(NB) Giáo trình Lắp đặt và bảo trì khí nén thủy lực nhằm cung cấp cho học sinh, sinh viên những kiến thức, kỹ năng cơ bản về phương pháp và kỹ thuật lắp đặt một số mạch ứng dụng cơ bản điều khiển bằng hệ thống điện-khí nén và điều khiển thủy lực.
ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BR – VT TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ GIÁO TRÌNH MƠN ĐUN: LẮP ĐẶT HỆ THỐNG KHÍ NÉNTHỦY LỰC NGHỀ: CƠ ĐIỆN TỬ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG VÀ TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: 01 /QĐCĐN ngày 04 tháng 01 năm 2016 của Hiệu trưởng trường Cao đẳng nghề tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu Bà Rịa – Vũng Tàu, năm 2016 TUN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể được phép dùng ngun bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình “Lắp đặt và bảo trì khí nén thủy lực” nhằm cung cấp cho học sinh, sinh viên những kiến thức, kỹ năng cơ bản về phương pháp và kỹ thuật lắp đặt một số mạch ứng dụng cơ bản điều khiển bằng hệ thống điệnkhí nén và điều khiển thủy lực. Giáo trình này gồm 10 bài u cầu đối với học sinh sau khi học xong module này học sinh phải, biết sử dụng thiết, lắp đặt thành thạo một số mạch ứng dụng cơ bản trong hệ thống thủy lực, khí nén Giáo trình này là tài liệu tham khảo cho học sinh, sinh viên chun nghành Cơ điện tử, điện cơng nghiệp, điện tử cơng nghiệp. Trong q trình biên soạn chắc chắn chúng tơi cịn có nhiều thiếu sót, mong q độc giả góp ý để chúng tơi hồn thiện tốt hơn cho lần chỉnh sữa sau. Mọi góp ý xin gửi về Email: trunghq@brtvc.edu.vn Tơi xin chân thành cảm ơn! Bà Rịa – Vũng Tàu, ngày02 tháng 01 năm 2016 Biên soạn Hà Quốc Trung BÀI 1 7 CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHÍ NÉN 7 1. Cơ sở tính tốn: 8 BÀI 2 16 CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ KHÍ NÉN 16 BÀI 3 33 CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ DẦU 33 BÀI 4 38 CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG KHÍ NÉNTHỦY LỰC 38 BÀI 5 59 CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN – KHÍ NÉN 59 1. Nghiên cứu sơ đồ: 75 BÀI 6 79 THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN 79 1. Biểu diễn chức năng của quá trình điều khiển: 79 1.4 Các phương pháp điều khiển 86 Một số kí hiệu trong hệ thống khí nén. 106 BÀI 7 111 LẮP ĐẶT MẠCH MÁY DẬP ĐIỀU KHIỂN BẰNG HỆ THỐNG ĐIỆN KHÍ NÉN 111 BÀI 8 116 LẮP ĐẶT MẠCH MÁY LẮP RÁP ĐIỀU KHIỂN BẰNG HỆ THỐNG ĐIỆN KHÍ NÉN 116 BÀI 9 121 LẮP ĐẶT MẠCH MÁY DẬP BẰNG TAY ĐIỀU KHIỂN BẰNG HỆ THỐNG THỦY LỰC 121 1. Kiến thức lý thuyết: 122 BÀI 10 127 LẮP ĐẶT MẠCH MÁY KHOAN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG HỆ THỐNG THỦY LỰC 127 134 MƠN ĐUN LẮP ĐẶT HỆ THỐNG KHÍ NÉNTHỦY LỰC Mã mơ đun: MĐ17 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trị của mơn học: Vị trí: Trước khi học mơn học này cần hồn thành các mơn học cơ sở, đặc biệt các mơn học, mơ đun: Mạch điện, Điện tử cơ bản, Đo lường điện và Trang bị điện Tính chất: Là mơn học chun mơn nghề, thuộc mơn học nghề bắt buộc Mục tiêu của mơn học: Trình bày được cấu tạo, ngun lý hoạt động và ứng dụng của các loại cảm biến; Vận dụng được các khái niệm về lỉnh vực Khí nén để giải thích, thiết kế các mạch điều khiển Khí nén đơn giản trong cơng nghiệp Ứng dụng các cơng thức để tính tốn các thơng số, đại lượng cơ bản của mạch điều khiển khí nén, kiện Khí nén và Thủy lực Nhận biết các chức năng, nhiệm vụ của từng chi tiết, linh kiện trong hệ thống điều khiển Giải thích một số mạch ứng dụng khí nén, thủy lực trong cơng nghiệp Thực hiện các thao tác trong việc lắp mạch điều khiển điện khí nén, thủy lực một cách an tồn, đúng thao tác Rèn luyện tính kiên nhẫn, tỉ mỉ khi thực hiện các cơng việc có sử dụng các thiết bị máy móc Rèn luyện tính cẩn thận, chính xác trong các cơng việc cần có độ an tồn cao Nội dung của mơn học: STT 10 11 TÊN CÁC BÀI TRONG THỜI GIAN MODUN HÌNH THỨC GIẢNG DẠY Bài 1: Cơ sở lý thuyết khí nén thủy lực Bài 2: Cung cấp và xử lý khí nén Bài 3: Cung cấp và xử lý dầu Lý thuyết 5 Tích hợp Tích hợp Bài 4: Các phần tử trong hệ thống Khí nén thủy lực Bài 5: Các phần tử trong hệ thống Điện khí nén Kiểm tra bài 1,2,3,4,5 Bài 6: Thiết kế mạch khí nén Kiểm tra bài 6 10 Tích hợp 15 Tích hợp 10 10 Tích hợp Tích hợp Tích hợp Tích hợp Bài 7: Lắp đặt mạch máy dập điều khiển bằng hệ thống điện khí nén Bài 8: Lắp đặt mạch máy lắp ráp điều khiển bằng hệ thống điện khí nén Tích hợp 15 Kiểm tra bài 7,8 Bài 9: Lắp đặt mạch máy dập tay điều khiển hệ thống thủy lực 15 Tích hợp Tích hợp 12 13 Bài 10: Lắp đặt mạch máy khoan tự động điều khiển bằng hệ thống thủy lực Kiểm tra bài 9,10 20 Tích hợp Tích hợp Tích hợp Tổng 120 BÀI 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHÍ NÉN Giới thiệu: Bài 1 trình bày được các khái niệm phương trình và cơng thức tính tốn hệ thống khí nénthủy lực. Mục tiêu: Biết được cơ sở tính tồn và khả năng ứng dụng của hệ thống khí nén Phân tích được các thành phần cấu tạo nên hệ thống khí nén Trình bày được các khái niệm cơ bản về truyền động thủy lực Xác định được các thơng số cơ bản về áp suất và lưu lượng Trình bày được ưunhược điểm hệ thống khí nénthủy lực Nội dung chính: 1. Cơ sở tính tốn: 1.1. Thành phần hóa học của khí nén: Ngun tắc hoạt động của các thiết bị khí nén là khơng khí trong khí quyển được hút vào và nén trong máy nén. sau đó áp suất khí nén từ máy nén khí được đưa vào hệ thống khí nén. trong khơng khí là loại hỗn hợp bao gồm những thành phần chính sau: N2 78 % O2 21% Hình 1.1. Phần trăm các chất khí của khơng khí Hơi nước và các loại khí khác: 1% Ngồi hơi nước khơng khí cịn có bụi, chính nhưng thành phần đó gây ra cho các thiết bị khí nén bị ăn mịn, sự gỉ, Vì vậy phải có những biện pháp hay thiết bị để loại trừ hoặc giới hạn đến mức thấp nhất những thành phần đó trong hệ thống 1.2.Đơn vị đo trong hệ thống: 1.2.1.