Thiết bị khí nén và thủy lực trong TĐH ppt

CƠ
CẤU
CHẤP
HÀNH
CƠ
CẤU
CHẤP
HÀNH
•Cơ cấu đi
ệ
n
ệ
•Cơ cấuthủylực, khí nén
•
Cơ
cấu
kết
hợp
điện
thủy
lực
•
Cơ
cấu
kết
hợp
điện
,
thủy
lực
PHẦN1 –ĐẠICƯƠNG VỀ HỆ

THỐNG
KHÍ
NÉN
VÀ
THỦY
LỰC
THỐNG
KHÍ
NÉN
VÀ
THỦY
LỰC
Nguyên
lý
c
ơ
b
ả
n
Nguyên
lý
c
ơ
b
ả
n
•
C
ơ
c

ấ
u
truy
ề
n
năng
l
ượ
ng
công
nghi
ệ
p
C
ơ
c
ấ
u
truy
ề
n
năng
l
ượ
ng
công
nghi
ệ
p
– Yêu cầucủaviệctruyềnnăng lượng

Các
d
ạ
ng
bi
ế
n
đ
ổ
i
năng
l
ượ
ng
–
Các
d
ạ
ng
bi
ế
n
đ
ổ
i
năng
l
ượ
ng
– Các chuyển động cơ bản

S
áh
á
h
ệ
th
ố
t
ề
l
•
S
os
á
n
h
c
á
c
h
ệ
th
ố
ng
t
ruy
ề
n
l
ực

– Hệ thống điện
ố
–
Hệ th
ố
ng thủylực
– Hệ thống khí nén
Sosánh các hệ thống truyềnlực
•
H
ệ
th
ố
ng
đi
ệ
n
H
ệ
th
ố
ng
đi
ệ
n
– Cuộn dây solenoid
Đ
ộ
ng
c

ơ
đi
ệ
n
m
ộ
t
chi
ề
u
–
Đ
ộ
ng
c
ơ
đi
ệ
n
m
ộ
t
chi
ề
u
– Động cơ điệnxoaychiều
So
sánh
các
h

ệ
th
ố
ng
truy
ề
n
l
ự
c
So

sánh
các
h
ệ
th
ố
ng
truy
ề
n
l
ự
c
So
sánh
các
h
ệ

th
ố
ng
truy
ề
n
l
ự
c
So

sánh
các
h
ệ
th
ố
ng
truy
ề
n
l
ự
c
•
H
ệ
th
ố
ng

th
ủ
y
l
ự
c
H
ệ
th
ố
ng
th
ủ
y
l
ự
c
So
sánh
các
h
ệ
th
ố
ng
truy
ề
n
l
ự

c
So

sánh
các
h
ệ
th
ố
ng
truy
ề
n
l
ự
c
•
H
ệ
th
ố
ng
khí
nén
H
ệ
th
ố
ng
khí

nén
Ưuvànhược điểmcủahệ thống khí
é
à
ủ
n
é
nv
à
th
ủ
ylực
Khí nén
Ư
å
•
Ư
ie
å
m
– Bảo dưỡng, sửa chữa, tổ chức kỹ thuật đơn giản, thuận tiện.
–
Kho
â
ng
ye
â
u
ca
à

u
cao
đặc
tính
ky
õ
thuật
cu
û
a
nguo
à
n
na
ê
ng
lương
:3
8bar
–
Khong
yeu
cau
cao
đặc
tính
ky
thuật
cua
nguon

nang
lươ
ï
ng
:

3

–
8

bar
.
– Khả năng quá tải lớn của động cơ khí
– Độ tin cậy khá cao ít trục trặc kỹ thuật
– Tuổi thọ lớn
à
á
á
á
à
–
Tính đo
à
ng nha
á
t năng lượng giữa các cơ ca
á
ucha
á

p hành và các pha
à
n tử chức
năng báo hiệu, kiểm tra, điều khiển nên làm việc trong môi trường dễ nổ, và
bảo đảm môi trường sạch vệ sinh.
– Có khả năng truyền tải năng lượng xa, bởi vì độ nhớt động học khí nén nhỏ
ø
å
há
ù
á
â
đø
dã
í
va
ø
to
å
nt
h
a
á
ta
ù
psua
á
ttre
â
n

