Khoa Điện - Điện tử  HỆ THỐNG KHÍ NÉN, THUỶ LỰC Biên soạn: ThS. Nguyễn Phúc Đáo 1 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KHÍ NÉN 1.1 Những đặc điểm cơ bản • Hệ thống khí nén (Pneumatic Systems) được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp lắp ráp, chế biến, đặc biệt ở những lĩnh vực cần phải đảm bảo vệ sinh, chống cháy nổ hoặc ở môi trường độc hại. Ví dụ, lĩnh vực lắp ráp điện tử; chế biến thực phẩm; các khâu phân loại, đóng gói sản phẩm thuộc các dây chuyền sản xuất tự động; Trong công nghiệp gia công cơ khí; trong công nghiệp khai thác khoáng sản… • Các dạng truyền động sử dụng khí nén: + Truyền động thẳng là ưu thế của hệ thống khí nén do kết cấu đơn giản và linh hoạt của cơ cấu chấp hành, chúng được sử dụng nhiều trong các thiết bị gá kẹp các chi tiết khi gia công, các thiết bị đột dập, phân loại và đóng gói sản phẩm… + Truyền động quay: trong nhiều tr ường hợp khi yêu cầu tốc độ truyền động rất cao, công suất không lớn sẽ gọn nhẹ và tiện lợi hơn nhiều so với các dạng truyền động sử dụng các năng lượng khác, ví dụ các công cụ vặn ốc vít trong sửa chữa và lắp ráp chi tiết, các máy khoan, mài công suất dưới 3kW, tốc độ yêu cầu tới hàng chục nghìn vòng/phút. Tuy nhiên, ở những hệ truyền động quay công suất lớn, chi phí cho hệ thống sẽ rất cao so với truyền động điện. • Những ưu nhược điểm cơ bản: + Ưu điểm:  Do không khí có khả năng chịu nén (đàn hồi) nên có thể nén và trích chứa trong bình chứa với áp suất cao thuận lợi, xem như một kho chứa năng lượng. Trong thực tế vận hành, người ta thường xây dựng trạm nguồn khí nén dùng chung cho nhiều mục đích khác nhau nh ư công việc làm sạch, truyền động trong các máy móc…  Có khả năng truyền tải đi xa bằng hệ thống đường ống với tổn thất nhỏ;  Khí nén sau khi sinh công cơ học có thể thải ra ngoài mà không gây tổn hại cho môi trường.  Tốc độ truyền động cao, linh hoạt;  Dễ điều khiển với độ tin cậy và chính xác;  Có giải pháp và thiết bị phòng ngừa quá tả i, quá áp suất hiệu quả. + Nhược điểm:  Công suất truyền động không lớn. Ở nhu cầu công suất truyền động lớn, chi phí cho truyền động khí nén sẽ cao hơn 10-15 lần so với truyền động điện cùng công suất, tuy nhiên kích thước và trọng lượng lại chỉ bằng 30% so với truyền động điện;  Khi tải trọng thay đổi thì vận tốc truyền động luôn có xu hướ ng thay đổi do khả năng đàn hồi của khí nén khá lớn, vì vậy khả năng duy trì chuyển động thẳng đều hoặc quay đều thường là khó thực hiện.  