(NB) Giáo trình Điều khiển khí nén gồm các nội dung chính được trình bày như sau: Cơ sở lý thuyết về khí nén, máy nén khí và thiết bị xử lý khí nén, thiết bị phân phối và cơ cấu chấp hành, các phần tử trong hệ thống khí nén, cơ sở lý thuyết điều khiển bằng khí nén,...Mời các bạn cùng tham khảo
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI Bộ mơn Tự động hóa \ GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN (Lưu hành nội bộ) Hà Nội năm 2012 Trường Cao đẳng nghề Cơng nghiệp Hà Nội Giáo trình Điều khiển khí nén Tun bố quyền Giáo trình sử dụng làm tài liệu giảng dạy nội trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội Trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội không sử dụng không cho phép cá nhân hay tổ chức sử dụng giáo trình với mục đích kinh doanh Mọi trích dẫn, sử dụng giáo trình với mục đích khác hay nơi khác phải đồng ý văn trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội Trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội Giáo trình Điều khiển khí nén CHƯƠNG I: CỞ SỞ LÝ THUYẾT VỀ KHÍ NÉN 1.1 Khái niệm chung 1.1.1 Khái niệm Ứng dụng khí nén trước cơng ngun Ví dụ: nhà triết học người Hi Lạp Ktesibios (năm 140, trước Công nguyên) học trò ơng Heron (năm 100, trước Cơng nguyên) chế tạo thiết bị bắn tên hay ném đá khí nén (hình l.l) Dây cung căng áp suất khí xilanh thơng qua đòn bẩy nối với Piston xilanh Khi bng dây cung ra, áp suất khơng khí nén làm tăng vận tốc bay mũi tên Sau số phát minh sáng chế Klesibios Heron như: thiết bị đóng, mở cửa khí nén; Bơm súng phun lửa sáng chế thời kỳ Khái niệm ''Pneumatica'' 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 tượng liên quan đúc kết Tuy nhiên phát triển khoa học kĩ thuật thời khơng đồng bộ, kết hợp kiến thức học, vật lí, vật liệu thiếu, phạm vi ứng dụng khí nén hạn chế Mãi kỷ 17, kĩ sư chế tạo người Đức Otto von Guerike (1602-1686), nhà toán học triết học người Pháp Blaise Pascal (16231662), nhà vật lí người Pháp Denis Papin (1647-1712) xây dựng nên tảng ứng dụng khí nén Trong kỷ 19, máy móc thiết bị sử dụng lượng khí nén phát minh, như: thư vận chuyển ống khí nén (1835) Josef Ritter (Austria), phanh khí nén (1880), búa tán đinh khí nén (1861) Trong lĩnh vực xây dựng đường hầm xuyên dãy núi Alpes Thụy Sĩ (1857) lần người ta sử dụng khí nén với cơng suất lớn Vào năm 70 kỷ 19 xuất Pari trung tâm sử dụng lượng khí nén lớn với công Trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội Giáo trình Điều khiển khí nén suất 7350kW Khí nén vận chuyển tới nơi tiêu thụ đường ống với đường kính 500 mm dài nhiều km Tại khí nén 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 lượng điện, vai trò sử dụng lượng khí nén bị giảm dần Tuy nhiên việc sử dụng lượng khí nén đóng vai trò cốt yếu lĩnh vực, mà sử dụng lượng điện nguy hiểm, sử dụng lượng khí nén dụng cụ nhỏ, truyền động với vận tốc lớn, sử dụng lượng khí nén thiết bị 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 lượng khí nén kĩ thuật điều khiển phát triển mạnh mẽ Với dụng cụ, thiết bị, phần