nhiên, khả năng chịu tải nhỏ và tốc độ không điều khiển được chính xác Ngược lại, hệ thống thủy lực thích hợp cho các ứng dụng tải trọng cao (như máy nâng chuyên, máy dập, máy

công nghiệp, ) hoặc cho những yêu cầu đòi hỏi hệ thống điều khiên tốc

độ hoặc xác định vị trí chính xác như máy điều khiển theo chương trình

s6 (CNC), robot,

Giáo trình này là tài liệu hướng dẫn thiết kế, thực hành và thử nghiệm cách lắp ráp mạch điều khiển và khảo sát đặc tính của các thiết bị trong hệ thông Khí nén cũng như Thủy lực Thông qua các thiết bị hỗ trợ

ở phòng thí nghiệm Khí nén = Thủy lực tại Bộ môn Cơ điện tử - Khoa Cơ khí Chê tạo máy và phân mêm lập trình mô phỏng giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan về các ứng dụng cũng như khả năng làm việc của các thiết bị Khí nén và Thủy lực Từ những bài học thực hành này, sinh viên

có thể áp dụng kiến thức trong học phân lý thuyết Công nghệ Thủy lực

và Khí nén để tính toán, mô phỏng và so sánh với hoạt động của hệ thong thực tế Các bài tập thực hành được thiết kế với mục dich cho sinh viên làm quen với các quy tắc chung khi làm việc với các thiết bị máy móc có

hệ thông truyền động bằng Khí nén và Thủy lực, làm nên tảng cho sinh viên có thẻ dễ dàng tiếp cận và làm việc với các loại thiết bị Thủy lực và Khí nén khác nhau trong thực tế sản xuất

Tác giả

MỤC LỤC

EÔI NỘI ĐẦU z6 66660646856008680380002S000SNGGNGGRGA001An808g 3

MUC TU cung gi dEEHWBGGGRHGGHEIISGHIRERSIRHINENHRNG 5

PHAN A: CAC BAI THi NGHIEM DIEU KHIEN KHi NEN

Bài 2: Điều khiển xy lanh tác động một chiễu ::¿ + 9 Bai 3: Điều khiển xy lanh tác động hai chiêu : = 26

PHÀN B: CÁC BÀI THÍ NGHIỆM ĐIỀU KHIÊN ĐIỆN - KHÍ

Bai 1: Khảo sát các phân tử trong hệ thông điêu khiên điện - khí

Bài 2: Điều khiển xy lanh tác động một chiều

Bài 3: Điều khiển xy lanh tác động hai chiều -¿ 56

PHAN C: CAC BAI THi NGHIEM DIEU KHIEN THUY LUC

VA DIEN - THUY LUC

Bài 1: Khảo sát các phần tử trong hệ thống điều khiển thủy lực và

điện - thủy lực

Bài 2: Điều khiển xy lanh tác động hai chiều và động cơ thủy lực 71

TÀI LIỆU THAM KHẢ

PHAN A

CAC BAI THi NGHIEM

DIEU KHIEN KHi NEN THUAN TUY

Bài 1: CƠ SỞ LÝ THUYET

1 MỤC TIÊU CỦA BÀI HỌC

Sau bài học này sinh viên có khả năng:

a Trinh bay được 4 đại lượng vật lý quan trọng dùng trong lĩnh

vực khí nén và các đơn vị đo tương ứng

b Trình bày được đơn vị đo lực trong hệ thong SI va ký hiệu

tương ứng

c Phat biểu được công thức tính áp suất với các đơn vị đo trong hệ thong SI

d Chuyén đổi áp suất với các đơn vị đo khác nhau

e Kế tên và trình bày được mục đích sử dụng của từng thiết bị cấu thành trong bộ lọc

f Mô tả được nguyên lý hoạt động của bộ lọc

ø Vẽ được ký hiệu của bộ lọc, ký hiệu chỉ tiết và ký hiệu đơn giản

h Vẽ được ký hiệu của áp kế

2 NOI DUNG

STT Các đại lượng đo lường cơ bản Đơn vị Ký hiệu

Ap suất được định nghĩa là lực tác dụng lên một đơn vị diện tích:

3 CAU HOI ON TAP

1 Ké tén hai logi khi chiém thanh phan lớn trong không khí

2 Hoàn thành chú thích cho hình vẽ sau:

Đường biểu diễn áp suất khí quyền ®

Pabs

Áp suất chân không tuyệt đối ®

3 Trong một Ống kín Vị = 60 dm3, áp suất piavs = 700 kPa (7 bar/101.5 psi), nhiệt độ Tị = 280 K ( AO Khi nhiệt độ tăng lên T› = 300K (27C) thì áp suất mới trong ông là bao nhiêu?

