Động cơ khớ nộn

Một phần của tài liệu Giáo trình điều khiển khí nén (Trang 47)

Động cơ khớ nộn chuyển đổi năng lượng khớ nộn thành chuyển động quay cơ học, cú thể thực hiện một chuyển động quay khụng hạn chế gúc quay và được sử dụng như một thiết bị khớ nộn.

Đặc điểm của động cơ khớ nộn:

- Cú thể điều chỉnh vụ cấp tốc độ quay - Kớch thước choỏn chỗ nhỏ

- Khụng bị ảnh hưởng bởi bụi, hơi nước, núng lạnh ... - Chống chỏy nổ tốt

- Dải tốc độ rộng

- Khụng đũi hỏi bảo quản chu đỏo - Quay được hai chiều thuận nghịch.

Theo cấu tạo người ta phõn thành cỏc thiết bị sau:

- Động cơ kiểu bỏnh răng - Động cơ kiểu Pittụng - Động cơ kiểu cỏnh gạt

- Động cơ kiểu turbin

3.2.2.1. Động cơ kiểu bỏnh răng.

Cú tốc độ quay lớn nhất khoảng 5000 v/ph. Đối với kiểu động cơ này, cặp ngẫu lực quay phỏt sinh khi ỏp suất của khớ nộn tỏc động trờn bề mặt của hai bỏnh răng ăn khớp nhau. Bỏnh răng dẫn được bắt chặt với trục động cơ. Động cơ bỏnh răng cho phộp đạt cụng suất khỏ cao, tới 44 kW (60 hp).

Hỡnh 3.15. Động cơ khớ nộn kiểu bỏnh răng.

- Động cơ bỏnh răng răng thẳng: Mụ men quay được tạo ra bởi ỏp suất khớ nộn lờn mặt bờn răng, ống thải khớ được thiết kế dài để cú nhiệm vụ giảm tiếng ồn.

- Động cơ bỏnh răng răng nghiờng: Nguyờn lớ hoạt động như động cơ bỏnh răng thẳng, điểm chỳ ý là ổ lăn phải chọn để khử được lực hướng trục và lực dọc trục.

-Động cơ bỏnh răng chữ V: Cú ưu điểm là giảm được tiếng ồn.

3.2.2.2. Động cơ kiểu Pittụng

Khớ nộn dẫn động cỏc cơ cấu trung gian của những Pittụng nhờ chuyển động qua lại của Pittụng. Cơ cấu trung gian là một thanh truyền và trục khuỷu. Cần cú nhiều xi lanh để đảm bảo một hành trỡnh khụng thay đổi. Cụng suất của động cơ phụ thuộc vào ỏp suất cung cấp từ bờn ngồi, phụ thuộc vào cỏc bề mặt làm việc, cỏc khoảng chạy và vận tốc của cỏc Pittụng thụng thường 1,5 đến 19kW (2 đến 25 hp).

Hỡnh 3.16. Động cơ khớ nộn kiểu Pittụng.

3.2.2.3. Động cơ kiểu cỏnh gạt.

Do cấu trỳc và trọng lượng nhỏ gọn nờn động cơ kiểu cỏnh gạt được dựng nhiều trong cỏc thiết bị cầm tay (hand tools).

Khụng khớ nộn được dẫn vào động cơ qua đường vào, dưới tỏc động của ỏp suất sẽ tỏc động lờn cỏc cỏnh làm cho roto quay. Khớ nộn sau khi sinh cụng

được thải tại đường ra. Hỡnh 3.17. Động cơ cỏnh gạt.

Để động cơ cú thể khởi động được, cỏnh gạt phải ộp sỏt vào thành roto nờn một số động cơ cú thiết kế thờm lũ xo đẩy để cỏnh gạt tiếp xỳc tốt với vỏch.

Tốc độ roto khoảng từ 3000 đến 8500 v/ph và cụng suất từ 0,1 đến 17 kW (0,14 đến 24 hp).

Động cơ tuabin hoạt động theo nguyờn lý chuyển đổi động năng của dũng khớ nộn qua vũi phun thành năng lượng cơ học. Tốc độ của loại động cơ này rất cao, nhiều khi lờn đến 500000 v/ph.

Tựy theo hướng của dũng khớ đi vào động cơ mà đú được phõn thành cỏc loại: Động cơ hướng trục, dọc trục, tiếp tuyến ...