tử khí nén sáng chế 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 tương lai Hãng FESTO (Đức) có chương trình phát triển hệ thống điều khiển khí nén đa dạng, khơng phục vụ cho cơng nghiệp, mà phục vụ cho phát triển phương tiện dạy học (Didactic) 1.1.2 Khả ứng dụng khí nén - Trong hệ thống điều khiển +Kỹ thuật điều khiển khí nén phát triển rộng rãi đa dạng nhiều lĩnh vực khác + Được sử dụng lĩnh vực mà có nhiều nguy hiểm, hay xảy vụ nổ, thiết bị phun sơn; loại đồ gỗ kẹp chi tiết - Hệ truyền động + Các dụng cụ thiết bị máy va đập Các thiết bị máy móc khai thác đá, than, cơng trình xây dựng, xây dựng hầm mỏ, đường hầm - Truyền động quay + Truyền động động quay với công suất lớn, trọng lượng nhỏ 30% so với động công suất Nhưng giá thành cao, giá thành tiêu thụ điện động quay khí nén cao 10 đến 15 lần so với động điện Trường Cao đẳng nghề Cơng nghiệp Hà Nội Giáo trình Điều khiển khí nén + Sử dụng phù hợ với dụng cụ vặn vít, khoan cơng suất khoảng từ 3,5kW; máy mài, công suất khoảng 2,5kW; máy mài công suất nhỏ có số vòng quay 100.000 vòng/phút 1.1.3 Ưu nhược điểm hệ thống truyền động khí nén 1.1.3.1 Ưu điểm - Do khả chịu nén (đàn hồi) lớn khơng khí, trích chứa khí nén cách thuận lợi Như có khả thành lập trạm trích chứa khí nén - Có khả truyền tải lượng xa, có độ nhớt động học khí nén nhỏ tỏn thất áp suất đườn dẫn - Đường dãn khí nén khơng cần thiết thải ngồi khơng khí - Chi phí thấp để thiết lập hệ thống truyền động khí nén - Hệ thống phòng ngừa áp suất đảm bảo 1.1.3.2 Nhược điểm - Lực truyền trọng tải thấp - Không thể thực truyền động thẳng quay tải trọng hệ thay đổi, vận tốc thay đổi khả đàn hồi khí nén lớn - Dòng khí nén đường ống dẫn gây tiếng ồn 1.2 Một số đặc điểm hệ thống truyền động khí nén - Độ an toàn tải Khi hệ đạt áp suất làm việc tới hạn truyền động an tồn, khơng có cố, hư hỏng xảy + Truyền động điện – (-): truyền động khí nén + Truyền động thuỷ lực (=): Bằng truyền động khí nén + Truyền động (-) : truyền động khí nén - Sự truyền tải lượng Tổn thất thấp giá đầu tư cho mạng truyền tải khí nén tương đối thấp + Truyền tải lượng điện (+): Thích hợp truyền động khí nén + Truyền tải thuỷ lực (-): Ít so với truyền động khí nén + Truyền tải ( - ): Ít so với truyền động khí nén - Tuổi thọ bảo dưỡng Trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội Giáo trình Điều khiển khí nén Hệ thống truyền động khí nén hoạt động tốt, mạng đạt tới áp suất tới hạn không gây ảnh hưởng với mơi trường Tuy nhiên hệ thống đòi hỏi cao vấn đề lọc chất bẩn không khí hệ thống + Hệ thống điện – (-/+), hệ thống (-), hệ thống thủy lực (=), hệ thống điện (-) - Khả thay phần tử , thiết bị Trong hệ thống truyền động khí nén , khả thay phần tử dẽ dàng + Điều khiển điện (+), hệ thống điều khiển (-), hệ thống điều khiển thủy lực (=) - Vận tốc truyền động Do trọng lượng phần tử hệ thống điều khiển khí nén nhỏ, khả giãn nở áp suất khí lớn, nên truyền động đạt với vận tốc cao Điện – (-), (-), thủy lực (-) - Khả điều chỉnh lưu lượng dòng áp suất Điều chỉnh lưu áp suất cách đơn