Dòng khí nén được giải phóng ra môi trường có thể gây tiếng ồn. Ngày nay, để nâng cao khả năng ứng dụng của hệ thống khí nén, người ta thường kết hợp linh hoạt chúng với các hệ thống điện cơ khác và ứng dụng sâu rộng các gi ải pháp điều khiển khác nhau như điều khiển bằng các bộ điều khiển lập trình, máy tính… 1.2 Cấu trúc của hệ thống khí nén ( The structure of Pneumatic Systems) Hệ thống khí nén thường bao gồm các khối thiết bi: - Trạm nguồn gồm: Máy nén khí, bình tích áp, các thiết bị an toàn, các thiết bị xử lý khí nén( lọc bụi, lọc hơi nước, sấy khô…),… - Khối điều khiển gồm: các phần tử xử lý tín hiệu điều khiển và các phần tử điều khiển đảo chiều cơ cấu chấp hành. - Khối các thiết bị chấp hành: Xilanh, động c ơ khí nén, giác hút… Dựa vào dạng năng lượng của tín hiệu điều khiển, người ta chia ra hai dạng hệ thống khí nén: Hệ thống điều khiển hoàn toàn bằng khí nén, trong đó tín hiệu điều khiển Khoa Điện - Điện tử  HỆ THỐNG KHÍ NÉN, THUỶ LỰC Biên soạn: ThS. Nguyễn Phúc Đáo 2 bằng khí nén và do đó kéo theo các phần tử xử lý và điều khiển sẽ tác động bởi khí nén – Gọi là Hệ thống điều khiển bằng khí nén ( Hình 1.1a) và Hệ thống điều khiển điện – khí nén - các phần tử điều khiển hoạt động bằng tín hiệu điện hoặc kết hợp tín hiệu điện – khí nén (Hình 1.1b). Hình 1.1a Cấu trúc hệ thống điều khiển bằng khí nén Hình 1.1b Hệ thống điện – khí nén Khoa Điện - Điện tử  HỆ THỐNG KHÍ NÉN, THUỶ LỰC Biên soạn: ThS. Nguyễn Phúc Đáo 3 Vài ví dụ về ứng dụng khí nén, hình 1.2a mô tả thiết bị nạp phôi. Thiết bị phải được điều khiển sao cho các Xilanh 1A1, 1A2 khống chế từng cặp hai phôi được chuyển qua. Số lượng và tốc độ nạp phôi cũng được điều khiển theo ý muốn. Hình 1.2b mô tả thiết bị khoan chi tiết tự động. Các xilanh được điều khiển theo từng chu trình khép kín hoặc liên tục nhiều chu trình. Xilanh 1A cấp phôi từ kho nạp phôi và kẹp chặt. Xilanh 2A dẫn tiến khoan, độ sâu lỗ khoan được kiểm soát bằng các cữ chặn. Khi độ sâu lỗ khoan đã thỏa mãn, 2A tự động rút lên. Khi 2A đã rút về tới vị trí ban đầu, 1A sẽ được điều khiển rút về và 3A đẩy sản phẩ m vào thùng chứa. Hình 1.3a,b là các sơ đồ biểu diễn một hệ thống điều khiển bằng điện-khí nén và điều khiển bằng khí nén. Qua các ví dụ trên, nhiêm vụ của những người làm về kỹ thuật hệ thống khí nén là: - Đọc và phân tích được nguyên lý hoạt động của hệ thống thông qua sơ đồ; - Mô tả được nguyên lý cấu tạo, nguyên tắc làm việc, các thông số cơ bản của các phần tử hợp thành hệ thống; - Thiết kế, lắp đặt và hiệu chỉnh hệ thống; - B ảo dưỡng hệ thống; - Bảo trì: cài đặt thông số về thời gian, áp lực, tốc độ làm việc…theo yêu cầu công nghệ; - Xác định lỗi, lập kế hoạch và thực hiện sửa chữa; - Nắm chắc và thực hiện các quy trình vận hành, an toàn lao động; Hình 1.2a Hình 1.2b Hình 1.3a Sơ đồ hệ thống điều khiển Điện- khí nén Hình 1.3b Sơ đồ hệ thống điều khiển hoàn toàn bằng khí nén Khoa Điện - Điện tử  HỆ THỐNG KHÍ NÉN, THUỶ LỰC Biên soạn: ThS. Nguyễn Phúc Đáo 4 1.3 Một số cơ sở tính toán trong khí nén Bảng các đại lượng và đơn vị thường dùng trong kỹ thuật khí nén Đại lượng Tên