Bài Giảng Môn Học Thực Hành Công Nghệ Khí Nén Thủy Lực 1 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN THIẾT BỊ KHÍ NÉN THỦY LỰC M M ụ ụ c c đ đ í í c c h h – – Y Y ê ê u u c c ầ ầ u u S S a a u u k k h h i i h h ọ ọ c c x x o o n n g g b b à à i i n n à à y y s s i i n n h h v v i i ê ê n n n n ắ ắ m m đ đ ư ư ợ ợ c c : :   C C á á c c t t h h i i ế ế t t b b ị ị t t r r o o n n g g p p h h ̣ ̣ n n g g t t h h í í n n g g h h i i ệ ệ m m   A A n n t t o o à à n n k k h h i i v v ậ ậ n n h h à à n n h h c c á á c c t t h h i i ế ế t t b b ị ị   S S ử ử a a c c h h ữ ữ a a v v à à b b ả ả o o t t r r ́ ́ c c á á c c t t h h i i ế ế t t b b ị ị   C C ô ô n n g g d d ụ ụ n n g g c c ủ ủ a a c c á á c c t t h h i i ế ế t t b b ị ị t t h h ự ự c c h h à à n n h h S S ố ố t t i i ế ế t t l l ê ê n n l l ớ ớ p p : : 4 4 t t i i ế ế t t Bảng1: Phân chia thời lượng chương 1 S S T T T T N N ộ ộ i i D D u u n n g g S S ố ố T T i i ế ế t t 1 1 C C á á c c t t h h i i ế ế t t b b ị ị t t r r o o n n g g p p h h ̣ ̣ n n g g t t h h í í n n g g h h i i ệ ệ m m 1 1 2 2 A A n n t t o o à à n n k k h h i i v v ậ ậ n n h h à à n n h h c c á á c c t t h h i i ế ế t t b b ị ị 1 1 3 3 S S ử ử a a c c h h ữ ữ a a v v à à b b ả ả o o t t r r ́ ́ c c á á c c t t h h i i ế ế t t b b ị ị 1 1 4 4 C C ô ô n n g g d d ụ ụ n n g g c c ủ ủ a a c c á á c c t t h h i i ế ế t t b b ị ị t t h h ự ự c c h h à à n n h h 1 1 1. Trọng tâm bài giảng Phòng thí nghiệm khí nén là nơi giúp cho các em hiểu rõ hơn những bài học trên lớp, tiếp cận với các thiết bị thực tế, giúp cho các em tăng khả năng thiết kế và thành thạo kỹ năng thực hành. Ở đây sinh viên có thể học hỏi trao đổi cả về kiến thức và kinh nghiệm lắp ráp mạch, kiễm tra mạch với các bộ thí nghiệm. 1.1 Các Thiết Bị Khí Nén Phòng thí nghiệm khí nén có 12 kít thí nghiệm dùng phục vụ cho những bài thí nghiệm điện khí nén. Bên cạnh đó còn có 6 kít thí nghiệm dùng phục vụ cho khí nén thuần túy. Ngoài ra còn được trang bị tua vít, đồng hồ VOM, kiềm, kéo, và các thiết bị khí nén… 1.2 Các Bài Tập Thực Hành  Điều khiển điện khí nén:  Thực hành các bài tập điều khiển 1 xilanh, 2 xilanh, 3 xilanh, mắc mạch theo tầng chính tắc và tầng không chính tắc.  Điều khiển khí nén thuần túy:  Mắc mạch 1 xilanh, 2 xilanh, 3 xilanh theo tầng khí nén thuần túy. Bài Giảng Môn Học Thực Hành Công Nghệ Khí Nén Thủy Lực 2 1.3 Giới Thiệu Phòng Thí Nghiệm Máy nén khí Ống dẫn khí Xilanh tác động kép Vị trí lắp đặt cảm biến tiệm cận Van điều khiển điện khí nén 1 cuộn coil và 2 cuộn coil Van điều khiển điện khí nén 1 cuộn coil Bài Giảng Môn Học Thực Hành Công Nghệ Khí Nén Thủy Lực 3 Van 5/2 (van điều khiển khí nén thuần túy) Van điều khiển tầng khí nén thuần túy Công tác hành trình dùng cho điện khí nén Công tác hành trình dùng cho điện khí nén Xilanh, Van, Khóa Khí… Một số thiết bị điện khí nén Bài Giảng Môn Học Thực Hành Công Nghệ Khí Nén Thủy Lực 4 Cổng And, or … Van tiết lưu Bộ thực tập điện khí nén Bộ thực tập điện khí nén Thiết bị kiễm tra điện khí nén Thiết bị kiễm tra điện khí nén Bài Giảng Môn Học Thực Hành Công Nghệ Khí Nén Thủy Lực 5 Bộ thí nghiệm điện khí nén Bộ thí nghiệm khí nén thuần túy Kiềm tuốc dây điện Tua vít 1.4 Giới Thiệu