giản Tuy nhiên với thay đổi tải trọng tác động vận tốc bị thay đổi - Vận tốc truyền tải Vận tốc truyền tải xử lý tín hiệu tương đối chậm + Điện (+), (=/-), thủy lực (=) Bảng 1.1 phạm vi ứng dụng thích hợp hệ thống điều khiển khác Trường Cao đẳng nghề Cơng nghiệp Hà Nội Giáo trình Điều khiển khí nén 1.3 Đơn vị đo hệ thống điều khiển 1.3.1 Áp suất Đơn vị áp suất theo hệ SI Pascal (Pa) Pascal áp suất phân bố lên bề mặt có diện tích 1m2 với lực tác động vng góc lên bề mặt Newton (N) Pascal (Pa) = N/m2 Trong thực tế người ta dùng đơn vị bội số Pascal Megapascal (MPa) Mpa = 106 Pa Ngồi dùng đơn vị bar, với bar = 105 Pa 1.3.2 Lực Đơn vị lực Newton (N) Newton (N) lực tác động lên đối trọng có khối lượng kg với gia tốc 1m/s2 1.3.3 Công Đơn vị công Joule (J) Joule (J) công sinh tác động lực N để vật thể dịch chuyển quảng đường m J = Nm 1.3.4 Công suất: Đơn vị công suất Watt Trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội Giáo trình Điều khiển khí nén 1Watt (W) cơng suất, thời gian giây sinh lượng Joule W = J/s = Nm/s 1.3.5 Độ nhớt động Độ nhớt động khơng có vai trò quan trọng hệ thống điều khiển khí nén Đơn vị độ nhớt động m2/s m2/s độ nhớt động chất lỏng có độ nhớt động lực Pa.s khối lượng riêng kg/m3 v Trong đó: η: độ nhớt động [Pa.s] ρ: khối lượng riêng [kg/m3] ν: độ nhớt động [m2/s] Ngồi ra, người ta sử dụng đơn vị đo độ nhớt động stokes (St) centistokes (cSt) Hình 1.1 Sự phụ thuộc áp suất, nhiệt độ độ nhớt động khơng khí 1.4 Cơ sở tính tốn khí nén 1.4.1 Thành phần hóa học khí nén Nguyên tắc hoạt động thiết bị nén khí hút khơng khí khí vào máy nén khí Sau khí nén đưa tới thiết bị khí nn Khơng khí l loại khí hỗn hợp bao gồm thnh phần sau: Bảng 1.2 Thành phần khí khơng khí Trường Cao đẳng nghề Cơng nghiệp Hà Nội N2 Thể tích 78,08 % Khối 75,51 lượng % O2 Ar 20,95 23,01 Giáo trình Điều khiển khí nén Ne.10-3 He.10-3 Kr.10- X.10-3 CO2 H2 0,93 0,03 0,01 1,8 0,5 0,1 1,286 0,04 0,001 1,2 0,07 0,3 40 Bảng 1.3 Các đại lượng vật lí khơng khí 1.4.2 Phương trình trạng thi nhiệt động học Giả thiết khí nén hệ thống gần khí lý tưởng Phương trình trạng thái nhiệt tổng qt khí nén: Pabs V = m.R.T (1.1) Trong đó: pabs: Ap suất tuyệt đối [bar] V: Thể tích khí nén [m ] m: Khối lượng [kg] R: số khí [J/kg.K] T: Nhiệt độ Kelvin [K] Pabs V m.R T (1.2) P1abs V1 P2abs V2 T1 T2 (1.3) Hay: Khối lượng khơng khí m tính theo cơng thức: Trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội Giáo trình Điều khiển khí nén - Khi nhiệt độ T khơng thay đổi, ta có: m 1 m P2 abs P1abs (1.4) 2 Hay: 1 P2abs P1abs (1.5) - Khi áp suất p không thay đổi, ta có: 1 T1 T2 (1.6) - Khi ba đại lượng thay đổi, ta có: 2 T 1.P2abs 1 T2 P1abs (1.7) - Thể tích riêng khơng khí: v V m m kg (1.8) - Thay phương trình (1.15) vào phương trình (1.9), ta có phương trình trạng thái khí nén: p.v R, hay p.v = R.T T (1.9) - Trong đó; R số khí - Nhiệt lượng riêng c nhiệt lượng cần thiết để nung nóng khối lượng khơng khí kg lên 10K Nhiệt lượng riêng thể tích khơng thay đổi ký hiệu cv, áp suất không thay đổi ký hiệu cp