CÂU HỎI ễN TẬP VÀ BÀI TẬP:

3.1. Trỡnh cấu tạo, nhiệm vụ và yờu cầu của hệ thống cung cấp khớ nộn.

3.2. Nờu cỏc thụng số khi lắp đặt và thiết kế mạng đường ống khớ nộn.

Một mạng đường ống khớ nộn cố định cú ỏp suất là 5 bar, chiều dài đường ống dẫn 200m, lưu lượng khớ là 150 lit/s, tổn thất ỏp suất là 0,1 bar. hĩy cho biết đường kớnh của ống khớ.

3.3. Hĩy trỡnh bày cấu tạo, ký hiệu và nguyờn lý làm việc của xilanh tỏc động đơn kiểu pittụng.

3.4. Hĩy trỡnh bày cấu tạo, ký hiệu và nguyờn lý làm việc của xilanh tỏc động kộp kiểu pittụng khụng cú giảm chấn và cú giảm chấn.

3.5. Trỡnh bày đặc điểm và phõn loại động cơ khớ nộn.

3.6. Nờu cấu tạo, và nguyờn lý làm việc của động cơ khớ nộn kiểu bỏnh răng, động cơ kiểu pittụng, động cơ kiểu cỏnh gạt, động cơ kiểu tuabin.

CHƯƠNG IV: CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG KHÍ NẫN 4.1. Khỏi niệm:

Một hệ thống điều khiển thường bao gồm ớt nhất là một mạch điều khiển gồm cú cỏc phần tử được mụ tả như sau:

Hỡnh 4.1. Caỏu truực cuỷa mách

ủiều khieồn vaứ caực phần tửỷ.

Cơ cấu chấp hành Phần tử điều khiển Phần tử xử lí tín hiệu Phần tử tạo tín hiệu Phần tử cung cấp năng lượng

Một hệ thống điều khiển bao gồm ớt nhất là một mạch điều khiển ngoại trừ phần tử cung cấp năng lượng, nú bao gồm cỏc phần tử.

- Phần tử tạo tớn hiệu: Nhõn những giỏ trị của đại lượng vất lớ như là đại lượng vào, là phần tử đấu tiờn của mạch điều khiển. Vớ dụ như: Van đảo chiều, rơle ỏp suất...

- Phần tử xử lý tớn hiệu: Xử lý tớn hiệu nhận vào theo một quy tắc xỏc định, làm thay đổi trạng thỏi của phần tử điều khiển. Vớ dụ như: Van tiết lưu, van đảo chiều, van logic ...

- Phần tử điều khiển: Điều khiển dũng năng lượng theo yờu cầu, thay đổi trạng thỏi của cơ cấu chấp hành.

- Cơ cấu chấp hành: Thay đổi trạng thỏi của đối tượng điều khiển, là đại lượng ra của mạch điều khiển. Vớ dụ như xilanh, động cơ ...

Van đảo chiều cú nhiệm vụ điều khiển dũng năng lượng khớ nộn bằng cỏch đúng mở hay chuyển đổi vị trớ để thay đổi hướng đi của dũng năng lượng.

4.2.1. Nguyờn lý hoạt động:

Nguyờn lý hoạt động của van đảo chiều (hỡnh 4.2): Khi chưa cú tớn hiệu tỏc động vào cửa (12) thỡ cửa (1) bị chặn và cửa (2) nối với cửa (3). Khi cú tớn hiệu tỏc động vào cửa (12) nũng van sẽ dịch chuyển về phớa bờn phải, cửa (1) nối với cửa (2) và cửa (3) bị chặn. Trường hợp tớn hiệu tỏc động vào cửa (12) mất đi, dưới tỏc động của lực lũ xo, nũng van trở về vị trớ ban đầu.

Hỡnh 4.2. Nguyờn lý hoạt động của van đảo chiều

4.2.2. Ký hiệu van đảo chiều:

- Van đảo chiều được thể hiện bởi số cửa nối và số vị trớ của van. Mụ tả một cỏch đầy đủ cỏc chức năng, cỏc thụng tin khỏc như phương ỏn điều khiển của van và thụng số về cỏc đường dẫn trong van.

- Mỗi vị trớ của van được thể hiện bằng một ụ vuụng. Việc thể hiện cỏc cửa

(cổng) là rất quan trọng để giải thớch sơ đồ và lắp đặt van vào hệ thống.

