Đề cương bài giảng kỹ thuật điều khiển thủy lực khí nén

Bi ging K thut iu khin Thy lc - Khớ nộn Ch-ơng I: Lý thuyết thủy lực - KHI NEN 1.1 Lí THUYT C BN V THY LC HC 1.1 Đại c-ơng chất lỏng 1.1.1.1 Định nghĩa phân loại Chất lỏng thể vật chất có tính chất sau: Tính chảy (dễ di động) tính chất đặc tr-ng chất lỏng Tính liên tục: Môi tr-ờng chất lỏng đ-ợc xem nh- tập hợp vô số phần tử chất lỏng choán đầy (không có lỗ hổng) miền đ-ợc nghiên cứu Tính đẳng h-ớng: Sự biến đổi tính chất vật lý chất lỏng theo ph-ơng nh- Khi chất lỏng trạng thái cân mặt nào, có lực pháp tuyến lực tiếp tuyến Tính chảy chất lỏng làm cho luôn lấy đ-ợc hình dạng bình chứa 1.1.1.2 Tính chất vật lý chất lỏng Tính chống lực cắt lực kéo Tính khụng chịu nén cao Có tính nhớt Có khối l-ợng trọng l-ợng Khối l-ợng riêng M (kg/m3 ) W M - Khối l-ợng chất lỏng có thể tích W W - Thể tích chất lỏng có Khối l-ợng M Trọng l-ợng ri êng : G W ( N/m3 ) G - Trọng l-ợng chất lỏng có thể tích W W - Thể tích chất lỏng có Trọng l-ợng G Ta có : .g g - Gia tốc trọng tr-ờng: g = 9,81 (m/s2) Tỉ trọng: cl n Tính liên tục Có sức căng bề mặt Tính xâm thực Thay đổi thể tích áp suất nhiệt độ thay đổi Hệ số thay đổi thể tích W W W P B mụn C in lnh v HKK_Khoa Cơ khí Động lực Bi ging K thut iu khin Thy lc - Khớ nộn 1.1.1.3 Lực tác dụng lên chất lỏng Dù trạng thái tĩnh hay trạng thái động phần tử chất lỏng, chịu tác dụng hai loại lực: Lực bề mặt: Là lực từ tác dụng lên phần tử chất lỏng qua mặt tiếp xúc, tỷ lệ với diện tích mặt tiếp xúc: VD: Lực khí tác dụng lên mặt thoáng chất lỏng; áp lực Piston tác dụng lên mặt xilanh Lực khối l-ợng: Là lực tỷ lệ với khối khối l-ợng chất lỏng tác dụng lên phần tử chất lỏng nh-: trọng lực, lực quán tính, lực điện từ 1.1.1.4 Chất lỏng thực chất lỏng lý t-ởng Trong thực tế, tính chất chất lỏng gây nhiều khó khăn tính toán thuỷ lực Vì để đơn giản trình tính toán, ng-ời ta đ-a vào khái niệm chất lỏng lý t-ởng mà đặc tr-ng quan trọng tính nhớt Chất lỏng lý t-ởng chất lỏng có tính chất: Di động tuyệt đối Tuyệt đối không nén đ-ợc Tuyệt đối không giãn nở đ-ợc thay đổi nhiệt độ Hoàn toàn khả chống lại lực kéo, lực cắt 1.1 áp suất thuỷ tĩnh 1.1.2.1 Định nghĩa áp suất thuỷ tĩnh Do tác dụng lực ( Lực bề mặt lực khối) nên nội chất lỏng xuất ứng xuất Ta gọi ứng xuất áp suất thuỷ tĩnh Xét mặt phẳng w chịu lực P tác dụng áp suất thuỷ tĩnh trung bình: Xét vùng w chịu lực tác Hình 2.1: áp suất thuỷ tĩnh dụng p, áp suất điểm bằng: 1.1.2.2 Tính chất áp suất thuỷ tĩnh áp suất thuỷ tĩnh luôn vuông góc với diện tích chịu lực h-ớng vào diện tích chịu lực B mụn C in lnh v HKK_Khoa Cơ khí Động lực Bi ging K thut iu khin Thy lc - Khớ nộn áp suất thuỷ tĩnh điểm theo ph-ơng Trong chất lỏng, áp suất trọng l-ợng áp suất ngoại lực tác động lên phần tử chất lỏng không phụ thuộc vào hình dạng thùng chứa đ-ợc tính theo công thức P = Po+ h = Po+ gh Hình2.2: áp suất thuỷ tĩnh theo ph-ơng Hình2.3: áp suất thuỷ tĩnh không phụ thuộc vào hình dạng thùng chứa 1.1 Đơn vị đo đại l-ợng Để thống tính toán sở hệ thống đơn vị đo l-ờng tiêu chuẩn, ta xét đến số đơn vị th-ờng dùng thuỷ lực: 1.1.3.1 áp suất Trong thuỷ lực đơn vị áp suất theo hệ đo l-ờng SI Pascal: 1Pascal(Pa) áp suất phân bố diện tích m d-ới tác dụng lực thẳng góc có giá trị Newton (N) 1(Pa) = (N/m2) Pa = kg /m.s2 Megapascal (MPa) bội số = 1.000.000 Pa Pascal: MPa Newton Ngoài dùng đơn vị bar:1 bar = 105 Pa Đơn vị kp/cm2 theo tiêu chuẩn DIN (CHLB Đức): 1m 1m m2 kp/cm2 = 0.981 bar Atmotfe, áp suất 9,81.104N/2 9,81.104N/m2 at = Minimét thuỷ ngân (mmHg) (còn gọi Tor) áp suất d-ới cột thuỷ ngân cao 1mm có khối l-ợng riêng 13595kg/m3 nhiệt độ 00C với gia tốc trọng tr-ờng 9,81 m/s2 Ta có: 1mmHg = 133,3 N/m2 Psi - Đơn vị đo áp suất theo đơn vị đo độ dài Anh - Mỹ ta có: (Psi) = 0.06895 bar B mụn C in lnh v HKK_Khoa Cơ khí Động lực LựC DIệN TíCH áP SUấT Bi ging K thut iu khin Thy lc - Khớ nộn 1.1.3.2 Lực Đơn vị đo lực là: Newton (N) Ngoài đơn vị Newton, ng-ời ta sử dụng số đơn vị khác lực: 1N = 105 dyn = 0,102 kp = 1,02.10-4 Mp = 102 p 1.1.3.3 Công Đơn vị công Joule(J) công sinh d-ới tác động lực 1N để vật dịch chuyển quãng đ-ờng 1m 1J = 1Nm 1J = 1m2kg/a2 1.1.3.4 Công suất Đơn vị công suất Watt (W) Watt công suất thời gian 1s, sinh l-ợng 1J; W = 1Nm/s ; W = m2 kg/s3 1.1.3.5 Vận tốc Vận tốc chất lỏngchảy ống dẫn vận tốc trung bình tất phần tử chất lỏng Đơn vị là: m/s 1.1.3.6 Thể tích L-u l-ợng Đơn vị đo thể tích chất lỏng m3 (lit) kí hiệu là: V (m3) Q: L-u l-ợng - l-ợng chất lỏng chảy qua tiết diện đơn vị thời gian Đơn vị đo l-u l-ợng m3/phút l/ phút Trong cấu biến đổi l-ợng thuỷ lực (bơm dầu hay động dầu) dùng đơn vị l-ợng dầu chảy qua cấu quay vòng, gọi l-u l-ợng riêng 1.1.3.7 Độ nhớt Là lực ma sát sinh bên chất lỏng phần tử chất lỏng chuyển động t-ơng Nó đặc tính quan trọng chất lỏng (cụ thể dầu thuỷ lực) ảnh h-ởng đến tổn thất ma sát độ dò dầu hệ thống thuỷ lực - Hệ số nhớt động lực: Trong đó: T - ( N.s/m ) du S dn T - Lực nhớt diện tích S S - Diện tích tiếp xúc hai lớp chất lỏng xảy t-ợng nội ma sát du - Gradien vận tốc theo ph-ơng n thẳng góc với h-ớng dòng chảy dn : Có đơn vị P (Poadơ) l P = (Ns/m2) 10 - Hệ số nhớt động học: tỷ số hệ số nhớt động lực khối l-ợng riêng B mụn C in lnh v HKK_Khoa Cơ khí Động lực Bi ging K thut iu khin Thy lc - Khớ nộn (m /s) : có dơn vị St (Stốc) l St = cm2/s = 10-4m2/s Ví dụ: Dầu AK15 dầu bôi trơn cho ô tô máy kéo có độ nhớt động : 50 = 15 (cSt) (1cSt = St) 100 cSt: Centistốc Chỉ số độ nhớt: Số đặc tr-ng cho thay đổi độ nhớt dầu thay đổi nhiệt độ Thông th-ờng số độ nhớt đ-ợc biểu thị th-ơng số độ nhớt động dầu 500C 1000C có đơn vị cSt iv= v50 v100 Độ nhớt Engler ( E0) Trong thực tế độ nhớt chất lỏng đ-ợc xác định