đ
ươ
ø
ng
d
a
ã
n
í
t.
– Do trọng lượng của các phần tử trong hệ thống điều khiển bằng khí nén nhỏ,
hơn nữakhả năng giãn nở của áp suất khí lớn, nền truyền động có thể đạt
được vận tốc rất cao.
Ưuvànhược điểmcủahệ thống khí
é
à
ủ
n
é
nv
à
th
ủ
ylực
Kh
í
nén
• Nhược điểm
– Thời gian đáp ứng chậm so với điện tử
– Khả năng lập trình kém vì cồng kềnh so với điện tử , chỉ

đie
à
u
khie
å
n
theo
chương
trình
co
ù
sa
ü
n
Kha
û
na
ê
ng
đie
à
u
khie
å
n
đieu
khien
theo
chương
trình

co
san
.
Kha
nang
đieu
khien
phức tạp kém.
– Khả năng tích hợp hệ điều khiển phức tạp và cồng kềnh.
à
á
–
Lực truye
à
ntảitrọngtha
á
p.
– Dòng khí nén thoát ra ở đường dẫn gây tiếng ồn
–
Kho
ù
đie
à
u
khie
å
n
đươc
qua
ù

trình
trung
gian
giư
õ
a
2
ngươ
õ
ng
Kho
đieu
khien
đươ
ï
c
qua
trình
trung
gian
giưa
2

ngương
.
Ưuvànhược điểmcủahệ thống khí
é
à
ủ
n

é
nv
à
th
ủ
ylực
Thủy lực
Ư
đi å
•
Ư
u
đi
e
å
m
– Truyền động được công suất cao và lực lớn nhờ các cơ cấu tương đối đơn giản, hoạt
động với độ tin cậy cao, đòi hỏi ít về chăm sóc, bảo dưỡng.
– Điều chỉnh được vận tốc làm việc tinh và không cấp nhờ các thiết bò điều khiển kỹ
th ät
á
h
ù
d
ã
thư
hi ä
tư
đä
h

ù
th
đi
à
ki ä
l
ø
iä
hë
hươ
tì h
đ
õ
th
ua
ät
so
h
oa,
d
e
thư
ïc
hi
e
ä
n
tư
ï
đ

o
ä
ng
h
oa
th
eo
đi
eu
ki
e
ä
n
l
am v
i
e
ä
c
h
oa
ë
cc
hươ
ng
t
r
ì
n
h

đ
a
cho sẵn.
– Kết cấu nhỏ gọn, nối kết giữa các thiết với nhau dễ dàng bằng việc đổi chỗ các mối
nối ống.
D
ã
bi
á
đ
å
i
h
å
đä
û
đä
ơ
th
ø
h
h
å
đä
tò h
ti
áû
ơ
á
–

D
e
bi
en
đ
o
i
c
h
uyen
đ
o
ä
ng quay cua
đ
o
ä
ng c
ơ
th
an
h
c
h
uyen
đ
o
ä
ng
tò

n
h
ti
en cua c
ơ
cau
chấp hành.
– Có khả năng giảm khối lượng và kích thước nhờ chọn áp suất thủy lực cao.
– Nhờ quán tính nhỏ của bơm và động cơ thủy lực, nhờ tính chòu nén của dầu nên có thể
sư
û
dung
vận
to
á
c
cao
ma
ø
kho
â
ng
sơ
bò
va
đập
manh
như
trong
trươ

ø
ng
hơp
cơ
khí
hay
sư
du
ï
ng
vận
toc
cao
ma
khong
sơ
ï
bò
va
đập
ma
ï
nh
như
trong
trương
hơ
ï
p
cơ

khí
hay

điện.
– Dễ theo dõi và quan sát bằng áp kế, ngay cả những hệ mạch phức tạp.
– Tự động hóa đơn giản dùng các phần tử tiêu chuẩn hóa.
ã
đà
hø
ù
ûi
hø
ø
–
De
ã
đ
e
à
p
h
o
ø
ng qua
ù
ta
ûi
n
h
ơ