Thể hiện cỏc van điều khiển là theo tiờu chuẩn DIN ISO 1219. Trước kia người ta sử dụng hệ thống chữ cỏi, nhưng hiện nay sử dụng cả hai hệ thống

Phương phỏp điều khiển van khớ nộn tựy theo ứng dụng, bao gồm: Bằng tay, bằng cơ khớ, bằng khớ nộn, bằng điện, tổ hợp.

Cỏc ký hiệu phương phỏp tỏc động được chi tiết húa theo tiờu chuẩn DIN ISO 1219. Khi sử dụng van điều khiển khớ nộn, cần chỳ ý cỏch tỏc động và cỏch hồi phục. Cỏc ký hiệu của cả hai cỏch tỏc động được thể hiện bờn cạnh cỏc ụ vuụng ký hiệu vị trớ. Cú thể cú thờm tỏc động trực tiếp bằng tay, được thể hiện bằng ký hiệu thờm vào.

Sự chuyển đổi của nũng van được biểu diễn bằng cỏc ụ vuụng liền nhau với cỏc chữ cỏi o, a, b, c…

Vị trớ “khụng” được ký hiệu là vị trớ mà khi van chưa cú tỏc động của tớn hiệu ngồi vào. Đối với van cú 3 vị trớ, thỡ vị trớ 0 ở giữa , ký hiệu “0” là vị trớ “khụng “. Đối với van cú hai vị trớ , thỡ vị trớ “khụng“ cú thể là vị trớ “a” hoặc “b”, thụng thường thỡ vị trớ bờn phải “b” là vị trớ “khụng “.

Bờn trong ụ vuụng của mỗi vị trớ là cỏc đường thẳng cú hỡnh mũi tờn, biểu diễn chuyển động của dũng khớ nộn qua van. Trường hợp dũng bị chặn được biểu diễn bằng dấu gạch ngang.

Hỡnh 4.3. Ký hiệu và tờn gọi của van đảo chiều.

4.2.3. Tớn hiệu tỏc động:

Nếu ký hiệu lũ xo nằm ngay phớa bờn phải của ký hiệu van đảo chiều, thỡ van đảo chiều đú cú vị trớ “khụng”, vị trớ đú là ụ vuụng phớa bờn phải của ký hiệu van đảo chiều và được ký hiệu “0”. Điều đú cú nghĩa là khi nào chưa cú tỏc động vào nũng van, thỡ lũ xo tỏc động giữ vị trớ đú. Tỏc động phớa đối diện của van, vớ dụ: tớn hiệu tỏc động bằng cơ, bằng khớ nộn hay bằng điện giữ ụ vuụng phớa bờn trỏi của van và được ký hiệu “1”. Trong hỡnh 3.4 là sơ đồ biểu diễn cỏc loại tớn hiệu tỏc động lờn nũng van đảo chiều.

Hỡnh 4.4. Tớn hiệu tỏc động.

4.2.4. Van đảo chiều 2/2

Hỡnh 4.5. Van đảo chiều 2/2, tỏc động cơ học - đầu dũ.

4.2.5. Van đảo chiều 3/2

- Van 3/2 thường mở: Khi khụng cú tỏc động, cửa 1 (P) thụng với cửa 2 (A) tạo tớn hiệu khớ nộn. Khi cú tỏc động, cửa 1 (A) thụng với 3 (R) xả khớ ra ngồi.

- Van 3/2 thường đúng: Ngược với van thường mở, khi khụng cú tỏc động thỡ cửa 1 (P) bị đúng (chặn) cũn cửa 2 (A) thụng với cửa đ. Khi cú tỏc động, cửa 1 (A) tạo tớn hiệu khớ nộn.

* Nguyờn lý hoạt động (với loại thường đúng):

Van hành trỡnh 3/2 được nối với nguồn qua cửa 1 (P). Khi con lăn bị tỏc động, khớ nộn tràn về phớa màng đẩy con trượt đi xuống làm đúng đường dẫn khớ giữa 2 (A) và 3 (R) và mở đường dẫn nối 2 (A) với 1 (P). Khi con lăn khụng cũn bị tỏc động nữa thỡ đường dẫn khớ nộn tới màng bị đúng lại, lũ xo đẩy con trượt đi lờn trở về vị trớ ban đầu làm đúng cửa 1 (P), khớ nộn sẽ đi từ cửa 2 (A) thoỏt ra ở cửa 3 (R).