gọi Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt Đơn vị l Length Chiều dài m m Mass Khối lượng Kg t Time Thời gian S T Temperature Nhiệt độ K F Force Lực N A Area Diện tích m 2 V Volume Thể tích m 3 q V Volumetric flow rate Lưu lượng m 3 /s q B Air consumption Khí tiêu thụ l/min q n Nominal flow rate Lưu lượng danh định l/min p Pressure Áp suất bar(Pa) p abs Absolute pressure Áp suất tuyệt đối bar(Pa) p amb Ambient pressure Áp suất môi trường bar(Pa) p e Excess or vacuum pressure Áp suất dư hoặc chân không bar(Pa) ∆p Differential pressure Chênh lệch áp suất bar(Pa) p n Standard pressure Áp suất tiêu chuẩn P n = 101325 Pa A Piston surface Diện tích mặt Pittông m 2 A ’ Annular surface (ring area) Diện tích vành khăn m 2 d Piston rod diameter Đường kính cần Pittông m D Cylinder diameter Đường kính trong Xilanh m F eff Effective piston force Lực tác dụng bởi pittông N F F Force of retract spring Lực phản hồi bởi lò xo N F R Friction force Lực ma sát N s Stroke length Khoảng tác dụng(của pittông) cm n Revolutions per minute Tốc độ quay ( cho động cơ) 1/min (rpm) v Velocity of piston Vận tốc của Pittông m/s 1. Đơn vị đo áp suất:  Đơn vị thường dùng là Pascal (Pa). 1 Pascal là áp suất phân bố đều trên bề mặt có diện tích 1 m 2 với lực tác dụng vuông góc lên bề mặt đó là 1N 2 11 N Pa m = Trong thực tế còn dùng đơn vị bội số của Pascal là Mpa(Mêga pascal)=10 6 Pa  Đơn vị bar: 1bar = 10 5 Pa và coi 1bar ~ 1at  Ngoài ra, người ta còn dùng psi, 1psi = 0,6895bar và 1bar = 14,5 psi 2. Các định nghĩa về áp suất không khí Hình 1.4 mô tả các dạng áp suất:  P amb là áp suất môi trường xung quanh ( ambient pressure) hay áp suất khí quyển ( atmospheric pressure), nó thường dao động theo địa hình hoặc thời tiết, P amb ≈ 1bar so với chân không tuyệt đối (Vacuum).  Áp suất tuyệt đối (P abs ) là giá trị áp suất so với chân không tuyệt đối. Như vậy, tại chân không P abs =0.  Áp suất tương đối hay áp suất dư (P e ): P e = P abs - P amb Hình 1.4 chỉ rõ hai trường hợp về áp suất dư: P e >0 khi tại điểm đo, áp suất tuyệt đối cao hơn áp suất khí quyển ; và ngược lại P e <0. Khoa Điện - Điện tử  HỆ THỐNG KHÍ NÉN, THUỶ LỰC Biên soạn: ThS. Nguyễn Phúc Đáo 5 Chú ý: Trong hệ thống khí nén – các thông số kỹ thuật của thiết bị về áp suất đều được biểu diễn ở dạng áp suất dư P e và ký hiệu ngắn gọn là P. 3. Các định luật trong tính toán về khí nén : 3.1 Khi nhiệt độ không khí trong quá trình nén không đổi (T = const), thì: P abs . V = const (Định luật Boy Mariotte) hoặc P 1 .V 1 = P 2 .V 2 trong đó: Các ký hiệu P 1 , P 2 là áp suất tuyệt đối Thể tích khí nén V 1 [m 3 ] ở áp suất P 1 Thể tích khí nén V 2 [m 3 ] ở áp suất P 2 Hình 1.5 mô tả quá trình này. Đây là nguyên lý cơ bản của các máy nén khí 3.2 Khi áp suất được giữ không đổi (P = const), thì: 2 T 1 T 2 V 1 V = hoặc const T V = (Định luật 1. Gay Lussac) trong đó, V 1 là thể tích khí tại nhiệt độ T 1 V 2 là thể tích khí tại nhiệt độ T 2 3.3 Khi giữ thể tích khí nén không đổi (V= const), thì: 2 T 1 T 2abs P 1abs P = hoặc const T P = (Định luật 2. Gay Lussac) 3.4 Khi cả ba đại lượng(P, V, T) có thể thay đổi, thì: const .V abs P T = hay 2 T 2 .V 2abs P 1 .V 1abs P 1 T = 4. Lưu lượng : Lưu lượng dòng khí nén được tính: t V Q = = [ l/s] hay [ l/min] hoặc [m 3 /s] hay [m 3 /min] trong đó, Q: lưu lượng; V: thể tích khí chuyển qua tiết diện ngang của đường ống hay buồng xilanh trong 1 đơn vị thời gian t Lưu lượng dòng khí nén có ý nghĩa quan trọng trong xác định tốc độ làm việc của các cơ cấu chấp hành. Hình 1.4 Mô tả các đại l ư ợng áp suất Hình 1.5 Khoa Điện - Điện tử  HỆ THỐNG KHÍ NÉN, THUỶ LỰC Biên soạn: ThS. Nguyễn Phúc Đáo 6 5. Lực Lực đẩy hay kéo của Piston( hình 1.6) gây bởi tác dụng của khí nén có áp suất P được tính theo công thức: P.AF = = [N] trong đó, P là áp suất khí nén [Pa] A là điện tích bề mặt Piston[m 2 ] F lực tác dụng vuông góc với bề mặt Piston [N] Trong hình vẽ, các diện tích A 1 , A 2 khác nhau ( A 2 = A 1 –A 3 ), A 3 là diện tích tiết diện của cần piston, nên các lực tác dụng cũng khác nhau tại cùng một nguồn khí nén có áp suất P. F 1 =P.A 1 ; F 2 =P.A 2 Æ F 1 >F 2 6. Tốc độ truyền động của xilanh Khi tải trọng của truyền động không đổi, tốc độ truyền động được xác định theo quan hệ: A Q v = . Khi Q[m 3 /s]; A[m 2 ] thì v[m/s], như vậy, trong trường hợp dung tích hành trình của cơ cấu chấp hành và tải trọng không đổi, tốc độ truyền động tỷ lệ với lưu lượng Q. Trong kỹ thuật khí nén, người ta dùng các van tiết lưu ( điều tiết lưu lượng) để khống chế tốc độ của các cơ cấu chấp hành. Các bài tập ứng dụng: 1. Nén 4m 3 khí quyển vào bình chứa có thể tích bằng 0,5m 3 bằng máy nén khí (giả thiết quá trình nén, nhiệt độ khí không đổi). Hãy tính áp suất khí nén trong bình. 2. Một máy nén khí có lưu lượng hút Q = 3m 3 /min, nén vào bình chứa có thể tích 0,5m 3 . Hãy tính thời gian cần thiết để bình được nạp đầy khí nén có áp suất P=6bar và nhiệt độ là T=293K. Biết rằng, khí quyển ở điều kiện tiêu chuẩn ( P n = 1,013 bar và T=273K). 3. Một xilanh ( như hình vẽ 1.6) có đường kính trong D = 8 cm, đường kính cần piston d= 2cm, làm việc cả hai chiều đẩy – kéo với áp suất P=6bar. Tính các lực đẩy, kéo. 4. Xilanh như bài 3, nếu lưu lượng vào xilanh để đẩy piston đi ra Q=4l/s thì tốc độ piston là bao nhiêu? Giả thiết tải trọng không đổi. Hình 1.6 Để tính toán lực Khoa Điện - Điện tử  HỆ THỐNG KHÍ NÉN, THUỶ LỰC Biên soạn: ThS. Nguyễn Phúc Đáo 7 Chương 2 CÁC PHẦN TỬ CỦA HỆ THỐNG KHÍ NÉN 2.1 Khối nguồn khí nén. Trong công nghiệp, tùy theo quy mô sản xuất, người ta thường xây dựng một