Định nghĩa các loại áp suất: Áp suất khí quyển:là áp suất khơng khí tại mực nước biển đơn vị đo: 760mmhg = 1,013 bar Áp suất tương đối: là áp suất chất khí so với áp suất khí quyển (p=0) a) Áp suất tuyệt đối: là áp suất chất khí có kể đến áp suất khí quyển (p=14,5 psi) ptuyệt đối = p tương đối + pkhí quyển 1.2.2. Các đơn vị đo áp suất khơng khí theo tiêu chuẩn Iso: N/m2 , kN/m2 , pa, kpa 1.2.3. Các đơn vị thường dùng: kg/cm2 , bar 1.2.4.Đơn vị áp suất: kN/m2, kpa, bar, kg/cm2 , psi 1 bar = 100kpa = 100kN/m2 = 14,5psi 1 kg/cm2 = 0,981 bar = 14,2233 psi 1 psi = 0,0689 bar = 0,0702 kg/cm2 2. Phương trình trạng thái nhiệt động học: Giả thiết là khí nén trong hệ thống gần như là lý tưởng. Phương trình trạng thái nhiệt tổng qt của khí nén: pabs.V = m.R.T (11) Trong đó: pabs : áp suất tuyệt đối (bar) V : thể tích khí nén (m3) m : khối lượng (kg) R : hằng số nhiệt (J/ kg.K) T : Nhiệt độ Kelvin (K) 2.1. Định luật Boyle Mariotte: Khi nhiệt độ khơng thay đổi (T = hằng số), theo phương trình nhiệt tổng qt (11) ta có: pabs.V = hằng số (12) P bbar(b ar) ))) 1 89 V (m3) Hình 1.2: Sự phụ thuộc áp suất và thể tích khi nhiệt độ khơng đổi Nếu gọi: V1(m3) thể tích khí nén tại thời điểm áp suất p1 V2(m3) thể tích khí nén tại thời điểm áp suất p2 p1abs (bar) áp suất tuyệt đối khí nén có thể tích V1 p2abs (bar) áp suất tuyệt đối khí nén có thể tích V2 Theo phương trình 12 ta có: Hình 1.2: biểu diễn sự phụ thuộc áp suất và thể tích khi nhiệt độ thay đổi là đường cong parabol 2.2. Định luật 1 Gay – Lussac: P(bar Khi áp suất khơng thay đổi (p = hằng số), theo ) phương trình 11 ta có: P V2 V(m3 Hình 1.3: Sự thay đổi thể tích khi ) V1 Trong đó: T1 : nhiệt độ tại thời điểm có thể tích V1 áp suất là hằng số (K) T2 : nhiệt độ tại thời điểm có thể tích V2 (K) Hình1. 3 biểu diễn sự thay đổi thể tích khi áp suất là hằng số. Năng lương nén và năng lượng giãn nở khơng khí được tính theo phương trình: P(bar) W = p(V2 – V1) P1 2.3. Định luật 2 Gay – Lussac: P2 10 V V(m3) Hình 1.4: Sự thay đổi áp suất khi thể tích là hằng số Cấp nguồn khí nén, điện Nhấn START để cho mạch hoạt động Nhấn SET nếu mạch gặp sự cố Nhấn( Mở) STAR để dùng mạch CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 8 Thiết kế mạch máy Lắp ráp hoạt động lặp lại BÀI 9 LẮP ĐẶT MẠCH MÁY DẬP BẰNG TAY ĐIỀU KHIỂN BẰNG HỆ THỐNG THỦY LỰC Giới thiệu: 121 Bài 9 trình bày ngun lý và lắp đặt mạch máy dập bằng tay điều khiển bằng hệ thống thủy lực trên mơ hình Mục tiêu: Biết được u cầu kỹ thuật Trình bày được ngun lý hoạt động của máy dập bằng tay Lắp đặt và vận hành mạch thủy lực của máy dập bằng tay đúng u cầu kỹ thuật Đảm bảo an tồn cho người và thiết bị Có ý thức kỹ luật, phát huy tính sáng tạo trong cơng việc Nội dung chính: 1. Kiến thức lý thuyết: u cầu kỹ thuật: Khi có tín hiệu tác động bằng tay, xinh lanh A mang đầu dập tịnh tiến đi xuống để dập chi tiết. Xinh lanh A lùi về khi thả tay ra Sơ đồ hành trình