dụng cụ đo độ nhớt theo nguyên lý so sánh thời gian chảy 200 cm3 chất lỏng qua lỗ gian chảy 200 cm3 n-ớc qua lỗ nhiệt độ 20oC : E0 = 2.8 mm với thời t tn 1.1.4 Các định luật ph-ơng trình 1.1.4.1 Ph-ơng trình l-u l-ợng không đổi (Ph-ơng trình liên tục) Trong chuyển động ổn định chất lỏng không nén đ-ợc L-u l-ợng mặt cắt -ớt dòng cháy nh- Q1 Nếu gọi Q l-u l-ợng với tiết diện chảy A Ta có ph-ơng trình đ-ợc viết nh- sau: Q = Q1 = Q2 = A1.v1= A2 v2 = Constan Q2 d1 v1 d2 v2 Với v vận tốc dòng chảy qua tiết diện A Nếu tiết diện chảy hình tròn ta có: Q2 = A1.V1 = A2.V2 = V1 d12 d V2 4 v1 Vận tốc dòng chảy mặt cắtA1(m/s) v2 Vận tốc dòng chảy mặt cắt A2(m/s) A2 Tiết diện dòng chảy mặt cắt 2(m2) A1 Tiết diện dòng chảy mặt cắt 1(m2) d1,d2 - Đ-ờng kính mặt cắt 1, 1.1.4.2 Ph-ơng trình Bernulli Ph-ơng trình Bernulli ph-ơng trình thủy động lực học Ph-ơng trình phát biểu nh- sau: Trong dòng chảy chất lỏng thực chảy ổn định, thay đổi dần, Năng l-ợng điểm số B mụn C in lnh v HKK_Khoa Cơ khí Động lực Bi ging K thut iu khin Thy lc - Khớ nộn h1 h P v 2g P1 v1 2g h2 P2 2 2g p1 Const p2 h1 et - Năng l-ợng thuỷ tĩnh v2 h2 ed - Năng l-ợng thuỷ động Hình2.5: Ph-ơng trình Bernulli 1.1.4.3 Định luật Pascals áp suất ngoại lực tác dụng lên mặt thoáng đ-ợc truyền nguyên vẹn tới điểm lòng chất lỏng F Giả sử ta có bình chứa chất lỏng dạng kín vói pittông di chuyển, có áp suất mặt thoáng Khi áp suất hai điểm A B là: P +Po P hA o hB hA A hB A B Nếu ta tăng áp suất mặt thoáng thêm l-ợng áp suất A B tăng lên: o B cách tác động vào pittông, Rõ ràng tăng áp suất mặt thoáng đ-ợc truyền nguyên vẹn tới hai điểm A B Vì A B lấy nên kết luận cho điểm khác 1.1.4.4 ứng dụng định luật Pascal's Khuyếch đại lực:Dựa vào định luật Pascals ta chế tạo thiết bị khuyếch đại lực tác động: Ta có: P1 F1 A1 ; P2 F2 A2 Theo Pascals P1= P2 F1 Nên ta có: A1 F2 A2 Hay: F F1 A2 A1 Khuyếch đại đ-ờng Khuyếch đại áp suất B mụn C in lnh v HKK_Khoa Cơ khí Động lực Bi ging K thut iu khin Thy lc - Khớ nộn 1.2 vấn đề chung khí nén công nghệ khí nén 1.2.1 Vài nét phát triển kỹ thuật khí nén ứng dụng khí nén tr-ớc công nguyên Ví dụ: nhà triết học ng-ời Hi Lạp Ktesibios (năm 140, tr-ớc Công nguyên) học trò ông Heron (năm 100, tr-ớc Công nguyên) chế tạo thiết bị bắn tên hay ném đá khí nén (hình l.l) Dây cung đ-ợc căng áp suất khí xilanh thông qua đòn bẩy nối với Piston xilanh Khi buông dây cung ra, áp suất không khí nén làm tăng vận tốc bay mũi tên Sau số phát minh sáng chế Klesibios Heron nh-: thiết bị đóng, mở cửa khí nén; Bơm súng phun lửa đ-ợc sáng chế thời kỳ Khái niệm ''Pneumatica'' đ-ợc dùng thập kỷ Từ "Pneumatic" xuất phát từ tiếng cổ Hy Lạp có nghĩa "gió", "hơi thở", triết học có nghĩa "linh hồn" Thuật ngữ "Pneuma" để ngành khoa học khí động học t-ợng liên quan đ-ợc đúc kết Hình 1.1 Thiết bị bắn tên Tuy nhiên phát triển khoa học