vài trạm khí nén phục vụ sản xuất với các mục đích khác nhau. Yêu cầu tối thiểu, khí nén cũng phải được xử lý sơ bộ đảm bảo các tiêu chuẩn: - Áp suất ổn định; - Khô và - Không lẫn bụi bẩn Các tiêu chuẩn này mới chỉ đáp ứng các yêu cầu chung và được dùng trong các công việc như làm sạch môi trường, sản phẩm, b ơm hơi… Để một hệ thống khí nén làm việc bền vững, liên tục và tin cậy, nguồn khí nén cần phải được tăng cường ổn định về áp suất, phun dầu bôi trơn cho các phần tử điều khiển, cơ cấu chấp hành… Để đạt được các yêu cầu trên, một trạm nguồn khí nén cần được trang bị một loạt các phần tử nối tiếp nhau từ thiế t bị lọc không khí đầu vào đến khí nén đủ tiêu chuẩn cung cấp cho hộ tiêu thụ, thường bao gồm các thiết bị được mô tả bằng ký hiệu thể hiện trên sơ đồ như trên hình 2.1 2.1.1 Máy nén khí Việc lựa chọn máy nén khí dựa theo yêu cầu về áp suất làm việc của các cơ cấu chấp hành (Xilanh, động cơ, giác hút…và được lựa chọn theo yêu cầu công nghệ) và các yêu cầu khác như kích thước, trọng lượng, mức độ gây tiếng ồn của máy nén khí. 1. Máy nén kiểu Piston (Hình 2.2) : - Một cấp: áp suất xấp xỉ 600kPa= 6 bar - Hai cấp: áp suất xấp xỉ 1500kPa= 15bar. Có thể thiết kế đến 4 cấp, P=250bar Hình 2.1 Ký hiệu các phần tử cơ bản của một khối nguồn khí nén Khoa Điện - Điện tử  HỆ THỐNG KHÍ NÉN, THUỶ LỰC Biên soạn: ThS. Nguyễn Phúc Đáo 8 Lưu lượng xấp xỉ 10m 3 /min. Làm việc theo nguyên lý thay đổi thể tích. Piston đi xuống sẽ hút không khí vào qua van hút. Đến hành trình piston đi lên, van hút bị đóng lại, van đẩy được mở để nén không khí vào bình tích áp. Mỗi vòng quay sẽ gồm một kỳ hút và một kỳ nén. Lưu lượng của máy nén khí tính cho một cấp được áp dụng theo công thức: Q= v.n = [m 3 /vòng].[ vòng/phút] = [m 3 /phút] hay [m 3 /min] trong đó, v: thể tích hành trình của buồng hút ( tính cho một chu trình hay một vòng quay); n: số vòng quay mỗi phút. Để nâng cao hiệu suất nén, ở máy nén nhiều cấp, khí nén được làm mát trước khi vào cấp nén tiếp theo. 2. Máy nén kiểu cánh gạt (Hình 2.3): - Một cấp: áp suất xấp xỉ 400kPa= 4bar - Hai cấp: áp suất xấp xỉ 800kPa = 8bar Làm việc theo nguyên lý thay đổi thể tích Lưu lượng thể tích Q v tỷ lệ thuận với: Đường kính stator, số cánh và độ rộng cánh gạt, độ lệch tâm và tốc độ quay rotor. 3. Máy nén khí kiểu trục vít (Hình 2.4): Làm việc theo nguyên lý thay đổi thể tích Áp suất lớn, xấp xỉ 10bar Lưu lượng tỷ lệ thuận với tốc độ quay, chiều dài trục vít. 4. Máy nén khí kiểu ly tâm (Hình 2.5): (Máy nén kiểu hướng kính )làm việc theo nguyên lý động năng Áp suất khá lớn, xấp xỉ 1000kPa=10bar Lưu lượng tỷ lệ với tốc độ quay, số cánh và diện tích cánh. 5. Máy nén khí kiểu hướng trục (Hình 2.6): Làm việc theo nguyên lý động năng Áp suất xấp xỉ 600kPa=6bar Lưu lượng cũng tỷ lệ với tốc độ quay, đường kính buồng hút, số cánh và diện tích cánh Refrigeration piston compressor sin g le sta g e Hình 2.2 Sliding vane compressor ( Rotar y com p ressor ) Hình 2.3 Screw compressor Hình 2.4 Radial –flow compressor Hình 2.5 Axial compressor Hình 2.6 Khoa Điện - Điện tử  HỆ THỐNG KHÍ NÉN, THUỶ LỰC Biên soạn: ThS. Nguyễn Phúc Đáo 9 2.1.2 Thiết bị xử lý khí nén Các giai đoạn xử lý khí nén: - Lọc thô: làm mát sơ bộ để tách chất bẩn, bụi; tiếp tục vào bình ngưng tụ để tách hơi nước. - Sấy khô: Ứng dụng quá trình vật lý hoặc quá trình hoá học. - Lọc tinh: Dùng bộ lọc và cụm bảo dưỡng 1. Sấy khô bằng quá trình hóa học (hình 2.7) Hình 2.7 khí nén được đưa qua tầng chất làm khô (ví dụ muối NaCl), tại đây, hơi nước chứa trong không khí sẽ được trao đổi với chất làm khô và đọng lại thành chất lỏng chảy xuống buồng chứa nước ngưng và được tháo ra ngoài. Phương pháp này có chi phí vận hành cao, thường xuyên phải thay thế, bổ sung chất làm khô, tuy nhiên lắp đặt đơn giản, không yêu cầu nguồn năng lượng từ bên ngoài. 2. Bộ lọc và sấy khô ứng dụng quá trình vật lý (Hình 2.8) Nguyên lý hoạt động: khí nén từ máy nén khí qua bộ phận trao đổi nhiệt. Tại đây dòng khí nén vào đang nóng sẽ được làm lạnh nhờ trao đổi nhiệt với dòng khí đi ra đã được sấy khô và làm lạnh. Như vậy, tại khâu này : khí nén vào được làm mát, khí nén đi ra được sưởi ấm. Một phần hơi nước trong khí nén vào được ngưng tụ rơi xuống bình ngưng. Sau khi được làm lạnh sơ bộ, dòng khí nén tiếp tục đi vào bộ trao đổi nhiệt với chất làm lạnh trong thiết bị làm lạnh. Tại đây, dòng khí nén được làm lạnh đến nhiệt độ hóa sương ( khoảng +2 0 C), các giọt sương ngưng tụ tiếp tục rơi xuống bình ngưng thứ hai. Thiết bị ứng dụng công nghệ này làm việc chắc chắn, chi phí vận hành thấp. 3. Bộ điều hoà phục vụ ( AIR SERVICE EQUIPMENTS) Bộ điều hòa phục vụ được lắp đặt nối tiếp với nguồn khí nén thông thường, nhằm cung cấp nguồn khí nén chất lượng cao và bổ sung chức năng cung cấp dầu bôi trơn và bảo quản các phần tử của hệ thống khí nén, hình dáng bên ngoài và ký hiệu trên sơ đồ của một bộ điều hòa phục vụ như trên hình 2.9, gồm: - Bộ lọc hơi nước - Van đ iều chỉnh áp suất - Đồng hồ chỉ thị - Bộ tra dầu bảo quản Hình 2.7 Thiết bị sấy khô bằng quá trình hóa học Hình 2.8 Thiết bị sấy khô bằng quá trình vật lý Khoa Điện - Điện tử  HỆ THỐNG KHÍ NÉN, THUỶ LỰC Biên soạn: ThS. Nguyễn Phúc Đáo 10 + Bộ lọc khí nén (Compressed air Filter) (Hình 2.10) Nguyên lý lọc: Khí nén tạo chuyển động xoáy và qua được phần tử lọc có kích thước lỗ từ 5μm đến 70μm tuỳ theo yêu cầu. Hơi nước bị phần tử lọc ngăn lại, rơi xuống cốc lọc và được xả ra ngoài. + Van điều chỉnh áp suất có cửa xả tràn (Pressure regulating valve with relief port) (Hình 2.11) Chức năng: duy trì áp suất làm việc ở đầu ra