bước: 122 Sơ đồ mạch động lực: Sơ đồ mạch điều khiển: 123 Ngun lý hoạt động: Khi tác động bằng tay piston duỗi chậm để dập chi tiết Trong q trình piston duỗi ra để dập, muốn thụt về nhanh thì ta thả tay ra 2. Cơng tác chuẩn bị: 2.1. Nghiên cứu sơ đồ mạch: Phân tích sơ đồ mạch Xác định cách thức lắp đặt mạch 2.2. Thiết bị: Các phần tử điện khí nén: Van điện từ 5/2 khơng duy trì Xy lanh tác động kép Cơng tắc Rơ le Van tiết lưu một chiều 2.3. Vật tư: Ống dẫn khí nén 124 Dây điện Dầu 2.4. Dụng cụ: VOM, tuốt nơ vít Các bước tiến hành: 3.1.Lựa chọn, kiểm tra các phần tử: Nút nhấn: 2 cái Cơng tắc hành trình: 1 cái Rơ le trung gian: 1 cái Xy lanh tác động kép : 1 cái Van tiết lưu một chiều : 1 cái Van điện từ 5/2 : 1 cái Cách kiểm tra nút nhấn và rơ le trung gian thực hiện như đã học ở mơn thực hành trang bị điện Cách kiểm tra van điện từ: dùng VOM để thang đo điện trở đo cuộn hút của van điện từ 3.2. Bố trí thiết bị: Các thiết bị bố trí trên bảng mạch phải đảm bảo chắc chắn, gọn đẹp đồng thời dễ đi dây và sửa chữa 3.3. Lắp đặt mạch: Lắp mạch động lực 125 Lắp mạch điều khiển: 3.4. Kiểm tra mạch: Dùng VOM để kiểm tra mạch điện điều khiển: Đặt thang đo điện trở x1 ( hoặc x 10 ) Đặt 2 đầu VOM vào 2 đầu cấp nguồn của mạch 126 3.5. Vận hành mạch: Cấp nguồn khí nén, điện, dầu Nhấn Start để cho mạch hoạt động Nhấn Stop để dừng mạch khi cần CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 9 Thiết kế mạch máy Xúc điều khiển bằng hệ thống thủy lực BÀI 10 LẮP ĐẶT MẠCH MÁY KHOAN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG HỆ THỐNG THỦY LỰC Giới thiệu: Bài 10 trình bày ngun lý và lắp đặt mạch máy khoan tự động điều khiển bằng hệ thống thủy lực trên mơ hình Mục tiêu: Biết được u cầu kỹ thuật Trình bày được ngun lý hoạt động của máy khoan tự động Lập được phương trình điều khiển trạng thái, phương trình tải Lắp đặt và vận hành mạch thủy lực của máy khoan tự động đúng u cầu kỹ thuật Đảm bảo an tồn cho người và thiết bị Có ý thức kỹ luật, phát huy tính sáng tạo trong cơng việc Nội dung chính: 1. Kiến thức lý thuyết: u cầu kỹ thuật: 127 Đưa chi tiết cần khoan vào vị trí cần khoan, khi đó ta ấn nút Start PB, đầu khoan tịnh tiến đến và khoan chi tiết. Đạt đến chiều sâu cần thiết (S2) đầu khoan tự động quay về. Trong q trình khoan nếu xảy ra sự cố ta ấn nút Stop PB đầu khoan tự động lùi về Sơ đồ hành trình bước: Sơ đồ mạch động lực: 128 + Phương trình điều khiển: + Phương trình tải: Sơ đồ mạch điều khiển: 129 Ngun lý hoạt động: Nhấn nút Start xy lanh duỗi ra để dập chi tiết Cuối hành trình tác động S2, do lực đàn hồi của lị xo làm vị trí nịng van dịch chuyển về vị trí ban đầu nên piston thụt vào.