kĩ thuật thời không đồng bộ, kết hợp kiến thức học, vật lí, vật liệu thiếu, phạm vi ứng dụng khí nén hạn chế Mãi kỷ 17, kĩ s- chế tạo ng-ời Đức Otto von Guerike (1602-1686), nhà toán học triết học ng-ời Pháp Blaise Pascal (1623-1662), nh- nhà vật lí ng-ời Pháp Denis Papin (1647-1712) xây dựng nên tảng ứng dụng khí nén Trong kỷ 19, máy móc thiết bị sử dụng l-ợng khí nén lần l-ợt đ-ợc phát minh, nh- th- vận chuyển ống khí nén (1835) Josef Ritter (Austria), phanh khí nén (1880), búa tán đinh khí nén (1861) Trong lĩnh vực xây dựng đ-ờng hầm xuyên dãy núi Alpes Thụy Sĩ (1857) lần ng-ời ta sử dụng khí nén với công suất lớn Vào năm 70 kỷ 19 xuất Pari trung tâm sử dụng l-ợng khí nén lớn với công suất 7350kW Khí nén đ-ợc vận chuyển tới nơi tiêu thụ đ-ờng ống với đ-ờng kính 500 mm dài nhiều km Tại khí nén đ-ợc nung nóng lên nhiệt độ từ 500 C đến 1500 C để tăng công suất truyền động động cơ, thiết bị búa Với phát triển mạnh mẽ l-ợng điện, vai trò sử dụng l-ợng khí nén bị giảm dần Tuy nhiên việc sử dụng l-ợng khí nén đóng vai trò cốt yếu lĩnh vực, mà sử dụng l-ợng điện nguy hiểm, sử dụng l-ợng khí nén dụng cụ nhỏ, nh-ng truyền động với vận tốc lớn, sử B mụn C in lnh v HKK_Khoa Cơ khí Động lực Bi ging K thut iu khin Thy lc - Khớ nộn dụng l-ợng khí nén thiết bị nh- búa hơi, dụng cụ dập, tán đinh nhiều dụng cụ, đồ gá kẹp chặt máy Thời gian sau chiến tranh Thế giới thứ 2, việc ứng dụng l-ợng khí nén kĩ thuật điều khiển phát triển mạnh mẽ Với dụng cụ, thiết bị, phần tử khí nén đ-ợc sáng chế đ-ợc ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau, kết hợp khí nén với điện-điện tử nhân tố định cho phát triển kĩ thuật điều khiển t-ơng lai Hãng FESTO (Đức) có ch-ơng trình phát triển hệ thống điều khiển khí nén đa dạng, phục vụ cho công nghiệp, mà phục vụ cho phát triển ph-ơng tiện dạy học (Didactic) 1.2.2 Khả ứng dụng khí nén 1.2.2 Trong lĩnh vực điều khiển - Sau chiến tranh Thế giới thứ 2, vào năm 50 60 ký 20 này, thời gian phát triển mạnh mẽ kĩ thuật điều khiển khí nén giai đoạn tự động hóa trình sản xuất đ-ợc phát triển rộng rãi đa dạng nhiều lĩnh vực khác Chỉ riêng Cộng hòa Liên bang Đức dã có 60 hãng chuyên sản xuất phân tử điều khiển khí nén Hệ thống điều khiển khí nén đ-ợc sử dụng lĩnh vực mà dễ xảy vụ cháy nổ, thiết bị phun sơn; loại đồ gá kẹp chi tiết nhựa, chất dẻo; đ-ợc sử dụng cho lĩnh vực sản xuất thiết bị điện tử, thiết bị khí nén đảm bảo điều kiện vệ sinh môi tr-ờng tốt an toàn cao Ngoài hệ thống điều khiển khí nén đ-ợc sử dụng dây chuyền rửa tự động; thiết bị vận chuyển kiểm tra thiết bị lò hơi, thiết bị mạ điện, đóng gói, bao bì công nghiệp hóa chất 1.2.2.2 Hệ thống truyền động Các dụng cụ, thiết bị máy va đập - Các thiết bị, máy móc lĩnh vực khai thác, nh- khai thác đá, khai thác than; công trình xây dựng, nh- xây dựng hầm mỏ, đ-ờng hầm, Truyền động quay - Truyền