tỷ số cv cp gọi số mũ đoạn nhiệt k: k cp cv (1.10) - Hiệu số cp cv gọi số khí R: R c p cv c p 10 k 1 cv (k 1) k (1.11) Trường Cao đẳng nghề Cơng nghiệp Hà Nội Giáo trình Điều khiển khí nén *) Đơn giản hành trình xylanh A biểu đồ Karnaugh Theo biểu đồ trạng thái ta thiết lập biểu đồ Karnaugh cho xylanh A hình 6.67 Bước pittông A (+A) dừng lại bước Sang bước pittơng A lùi (-A) Các khối 1, 2, 3, ký hiệu +A khối 5, ký hiệu –A Như khối thứ ( x ) gồm khối 1, 2, 3, khối trống Đơn giản hành trình xylanh A (+A) thực cột thứ ( x ) Phương trình logic Hình 6.66 Biểu đồ Karnaugh cho xylanh A +A là: +A = a0 ^ b0 ^ x ^ khởi động Sau đơn giản cột thứ ta có phương trình logic đơn giản +A: +A = x ^ khởi động Tương tự ta có phương trình logic ban đầu –A: - A = a1 ^ b0 ^ x Sau đơn giản khối 6, ta có phương trình logic –A: - A = b0 ^ x *) Đơn giản hành trình xylanh B biểu đồ Karnaugh Phương pháp đơn giản hành trình xylanh B tương tự cách thực xylanh A (hình 6.67) Hình 6.67 Biểu đồ Karnaugh cho xylanh B Phương trình logic ban đầu +B +B = a1 ^ b0 ^ x 148 Trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội Giáo trình Điều khiển khí nén Sau đơn giản +B khối 3, ta có phương trình logic đơn giản +B: +B = a1 ^ x Phương trình logic – B cột thứ gồm khối 5, 6, 8, ta có phương trình logic đơn giản – B: -B = - x *) Đơn giản phần tử nhớ trung gian biểu đồ Karnaugh Biểu đồ karnaugh hình 6.68 cho thấy phần tử nhớ trung gian vị trí SET bắt đàu khối giữ vị trí cho đên khối Từ khối bắt đầu bị RESET giữ vị trí khối Phương trình logic ban đầu +X: +X = a1 ^ b1 ^ x Sau đơn giản +X miền gồm khối 3, 7, 8, ta có phương trình logic đơn giản +X: Hình 6.68 Biểu đồ Karnaugh cho +X = b1 phần tử nhớ trung gian Phương trình logic ban đầu –X: – X = a0 ^ b0 ^ x Sau đơn giản – X miền gồm khối 1, 5, 8, ta có phương trình logic đơn giản – X: – X = a0 khối phép sử dụng cho +X –X Phương trình đơn giản cho quy trình là: +A = x ^ khởi động - A = b0 ^ x +B = a1 ^ x -B = - x +X = b1 – X = a0 Sơ đồ mạch biểu diễn hình sau: 149 Trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội Giáo trình Điều khiển khí nén Hình 6.69 Sơ đồ mạch logic sau đơn giản Hình 6.70 Sơ đồ mạch lắp ráp 150 Trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội Giáo trình Điều khiển khí nén Hình 6.71 sơ đồ mạch biểu diễn đơn giản 6.7 Một số mạch ứng dụng điều khiển theo tầng *) Nguyên tắc chung Nguyên tắc thiết kế mạch điều khiển theo tầng chia bước thực thành tầng riêng Phần tử dùng để điều khiển chuyển tầng van đảo chiều nhớ 4/2 5/2 Nó thực theo nguyên tắc sau: - Mỗi tầng điều khiển cho hành trình xilanh Nhưng điều khiển cho hành trình nhiều xilanh lúc - Để mạch điều khiển đơn giản, nên phân chia cho số tần nhỏ - Van hành trình làm nhiệm vụ điều khiển chuyển tầng tầng điều khiển cho hành trình xi lanh - Van hành trình làm nhiệm vụ điều khiển xilanh nằm tầng lấy nguồn từ tầng b) Mạch phân tầng Nguyên tắc thiết kế mạch chia bước thực có chức thành tầng riêng Phần tử điều khiển theo tầng phần tử nhớ – van đảo 4/2 5/2 Mạch điều khiển