( piston duỗi ra chậm, thụt vào nhanh nhờ van tiết lưu một chiều) Trong q trình piston duỗi ra để dập. Muốn dừng ta nhấn Stop thì piston thụt vào 2. Cơng tác chuẩn bị: 2.1. Nghiên cứu sơ đồ mạch: Phân tích sơ đồ mạch Xác định cách thức lắp đặt mạch 2.2. Thiết bị: 130 Các phần tử điện khí nén: Van điện từ 5/2 khơng duy trì Xy lanh tác động kép Cơng tắc Rơ le Van tiết lưu một chiều 2.3. Vật tư: Ống dẫn khí nén Dây điện Dầu 2.4. Dụng cụ: VOM, tuốt nơ vít Các bước tiến hành: 3.1. Lựa chọn, kiểm tra các phần tử: Nút nhấn: 2 cái Cơng tắc hành trình: 1 cái Rơ le trung gian: 1 cái Xy lanh tác động kép : 1 cái Van tiết lưu một chiều : 1 cái Van điện từ 5/2 : 1 cái Cách kiểm tra nút nhấn và rơ le trung gian thực hiện như đã học ở mơn thực hành trang bị điện Cách kiểm tra van điện từ: dùng VOM để thang đo điện trở đo cuộn hút của van điện từ 3.2. Bố trí thiết bị: Các thiết bị bố trí trên bảng mạch phải đảm bảo chắc chắn, gọn đẹp đồng thời dễ đi dây và sửa chữa 3.3. Lắp đặt mạch: 131 Lắp mạch động lực Lắp mạch điều khiển: 3.4. Kiểm tra mạch: Dùng VOM để kiểm tra mạch điện điều khiển: 132 Đặt thang đo điện trở x1 ( hoặc x 10 ) Đặt 2 đầu VOM vào 2 đầu cấp nguồn của mạch 3.5. Vận hành mạch: Cấp nguồn khí nén, điện, dầu Nhấn Start để cho mạch hoạt động Nhấn Stop để dừng mạch khi cần CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 10 Thiết kế hệ thống cẩu tải trọng nhẹ điều khiển bằng hệ thống thủy lực 133 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Phạm Cơng Ngơ, “Lý thuyết điều khiển tự động” Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, 1996. [2]. Trần Chấn Chỉnh – Lê Thị Minh Nghĩa, “Cơ học chất lỏng kỹ thuật” Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, 1992. [3]. Nguyễn Ngọc Phương, “Hệ thống điều khiển bằng khí nén” Nhà xuất bản giáo dục, 1999. Nhà xuất bản giáo dục, 1999. [4]. Trần Dỗn Đình – Hà Văn Vui –Đỗ Văn Chi, “Truyền dẫn thủy lực trong chế tạo máy” Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, 1984. [5]. Nguyễn Ngọc Cẩn, “Truyền dẫn dầu ép trong máy cắt kim loại” Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, 1978. [6]. Ron Tocci, “Digiatal System” PrenticeHall. [7]. Robert N.Bateson, “Introduction To Control System Technology” Maxwell Macmillan International Editions. 134 135 ... LỜI GIỚI THIỆU Giáo? ?trình? ?? ?Lắp? ?đặt? ?và? ?bảo? ?trì? ?khí? ?nén? ?thủy? ?lực? ?? nhằm cung cấp cho học sinh, sinh viên những kiến thức,? ?kỹ năng? ?cơ bản về phương pháp? ?và? ?kỹ ? ?thuật? ?lắp? ? đặt? ?một số mạch ứng dụng? ?cơ? ?bản điều khiển bằng hệ thống? ?điện? ?khí? ?nén? ?và? ?... dụng thiết,? ?lắp? ?đặt? ?thành thạo một số mạch ứng dụng? ?cơ? ?bản trong hệ thống thủy? ?lực, ? ?khí? ?nén Giáo? ?trình? ?này là tài liệu tham khảo cho học sinh, sinh viên chun nghành? ?Cơ? ? điện? ?tử, ? ?điện? ?cơng nghiệp,? ?điện? ?tử? ?cơng nghiệp. Trong q? ?trình? ?biên soạn chắc chắn chúng tơi cịn có nhiều thiếu sót, mong... Bài 2: Cung cấp? ?và? ?xử lý? ?khí? ?nén Bài 3: Cung cấp? ?và? ?xử lý dầu Lý thuyết 5 Tích hợp Tích hợp Bài 4: Các phần? ?tử? ?trong hệ thống? ?Khí? ?nén? ?? ?thủy? ?lực Bài 5: Các phần? ?tử? ?trong hệ thống? ?Điện? ?? ?khí? ?nén Kiểm tra bài 1,2,3,4,5