động động quay với công suất lớn l-ợng khí nén giá thành cao Nếu so sánh giá thành tiêu thụ điện động quay l-ợng khí nén động điện có công suất, giá thành tiêu thụ điện động quay l-ợng khí nén cao 10 đến 15 lần so với động điện Nh-ng ng-ợc lại thể tích trọng l-ợng nhỏ 30% so với động điện có công suất Những dụng cụ vặn vít từ M4 đến M300; máy khoan, công suất khoảng 3,5 kw; máy mài, công suất khoảng 2,5 kw, nh- láy mài với công suất nhỏ, nh-ng B mụn C in lnh v HKK_Khoa Cơ khí Động lực Bi ging K thut iu khin Thy lc - Khớ nộn với số vòng quay cao 100.000 vòng/phút khả sử dụng động truyền động khí nén phù hợp Truyền động thẳng - Vận dụng truyền động áp suất khí nén cho chuyển động thẳng dụng cụ, đồ gá kẹp chặt chi tiết, thiết bị đông gói, loại máy gia công gỗ, thiết bị làm lạnh, nh- hệ thống phanh hãm ô tô Trong hệ thống đo kiểm tra - Dùng thiết bị đo kiểm tra chất l-ợng sản phẩm 1.2 -u nh-ợc điểm hệ thống truyền động khí nén a) -u điểm Do khả chịu nén không khí, tích chứa khí nén cách thuận lợi Nh- có khả ứng dụng để thành lập trạm tích chứa khí nén Có khả truyền tải l-ợng xa, độ nhớt động học khí nén nhỏ tổn thất áp suất đ-ờng dẫn Đ-ờng dẫn khí nén (thải ra) không cần thiết (ra không khí) Chi phí thấp để thiết lập hệ thống truyền động khí nén, phần lớn xí nghiệp hệ thống đ-ờng dẫn khí nén có sẵn Hệ thống phòng ngừa áp suất giới hạn đ-ợc đảm bảo b) Nh-ợc điểm Lực truyền tải trọng thấp Khi tải trọng hệ thống thay đổi, vận tốc truyền thay đổi, khả đần hồi khí nén lớn, thực chuyển động thẳng quay Dòng khí nén thoát đ-ờng dẫn gây nên tiếng ồn - Hiện nay, Lĩnh vực điều khiển, ng-ời ta th-ờng kết hợp hệ thống điều khiển khí nén với cơ, với điện, điện tử Cho nên khó xác định cách xác rõ ràng -u nh-ợc điểm hệ thống điều khiển 1.2 Đặc điểm không khí nén Số l-ợng: coi vô tận Việc vận chuyển: đ-ợc l-u thông dễ dàng đ-ờng ống dẫn, với khoảng cách định Đ-ờng hồi không cần thiết khí nén sau công tác đ-ợc thoát môi tr-ờng B mụn C in lnh v HKK_Khoa Cơ khí Động lực Bi ging K thut iu khin Thy lc - Khớ nộn L-u trữ dễ dàng: Máy nén khí không thiết phải hoạt động liên tục Không khí nén đ-ợc l-u trữ bình chứa, đ-ợc lắp nối hệ thống ống dẫn để cung cấp cho sử dụng cần thiết ảnh h-ởng nhiệt độ: Không khí nén bị thay đổi theo nhiệt độ Khả chống cháy nổ cao: Không có nguy gây cháy khí nén nên không tốn phí phòng cháy Hoạt động với áp suất khoảng - bar nên việc phòng nổ không phức tạp Mức độ cao: Không khí nén tr-ờng hợp l-u thông đ-ờng ống hay thiết bị Không nguy gây bẩn phải lo tới Điều đặc biệt cần thiết ngành công nghiệp thực phẩm, vải sợi, lâm sản, thuộc da Cấu tạo trang thiết bị: Đơn giản nên có giá thành thấp Vận tốc làm việc lớn: Không khí nén l-u thông với tốc độ cao Vận tốc công tác xilanh khí nén th-ờng khoảng đến m/s, số tr-ờng hợp đạt m/s Dễ điều chỉnh: Vận tốc áp lực thiết bị