cho tầng 151 Trường Cao đẳng nghề Cơng nghiệp Hà Nội Giáo trình Điều khiển khí nén - Nguyên tắc hoạt động tầng I có khí nén tầng II khơng có (a1 = L a2 = 0) Khơng tồn trường hợp hai tầng có khí nén lúc (hình 6.72) - e1, e2 tín hiệu điều khiển vào I I I - a1, a2 tín hiệu điều khiển a1 a2 e1 e2 - I tầng thứ - II tầng thứ hai Hình 6.72 Mạch điều khiển tầng Mạch điều khiển cho tầng: - Ngun tắc hoạt động tầng I có khí nén tầng II III khơng có (hình 6.73) I I I I II - e1, e2, e3 tín hiệu điều khiển vào a1 a3 a2 e2 e1 e3 - a1, a2, a3 tín hiệu điều khiển -I tầng thứ - II tầng thứ hai - III tầng thứ ba Hình 6.73 Mạch điều khiển tầng Mạch điều khiển cho tầng: - Nguyên lý hoạt động tương tự (hình 6.74) Nếu số tầng n số van đảo cần dùng n -1 - Điều khiển theo tầng hoàn thiện điều khiển tùy động theo hành trình 152 Trường Cao đẳng nghề Cơng nghiệp Hà Nội Giáo trình Điều khiển khí nén - e1, e2, e3, e4 tín hiệu điều khiển vào I II I II I V a3 a1 a2 e2 e3 e1 e4 a4 - a1, a2, a3, a4 tín hiệu điều khiển -I tầng thứ - II tầng thứ hai - III tầng thứ ba - IV tầng thứ tư Hình 6.74 Mạch điều khiển tầng Ví dụ 1: Nguyên lý hoạt động máy khoan Sau sản phẩm cần gia công xi lanh 1A đẩy khỏi giá chứa phôi kẹp chặt lại, bầu khoan bắt đầu xuống thực việc khoan chi tiết nhờ xi lanh 2A Sau khoan xong xi lanh 2A mang bầu khoan quay trở xi lanh 1A kẹp chi tiết lùi trở sản phẩm tháo xilanh 3A đẩy chi tiết vào thùng đựng 153 Trường Cao đẳng nghề Cơng nghiệp Hà Nội Giáo trình Điều khiển khí nén Hình 6.75 Sơ đồ hoạt động máy khoan biểu đồ trạng thái Hì nh 6.76 Sơ đồ mạch điều khiển thiết bị khoan Ví dụ 2: Tại trạm phân phối, hai xi lanh sử dụng để vận chuyển phôi liệu từ thùng chứa đến máng trượt Khi ấn nút khởi động xi lanh 1A đẩy phôi khỏi thùng chứa xi lanh 2A tiếp tục đẩy phôi xuống máng trượt Để đảm bảo nạp phơi Piston xi lanh 1A phải vị trí hệ thống khởi 154 Trường Cao đẳng nghề Cơng nghiệp Hà Nội Giáo trình Điều khiển khí nén động Trong trình hoạt động, để tăng suất dây chuyền người ta bố trí đồng thời cho xi lanh 1A xi lanh 2A Hình 6.77 Sơ đồ bố trí hệ thống biểu đồ trạng thái trạm phân phối 155 Trường Cao đẳng nghề Cơng nghiệp Hà Nội Giáo trình Điều khiển khí nén Dựa vào biểu đồ trạng thái ta chia tầng sau: Hình 6.78 Sơ đồ mạch khí nén điều khiển theo tầng trạm phân phối Ví dụ 3: Các phơi kim loại vng xếp giá chứa máy khoan để chờ gia công Xilanh tác động kép điều khiển thông qua van tiết lưu 1A đẩy phôi liệu khỏi giá chứa kẹp chặt phơi vị trí gia công Khi áp suất làm việc xilanh 1A đạt bar xilanh 2A bắt đầu hoạt động để khoan chi tiết Xilanh 2A giảm chấn xi lanh thuỷ lực với van tiết lưu Lực cắt, tốc độ cắt điều chỉnh giới hạn áp suất làm việc xi lanh 2A ổn định bar 156 Trường Cao đẳng nghề Cơng nghiệp Hà Nội Giáo trình Điều khiển khí nén Chiều sâu lỗ khoan giới hạn điều chỉnh van hành trình Quá trình hồi vị 2A không cần phải giảm chấn điều chỉnh tốc độ Q trình gia cơng hồn tất, xi lanh 1A trở phơi đẩy khay chứa hàng xi lanh đơn 3A Sau thời gian t = giây xi lanh 3A quay trở tác động