ø
van an toa
ø
n.
Ưuvànhược điểmcủahệ thống khí
é
à
ủ
n
é
nv
à
th
ủ
ylực
Thủy lực
• Nhược điểm
– Mất mát trong đường ống dẫn và rò rỉ bên trong các phần tử, làm giảm hiệu
suất và phạm vi ứng dụng.
–
Khó giữ được vận tốc không đổi khi phụ tải thay đổi do tính nén được của
dầu và tính đàn hồi của đường ống dẫn.
– Nhiệt độ và độ nhớt thay đổi làm ảnh hưởng đến độ chính xác điều khiển.
Kh û
lä
ìh
ø
íh
h
hä

há
kù
â
kh ù
kh
khi
h
đåi
–
Kh
a
û
năng
l
a
ä
ptr
ì
n
h
va
ø
t
í
c
h
h
ợp
h
e

ä
t
h
o
á
ng
k
e
ù
mne
â
n
kh
o
ù
kh
ăn
khi
t
h
ay
đ
o
åi
chương trình làm việc.
– Khi mới khởi động, nhiệt độ của hệ thống chưa ổn đònh, vận tốc làm việc
thay
đo
å
i

do
độ
nhơ
ù
t
cu
û
a
cha
á
t
lo
û
ng
thay
đo
å
i
thay
đoi
do

độ
nhơt
cua
chat
long
thay
đoi
.

PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA ĐIỀU KHIỂN
KHÍ
NE
Ù
N
&
THU
Û
Y
LƯC
KHÍ
NEN
&

THUY
LƯ
Ï
C
•
Pham
vi
ư
ù
ng
dung
cu
û
a
đie
à

u
khie
å
n
khí
ne
ù
n
•
Pha
ï
m
vi

ưng
du
ï
ng
cua
đieu
khien
khí
nen
– Mơi trường chống cháy nổ
Mơi
tr
ườ
ng
u
c

ầ
u
v
ệ
sinh
cao
–
Mơi
tr
ườ
ng
u
c
ầ
u
v
ệ
sinh
cao
• Phạm vi ứng dụng của điều khiển thủy lực
ệ
ố
ầ
ớ
–
Các h
ệ
th
ố
ng u c

ầ
ul
ự
cl
ớ
n
– Độ chính xác cao
Đ
ơ
n
v
ị
đo
c
ủ
a
các
đ
ạ
i
l
ượ
ng
c
ơ
b
ả
n

Đ
ơ
n
v
ị
đo
c
ủ
a
các
đ
ạ
i
l
ượ
ng
c
ơ
b
ả
n
•
Löc
•
Lö
ï
c
– 1 N = 1 kg.m/s
2
A

ù
át
•
A
psua
át
– 1 Pascal = 1 N/m
2
= 1kg m/s
2
/m
2
= 1kg/ms
2
5
2
–
1 bar = 10
5
Pa = 1Kg
/
cm
2
=1 at
– Kí hieäu lbf/in
2
(psi); 1 bar = 14,5 psi
Đ
ơ
n

v
ị
đo
c
ủ
a
các
đ
ạ
i
l
ượ
ng
c
ơ
b
ả
n
Đ
ơ
n
v
ị
đo
c
ủ
a
các
đ
ạ

i
l
ượ
ng
c
ơ
b
ả
n
•
Lưu
lương
•
Lưu
lươ
ï
ng
Lưu lượng là vận tốc dòng chảy của lưu chất qua một tiết diện
dòn
g
chả
y
. Đơn vò thườn
g
dùn
g
là l/min
g
y
g

g
Q = v.A
Trong
đo
ù
:
Trong
đo
:

– Q lưu lượng của dòng chảy
A
Tie
á
t
diện
c
û
a
do
ø
ng
cha
û
–
A

Tiet
diện
c

u
a
dong
cha
y
– v Vận tốc trung bình của dòng chảy
Đơnv
ị
đocủacácđ
ạ
ilư
ợ
n
g
cơ bản
ị
ạ
ợ
g
• Công Đơn vò của công là Joule (J). 1 Joule là công sinh ra dưới
tác động của lực 1 N để vật dòch chuyển quãng đường 1 m.
• 1 J =1Nm
• 1 J = 1 m
2
kg/s
2
– Công được tính theo công thức:
Wk F*L
Wk
=

F*L

Trong đó: F lực tác dụng vào vật
L quảng đường vật đi được.
•
Co
â
ng
sua
á
t
•
Cong
suat
– Đơn vò công suất là Watt
– 1 Watt là công suất, trong thời gian 1 giây sinh ra năng lượng 1 joule.
1W=1Nm/s
1

W

=

1

Nm/s

1 W = 1 m
2
kg/s

3
CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ NGUỒN
Ê
ƯƠ
NANG L
ƯƠ
ÏNG
•
Khí
ne
ù
n
•
Khí
nen
– Sản xuất khí nén
Pha
â
n
pho
á
i
khí
ne
ù
n
–
Phan
phoi
khí

nen
– Xử lý nguồn khí nén
Th û
l
(
dà
ù
)
•
Th
u
û
y
l
ực
(
d
a
à
ue
ù
p
)