công tác dùng khí nén đ-ợc điều chỉnh cách vô cấp Xử lý vấn đề tảiđơn giản: Các công cụ thiết bị khí nén đảm nhận tải trọng chúng dừng hẳn, không xảy tải Giá thành: Không khí nén nguồn l-ợng dồi dào, đơn giản sẵn có nên hệ thống sử dụng có giá thành thấp Để sử dụng khí nén lĩnh vực áp dụng kỹ thuật khí nén, cần phải trọng đến số l-u ý sau đây: Cách xử lý: Không khí nén phải đ-ợc chuẩn bị cho không chứa bụi bẩn, tạp chất n-ớc chúng làm cho phần tử khí nén chóng mòn Tính chịu nén: Không khí có tính nén đ-ợc, cho phép thay đổi điều chỉnh vận tốc Piston Lực tác dụng: Không khí đ-ợc nén không kinh tế ch-a đạt đ-ợc công suất định, áp suất làm việc th-ờng đ-ợc chấp nhận bar Lực tác dụng đ-ợc giới hạn khoảng 20000 đến 30000 N (2000 đến 3000 kp) Độ lớn lực tác dụng phụ thuộc vào vận tốc hành trình Thoát khí: Không khí nén xả tạo âm gây ồn, nh-ng nhờ giảm gắn đ-ờng thoát nên vấn đề đ-ợc giải 1.2.5 Các đại l-ợng vật lý đơn vị đo Không khí bầu khí hỗn hợp khí nh-: Nitơ chiếm khoảng 78% thể tích B mụn C in lnh v HKK_Khoa Cơ khí Động lực 10 Bi ging K thut iu khin Thy lc - Khớ nộn Hình 5.43c Sơ đồ mạch điện cho thiết bị nâng - tiếp điểm điều khiển b-ớc Hình 5.43d Sơ đồ mạch điện cho thiết bị nâng - cuộn dây điện từ B mụn C in lnh v HKK_Khoa Cơ khí Động lực 144 Bi ging K thut iu khin Thy lc - Khớ nộn Ví dụ 1: Quy trình mạch điều khiển theo nhịp với Xilanh biểu diễn nh- hình sau: A Xilanh +A +B -B -A KT Công tắc hành trình S5 S2 S4 S3 S1 Nam châm điện Y1 Y2 0 Hình 5.44: Qui trình điều khiển hai Xilanh Hình 5.45: Mạch thuỷ lực hai Xilanh phía điều khiển nam châm điện B mụn C in lnh v HKK_Khoa Cơ khí Động lực 145 Bi ging K thut iu khin Thy lc - Khớ nộn Nếu ta chọn van đảo chiều 4/2 hai phía tác di chuyển nam châm điện, sơ đồ mạch điều khiển điện biểu diễn nh- hình 5.46 Mặc dù nhịp có mạch tự trì nh-ng nhịp đ-ợc thực nhịp tr-ớc phải đ-ợc xoá Xilanh +A +B -B -A KT Công tắc hành S5 trình S2 S4 S3 S1 Nam châm điện Y3 Y4 Y2 Y1 Hình 5.46: Quy trình điều khiển với van đảo chiều 4/2 hai đầu điện từ B mụn C in lnh v HKK_Khoa Cơ khí Động lực 146 Bi ging K thut iu khin Thy lc - Khớ nộn Ví dụ 2: Cho sơ đồ hành trình bứơc hệ thống điều khiển tự di chuyển làm việc với ba Xilanh cho nh- hình 1 A S2 B S1 S4 C S3 S6 S5 Hình 5.47: Sơ đồ hành trình b-ớc Ví dụ Giải Quan sát trực tiếp sơ đồ hành trình b-ớc: - B-ớc b-ớc trùng điều kiện - B-ớc b-ớc trùng điều kiện - B-ớc b-ớc trùng điều kiện B-ớc 2: Tiến hành chia tầng nh- hình 5.48 1 S2 A B S1 S4 S3 S6 S5 C III I II III Hình 5.48: Sơ đồ chia tầng B-ớc b-ớc trùng điều kiện ta phải chia tầng từ b-ớc 2, t-ơng tự ta chia tầng b-ớc b-ớc B-ớc 3: Thiết kế mạch: Để tạo ba tầng điều khiển, ta dùng Rơle B mụn C in lnh v HKK_Khoa Cơ khí Động lực 147 Bi ging K thut iu khin Thy lc - Khớ nộn Hình 5.49: Mạch điện tầng B-ớc 4: Tổng hợp mạch điều khiển - Mạch thuỷ lực: Hình 