lên van hành trình cho phép hệ thống hoạt động chu kì Đồng hồ báo áp suất lắp để kiểm tra áp suất làm việc 1A đường P2 Hệ thống khởi động nút “Start” Để hệ thống hoạt động liên tục ta sử dụng nút ấn có cữ chặn Hình 6.80: Biểu đồ trình hoạt động xi lanh biểu đồ trạng thái 157 Trường Cao đẳng nghề Cơng nghiệp Hà Nội Giáo trình Điều khiển khí nén Hình 6.81 Sơ đồ mạch khí nén 158 Trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội Giáo trình Điều khiển khí nén MỤC LỤC CHƯƠNG I: CỞ SỞ LÝ THUYẾT VỀ KHÍ NÉN 1.1 Khái niệm chung 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Khả ứng dụng khí nén 1.1.3 Ưu nhược điểm hệ thống truyền động khí nén 1.3 Đơn vị đo hệ thống điều khiển 1.3.1 Áp suất 1.3.2 Lực 1.3.3 Công 1.3.4 Công suất: 1.3.5 Độ nhớt động 1.4 Cơ sở tính tốn khí nén 1.4.1 Thành phần hóa học khí nén 1.4.2 Phương trình trạng thi nhiệt động học 1.4.3 Độ ẩm khơng khí 12 1.4.4 Phương trình dòng chảy 14 1.4.5 Lưu lượng khí nén qua khe hở 15 1.4.6 Tổn thất áp suất khí nén 16 CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP: 21 CHƯƠNG II: MÁY NÉN KHÍ VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ KHÍ NÉN 22 2.1 Máy nén khí 22 2.1.1 Nguyên tắc hoạt động phân loại máy nén khí: 22 2.1.2 Máy nén khí kiểu pít - tơng: 23 2.1.3 Máy nén khí kiểu cánh gạt 26 2.1.4 Máy nén khí kiểu trục vít: 27 2.1.6 Máy nén khí kiểu turbin 30 2.2 Thiết bị xử lý khí nén 30 2.2.1 Các yêu cầu khí nén 30 2.2.2 Các phương pháp xử lý khí nén: 31 CÂU HỎI ÔN TẬP: 36 CHƯƠNG III THIẾT BỊ PHÂN PHỐI VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH 37 3.1 Thiết bị phân phối khí nén 37 3.1.1 khái quát chung 37 3.1.2 Bình trích chứa khí nén 37 3.1.3 Mạng đường ống khí nén 38 3.2 Cơ cấu chấp hành 41 3.2.1 Xilanh 41 3.2.2 Động khí nén 47 159 Trường Cao đẳng nghề Cơng nghiệp Hà Nội Giáo trình Điều khiển khí nén CÂU HỎI ƠN TẬP VÀ BÀI TẬP: 50 CHƯƠNG IV: CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG KHÍ NÉN 51 4.1 Khái niệm: 51 4.2.1 Nguyên lý hoạt động: 52 4.2.3 Tín hiệu tác động: 53 4.2.4 Van đảo chiều 2/2 54 4.2.5 Van đảo chiều 3/2 54 4.2.6 Van đảo chiều 4/2 58 4.2.7 Van xoay đảo chiều 4/3 60 4.2.8 Van điều khiển 5/2 60 4.2.9 Van điều khiển 5/3 62 4.3 Van chắn: 63 4.3.1 Van chiều: 63 4.3.2 Van logic OR: 64 4.3.3 Van logic AND: 64 4.3.4 Van xả khí nhanh: 65 4.4 Van tiết lưu: 66 4.4.1 Van tiết lưu có tiết diện khơng thay đổi: 66 4.4.2 Van tiết lưu có tiết diện thay đổi: 66 4.4.3 Van tiết lưu chiều điều chỉnh tay: 66 4.4.4 Van tiết lưu chiều điều chỉnh cữ chặn 67 4.5 Van áp suất: 68 4.5.1 Van an toàn: 68 4.5.2 Van tràn: 68 4.5.3 Van điều chỉnh áp suất: 69 4.5.4 Rơle áp suất: 69 4.6 Van điều chỉnh thời gian: 70 4.6.1 Rơle thời gian đóng chậm: 70 4.6.2 Rơle thời gian ngắt chậm: 71 4.7 Van chân không: 73 4.8 Cảm biến 74 4.8.1 Cơng tắc hành trình điện – 75 4.8.2 Cảm biến hành trình nam châm 76 4.8.3 Cảm biến điện từ 77 4.8.4 Cảm biến điện dung 78 4.8.5 Cảm biến quang điện 78 4.8.6 Cảm biến áp suất 79 4.8.7 Đấu nối cảm biến 80 4.9 Phần tử khuếch đại 81 4.10 Phần tử chuyển đổi tín hiệu 82 4.10.1 Phần tử chuyển đổi tín hiệu khí nén – điện 82 160 Trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội Giáo trình Điều khiển khí nén 4.10.2 Phần tử chuyển đổi tín hiệu điện – khí nén 85 CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP 85 CHƯƠNG V: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN BẰNG KHÍ NÉN 87 5.1 Khái niệm điều khiển 87 5.1.1 Hệ thống điều khiển 87 5.1.2 Các lạo tín hiệu điều khiển 88 5.2 Các phần tử logic: 89 5.2.1 Phần tử logic NOT ( phủ định) : 89 5.2.2 Phần tử logic AND (và) 90 5.2.3 Phần tử logic NAND (NOT – AND) 90 5.2.4 Phần tử logic OR 91 5.2.5 Phần tử logic NOR 91 5.2.6 Phần tử logic XOR (EXC-OR) 92 5.2.7 Phần tử logic X-NOR 92 5.3 Lý thuyết đại số Boole 93 5.3.1 Quy tắc đại số Boole 93 5.3.2 Biểu đồ Karnaugh 94 5.3.3 Phần tử nhớ 96 5.4 Biểu diễn phần tử logic khí nén 98 5.4.1 Phần tử NOT 98 5.4.2 Phần tử OR: 98 5.4.3 Phần tử NOR: 99 5.4.4 Phần tử AND: 100 5.4.5 Phần tử NAND: 101 5.4.6 Phần tử EXC - OR: 102 5.4.7 RS-Flipflop 102 5.4.8 Phần tử thời gian 104 5.4.9 Mạch dạng xung khí nén 105 5.4.10 Mạch trigơ trạng thái bền khí nén 106 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 108 CHƯƠNG VI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG 109 6.1 Biểu diễn chức trình điều khiển 109 6.1.1 Biểu đồ trạng thái: 109 6.1.2 Sơ đồ chức năng: 113 6.1.3 Lưu đồ tiến trình: 117 6.2 Phân loại phương pháp điều khiển 119 6.2.1 Điều khiển tay 119 6.2.2 Điều khiển tùy động theo thời gian: 121 6.2.3 Điều khiển tùy động theo hành trình 123 6.3 Các phần tử điện - khí nén 125 6.3.1 Các van đảo chiều nam châm điện 126 161 Trường Cao đẳng nghề Cơng nghiệp Hà Nội Giáo trình Điều khiển khí nén 6.3.2 Các phần tử điện 129 6.4 Thiết kế mạch điều khiển điện – khí nén 132 6.4.1 Nguyên tắc thiết kế 132 6.4.2 Mạch dạng xung 133 6.4.3 Mạch trigơ trạng thái bền:… 135 6.4.4 Mạch điện điều khiển điện khí nén với xy lanh 137 6.4.5 Mạch điện điều khiển điện khí nén với hai xy lanh 138 6.4.6 Bộ dịch chuyển theo nhịp 141 6.5 Mạch tổng hợp dịch chuyển theo nhịp 143 6.5.1 Mạch điều khiển với chu kỳ đồng thời 143 6.5.2 Mạch điều khiển với chu 143 6.6 Thiết kế mạch điều khiển khí nén theo biểu đồ Karnaugh………… 149 6.7 Một số mạch ứng dụng điều khiển theo tầng………………………… 156 Ví dụ 1: 153 Ví dụ 2: 154 Ví dụ 3: 156 Mục lục 205 162 ... đẳng nghề Cơng nghiệp Hà Nội Giáo trình Điều khiển khí nén Tun bố quyền Giáo trình sử dụng làm tài liệu giảng dạy nội trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội Trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội. .. đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội Giáo trình Điều khiển khí nén CHƯƠNG II: MÁY NÉN KHÍ VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ KHÍ NÉN 2.1 Máy nén khí Áp suất tạo từ máy nén, lượng học động điện động đốt chuyển đổi thành... khơng khí 1.4 Cơ sở tính tốn khí nén 1.4.1 Thành phần hóa học khí nén Nguyên tắc hoạt động thiết bị nén khí hút khơng khí khí vào máy nén khí Sau khí nén đưa tới thiết bị khí nn Khơng khí l loại khí