– Cung cấp năng lượng dầu
–
Xư
û lý nguồn dầu
KHÍ
NE

Ù
N
KHÍ
NEN
• Sản xuất khí nén
á
à
å
à
á
–
Hệ tho
á
ng đie
à
u khie
å
n khí nén hoạt động dựa vào nguo
à
n cung ca
á
p khí nén,
nguồn khí này phải được sản xuất thường xuyên với lượng thể tích đầy đủ với
một áp suất nhất đònh thích hợp cho năng lượng hệ thống.
• Máy nén khí
–
Máy nén khí là máy có nhiệm vụ thu hút không khí, hơi ẩm, khí đốt ở một áp
suất nhất đònh và tạo ra nguồn lưu chất có áp suất cao hơn.
• Các loại máy nén khí
–

Ma
ù
y
ne
ù
n
khí
đươc
pha
â
n
loai
theo
a
ù
p
sua
á
t
hoặc
theo
nguye
â
n
ly
ù
hoat
động
.
Đo

á
i
May
nen
khí
đươ
ï
c
phan
loa
ï
i
theo
ap
suat
hoặc
theo
nguyen
ly
hoa
ï
t
động
.

Đoi
với nguyên lý hoạt động ta có:
– Máy nén theo nguyên lý thể tích: máy nén pít tông, máy nén cánh gạt.
– Máy nén tuốc bin là được dùng cho công suất rất lớn và không kinh tế khi sử
dung

lưu
lương
dươ
ù
i
mư
ù
c
600m
3
/
phu
ù
t
Vì
the
á
no
ù
kho
â
ng
mang
lai
a
ù
p
sua
á
t

ca
à
n
du
ï
ng
lưu
lươ
ï
ng
dươi
mưc
600m
/
phut
.
Vì
the
no
khong
mang
la
ï
i
ap
suat
can
thiết cho ứng dụng điều khiển khí nén và hiếm khi sử dụng.
Ca
ù

c
loai
ma
ù
y
ne
ù
n
khí
Cac
loa
ï
i
may
nen
khí
Ma
ù
y
ne
ù
n
khí
đươc
pha
â
n
loai
theo
a

ù
p
sua
á
t
hoặc
theo
May
nen
khí
đươ
ï
c
phan
loa
ï
i
theo
ap
suat
hoặc
theo
nguyên lý hoạt động. Đối với nguyên lý hoạt
động ta có:
• -Máy nén theo nguyên lý thể tích: máy nén pít
tông, máy nén cánh gạt.
á
á
• -Máy nén tuo
á

c bin là được dùng cho công sua
á
t
rất lớn và không kinh tế khi sử dụng lưu lượng
dươ
ù
i
mư
ù
c
600m
3
/
phu
ù
t
Vì
the
á
no
ù
kho
â
ng
mang
lai
dươi
mưc
600m
3

/
phut
.
Vì
the
no
khong
mang
la
ï
i
áp suất cần thiết cho ứng dụng điều khiển khí
nén và hiếm khi sử dun
g
. ï
g
Ca
ù
c
loai
ma
ù
y
ne
ù
n
khí
Cac

loa
ï
i
may
nen
khí
• Má
y
nén kiểu
p
ít tôn
g
y
p
g
– Máy nén pít tông là máy nén phổ biến nhất và có thể
cung cấp năng suất đến 500m
3
/phút. Máy nén 1 pít tông
có thể nén khí khoảng 6 bar và ngoại lệ có thể đến 10
å
á
å
á
bar; máy nén kie
å
u pít tông hai ca
á
p có the
å

nén đe
á
n 15 bar;
3-4 cấp lên đến 250 bar.
– Lưu lượng của máy nén pít tông:
–
Q
v
= V.n.η
v
.10
-3
[lít
/
phút]
– Trong đó:
–
V
-
The
å
tích
cu
û
a
khí
ne
ù
n
ta

û
i
đi
trong
một
vo
ø
ng
quay [
cm
3
];
V

The
tích
cua
khí
nen
tai
đi
trong
một
vong
quay

[
cm
];

– n – Số vòng quay của động cơ máy nén [vòng / phút]
– η
v
– Hiệu suất nén [%]
Ca
ù
c
loai
ma
ù
y
ne
ù
n
khí
Cac
loa
ï
i
may
nen
khí