5.50: Mạch thuỷ lực Ví Dụ Hàm logic tín hiệu vào E1 = S E2 = S E3 = S Hàm logic tín hiệu ra: Y1 = Line S5 Start Y4 = Line Y2 = Line Y5 = Line S3 Y3 = Line S1 Y6 = Line B mụn C in lnh v HKK_Khoa Cơ khí Động lực 148 Bi ging K thut iu khin Thy lc - Khớ nộn Sơ đồ mạch điều khiển hình 5.51: Hình 5.51: Sơ đồ mạch điều khiển L-u ý: Tr-ờng hợp yêu cầu mạch sử dụng van đảo chiều 4/3, việc thiết kế tr-ớc tiên tiến hành theo b-ớc nh- với van đảo chiều 4/2 Sau cần thiết kế mạch khởi di chuyển trì cho phù hợp với đặc tính hoạt di chuyển van 4/3 Cụ thể mạch thiết kế trên, ta thay van 4/2 van 4/3 Van 4/3 khác với van 4/2 có thêm vị trí giữa, hai đầu điện tr-ợt vị trí Nếu nhả tay nút START tr-ợt vị trí giữa, Xilanh dừng lại Do để thiết kế mạch với van 4/3, ta sử dụng thêm rơle để trì cho nút START Hình 5.52:Mạch thuỷ lực lắp van đảo chiều 4/3 B mụn C in lnh v HKK_Khoa Cơ khí Động lực 149 Bi ging K thut iu khin Thy lc - Khớ nộn Hình 5.53: Mạch thuỷ lực lắp van đảo chiều 4/3 có trì 5.5 Các tập ứng dụng Bài 1: Thiết kế mạch điều khiển yêu cầu sử dụng van đảo chiều 4/3 với sơ đồ hành trình b-ớc nh- sau: S2 1 A B S1 S4 S3 Sơ đồ mạch thuỷ lực nh- sau: B mụn C in lnh v HKK_Khoa Cơ khí Động lực 150 Bi ging K thut iu khin Thy lc - Khớ nộn - Sơ đồ mạch điện điều khiển Hình 5.54: Mạch thiết kế Bài Bài 2: Thiết kế mạch điều khiển Xilanh yêu cầu sử dụng van đảo chiều 4/3 với sơ đồ hành trình b-ớc nh- sau: 1 A S2 B S1 S4 C S3 S6 S5 - Sơ đồ Mạch thuỷ lực B mụn C in lnh v HKK_Khoa Cơ khí Động lực 151 Bi ging K thut iu khin Thy lc - Khớ nộn - Sơ đồ mạch điều khiển: Hình 5.55: Mạch thiết kế Bài Bài 3: Thiết kế mạch điều khiển Xilanh theo tầng yêu cầu sử dụng van đảo chiều 4/3 với sơ đồ hành trình b-ớc nh- sau: 1 A S2 B S1 S4 C S3 S6 S5 I II B mụn C in lnh v HKK_Khoa Cơ khí Động lực 152 Bi ging K thut iu khin Thy lc - Khớ nộn - Thiết kế mạch điều khiển: Hình 5.56: Mạch thiết kế theo tầng Bài Bài 4: Thiết kế mạch điều khiển Xilanh theo tầng Thiết bị gá đúc tiền với yêu cầu sau: - Chi tiết cần in đ-ợc đặt vào phận kẹp chặt Xilanh đ-a phận vào vị trí - Nhấn nút START Xilanh A đua chi tiết cần in phận giữ vào vị trí - Tại cuối hành trình Xilanh A chạm tiếp điểm hành trình, Xylanh B xuống đong dấu trở - Khi trở cuối hành trình Xylanh B chạm tiếp điểm hành trình làm Xylanh A quay vị trí ban đầu Giải A S2 B S1 S4 S3 I II B mụn C in lnh v HKK_Khoa Cơ khí Động lực 153 Bi ging K thut iu khin Thy lc - Khớ nộn - Thiết kế mạch điều khiển: Bài tập 5: Cơ cấu kẹp chặt chi tiết gia công a) Nguyên lý làm việc Khi tác di chuyển tay, Pistton mang hàm di di chuyển ra, để kẹp chi tiết Khi gia công xong, nhả tay Pistton về, chi tiết đ-ợc mở Hình 5.56: Cơ cấu kẹp chi tiết gia công B mụn C in lnh v HKK_Khoa Cơ khí Động lực 154 Bi ging K thut iu khin Thy lc - Khớ nộn b) Sơ đồ mạch thuỷ lực Để cho xi lanh chuyển di chuyển