Chơng 7: phần tử khí nén điện khí nén 7.1 cấu chấp hành Cơ cấu chấp hành có nhiệm vụ biến đổi lợng khí nén thành lợng học Cơ cấu chấp hành thực chuyển động thẳng (xilanh) chuyển động quay (động khí nén) trạng thái làm việc ổn định, khả truyền lợng có phơng pháp tính toán giống thủy lực Ví dụ: A v Công suÊt: N = p.Q (khÝ nÐn) Ft N VËn tèc: (cơ cấu chấp hành) v= Ft Flx + Ft ⎪p.A = Flx + Ft ⇒ p = A ⎪ Cơ thĨ: ⎨ ⎪v = Q ⎪ ⎩ A Mét số xilanh, động khí nén thờng gặp: Xilanh tác dụng đơn (tác dụng chiều) Q p Flx Xilanh t¸c dơng hai chiỊu (t¸c dơng kÐp) Xilanh t¸c dơng hai chiều có cấu giảm chấn không điều chỉnh đợc Xilanh tác dụng hai chiều có cấu giảm chấn điều chỉnh đợc Xilanh quay 96 §éng c¬ khÝ nÐn chiỊu, chiỊu 7.2 Van ®¶o chiỊu Van ®¶o chiỊu cã nhiƯm vơ ®iỊu khiĨn dòng lợng cách đóng, mở hay chuyển đổi vị trí, để thay đổi hớng dòng lợng 7.2.1 Nguyên lý hoạt động van đảo chiều Khí nén (2) Thân van Nòng van (pittông điều khiển) Tín hiệu tác động (12) Lò xo Nối với nguồn Xả khí (3) khí nén (1) Hình 7.1 Nguyên lý hoạt động van đảo chiều Khi cha có tín hiệu tác động vào cửa (12), cửa (1) bị chặn cửa (2) nối với cửa (3) Khi có tín hiệu tác động vào cửa (12) (khí nén), lúc nòng van dịch chuyển phía bên phải, cửa (1) nối với cửa (2) cửa (3) bị chặn Trờng hợp tín hiệu tác động vào cửa (12) đi, dới tạc dụng lực lò xo, nòng van trở vị trí ban đầu 7.2.2 Ký hiệu van đảo chiều Chuyển đổi vị trí nòng van đợc biểu diễn ô vuông liền với chữ 0, a, b, c, hay sè 0, 1, 2, a b a b Vị trí đợc ký hiệu vị trí, mà van cha có tác động tín hiệu vào Đối với van có vị trí, vị trí vị trí 0, van có vị trí, vị trí a b, thờng vị trí b vị trí Cửa nối van đợc ký hiệu nh sau: Theo t/c ISO5599 Theo t/c ISO1219 Cưa nèi víi ngn khÝ P Cưa nèi lµm viƯc 2, 4, 6, A, B, C, Cưa x¶ khÝ 3, 5, 7, R, S, T, Cưa nèi víi tÝn hiƯu ®iỊu khiĨn 12, 14, X, Y, 97 Bên ô vuông vị trí đờng thẳng có hình mũi tên, biểu diễn hớng chuyển động dòng khí qua van Trờng hợp dòng bị chặn, đợc biểu diễn dấu gạch ngang 4(B) 2(A) Cưa nèi ®iỊu khiĨn12(X) Cưa nèi víi cưa 14(Y) cưa nèi ®iỊu khiĨn Cưa nèi với cửa 3(R) cửa xả khí 5(S) cưa x¶ khÝ cã mèi nèi cho èng dÉn mèi nối cho ống dẫn 1(P) Hình 7.2 Ký hiệu cửa van đảo chiều Một số van đảo chiều thờng gặp: Van đảo chiều 2/2 Van đảo chiều 4/2 Van đảo chiều 5/2 Van đảo chiều 3/2 Van đảo chiều 4/3 Hình 7.3 Các loại van đảo chiều 7.2.3 Các tín hiệu tác động Nếu ký hiệu lò xo nằm phía bên phải ký hiệu van đảo chiều, van đảo chiều có vị trí Điều có nghĩa chừng cha có tác dụng vào nòng