* Chỳ ý: bằng cỏch đổi chỗ cỏc nhỏnh 1 (P), 3 (R) và quay cần gạt con lăn đi một gúc 1800 ta sẽ đổi được chức năng của van (thường đúng hay thường mở)

*) Một số loại van 3/2 thụng dụng thường gặp:

Hỡnh 4.7. Van 3/2 loại dựng đĩa van, thường đúng

Hỡnh 4.8. Van 3/2 loại dựng đĩa van, thường mở

- Van trượt 3/2 tỏc động bằng tay

- Loại này đường tớn hiệu khớ nộn điều khiển đi vào được kớ hiệu là 10. Vỡ khi cú tớn hiệu 10 đi vào thỡ van đúng.

Hỡnh 4.10. Van 3/2 thường mở điều khiển bằng khớ nộn, hồi vị băng lũ xo.

- Van 3/2 tỏc động bằng con lăn (van hành trỡnh).

Chức năng chớnh của van hành trỡnh là cung cấp tớn hiệu khi cơ cấu chấp hành đạt đến vị trớ đĩ định của hành trỡnh, để điều khiển như đảo chiều chuyển động, điều chỉnh tốc độ, điều khiển cỏc bộ phận khỏc.

Loại thường đúng Loại thường mở

Hỡnh 4.11. Van 3/2 thường đúng điều khiển bằng khớ nộn, hồi vị băng lũ xo, cú van phụ trợ.

Nguyờn lý hoạt động (với loại thường đúng):

Van hành trỡnh 3/2 được nối với nguồn qua cửa 1 (P). Khi con lăn bị tỏc động, khớ nộn tràn về phớa màng đẩy con trượt đi xuống làm đúng đường dẫn khớ giữa 2 (A) và 3 (R) và mở đường dẫn nối 2 (A) với 1 (P). Khi con lăn khụng cũn bị tỏc động nữa thỡ

đường dẫn khớ nộn tới màng bị đúng lại, lũ xo đẩy con trượt đi lờn trở về vị trớ ban đầu làm đúng cửa 1 (P), khớ nộn sẽ đi từ cửa 2 (A) thoỏt ra ở cửa 3 (R).

* Chỳ ý: Bằng cỏch đổi chỗ cỏc nhỏnh 1 (P), 3 (R) và quay cần gạt con lăn đi một gúc 1800 ta sẽ đổi được chức năng của van (thường đúng hay thường mở).

Hỡnh 4.12. Chuyển đổi van thường đúng thành thường mở

- Van đảo chiều 3/2 tỏc động bằng tay – nỳt ấn

Hỡnh 4.13. Van đảo chiều 3/2.

Vớ dụ:

Van điều khiển 4/2 làm việc theo nguyờn lý một mặt tựa phẳng. Là một tổ hợp 2 van đảo chiều 3/2. Bộ phõn phối được đúng ở vị trớ cú lũ xo và một đường mở khỏc cũng ở vị trớ này.

Trong hỡnh bờn, đường dẫn từ 1 (P) đến 2 (B) và từ 4 (A) đến 3 (R) thụng nhau. Dưới tỏc động bằng lực đồng thời của cả hai trục ấn, nú đúng sự vượt qua từ 1 (P) đến 2 (B) và từ 4 (A) về 3 (R). Khi tỏc động với ỏp suất đủ lớn lờn cả hai trục ấn sẽ làm cho lũ xo hồi phục lại, tức mở đường đi qua từ 1 (P) đến 4 (A) và từ 2 (B) về 3 (R). Bộ phõn phối này khụng cú đường thoỏt và mở đường trựng lặp nhau. Nú được truyền dẫn nhờ vào lũ xo ở vị trớ đầu. Cỏc bộ phõn phối này được dựng để điều khiển thiết bị xi lanh tỏc động kộp.

"Trong thực tế ớt dựng van điều khiển 4/2 mà thường dựng van 5/2".

Dưới đõy là van 4/2 tỏc động bằng khớ nộn.

Hỡnh 4.15. Van đảo chiều xung 4/2

- Van đảo chiều 4/2 tỏc động trực tiếp bằng bàn đạp

Hỡnh 4.14. Van điều khiển 4/2 tỏc

4.2.7. Van xoay đảo chiều 4/3.

Van xoay đảo chiều 4/3 trong mạch là loại cú vị trớ đúng ở chớnh giữa, thụng thường nú được liờn động với cơ cấu chấp hành để dừng cơ cấu chấp hành. Nú đúng vai trũ là một van hành trỡnh.