tới kẹp chi tiết với vận tốc chậm, không va đập với chi tiết kẹp, ta sử dụng van tiết l-u chiều Trên Hình a van tiết l-u chiều đặt đ-ờng vào Hình b van tiết l-u chiều đặt đ-ờng a) b) Hình 5.57: Sơ đồ mạch Thuỷ lực Cơ cấu kẹp chặt chi tiết gia công 0.1 Cụm bơm 0.2- Van tràn 0.3- áp kế 1.1- Van đảo chiều 4/2, điều khiển tay gạt 1.2- Van tiết l-u chiều; 1.0- Xilanh Bài tập 6: Cơ cấu rót tự di chuyển cho quy trình công nghệ đúc a) Nguyên lý làm việc Gàu múc xuống, tác di chuyển tay Gàu múc lên, thả tay Hình 5.58: Kết cấu Rót tự động cho quy trình công nghệ đúc B mụn C in lnh v HKK_Khoa Cơ khí Động lực 155 Bi ging K thut iu khin Thy lc - Khớ nộn b) Sơ đồ mạch thuỷ lực Để cho chuyển di chuyển xilanh, gàu múc xuống đ-ợc êm, ta lắp van cản 1.2 vào đ-ờng xả dầu Hình b a) b) Hình 5.59: Sơ đồ mạch Thuỷ lực 0.1 Cụm bơm 0.2- Van tràn 0.3- áp kế 1.1- Van đảo chiều 4/2, điều khiển tay gạt 1.2- Van cản; 1.0- Xilanh Bài tập 7: Máy khoan bàn a) Nguyên lý làm việc Hình 5.60: Kết cấu máy khoan bàn B mụn C in lnh v HKK_Khoa Cơ khí Động lực 156 Bi ging K thut iu khin Thy lc - Khớ nộn Hệ thống Thuỷ lực điều khiển hai xilanh Xilanh A làm nhiệm vụ kẹp chi tiết trình khoan, Xilanh B mang đầu khoan xuống với vận tốc điều chỉnh trình khoan Khi khoan xong, xilanh B mang đầu khoan Sau xilanh A lui mở hàm kẹp chi tiết đ-ợc tháo b) Sơ đồ mạch thuỷ lực Để cho vận tốc trình khoan không đổi, tải trọng thay đổi, ta dùng ổn tốc 2.2 áp xuất cho kẹp chi tiết nhỏ, ta sử dụng van giảm áp 1.2 Hình 5.61: Sơ đồ mạch Thuỷ lực Máy khoan bàn 0.1 Cụm bơm 0.2- Van tràn 1.1- Van đảo chiều 4/2, điều khiển tay gạt 1.2- Van giảm áp; 1.3- Van chiều 1.0- Xilanh 2.1- Van đảo chiều 4/3, điều khiển tay gạt 2.2- Bộ ổn tốc 2.3- Van chiều 2.4- Van cản 2.5- Van chiều 2.6- Van tiết l-u hai chiều 2.0- Xilanh B B mụn C in lnh v HKK_Khoa Cơ khí Động lực 157 Bi ging K thut iu khin Thy lc - Khớ nộn TàI LIệU THAM KHảO 16/ Hệ THốNG ĐIềU KHIểN BằNG THUỷ LựC - Nguyễn ngọc Ph-ơng Huỳnh Nguyễn Hoàng 17/ Hệ THốNG ĐIềU KHIểN BằNG ĐIệN KHí NéN - ĐHQG TP Hồ Chí Minh 18/ Giáo trình TRUYềN ĐộNG DầU éP TRONG MáY CắT KIM LOạI- Bộ Đại học Trung học Địa tham khảo mạng: http://www.festo.com http://www.automation studio.com B mụn C in lnh v HKK_Khoa Cơ khí Động lực 158 ... in lnh v HKK_Khoa Cơ khí Động lực Bi ging K thut iu khin Thy lc - Khớ nộn 1.2 vấn đề chung khí nén công nghệ khí nén 1.2.1 Vài nét phát triển kỹ thuật khí nén ứng dụng khí nén tr-ớc công nguyên... hiệu điều khiển Phần tử điều khiển thuỷ lực Xử lý tín hiệu Nguồn thuỷ lực l-ợng điều khiển Khối điều khiển Khối thuỷ lực 2.2.1 Ký hiệu phần tử thủy lực Trên vẽ hệ thống thủy lực đ-ợc biểu diễn qua... 2.2.1.1 Bơm động thủy lực Bơm thủy lực chiều có l-u l-ợng cố định 2.2.1.2 Bơm thủy lực hai chiều có l-u l-ợng cố định Bơm thủy lực Bơm thủy chiều lực hai chiều điều chỉnh l-u điều chỉnh l-ợng