3.2.1. Xilanh
3.2.1.1. Xilanh tỏc động đơn.
Xilanh tỏc động đơn chỉ được cung cấp khớ nộn từ một phớa do đú chỉ tạo ra hành trỡnh làm việc theo một chiều. Hành trỡnh ngược lại của Piston được thực hiện bởi lũ xo. Việc xỏc định kớch cỡ lũ xo tựy thuộc kiểu cú thể đưa Piston đi (hay về) vị trớ khởi động một cỏch nhanh chúng.
Hỡnh 3.4. Cấu tạo xilanh tỏc động đơn (loại pittong).
Trong xi lanh cú lũ xo hồi vị, hành trỡnh của Pittong là một hàm theo chiều dài của lũ xo. Thụng thường hành trỡnh này khụng quỏ 100 mm.
Loại này được sử dụng cho cỏc cụng việc đơn giản: đẩy vào, đẩy ra, nõng lờn, đưa chi tiết vào, cung cấp chuyển động ...
Độ kớn khớt được bảo đảm bởi vật liệu nhựa dẻo hoặc vật liệu mềm được lắp vào trong một Piston kim loại. Chuyển động ở mộp Pittong là chuyển động trượt kớn trong bề mặt trụ của xi lanh.
Thứ hai là loại xi lanh mà lũ xo thực hiện hành trỡnh làm việc, cũn khớ nộn thực hiện hành trỡnh ngược lại. Thường trong trường hợp này người ta sử dụng khớ nộn để dừng, hĩm (xe tải, xe con, toa xe) để bảo đảm sự chắc chắn phanh hĩm.
Xilanh kiểu màng.
Màng cú thể là cao su, nhựa dẻo hay cũng cú thể bằng kim loại, đảm nhận vai trũ của Pittong. Cần Pittong được cố định ở trung tõm của màng, khụng cú đệm kớn. Hành trỡnh về được thực hiện bởi tớnh đàn hồi của vật liệu màng.
Hỡnh 3.5. Xilanh tỏc động đơn (loại màng)
3.2.1.2. Xilanh tỏc động kộp.
Hành trỡnh đi và về của Pittong đều cú tỏc động bởi khớ nộn. Sử dụng trong trường hợp đũi hỏi phải cú chuyển động hai chiều cú điều khiển. Độ kớn giữa xi lanh và Pittong được bảo đảm nhờ cú cỏc đệm ở mộp Pittong hoặc của màng.
Hỡnh 3.6. Xi lanh tỏc động kộp (loại khụng cú giảm chấn).
+ Xi lanh cú giảm chấn ở cuối hành trỡnh.
Thực chất của việc giảm chấn cho Piston ở cuối hành trỡnh là sự bố trớ đường thoỏt bằng van một chiều cú tiết lưu.
Ở đõy khối dẫn hướng đúng vai trũ quan trọng. Để trỏnh va đập cú thể dẫn tới hư hỏng, người ta lắp một bộ phận giảm chấn điều chỉnh được ở cuối hành trỡnh của xi lanh. Cần cú bộ phận này bởi vỡ Piston phải được giảm chấn một cỏch đỏng kể khi nú đến cuối hành trỡnh. Bộ phận giảm chấn cú một đường thoỏt khớ nhỏ cú thể điều chỉnh được, tạo ra hiệu ứng giảm chấn.
Khớ được tớch chứa trong phần cuối buồng chứa của xi lanh sau mỗi lần nộn. Lỳc bấy giờ ỏp suất dư phỏt sinh sẽ thoỏt qua van tiết lưu và hiệu ứng giảm chấn bắt đầu xảy ra (do phải đi qua tiết diện hẹp). Sự nộn này của khớ qua đường tiết lưu bổ sung thờm cho việc hấp thụ một phần năng lượng, Piston hĩm chuyển động và đi tới chậm dần cho tới cuối hành trỡnh. ở hành trỡnh ngược lại tiếp theo sau thỡ vỡ tiết lưu là một chiều nờn Pittong chuyển động khụng bị hĩm.
Ngồi ra cũn cú cỏc kiểu giảm chấn khỏc:
-Giảm chấn khụng điều chỉnh được, ở hai phớa -Giảm chấn khụng điều chỉnh được, ở một phớa -Giảm chấn điều chỉnh được, ở một phớa của Piston.
+ Xi lanh kộp nối nhau.
Hỡnh 3.8. Xi lanh kộp nối nhau (tandem).
Với xi lanh này cú lực tỏc động lờn cỏn Piston là lực tổng của cả 2 xi lanh.
Hỡnh 3.9. Xi lanh kộp hai đầu đũn, cú giảm chấn hai đầu, điều chỉnh được.
+ Xi lanh bước (nhiều vị trớ).
- Xi lanh bước này tạo ra được nhiều vị trớ dịch chuyển. Cấu tạo bao gồm 2 xi lanh kộp nối với nhau. Bằng cỏch cấp khớ vào cỏc cửa mà ta co cỏc vị trớ khỏc nhau của Piston. Hỡnh 3.10. Xi lanh bước. Cửa nối 1 2 3 4 Vị trớ 0 + - - + 1 + - + - 2 - + - + 3 - + + - +Xi lanh va đập. Lực tỏc dụng của xi lanh khớ nộn bị hạn chế. Vỡ vậy người ta sử dụng một loại xi lanh cú thể sinh ra lực lớn, đú là xi lanh va đập. Loại này tăng vận tốc của Piston lờn cao khoảng 7,5 m/s đến 10,5 m/s (hỡnh 3.45).
- Khi khớ nộn được cấp vào khoang A nú sẽ tỏc dụng lờn diện tớch Piston C làm cho Piston dịch chuyển theo chiều Z. Khi Piston dịch chuyển van C mở ra và khớ nộn tỏc dụng vào tồn bộ đỉnh Piston sinh ra lực lớn.
+Xi lanh quay.
- Nguyờn lý tạo chuyển động quay nhờ bỏnh răng thanh răng, gúc quay cú thể là: 900; 1800; 3600. Thụng thường nú được dựng để dẫn động cỏc đĩa hỳt chõn
khụng kẹp giữ chi tiết hoặc hỳt chi tiết.
Hỡnh 3.12. Xi lanh quay.
+Xi băng đai.
- Loại này sử dụng băng đai và bàn trượt, thụng qua chuyển động của Piston sẽ kộo băng đai làm cho bàn trượt chuyển động qua lại. Một số xi lanh loại này cú thể phanh tại một vị trớ nhất định nào đú nhờ cơ cấu phanh.
Hỡnh 3.13. Cấu tạo xi lanh băng đai.
+Xi lanh từ.
- Với loại xi lanh này bàn trượt gắn ở phớa ngồi và liờn động với Piston bờn trong nhờ lực từ của nam chõm.
Hỡnh 3.14. Xi lanh từ (dựng ly hợp nam chõm).
3.2.2. Động cơ khớ nộn
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