Chung 1.4.1 Tổng quan về hệ thống khí nén 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, Bài Giảng Môn Học Thực Hành Công Nghệ Khí Nén Thủy Lực 6 các thiết bị đột dập, phân loại và đóng gói sản phẩm… Truyền động quay: trong nhiều trường 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 như 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 tải, 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 hướng 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 giải pháp điều khiển khác nhau như điều khiển bằng các bộ điều khiển lập trình, máy tính… Bài Giảng Môn Học Thực Hành Công Nghệ Khí Nén Thủy Lực 7 1.4.2 Cấu trúc của hệ thống khí nén (The structure of Pneumatic Systems) A. Hệ thống khí nén thường bao gồm các khối thiết bị:  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 cơ 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 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 1-1) 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 1-2). Hình 1.1: Cấu trúc hệ thống điều khiển khí nén Bài Giảng Môn Học Thực Hành Công Nghệ Khí Nén Thủy Lực 8 Hình 1.2: Hệ thống điện – khí nén 1.4.3 Một vài ví dụ về hệ thống khí nén: Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống điều khiển điện khí nén Bài Giảng Môn Học Thực Hành Công Nghệ Khí Nén Thủy Lực 9 Hình 1.4: Sơ đồ hệ thống điều khiển hoàn toàn 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;  Bảo 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; 1.4.4 Các cơ cấu chấp hành (working elements) Các cơ cấu chấp hành có chức năng biến đổi năng lượng được tích lũy trong khí nén thành động năng. Cụ thể cung cấp các chuyển động. a) Chuyển động thẳng: - Xilanh tác dụng đơn ( Single acting Cylinder) - Xilanh tác dụng kép ( Double acting cylinders) b) Chuyển động quay: - Động cơ khí nén (Air Motors) - Xilanh quay (Rotary Cylinders) c) Giác hút  Xi lanh tác dụng đơn Nguyên tắc hoạt động:  Khí nén chỉ được sử dụng để sinh công một phía của piston (nhịp làm việc)  Piston lùi về bằng lực bật lại của lò xo hay của lực từ bên ngoài (nhịp lùi về).  Xi lanh có một cổng cấp nguồn, một lỗ thoát khí.  Điều khiển hoạt động của xilanh đơn bằng van 3/2 Bài Giảng Môn Học Thực Hành Công Nghệ Khí Nén Thủy Lực 10 Hình 1.5: Xilanh tác dụng đơn  Xi lanh tác dụng kép Nguyên tắc hoạt động:  Khí nén được sử dụng để sinh công ở hai phía của piston  Xi lanh có hai cửa cấp nguồn  Điều khiển hoạt động của xilanh kép bằng van 4/2, 5/2 hoặc 5/3. Hình 1.6: Xilanh tác dụng kép  Quy ước biểu diễn các cổng vào/ra, các vị trí chuyển trạng thái: Hình 1.7: Các cổng chuyển trạng thái . tầng khí nén thuần túy Công tác hành trình dùng cho điện khí nén Công tác hành trình dùng cho điện khí nén Xilanh, Van, Khóa Khí Một số thiết bị điện khí nén Bài Giảng Môn Học Thực Hành Công Nghệ. Nghệ Khí Nén Thủy Lực 4 Cổng And, or … Van tiết lưu Bộ thực tập điện khí nén Bộ thực tập điện khí nén Thiết bị kiễm tra điện khí nén Thiết bị kiễm tra điện khí nén Bài Giảng Môn Học Thực Hành Công. Công Nghệ Khí Nén Thủy Lực 8 Hình 1.2: Hệ thống điện – khí nén 1.4.3 Một vài ví dụ về hệ thống khí nén: Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống điều khiển điện khí nén Bài Giảng Môn Học Thực Hành Công Nghệ Khí