Bai 2 DIEU KHIEN XY LANH

TAC DONG MOT CHIEU

1 MỤC TIÊU CỦA BÀI HỌC

Sau bài học này sinh viên có khả năng:

a Xác định loại chuyên động của xy lanh khí nén

= Vẽ ký hiệu của xy lanh tác động một chiều

Liệt kê 3 ví dụ ứng dụng của xy lanh tác động một chiều

Đọc các ký hiệu của các loại van đảo chiều

Trình bày số cửa và chức năng các cửa của van đảo chiều

j Vẽ ký hiệu, trình bày nguyên lý hoạt động và mục đích sử dụng

Rơ le thời gian đóng chậm, mở chậm

2 CÂU HỎI ÔN TẬP

Van tra dầu: | 2 Loại bỏ bụi bẩn, tạp chat và

hơi nước ra khỏi dòng khí

3 Bôi trơn dòng khí với dau

dạng hơi sương

a Đặt ngay phía trước của các phan tit lam việc

b Đặt ngay phía sau của máy nén khí

c Dat ngay phía trước của hệ thống khí nén

3 Mục đích sử dụng van tra dầu?

a Làm sạch khí bằng cách ding dau dạng hơi sương

b Hòa trộn nước với dầu đề tách nước khỏi dòng khí nén

c Nang cao chat lượng dòng khí nén bằng cách hòa trộn thêm dâu dang hơi sương để bôi trơn các phan tử chuyển động

4 Tách các phân tử bụi bắn ra khỏi van tra dầu bởi dầu dạng hơi sương

4 Vẽ ký hiệu của đồng hồ đo áp suất (áp kế

Bài tập 2: Xy lanh tác động một chiều có lò xo phục hồi

e Cho phép khí thoát ra ngoài

& Không có câu trả lời nào đúng

p 3: Van đảo chiều

3 Vẽ ký hiệu và trình bày nguyên lý hoạt động của van sau:

12

a Xả khí nhanh ra khỏi xy lanh và các ống dan khi

b Xả khí nhanh ra khỏi các máy nén khí

© Trong trường "hợp khẩn cấp, van xả khí nhanh xả khí ra khỏi toàn bộ hệ thông ông dân

Mô tả nguyên lý hoạt động của Ống giảm thanh?

a Khí xả ra sẽ đi vào phan ong giảm thanh được phân phối ra một khoảng điện tích rộng Tóc độ của khí bị giảm đi bởi sự luân chuyển qua vật liệu thiêu kết có chứa các lỗ thoát với hình dạng phức tạp (dạng tổ ong)

b Phan ống giảm thanh điều chỉnh lượng khí xả ra bởi các vật liệu thiêu kết chứa trong thành phần cấu tạo của nó Do đó,

tiếng Ôn khi xả khí ra sẽ giảm đi

c Khi xa ra sé di vao phan ong giảm thanh được giữ lại bởi vật liệu nhựa chứa được sắp xếp với hình dạng phức tạp (dạng tổ ong), do đó không gây nền tiếng ôn khi xả khí ra ngoài

13

4 Đọc tên các thiết bị trong mạch

Bai tap 5: Van logic OR - Van logic AND

1 Vẽ ký hiệu của van logic OR va mé ta nguyén ly hoat động của van logic OR

2 Mục đích sử dụng của van logic OR?

O a Van logic OR cho phép đổi ngược hướng chuyển động của

piston

Ob Van logic OR cho phép luân chuyển đường khí xả ra

Oc Van logic OR cho phép điều khiển cơ cấu chấp hành từ hai

điểm (vị trí) khác nhau

Od Van logic OR cho phép hai thiết bị khí nén kết nối với nhau

3 Vẽ ký hiệu của van logic AIND và mô tả nguyên lý hoạt động của van logic AND

4 Mục đích sử dụng của van logic AND?

[1 z Van logie AND cho phép điều khiển thiết bị khí nén khi tác

động đồng thời hai nút nhân

H_? Hai thiết bị khí nén được cấp khí tại cùng một thời điểm

Oc Van logic AND cho phép điều khiển cơ cấu chấp hành từ hai

điềm (vị trí) khác nhau

Od Van logic AND cho phép điều khiển hệ thống với hai nguôn áp

suát khí

15

Ro le điều chỉnh thời gian

Van tiết lưu một chiều, van a erie

tiệt lưu hai chiêu

Van logic OR

- Van logic AND

- Role thdi gian dong chậm

5 TIEN HANH THi NGHIEM, KET QUA VA NHAN XET

5.1 Mạch 1: Điều khiển trực tiếp xy lanh tác động một chiều (có lò

xo phục hồi)