van, lò xo tác động giữ vị trí Tác đông phía đối diện van, ví dụ: tín hiệu tác động cơ, khí nén hay điện giữ ô vuông phía trái van đợc ký hiệu a Tín hiệu tác động tay 98 Ký hiệu nút ấn tổng quát Nút bấm Tay gạt Bàn đạp b Tín hiệu tác động Đầu dò Cữ chặn lăn, tác động hai chiều Cữ chặn lăn, tác động chiều Lò xo Nút ấn có rÃnh định vị c Tín hiệu tác động khí nén Trực tiếp dòng khí nén vào Trực tiếp dßng khÝ nÐn Trùc tiÕp b»ng dßng khÝ nÐn vào với đờng kính đầu nòng van khác Gián tiếp dòng khí nén vào qua van phụ trợ Gián tiếp dòng khí nén qua van phụ trợ d Tín hiệu tác động nam châm điện 99 Trực tiếp Bằng nam châm điện van phụ trợ Tác động theo cách hớng dẫn cụ thể Hình 7.4 Các tín hiệu tác động 7.2.4 Van đảo chiều có vị trí "0" Van đảo chiều có vị trí loại van có tác động - lò xo lên nòng van a Van đảo chiều 2/2: tín hiệu tác động - đầu dò Van có cửa P R, vị trí Vị trí cửa P R bị chặn Ký hiệu R R P P Hình 7.5 Van đảo chiều 2/2 Nếu đầu dò tác động vào, từ vị trí van đợc chuyển đổi sang vị trí 1, nh cửa P R nối với Khi đầu dò không tác động nữa, van quay trở vị trí ban đầu (vị trí 0) lực nén lò xo b Van đảo chiều 3/2: +/ Tín hiệu tác động - đầu dò Van có cửa P, A R, có vị trí Vị trí cửa P bị chặn Cửa A nối với cửa R, đầu dò tác động vào, từ vị trí van đợc chuyển sang vị trÝ “1”, nh− vËy cưa P vµ cưa A sÏ nối với nhau, cửa R bị chặn Khi đầu dò không tác động nữa, van quay vị trí ban đầu (vị trí 0) lực nén lò xo Ký hiƯu: A0 P R 100 Cưa x¶ khí R A P Hình 7.6 Kết cấu van đảo chiều 3/2 +/ Tín hiệu tác động tay - nót Ên Ký hiƯu: A0 P R +/ TÝn hiệu tác động nam châm điện qua van phụ trợ Z Cuộn dây Lõi sắt (pittông trụ) Lò xo A0 P1 Van phơ trỵ P R Van chÝnh 12 Pittông phụ Lỗ khoan R A Nòng van P Hình 7.7 Ký hiệu kết cấu van đảo chiều 3/2, tác động nam châm điện qua van phụ trợ Tại vị trí cửa P bị chặn, cửa A nối với R Khi dòng điện vào cuôn dây, pittông trụ bị kéo lên, khí nén theo hớng P1, 12 tác động lên pittông phụ, pittông phụ bị ®Èy xng, van sÏ chun sang vÞ trÝ “1”, lóc cửa P nối với A, cửa R bị chặn 101 Khi dòng điện đi, pittông trụ bị lò xo kéo xuống khí nén phần pittông phụ theo cửa Z thoát c Van đảo chiều 4/2: +/ Tín hiệu tác động tay - bàn đạp Ký hiệu: A B P R +/ Tín hiệu tác động trực tiếp nam châm điện Ký hiệu: A B S P R Tại vị trí cửa P nối với cửa B, cửa A với R Khi có dòng điện vào cuộn dây, van chuyển sang vị trí 1, lúc nµy cưa P nèi víi cưa A, cưa B nèi với cửa R d Van đảo chiều 5/2 +/ Tín hiệu tác động - đầu dò Ký hiệu: B A S P R Tại vị trí “0” cưa P nèi víi cưa B, cưa A nèi với R cửa S bị chặn Khi đầu dò tác động, van chuyển sang vị trí 1, lúc nµy cưa P nèi víi cưa A, cưa B nèi với cửa S cửa R bị chặn +/ Tín hiệu tác động khí nén A B Ký hiệu: Z S P R Tại vị trí cưa P nèi víi cưa A, cưa B nèi víi R cửa S bị chặn Khi dòng khí nén Z tác động vào, van chuyển sang vị trí “1”, lóc nµy cưa P nèi víi cưa B, cưa A nối với cửa S cửa R bị chặn 7.2.5 Van đảo chiều vị trí "0" Van đảo chiều vị trí van mà sau tín hiệu tác động lần cuối lên nòng van không nữa, van giữ nguyên vị trí lần đó, chừng cha có tác động lên phía đối diện nòng van Ký hiệu vị trí tác động a, b, c, 102 Tín hiệu tác động lên nòng van là: ã Tác động tay, bàn đạp ã Tín hiệu tác động dòng khí nén điều khiển vào hay từ phía nòng van ã Tín hiệu tác ®éng trùc tiÕp b»ng ®iƯn tõ hay gi¸n tiÕp b»ng dòng khí nén qua van phụ trợ Loại van đợc gọi van đảo chiều xung, vị trí van đợc thay đổi có tín hiệu xung tác động lên nòng van a Van đảo chiều 3/2 Tín hiệu tác động tay, đợc ký hiệu: a A b P R Khi ë vÞ trÝ a, cửa P nối với cửa A cửa R bị chặn Vị trí b, cửa A nối với cửa R cửa P bị chặn b Van xoay đảo chiều 4/3 Tín hiệu tác động tay, đợc ký hiệu: a b c A B P R NÕu vÞ trÝ xoay nằm vị trí a, cửa P nối với cửa A cửa B nối với R Vị trí xoay nằm vị trí b, cửa nối A, B, P, R bị chặn Vị trí xoay nằm vị trí c, cửa P nối víi B vµ cưa A nèi cưa R c Van đảo chiều xung 4/2 Tín hiệu tác động dòng khí nén điều khiển từ phía nòng van Ký hiÖu: a b A B Y X P R Khi xả cửa X, nòng van dịch chuyển sang vÞ trÝ b, cưa P nèi víi víi cưa A vµ cưa B nèi víi cưa R Khi cưa X ngừng xả khí, vị trí cửa nòng van nằm vị trí b có tín hiệu xả khí cửa Y 7.3 Van chặn Van chặn loại van cho lu lợng khí qua chiều, chiều ngợc lại bị chặn Van chặn gồm loại sau: 103 +/ Van chiều +/ Van logic OR +/ Van logic AND +/ Van x¶ khÝ nhanh 7.3.1 Van mét chiỊu Van mét chiỊu có tác dụng cho lu lợng khí qua mét chiỊu Ký hiƯu: A B 7.3.2 Van logic OR Van logic OR có chức nhận tín hiệu điều khiển vị trí khác hệ thèng ®iỊu khiĨn A Ký hiƯu: P1 P2 Khi cã dòng khí nén qua cửa P1, đẩy pittông trụ van sang phải, chắn cửa P2 P1 nối với cửa A ngợc lại 7.3.3 Van logic AND Van logic AND có chức nhận tín hiệu điều khiển lúc vị trí khác hƯ thèng ®iỊu khiĨn A Ký hiƯu: P1 P2 Khi dòng khí qua P1 P1 bị chặn Ngợc lại dòng khí qua P2 P2 bị chặn Nếu dòng khí đồng thời qua P1, P2 cửa A nhận đợc tín hiệu khí qua A 7.3.4 Van x¶ khÝ nhanh Van x¶ khÝ nhanh th−êng lắp vị trí gần cấu chấp hành (pittông), có nhiệm vụ xả khí nhanh Ký hiệu: A P R 7.4 Van tiÕt l−u Van tiÕt l−u dùng để điều chỉnh lu lợng dòng khí 7.4.1 Van tiết lu có tiết diện không thay đổi Ký hiệu: A B 104 7.4.2 Van tiÕt l−u cã tiÕt diÖn thay ®ỉi Ký hiƯu: A B 7.4.3 Van tiÕt l−u mét chiỊu Ký hiƯu: A B 7.5 Van ®iỊu chØnh thời gian 7.5.1 Rơle thời gian đóng chậm Ký hiệu: Bình chứa Van đảo chiều 3/2 A X X A t1 Van tiÕt l−u mét chiÒu P R KhÝ nÐn qua van mét chiỊu, cÇn thêi gian t1 để làm đầy bình chứa, sau tác động lên nòng van đảo chiều, van đảo chiều chuyển đổi vị trÝ, cưa P nèi víi cưa A 7.5.2 R¬le thêi gian ngắt chậm Ký hiệu: Bình chứa Van đảo chiều 3/2 A X X A Van tiÕt l−u chiều P R t1 Rơle thời gian ngắt chậm, nguyên lý, cấu tạo tơng tự nh rơle thời gian ®ãng chËm, nh−ng van tiÕt l−u mét chiỊu cã chiều ngợc lại 7.6 Van chân không Van chân không cấu có nhiệm vụ hút giữ chi tiết lực chân không, chân không đợc tạo bơm chân không hay nguyên lý ống venturi Ký hiƯu: R P U Ta cã lùc hót ch©n kh«ng: 105 π.D F= ∆p (∆p = p a − p u ) Trong ®ã: F - lùc hút chân không (N); D - đờng kính đĩa hút (m); pa - áp suất không khí đktc (N/m2); pu - áp suất chân không cửa U (N/m2) Lực F phụ thuộc vào D pu 7.7 cảm biến tia Cảm biến tia loại cảm biến không tiếp xúc, tức trình cảm biến tiếp xúc phận cảm biến chi tiết Cảm biến tia có loại: cảm biến tia rẽ nhánh, cảm biến tia phản hồi cảm biến tia qua khe hở 7.7.1 Cảm biến tia rẽ nhánh Cảm biến S Cữ chặn Ký hiệu X X p p áp suất nguồn p, áp suất rẽ nhánh X khoảng cách S Nếu cữ chặn dòng khí thẳng (X=0) Nếu có cữ chặn dòng khí rẽ nhánh X (X=1) 7.7.2 Cảm biến tia phản hồi Cữ chặn a Ký hiệu Cảm biến p X p X Nếu không bị chặn dòng khí thẳng (X=0) Nếu bị chặn dòng khí phản hồi (X=1) 106 7.7.3 C¶m biÕn b»ng tia qua khe hë Gåm hai phận: phận phát phận nhận, thờng phận phát phận nhận có áp suất p Vật chắn Bộ phận phát Bộ phận nhận p p X Ký hiÖu p X Khi ch−a cã vËt ch¾n (X=0) Khi cã vËt ch¾n (X=1) 107 ... động khí nén Trực tiếp dòng khí nén vào Trực tiếp dßng khÝ nÐn Trùc tiÕp b»ng dßng khÝ nÐn vào với đờng kính đầu nòng van khác Gián tiếp dòng khí nén vào qua van phụ trợ Gián tiếp dòng khí nén. .. Xả khí (3) khí nén (1) Hình 7.1 Nguyên lý hoạt động van đảo chiều Khi cha có tín hiệu tác động vào cửa (12), cửa (1) bị chặn cửa (2) nối với cửa (3) Khi có tín hiệu tác động vào cửa (12) (khí nén) ,... van đảo chiều 3/2, tác động nam châm điện qua van phụ trợ Tại vị trí cửa P bị chặn, cửa A nối với R Khi dòng điện vào cuôn dây, pittông trụ bị kéo lên, khí nén theo hớng P1, 12 tác động lên pittông