Tài liệu Môn học Kỹ thuật thủy lực và khí nén pdf

1 MÔN HỌC:KỸ THUẬT THUỶ LỰC VÀ KHÍ NÉN Người biên soạn:Ths.Phùng chân Thành Bộ môn Chế tạo máy, Khoa khí (Chương trình giảng dạy cho lớp kỹ sư tài ) CÁ ƯNG DỤ G C Ù N MÁY ÉP THỦY LỰC GIỚI THIỆU MÔN HỌC MÔN HỌC KỸ THUẬT THUỶ LỰC VÀ KHÍ NÉN ( FLUID POWER ) Ffluid power = Hydraulic power + Pneumatic -Hydraulic power:Truyền động thuỷ lực -Pneumatic : Truyền động khí nén I Nội dung mơn học:Trình bày kiến thức phần tử, linh kiện,thiết bị thuỷ lực khí nén Phương pháp tính tốn,thiết kế mạch thuỷ lực ,khí nén Mơn học gồm có phần lý thuyết thí nghiệm thực hành.: -Phần I: Truyền động thuỷ lực (lý thuyết) -Phần II: Truyền động khí nén (lý thuyết) -Phần thí nghiệm thực hành :Tại phịng thí nghiệm II.u cầu: Hồn thành phần thí nghiệm điều kiện tiên để dự thi cuối học kỳ III.Tài liệu tham khảo: 1.MICHAEL J.PINCHES – JOHN.ASHBY POWER HYDRAULICS 2.KHÍ NÉN Dịch giả Phan Đình Huấn, dịch từ nguyên tiếng Pháp Trung tâm bảo dưỡng công nghiệp 3.Nguyễn Ngọc Cẩn.Truyền động dầu ép máy cắt Kim loại Đại học Bách khoa TP.Hồ Chí Minh CÁ ƯNG DỤ G C Ù N MÁY ÉP THỦY LỰC CÁ ƯNG DỤ G CỦ HỆ NG C Ù N A THỐ ĐIỀ KHIỂ THỦ LƯC U N Y Ï THIẾT BỊ NGOẠM PHẦN I: TRUYỀN ĐỘNG THUỶ LỰC CHƯƠNG1: ĐẠI CƯƠNG VỀ TRUYỀN ĐỘNG THUỶ LỰC (INTRODUCTION) 1.1.Các nguyên lý thuỷ lực 1.1.1.Các tính chất lưu chất 1-Tỷ trọng chất lỏng thay đổi thay đổi áp suất nhiệt độ nên coi khơng bị nén 2-Độ nhớt thông số làm việc quan trọng: -Độ nhớt động lực: kí hiệu η , đơn vị là:Poadơ P 1P = N s 10 m -Độ nhớt động:ký hiệu : ‫ע‬ Với : ‫ = ע‬η γ Thứ nguyên : m m stốc Gọi : 10 S ký hiệu St 1/100 Stốc centi stốc ký hiệu : cSt 1.1.2.Các hệ thống đơn vị dùng thuỷ lực -Hệ mét:Đơn vị sở : mét,kg ,sec -Hệ Anh: foot,pound,second -Hệ SI: mét,Newton,sec -Khối lượng : kg = 2.2 lb(hay lb = 0.456 kg)(pound mass) -Lực : (pound force) : lbf = 4.45 N -Công suất : hp = 745,7 W S 1.1.3.Áp suất chất lỏng : -Áp suất thuỷ tĩnh Hình 1.1 −4 - Định luật Pascal: Áp suất Lực/ diện tích: Hinh 1.1b W F p= = A a -Công sinh ra: Công = W.L = p.A.L -Cột áp tĩnh: Bằng tích tỷ trọng chất lỏng chiều cao cột chất lỏng: pt = w.h Bài tập 1.1.(trang 5) Cửa hút bơm đặt thấp mặt thoáng bể chứa 0.6m Biết tỷ trọng dầu 0.86 ,Xác định cột áp tĩnh cửa hút bơm ? Bài giải : Áp d ụng c ông thức: pt = w.h pt = 0.86.1000.0.6 = 516 kg/m2 =0.0516 kg/cm2 =0.0506 bar.(Chú ý 1kg/cm2 =0.981 bar) Hình 1.1b Hình 1.2 1.1.4.Dịng lưu chất .Chiều dịng chảy: Từ nơi có áp suất cao đến nơi áp suất thấp .Tổn hao áp suất đường ống:Phụ thuộc v.D vào số Râynôl : R = ϑ 10 ,với : V (m/s), D(mm), ϑ : độ nhớt động (cst) 1.Chảy tầng (steamline flow): Re < 2300 a.Tỉ lệ thuận với l,d ống b.Tỉ lệ thuận với lưu lượng Q c.Không phụ thuộc vào áp suất d.Không phụ thuộc độ nhám thành ống e.Phụ thuộc nhiều vào độ nhớt chất lỏng ,độ nhớt phụ thuộc vào nhiệt độ 2-Chảy rối(turbulent flow): Re > 2300 a.Tỉ lệ thuận với l,d ống b.Tỉ lệ bậc hai với lưu lượng Q c.Không phụ thuộcvào áp suất d Phụ thuộc nhiều vào độ nhám thành ống e.Không thuộc vào độ nhớt chất lỏng e Hình 1.2 : Quan hệ tổn thất áp suất lưu lượng Bài tập 1.2.(Trang 7) T ính tốn đ ường kính ống hút ống đẩy bơm có lưu lượng 40l/ph,vận tốc lớn c ửa hút 1.2 m/s, c ửa đ ẩy 3.5 m/s -Lưu lượng : Q = A v -Kết tính : dh = 26.6 mm dđ = 15.6mm,phải làm tròn lấy theo tiêu chuẩn :dh = 29mm,dđ = 20mm 1.1.5.Công công suất thuỷ lực 1.Công thuỷ lực: Công = Lực × Qng đường =Áp suất × thể tích Cơng = p.A.L = p.V 2.Công suất: Công suất =Áp suất × lưu lượng P= p×Q 600 KW Bài tập 1.3.( trang 9) Một bơm có lưu lượng 12 l/ph, làm việc với áp suất 200 bar 1.Hãy tính cơng suất thuỷ lực bơm 2.Cho biết hiệu suất chung bơm 60%,hãy xác định công suất động điện quay bơm? 1.2.Các loại mạch thuỷ lực(Hydraulic circuitd): Hình 1.3 1.Mạch thuỷ lực hở (Open-circuit transmission) 2.Mạch thuỷ lực kín(Closed-circuit transmission) Hình 1.3.Các loại mạch thuỷ lực 3.Sơ đồ dặt bơm( Hình 1.4) Hinh.1.4.Sơ đồ đặt bơm Hinh.1.5.Bể dâù 1.3 Ký hiệu tiêu chuẩn hoá linh kiện hệ thống thuỷ lực (hydraulic symbols) 10 CHƯƠNG 2: BƠM TRONG HỆ THỐNG THUỶ LỰC (PUMPS) 2.1 PHÂN LOẠI BƠM (TYPES OF PUMP) Trong hệ thống thuỷ lực bơm cung cấp cho chất lỏng áp suất cần thiết để khắc phục trở lực lưu lượng yêu cầu để đảm bảo tốc độ làm việc.Có hai nhóm bơm chính: 1-Nhóm bơm động học hay cịn gọi bơm cánh dẫn(non-positive displacement): Hình 2.1 Hình 2.1.Bơm động học 167 6.2.Các loại phương pháp điều khiển Phương pháp điều khiển có nhiều loại : -Điều khiển tay -Điều khiển tuỳ động theo thời gian -Điều khiển tuỳ động theo hành trình -Điều khiển theo chương trình cấu chuyển mạch -Điều khiển theo tầng -Điều khiển theo nhịp -Điều khiển chọn theo bước 168 6.3.Các phương pháp thiết kế mạch 1.Phương pháp thiết kế mạch Có nhiều phương pháp thiết kế mạch điều khiển tự động khí nén : -Phương pháp Karnaugh -Phương pháp GRAFCET Có dạng toán :Bài toán logic tổ hợp toán logic a.Các toán logic tổ hợp Dùng đại số Bool bảng Karnaugh để giải b.Bài toán logic Có nhiều phương pháp giải : -Dùng bìa Karnaugh -Phương pháp bậc -Dùng thích hợp với GRAFCET Ta khảo sát toán máy khoan gỗ (Hình) a.Mô tả hoạt động mạch 169 170 b.Biểu diễn sơ đồ GRAFCET 171 c.Giới thiệu Bước Ngưng kích hoạt S(n-1) Kích hoạt môđun S(n-1) r (n-1) Đưa zér o Cấp nguồn nhớ Ra Sn Xóa S(n+1) Đưa S(n+1) Phản hồi 172 d.Ứng dụng cho mạch máy khoan 173 3.Các kiểu GRAFCET khác a.Tác động đồng thời 174 b.Tác động có lặp lại c.Tác động có định thời 175 d.Tác động bỏ qua số trạng thái(nhảy cóc) 176 e.Tác động có lặp lại số trạng thái 177 f.Tác động có điều kiện kiểu logic OR 178 g.Tác động có điều kiện kiểu logic AND 179 4.Bài tập ứng dụng Các chu trình công nghiệp: -Chu trình carré: A+,B+,A-,B-Chu trình chữ L: A+,B+,B-,A-Chu trình vận chuyển sản phẩm: A+,A-,B+,A+,A-,B- Đối tượng điều khiển Cơ cấu chấp hành Phần tử điều khiển Phần tử xử lý tín hiệu Phần tử đưa tín hiệu Đại lượng vào (Đại lượng vật lý) Lưu lượng, áp suất Cấu trúc mạch điều khiển khí nén 180 a1 a0 b1 Xylanh A A+ Star t a1 A- a0 b0 10s Xylanh B B+ b1 Mạch khí nén điển hình B- b0 181 -@ & @ - HEÁT ... MÔN HỌC MÔN HỌC KỸ THUẬT THUỶ LỰC VÀ KHÍ NÉN ( FLUID POWER ) Ffluid power = Hydraulic power + Pneumatic -Hydraulic power:Truyền động thuỷ lực -Pneumatic : Truyền động khí nén I Nội dung mơn học: Trình... thuỷ lực khí nén Phương pháp tính tốn,thiết kế mạch thuỷ lực ,khí nén Mơn học gồm có phần lý thuyết thí nghiệm thực hành.: -Phần I: Truyền động thuỷ lực (lý thuyết) -Phần II: Truyền động khí nén. .. -Động đốt -Động khí nén -Động thuỷ lực Hình 2.26.Mạch giảm tải cho bơm van thốt(Vent valve) Hình 2.27.Mạch bơm dùng van khơng khí. (airbleed valve) Hình 2.28.Mạch dùng động khí nén 34 2.4.THIẾT