„ Yêu cầu 1: Lựa chọn các loại van dao chiêu thích hợp hiện có và tiên hành thiết kê mạch điêu khiên trực tiếp xy lanh tác động một chiêu (có lò xo phục hôi) Tác động cho mạch hoạt động, quan sát và ghi nhận

b Trình tự thí nghiệm

- Hoàn chỉnh các sơ đồ với các ký "hiệu tiêu chuẩn hóa: lắp đặt bộ phân phôi khí, xy lanh tác động một chiêu và van đảo chiêu lên bàn thí nghiệm

- Thực hiện việc nối ống, kiểm tra việc nối ống: tiến hành nói dây

từ máy nén khí đến bộ phân phối khí; từ bộ phân phối khí tới các cổng tương ứng của van và xy lanh; từ cổng làm việc của van đảo chiều tới công câp khí của xy lanh

- Vận hành và quan sát chu trình hoạt động: sau khi lắp, đặt mạch khí nén xong, kiểm tra lại mạch và tiến hành mở nguồn cung cấp khí nén

Mô tả hoạt động của mạch khi tác động vào cơ cầu tác động (nhấn

và giữ nút nhân) một khoảng thời gian rất ngắn và thả nút nhân ra ngay lập tức sau đó

5.2 Mach 2: Điều khiển tốc độ xy lanh tác động một chiều sử dụng van tiệt lưu một chiêu

Yêu cầu: Từ Mạch 1 sẵn có, lần lượt tiến hành lắp thêm van tiết lưu một chiêu vào đường câp khí của xy lanh tác động một chiêu đê điều khiên xy lanh với yêu câu như sau:

s* Điều khiển xy lanh đi ra nhanh - đi về chậm;

s* Điều khiên xy lanh đi ra chậm - đi về nhanh;

%% Điều khiển xy lanh đi ra chậm - đi về chậm

Tác động cho mạch hoạt động, điều chỉnh vít điều chỉnh trên van tiết

lưu, quan sát và ghi nhận kết quả thí nghiệm

5.3 Mạch 3: Điều khiển tốc độ xy lanh tác động một chiều bằng van

xả khí nhanh

Yêu cầu: Từ Mạch 1 sẵn có, tiến hành lắp thêm van xả &hí nhanh

vào đường xả khí của xy lanh tác động một chiêu, tác động cho mạch hoạt động quan sát và ghi nhận kết quả thí nghiệm

22

5.4 Mạch 4: Điều khiển xy lanh tác động một chiều dùng van logic OR

Yêu cầu: Sử dụng hai nút nhắn 3/2 thường đóng - phục hồi về vị trí ban đầu bằng lò xo (hoặc nút nhắn có rãnh định vi), va mét van logic OR

để điều khiển xy lanh tác động một chiều dudi ra va co lai Tác động cho

mạch hoạt động, quan sát và ghi nhận kết quả thí nghiệm

5.5 Mạch 5: Điều khiển xy lanh tác động một chiều ding van logic AND

Yêu cầu: Sử dụng hai nút nhắn 3/2 thường đóng - phục hồi về vị trí ban đầu bằng lò xo (hoặc nút nhấn có rãnh định vị), và một van logic AND đê điều khiến xy lanh tác động một chiêu duỗi ra và co lại Tác động cho mạch hoạt động, quan sát và ghi nhận kết quả thí nghiệm

xy lanh đi về cần thả nút nhấn nào?