Hỡnh 4.16. Van 4/3 tỏc động bằng cơ khớ

4.2.8. Van điều khiển 5/2.

Bộ phõn phối 5/2 được trỡnh bày trờn hỡnh 2.35 là dựa trờn nguyờn lý ổn kộp (ổn định ở hai vị trớ). Bộ phõn phối này được đảo vị trớ ở một phớa này hay một phớa khỏc nhờ vào khớ nộn, và ở vị trớ cũn lại cho tới khi nhận được xung tỏc động (tức là cứ ở chỗ đú chừng nào chưa cú xung tỏc động).

Dưới tỏc động của ỏp suất, Piston điều khiển sự dịch chuyển của con trượt dọc. Đoạn giữa Piston di chuyển là một trụ trũn cú gắn doăng làm kớn. Khi cú tớn hiệu xung 12 (Y) tỏc động vào phớa phải thỡ cửa 1 (P) nối với cửa 2 (A), cửa 4 (B) nối với cửa 5 (S) và cửa 3 (R) bị chặn. Khi xung 12 (Y) mất đi, van vẫn giữ nguyờn vị trớ đú.

Khi cú tớn hiệu xung 14 (X) tỏc động vào phớa trỏi thỡ cửa 2 (B) nối với cửa 3 (R), cửa 1 (P) nối với cửa 4 (B) và cửa 5 (S) bị chặn. Khi xung 14 (X) mất đi, van vẫn giữ nguyờn vị trớ đú.

Dưới đõy là van 5/2 dựng van đĩa.

Khi nhận xung 12

Khi nhận xung 14

Hỡnh 4.18. Van 5/2 dựng van đĩa

- Van đảo chiều 5/2 tỏc động bằng cơ – đầu dũ:

Hỡnh 4.19. Van đảo chiều 5/2.

Vớ dụ:

Van điều khiển 5/3 cú 5 cổng, 3 vị trớ và vị trớ giữa thường đúng. Với van này thỡ xi lanh tỏc động kộp cú thể dừng ở bất kỡ vị trớ nào trong hành trỡnh làm việc. Nú luụn được định vị ở vị trớ chớnh giữa, muốn nú hoạt động phải duy trỡ tớn hiệu điều khiển lờn một trong hai đầu của nú.

Hỡnh 4.20. Van 5/3 thường đúng

4.3. Van chắn:

Van chắn là loại van chỉ cho lưu lượng khớ nộn đi qua một chiều, chiều ngược lại bị chặn. Áp suất dũng chảy tỏc động lờn bộ phận chặn của van và như vậy van được đúng lại. Van chắn gồm cú cỏc loại sau:

- Van một chiều. - Van logic OR. - Van logic AND. - Van xả khớ nhanh.

4.3.1. Van một chiều:

Van một chiều cú tỏc dụng chỉ cho lưu lượng khớ nộn đi qua một chiều, chiều ngược lại bị chặn. Nguyờn lý hoạt động và ký hiệu van một chiều, dũng khớ nộn đi từ A qua B, chiều từ B qua A bị chặn.

4.3.2. Van logic OR:

Ta cú thể gọi nú là bộ chọn mạch, van điều khiển kộp hay van một chiều kộp.

Hỡnh 4.22. Van Logic OR. (loại con trượt)

Chế độ làm việc của van một chiều kộp này gồm hai cửa vào 1(X), 3(Y) và một cửa ra duy nhất 2(A) (hỡnh 4.22).

Khi khớ nộn đến cửa vào 1(X), thỡ viờn bi

di chuyển đến đúng cửa 3(Y), khớ nộn đi qua từ

1(X) đến 2(A). Ngược lại, khi khớ nộn đến bằng cửa 3(Y), nú sẽ đi đến 2(A) và cửa vào

1(X) sẽ được đúng kớn. Lỳc dũng ngược về thỡ

viờn bi vẫn cũn ở vị trớ như trước của nú.

4.3.3. Van logic AND:

Cũn được gọi là phần tử logic chức năng AND (hỡnh 4.23). Bộ chọn này cú hai đường vào 1 (X) và 3 (Y) và một đường ra duy nhất 2 (A). Tớn hiệu khớ nộn ở 2 (A) chỉ cú khi cả hai tớn hiệu cựng tồn tại. Một tớn hiệu vào 1 (X) hoặc vào 3 (Y) sẽ che kớn đường đi qua bởi một lực tỏc động lờn một trong hai bề mặt của lỏ van. Khi tớn

Một phần của tài liệu Giáo trình điều khiển khí nén (Trang 47)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(162 trang)