không đổi trong phạm vi rộng, không phụ thuộc vào sự dao động áp suất ở mạng cung cấp khí nén đầu vào và mức tiêu thụ khí nén ở đầu ra. Điều kiện cần là áp suất lối vào P 1 luôn phải cao hơn áp suất làm việc P 2 cần cho cơ cấu chấp hành. Nguyên lý làm việc: Khi áp suất vào P 1 ổn định, áp suất ra P2 bằng với áp suất đặt, van điều chỉnh áp suất ở trạng thái cho khí nén đi qua van chính (7) hướng từ P 1 đến P2 . Giả sử P 2 tăng lên, ví dụ do tải trọng của xilanh, đệm (3) của van xả (6) bị đẩy cong khiến khí nén qua van xả ra ngoài qua khe hẹp (1) – làm giảm P 2 , đồng thời lò xo (4) đẩy đệm đóng van chính không cho áp suất dội ngược về phía nguồn P 1 (1). Khe thoát khí ra ngoài (2). Lò xo đặt áp suất P 2 (3). Đệm của van xả (4). Lò xo đóng van chính (5). Vít đặt áp suất đầu ra P 2 (6). Van xả tràn (7). Van chính Hình 2.10 Bộ lọc hơi nước Hình 2.9 Bộ điều hòa phục vụ và ký hiệu trên sơ đồ Hình 2.11. Bộ điều chỉnh áp suất [...]... hành trong hệ thống, mối quan hệ giữa các bước theo trình tự thông qua các tín hiệu điều khiển Ví dụ về biểu đồ này được mô tả trên hình 3.5 Biểu đồ mô tả khá đầy đủ các thông tin cần thiết nhất cho thiết kế hệ thống điều khiển hệ thống khí nén: -Hành trình chuyển động của các phần tử chấp hành; - Các phần tử đưa tín hiệu – giao tiếp người -hệ thống, giao tiếp hệ thống – hệ thống và các mối quan hệ của... theo từng bước tuân thủ theo yêu cầu công nghệ Ví dụ1: Điều khiển một Xilanh Giả thiết một hệ thống khí nén có sơ đồ hành trình bước cho trên hình 3.14, thêm yêu cầu về thời gian (t1>t2), tải trọng không đổi Hệ thống khí nén được thiết kế như hình 3.15 t1 t2 Hình 3.15 Biểu đồ hành trình bước Hình 3.16 Sơ đồ hệ thống 30 Khoa Điện - Điện tử HỆ THỐNG KHÍ NÉN, THUỶ LỰC Biên soạn: ThS Nguyễn Phúc Đáo Ví dụ... khiển tự động nói chung, hệ thống khí nén nói riêng, các phần tử đưa tín hiệu được chia làm hai nhóm: - Nhóm các phần tử giao tiếp người – hệ thống + Trong hệ thống điều khiển hoàn toàn bằng khí nén, người ta thường sử dụng các phần tử (gọi chung là phần tử tác động bằng tay): dạng các nút ấn, núm xoay, Pedal… với các van 3/2 hoặc 5/2 + Trong hệ thống điều khiển bằng điện – khí nén, các phần tử dạng nút... hành trình và ứng dụng 25 Khoa Điện - Điện tử HỆ THỐNG KHÍ NÉN, THUỶ LỰC Biên soạn: ThS Nguyễn Phúc Đáo Công tắc hành trình hai chiều Công tắc hành trình một chiều Hình 2.55 Chương 3 CÔNG NGHỆ ĐIỀU KHIỂN BẰNG KHÍ NÉN 3.1 Phương pháp mô tả bài toán điều khiển Trong lĩnh vực thiết kế hệ thống điều khiển nói chung và trong lĩnh vực thiết kế hệ thống khí nén, thủy lực nói riêng- mô tả bài toán điều khiển là...Khoa Điện - Điện tử HỆ THỐNG KHÍ NÉN, THUỶ LỰC Biên soạn: ThS Nguyễn Phúc Đáo + Bộ tra dầu bảo quản Khí nén đã được lọc sạch bụi bẩn và hơi nước, tuy nhiên để cung cấp cho hệ thống điều khiển khí nén, dòng khí nén còn phải có chức năng vận chuyển một lượng dầu có độ nhớt thấp để bảo quản, bôi trơn các bộ phận bằng... cho giác hút Hình 2.23 mô tả một bộ van và giác hút với mạch khí nén ứng dụng Hình 2.23 Mạch khí nén dùng giác hút 13 Khoa Điện - Điện tử HỆ THỐNG KHÍ NÉN, THUỶ LỰC Biên soạn: ThS Nguyễn Phúc Đáo 2.3 Các van điều khiển đảo chiều (Directional control valve) thông dụng 2.3.1 Quy ước ký hiệu các van điều khiển đảo chiều trên sơ đồ hệ thống khí nén 1 Quy ước biểu diễn các cổng vào/ra, các vị trí chuyển trạng... 31 Khoa Điện - Điện tử HỆ THỐNG KHÍ NÉN, THUỶ LỰC Biên soạn: ThS Nguyễn Phúc Đáo Hình:3.20 Sơ đồ hệ thống khí nén thiết bị khoan chi tiết Sơ đồ mạch điều khiển hệ thống được thiết kế như trên hình 3.20 Để loại trừ khả năng trùng tín hiệu điều khiển, ta đã dùng công tắc hành trình (1S2, 2S1) tác động một chiều 3.2.4 Điều khiển tuần tự theo thời gian Vì tốc độ truyền động bằng khí nén luôn phụ thuộc vào... Khoa Điện - Điện tử HỆ THỐNG KHÍ NÉN, THUỶ LỰC Biên soạn: ThS Nguyễn Phúc Đáo 3.2 Các cấu trúc mạch điều khiển hoàn toàn bằng khí nén điển hình 3.2.1 Điều khiển trực tiếp Bằng các thiết bị đóng mở trực tiếp cung cấp nguồn khí nén cho Xi lanh hoặc Motor Ví dụ: Một khâu của thiết bị phân loại và vận chuyển sản phẩm (hình 3.11), giả thiết có nhu cầu điều khiển trực tiếp, sơ đồ khí nén và mô tả hoạt động... bằng ngoại lực 19 Khoa Điện - Điện tử HỆ THỐNG KHÍ NÉN, THUỶ LỰC Biên soạn: ThS Nguyễn Phúc Đáo Hình 2.38c Van điện từ 5/3 cũng có nguyên tắc cấu tạo và hoạt động như các van điện từ đã giới thiệu Hình 2.39 trình bày một van điện từ 5/3 Hình 2.39 2.4 Các van điều khiển lưu lượng 2.4.1 Van một chiều ( Non- Return Valve) * Chỉ cho dòng khí nén chảy theo một hướng khi lực do khí nén gây ra lớn hơn lực lò... luồng khí nén có áp suất chảy qua khe hẹp, nơi đặt miệng ống Venturi, áp suất trong ống tụt xuống mức chân không khiến cho dầu từ cốc được hút lên Hình 2.12 Bộ tra dầu bảo quản miệng ống và rơi xuống buồng dầu rồi bị luồng khí nén có tốc độ cao phân chia thành những hạt nhỏ như sương mù cuốn theo dòng khí nén bôi trơn, bảo quản các phần tử của hệ thống 2.1.3 Phân phối khí nén Hình 2.13 mô tả một hệ thống . đó kéo theo các phần tử xử lý và điều khi n sẽ tác động bởi khí nén – Gọi là Hệ thống điều khi n bằng khí nén ( Hình 1.1a) và Hệ thống điều khi n điện – khí nén - các phần tử điều khi n hoạt. ứng dụng sâu rộng các gi ải pháp điều khi n khác nhau như điều khi n bằng các bộ điều khi n lập trình, máy tính… 1.2 Cấu trúc của hệ thống khí nén ( The structure of Pneumatic Systems) Hệ. vào dạng năng lượng của tín hiệu điều khi n, người ta chia ra hai dạng hệ thống khí nén: Hệ thống điều khi n hoàn toàn bằng khí nén, trong đó tín hiệu điều khi n Khoa Điện - Điện tử  HỆ THỐNG