24

5.6 Mạch 6: Điều khiển xy lanh tác động một chiều dùng rơ le thời gian đóng chậm

'Yêu cầu: Sử dụng rơ le thời gian đóng chậm đẻ điều khiển xy lanh tác

động một chiêu (có lò xo phục hôi) Thiết kê mạch điêu khiên, lap ráp và tác động cho mạch hoạt động, quan sát và ghi nhận ket quả thí nghiệm

Bai 3

DIEU KHIEN XY LANH

TAC DONG HAI CHIEU

1 MỤC TIEU CUA BÀI HỌC

Sau bài học này sinh viên có khả năng:

a Vẽ ký hiệu, trình bày nguyên lý hoạt động của xy lanh tác động hai chiêu

b Vẽ ký hiệu, trình bày nguyên lý hoạt động và ứng dụng của van

2 CÂU HỎI ÔN TẬP

Bài tập 1: Xy lanh tác động hai chiều

1 Vẽ ký hiệu của xy lanh tác động hai chiều không có giảm chấn

CZ

Bài tập2: Van dao chiều 4/2

Tác động hai bên bằng khí nén

26

2 Mục đích sử dụng van đảo chiều 4/2 và 5/2?

La Được dùng để điều khiển xy lanh tác động một chiều và được

dùng trong sản xuất

H2 Được dùng để điều khiển máy nén khí với lực tác động nhỏ và

đặc biệt là động cơ thủy lực

L1c Được dùng để điều khiển xy lanh tác động hai chiêu

Od Không có câu trả lời nào đúng

1 Thiết bị nào là ký hiệu của van an toàn theo tiêu chuẩn ISO 1219?

3 Trinh bay chức năng của các thiết bị trong mạch điều khiển khí

1 Ý nghĩa của biểu đồ trạng thái?

a Biéu do trạng thái giúp mô tả chuối sự kiện được điêu khiền rõ ràng mạch lạc hơn

b Biểu đô trạng thái cân thiết trong thiết kế mạch điều khiển

e Biểu đô trạng thái phục vụ cho việc cài đặt các thiết bị khí nén

trong mạch điều khiên

2 Giải thích hoạt động của mạch thiết kế dựa trên biểu dé trang

thái sau.

0

a Time delay valve |

-_ Xy lanh tác động hai chiều

- Van đảo chiều 3/2, 5/2

- Van logic OR, van logic AND

- Van tiét luw một chiều, van tiết lưu hai chiều

5 TIEN HANH THI NGHIEM, KET QUA VA NHAN XET

5.1 Mạch 1: Điều khiển xy lanh tác động một chiều dùng van logic OR

Yêu cầu: Thiết kế mạch điều khiên khí nén với yêu cầu sau:

Tác động vào nút nhắn hoặc bàn đạp đề điều khiển xy lanh tác

động hai chiêu đi ra chậm, về nhanh Khi thôi tác động xy lanh tự động

đi về Tác động cho mạch hoạt động, quan sát và ghi nhận kêt quả thí nghiệm

30

5.2 Mach 2

Yêu cầu: Thiết kế mạch điều khiển khí nén với yêu cầu sau:

Tác động đồng thời vào nút nhấn và bàn đạp đề điều khiển xy lanh

tác động hai chiêu đi ra nhanh, về chậm Khi xy lanh ra tới cuôi hành trình chạm công tắc hành trình S2 thì tự động đi về

Giải thích trường hợp xảy ra khi tác động đồng thời vào nút nhấn

và bàn đạp và giữ nguyên trạng thái cho tới khi xy lanh đi ra tới

Yêu cầu: Thiết kế mạch điều khién khí nén với yêu cầu sau:

Xy lanh A duỗi ra khi: Công tắc hành trình S; bi tác động và đồng thời tác động vào nút nhân hoặc bàn đạp đề điêu khiên xy lanh tác động

hai chiêu đi ra nhanh, vê chậm

Xy lanh A co lại khi: Xy lanh ra tới cuối hành trình, chạm công tắc

Yêu cầu: Thiết kế mạch điều khiên khí nén với yêu cầu sau:

Xy lanh A duỗi ra khi: Công tắc hành trình SI bị tác động và đồng

thời tác động vào nút nhân hoặc ban đạp đê điêu khiên xy lanh tác động

hai chiêu đi ra chậm, về chậm

Xy lanh A co lại khi: Xy lanh ra tới cuối hành trình, chạm công tắc hành trình S2, chờ một khoảng thời gian t (10 giây) thì tự động đi vê

b Trinh tw thi nghiém

Thiết kế mạch điều khiển khí nén dùng phương pháp điều khiển

theo tâng với yêu câu sau:

b Trinh ty thi nghiém

M6 ita hoatdGng ola macht cesscccsssezcssaessvesesccusewsanewesccwccinesetuecciwesuens

5.6 Mach 6

Yéu cau:

Thiết kế mạch điều khiển khí nén dùng phương pháp điều khiển

theo tâng với yêu câu sau:

b Trinh tw thi nghiém

Thiết kế mạch điều khiển khí nén dùng phương pháp điều khiển

theo tâng với yêu câu sau: