BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN THỦY KHÍ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP
==========o0o==========

BÁO CÁO THỰC HÀNH
HỌC PHẦN: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN THỦY KHÍ
MÃ HỌC PHẦN: 13313 E

GIẢNG VIÊN:
LỚP :
TÊN SINH VIÊN :

KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN THỦY KHÍ – N01

HẢI PHỊNG - 12/2020

1


Mục Lục:
PHẦN I: GIỚI THIỆU VỀ THỰC HÀNH – KINH NGHIỆM CỦA KHÓA HỌC.............................3
PHẦN II: NỘI DUNG CHI TIẾT VỀ THỰC HÀNH – KINH NGHIỆM CỦA KHÓA HỌC............5
BÀI 1: CẤU TRÚC HỆ THỐNG KHÍ NÉN TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM...............................5
Bài 2: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN....................................................................................18
Problem 1:........................................................................................................................................19
Problem 2:........................................................................................................................................20
Problem 3:........................................................................................................................................21
Problem 4:........................................................................................................................................22
Bài 3: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN – KHÍ NÉN......................................................................24
Problem 1:........................................................................................................................................26

Problem 2:........................................................................................................................................26
Problem 3:........................................................................................................................................27
Problem 4:........................................................................................................................................28

2


PHẦN I: GIỚI THIỆU VỀ THỰC HÀNH – KINH NGHIỆM CỦA KHĨA HỌC
1.Mục đích thí nghiệm
- Giúp sinh viên hiểu được cấu trúc, nguyên lý hoạt động và sử dụng các yếu tố khí nén
đã được nghiên cứu trên lý thuyết.
- Sinh viên thực hành với hệ thống điều khiển khí nén và điện – khí nén theo u cầu
cơng nghệ
2.Giới thiệu các thiết bị thử nghiệm
2.1. Bảng điều khiển khí nén (bảng điều khiển 1)
2.1.1. Các yếu tố của bảng điều khiển thử nghiệm
Bảng điều khiển 1 bao gồm các yếu tố sau:
- Xi lanh tác dụng kép;
- Van điều khiển định hướng 3/2 (DCV) được vận hành bằng nút bấm
- Van điều khiển định hướng 3/2 (DCV) vận hành bằng cần lăn
- Van điều khiển định hướng 5/2 (DCV) vận hành bằng khí nén
- Van điều khiển dịng chảy một chiều;
- Van xả nhanh. Tất cả các kết nối với van và xi lanh được đánh dấu và đưa ra phía trước
của bảng điều khiển
2.1.2. Ứng dụng
Trên cơ sở các yếu tố của bảng điều khiển thực nghiệm, sinh viên có thể thực hiện các
mạch của hệ thống điều khiển khí nén như điều khiển xi lanh tác dụng kép theo yêu cầu
công nghệ bằng các phương pháp điều khiển khác nhau: thủ công, tự động.
2.2. Bảng điều khiển cho hệ thống điều khiển điện - khí nén (bảng điều khiển 2)
2.2.1. Các yếu tố của bảng điều khiển thử nghiệm

Bảng điều khiển 2 bao gồm các yếu tố sau:
- Động cơ khơng khí
- Xi lanh tác dụng kép
- Van điều khiển dòng chảy một chiều;
- Van điều khiển định hướng 5/2 (DCV) được vận hành bằng điện từ và thí điểm;
- 24V – tiếp sức; Tiếp sức 220V.
3


- Tiếp sức thời gian.
Tất cả các kết nối với van và xi lanh được đánh dấu và đưa ra phía trước của bảng điều
khiển.
2.2.2. Ứng dụng
Trên cơ sở các yếu tố của bảng điều khiển thực nghiệm, sinh viên có thể thực hiện các
mạch của hệ thống điều khiển điện - khí nén như điều khiển xi lanh tác dụng kép và động
cơ khơng khí theo u cầu cơng nghệ bằng các phương pháp điều khiển khác nhau: thủ
công, tự động.

4


PHẦN II: NỘI DUNG CHI TIẾT VỀ THỰC HÀNH – KINH NGHIỆM CỦA
KHĨA HỌC
BÀI 1: CẤU TRÚC HỆ THỐNG KHÍ NÉN TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM
1.Mục tiêu:
1.1. Giúp sinh viên làm quen với các yếu tố của hệ thống khí nén.
1.2. Giúp sinh viên hiểu cấu trúc của hệ thống điều khiển khí nén.
2.Chuẩn bị
2.1. Chuẩn bị trước nội dung của người hướng dẫn để kiểm tra.
3.Thiết bị cần thiết:

3.1. Máy nén khí.
3.2. Hệ thống khí nén trong phịng thí nghiệm.
3.3. Sắp xếp thiết bị.
4.Nội dung
4.1 Nhận biết các loại khí nén khí.
Máy nén khí MK245
-

Ký hiệu:

Hình 1. Ký hiệu máy nén khí
-

Cấu tạo cơ bản của máy nén khí:
 Piston
 Xi lanh
 Thanh truyền
 Cần đẩy
 Tay quay
 Con trượt
5


 Phớt
 Van nạp
 Van xả

Hình 2. Máy nén khí MK245

6

-

Ngun lý hoạt động của máy nén khí:
Khơng khí đi đi từ mơi trường bên ngồi vào máy nén, đi qua bộ lọc khí,
đến piston. Khống khí sau khi nén ở nhiệt độ và áp suất cao sẽ được đẩy qua bình
làm mát. Bình làm mát có nhiệm vụ làm mát khí nén rồi truyền đến piston thứ 3,
tại đây khơng khí được nén với áp suất cao hơn; sau đó khí nén được đẩy qua hệ
thống ống dẫn đến bình chứa khí nén.

-

Thơng số kỹ thuật máy nén khí:

Hình 3. Thơng số máy nén khí MK245
-

Thơng số kỹ thuật máy nén khí MK245 Fini Tiger:

+ Áp suất làm việc : 8bar
7


+ Dung tích bể chứa : 24L
+ Dịng điện địch mức: 9A
+ Điện áp làm việc: 230V
+ Công suất: 1.5KW
+ Work Press: 8bar
+ Hydr.Test: 12bar

+ Dải nhiệt độ: -10ᵒC đến 100˚C
+ Lưu lượng: 245 L/min
+ R.P.M: 2850 v/p
+ Vol. engender: 14.7 m3 /h
4.2 Nhận biết các van đảo chiều
-

Cấu tạo chung của van đảo chiều:

Cấu tạo van đảo chiều

Kí hiệu theo ISO 5599

Kí hiệu theo ISO 1219

Cửa nối nguồn (từ bộ lọc khí )

1

P

Cửa nối làm việc

2,4,6,…

A, B, C, …

Cửa xả khí

3,5,7,…

R, S, T, …

Cửa nối tín hiệu điều khiển

12,14,…

X, Y, …

Bảng 1.1: Cấu tạo chung và kí hiệu các cửa của van đảo chiều

8


-

Tên

Nhận biết và đọc thông số kỹ thuật của các loại van đảo chiều

van Hình ảnh

đảo chiều
Van
đảo

Kí hiệu

Thơng số

Áp

suất

làm việc
Van đảo chiều 3/2 1.5
–

2

có vị trị “khơng”, 8kg/cm3

chiều 3/2
1

3

tác động bằng nút
bấm

Van đảo chiều 3/2 1.5-

2

có vị trị “khơng 8kg/cm3
1

3

tác động bằng cữ

chặn

Van

đảo

4

2

Van đảo chiều 5/2 1.5khơng có vị trị 8kg/cm3

chiều 5/2
5

1

3

“khơng”,

điều

khiển

tiếp

trực

bằng dịng khí nén

vào

9


4

Van đảo chiều 5/2 1.5-

2

có vị trị “khơng”, 8kg/cm3
5

3

1

tác động trực tiếp
bằng dịng khí nén
vào

4

Van đảo chiều 5/2 0.15-

2

5

khơng có vị trị 0.8MPa

3
1

“không”, tác động
bằng nam châm
điện và van phụ
trợ
4

2

5

3
1

Van đảo chiều 5/2 0.15có vị trị “khơng”, 0.8MPa
tác động bằng nam
châm điện và van
phụ trợ

Bảng 1.2: Bảng liệt kê các loại van đảo chiều có trong mơ hình

10


(2)

-

Nguyên lý hoạt động van đảo chiều

Hình 4. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của van đảo chiều
- Van đảo chiều: khi chưa có tín hiệu tác động vào cửa (12) thì cửa (1) bị

(3)

chặn và cửa (2) nối với cửa (3). Khi có tín hiệu tác động vào cửa (12), ví dụ tác
động bằng dịng khí nén, nịng van sẽ dịch chuyển về phía bên phải, cửa (1) nối
với cửa (2) và cửa (3) bị chặn. Trường hợp tín hiệu tác động vào cửa (12) mất đi,
dưới tác động của lực lò xo, nòng van sẽ trở về vị trí ban đầu
4.3.Nhận biết các van tiết lưu, van xả khí nhanh
a) Van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng tay
-

Cấu tạo van tiết lưu:

11


Hình 5. Van tiết lưu 1 chiều
-

Van tiết lưu một chiều có cấu tạo gồm:
 Vít điều chỉnh bằng tay
 Khe hở
 Lị xị
 Màng chắn

-

Ký hiệu van tiết lưu:

Hình 6. Ký hiệu van tiết lưu 1 chiều
-

Nguyên lý hoạt động van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng tay:

12


Hình 7. Sơ đồ nguyên lý van tiết lưu 1 chiều
Tiết diện chảy Ax thay đổi bằng điều chỉnh vít điều chỉnh bằng tay. Khi dịng khí
nén từ A qua B, lị xo đẩy màng chắn xuống và dịng khí nén chỉ đi qua tiết diện
AX. Khi dịng khí nén đi từ B sang A, áp suất khí nén thắng lực lò xò, đẩy màng
chắn lên và như vậy dòng khí nén sẽ đi qua khoảng hở giữa màng chắn và mặt tựa
màng chắn, lưu lượng không được điều chỉnh

b) Van xả khí nhanh

Hình 8. Van xả khí nhanh

13


-

Ký hiệu van xả khí nhanh:

2
1

1

Hình 9. Ký hiệu van xả khí nhanh
-

Ngun lý hoạt động van xả khí nhanh:

Hình 10. Sơ đồ ngun lý van xả khí nhanh
-

Khi dịng khí nén đi qua cửa P, sẽ đẩy pittong trụ sang phải, chắn cửa R, như vậy
cửa P nối với cửa A. Trường hợp ngược lại, khi dịng khí nén đi từ A, sẽ đẩy
pittong trụ sang trái, chắn cửa P và như vậy cửa A nối với cửa R .

4.4 Nhận biết các xy lanh, nút ấn, công tắc hành trình mạch khí nén và điện - khí
nén
Tên thiết bị
Xy lanh

Hình ảnh

Ký hiệu

Cấu tạo
Tác động kép

Nguyên lý hoạt động

Dưới tác động áp suất
khí nén làm thay đổi
trạng thái xy lanh (2
hành trình đi ra và trở

Nút ấn

Thường mở

về)
Nhấn nút thì thơng
mạch; nhả nút thì hở
mạch

14


Cơng

tắc

hành

trình

Thường mở

Khi tác động vào cữ
chặn con lăn bị đè

(Cữ chặn)

xuống

thì

mạch

thơng; nhả ra, con lăn
trở về vị trí ban đầu
mạch hở

Bảng 1.1: Bảng thiết bị mạch khí nén

Tên thiết bị
Xy lanh

Hình ảnh

Ký hiệu

Cấu tạo
Tác động kép

Nguyên lý hoạt động
2 hành trình đi ra và trở
về

Nút ấn

Thường mở

Nhấn

nút

thì

thơng

mạch; nhả nút thì hở
mạch
Thường đóng

Nhấn nút thì hở mạch;
nhả nút thì thơng mạch

tắc

hành

trình

(Cảm biến)

31

4

Thường mở

Khi bị tác động thông
mạch, không bị tác động

S1

Công

hở mạch

15


Rơle

trung

gian

- Cuộn dây

Khi có dịng điện chạy

- Lõi thép tĩnh

qua rơ le, dòng điện này

-

thép sẽ chạy qua cuộn dây

bên trong và tạo ra một

Lõi

động

- Vít và ốc
điều chỉnh
- Tiếp điểm
thường mở
- Lõ xo
-

từ trường hút.
Từ trường hút
này.tác động lên

một

đòn bẩy bên trong làm
đóng hoặc mở các tiếp
điểm điện và như thế sẽ

Gía

cách làm thay đổi trạng thái

điện

của rơ le.

- Tiếp điểm

gian

thời

Cuộn hút:
A1

A2

0

Rơle

thường đóng
- Mạch từ của -ONDELAY:
nam

châm

điện
Thường
đóng chậm:

mở - Bộ định thời
gian làm bằng
linh kiện điện

Thường đóng tử
mở chậm:

-

Hệ

thống

tiếp điểm
- Vỏ bảo vệ

Khi rơle thời gian được
cấp nguồn, các tiếp điểm
tác động khơng tính thời
gian chuyển đổi trạng
thái tức thời (thường
đóng hở ra, thường hở
đóng lại), các tiếp điểm
tác động có tính thời
gian khơng đổi.Sau
khoảng thời gian đã định
trước, các tiếp điểm tác
động có tính thời gian sẽ
chuyển trạng thái và duy
trì trạng thái này. Khi
ngưng cấp nguồn vào
cuộn dây, tất cả các tiếp
điểm tức thời trở về
trạng thái ban đầu.

16


– OFF DELAY:
Khi rơle thời gian OFF
DELAY được
cấp
nguồn, các tiếp điểm sẽ
tác động tức thời và duy
trì trạng thái này.Nếu
khơng cấp nguồn vào
cuộn dây nữa thì tất cả
các tiếp điểm tác động
khơng tính thời gian trở
về trạng thái ban đầu.
Sau đó một khoảng thời
gian đã định trước, các
tiếp điểm tác động có
tính thời gian sẽ chuyển
về trạng thái ban đầu.

Motor

- 3 phần chính -Pha 1: Từ trường của
stator(

phần rotor

cùng

cực

với

cảm),

rotor stator, sẽ đẩy nhau tạo ra

( phần ứng), chuyển động quay của
và

phần

cổ rotor.

góp- chỉnh lưu -Pha 2: Rotor tiếp tục
quay.
Bảng 1.2: Thiết bị trong mạch điện - khí nén

5: Kết luận, các yêu cầu cần đạt được đối với sinh viên sau khi thực
hành:
- Thiết kế sơ đồ nguyên tắc và đánh giá kết quả thực tế trên bảng 2.
- Gửi báo cáo về thực hành và thí nghiệm
Bài 2: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN
1: Mục tiêu:
17


Giúp học sinh biết về các bước để thiết kế một hệ thống điều khiển khí nén.

2: Chuẩn bị cho học sinh:
2.1. Bảng hiểu 1.
2.2. Chuẩn bị nội dung thử nghiệm, thiết kế sơ đồ nguyên tắc và yêu cầu của người
hướng dẫn đối với thí nghiệm số 2
3: Thiết bị cần thiết:
3.1. Bảng điều khiển khí nén (Bảng điều khiển 1)
3.2. Ống khí nén
3.3. Sắp xếp thiết bị
- Biểu tượng vẽ:
VKN: Van điều khiển hướng 5/2 (DCV) vận hành bằng khí nén (khí nén)
TL: van điều khiển dịng chảy một chiều
CTHT: Van điều khiển định hướng 3/2 (DCV) được vận hành bằng cần lăn
XKN: Van xả nhanh

1. Đầu nối khi nén

18


Hình 11. Mạch Khí nén
4. Nội dung:

Problem 1:
4.1. u cầu công nghệ
Điều khiển xi lanh tác dụng kép XL1 thực hiện chu kỳ sau: Khi nhấn nút Start,
piston XL1 tiến lên, khi nút Start được phát hành, piston XL1 sẽ rút lại. Hệ thống
có thể thay đổi tốc độ di chuyển của xi lanh theo 1 hoặc 2 hướng. Hệ thống điều
khiển được thực hiện bởi van định hướng 5/2 tác động trực tiếp bởi dịng chảy của
khí nén.
4.2. Các bước tiến hành

- Tìm hiểu cấu trúc, nguyên tắc, chức năng của các yếu tố
- Thiết kế mạch động và điều khiển khí nén.
- Kết nối các yếu tố trên mơ hình theo sơ đồ ngun tắc

19


Hình 12. Problem 1
Problem 2:
4.1. u cầu cơng nghệ
Điều khiển xi lanh tác động kép XL1 thực hiện chu kỳ sau: Khi nhấn nút Start,
piston XL1 tiến lên, khi nhấn nút Stop, piston XL1. Hệ thống có thể thay đổi tốc
độ di chuyển của xi lanh theo 1 hướng. Hướng khác có thể thay đổi tốc độ di
chuyển xi lanh bằng van xả nhanh. Hệ thống điều khiển được thực hiện bởi van
định hướng 5/2 tác động trực tiếp bởi dịng chảy của khí nén.
4.2. Các bước tiến hành
- Tìm hiểu cấu trúc, nguyên tắc, chức năng của các yếu tố.
- Thiết kế mạch động và điều khiển khí nén
- Kết nối các yếu tố trên mơ hình theo sơ đồ nguyên tắc

20