BÀI TẬP NHÀ KHÍ NÉN khoa cơ khí đại học bách khoa tphcm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ



BÀI TẬP NHÀ KHÍ NÉN

GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG

SVTH: Nhóm BKTN LỚP: CK11KSTN

PHAN ĐỨC XUÂN 21104390

NGUYỄN TẤN ĐẠI 21100704

TRẦN TRUNG HIẾU 21101128

NGUYỄN ĐĂNG MINH ĐẠT 21100733

TRẦN MINH QUỐC 21102801

NGUYỄN XUÂN THÀNH 21103222

ĐÀO DUY QUÍ 21102780

NGUYỄN DUY THỊNH 21103410

NGUYỄN HOÀI BẮC 21100256

TP. HCM, ngày 15 tháng 12 năm 2013

GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG NHĨM: BKTN

BÀI TẬP NHÀ TỔNG HỢP PHẦN KHÍ NÉN

Câu 1: Giải bài tập Q.1 đến Q.23 của sách “Power pneumatics”.

Bài Q.1:
Lưu lượng yêu cầu của hệ thống là 40 dm3/s (khơng khí tự do) ở áp suất 7 bar. Xác

định đường kính tiêu chuẩn gần nhất của ống dẫn khí nếu vận tốc không đổi là 6 m/s.

Trả lời

Tỷ số nén Cr  7 1  8

1

Lưu lượng dịng khí bị nén Q  40  5(l / s)

8

Đường kính ống dẫn khí : d  4Q  45103  0.03257m  32.57mm
v  6

Theo tiêu chuẩn ta chọn d = 32mm

Bài Q.2:
Một động cơ khí nén sử dụng nén khơng khí với lưu lượng riêng 0,5dm3/ vg. Xác
định đường kính tiêu chuẩn nhỏ nhất của hệ thống ống dẫn khi đông cơ đang chạy ở

240 rev/m. Vận tốc tối đa của khơng khí khơng vượt quá 8 m/s.
Trả lời
Lưu lượng thực của khí Q  nD  240x0.5 120(l / m)  2(l / s)

Đường kính ống dẫn khí : d  4Q  4 2103  0.01784m  17.84mm
 8
v

Theo tiêu chuẩn ta chọn d=20mm

Bài Q.3
Một hệ thống khí nén vận hành với áp suất cung cấp là 6 bar, gồm 3 xylanh tác động
kép và mỗi xylanh có đường kính 100mm và hành trình lần lượt là 200mm, 350mm,
450mm. tỗng thời gian của 1 chu trình tồn hệ thống là 15s. Bỏ qua ảnh hưởng của
trục pittơng và thể tích các ống làm việc cung cấp khí cho xylanh, xác định yêu cầu

2

GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG NHĨM: BKTN

của hệ thống. Hãy tính đường kính tiêu chuẩn gần nhất của hệ thống ống dẫn khí nếu

vận tốc khí khơng vượt q 6 m/s.

Trả lời:

Tổng thể tích khí cần cung cấp cho xylanh để đi hết hành trình:

d2  1002 6 3
V  2x x(L1  L2  L3)  2x x(200  350  450)  15.708.10 (mm )  15.71(l)

4 4

Lưu lượng cung cấp cho toàn hệ thống: Q  V  15.71  1.05(l / s)

t 15

Đường kính tiêu chuẩn của ống: d  4Q  41.05103  0.0149m  14.9mm
v  6

Theo tiêu chuẩn ta chọn d=15mm

Bài Q.4
Một đường ống vận chuyển khí nén có đường kính 100 mm và dài 150 m. Xác định
lưu lượng dòng chảy qua ống nếu rớt áp là 1 bar và áp suất vào là 7 bar.

flQ2
Sử dụng công thức P  5 , cho f = 500.

d Pave
Xác định vận tốc trung bình trong đường ống.

Trả lời

Lưu lượng qua ống: Q  Pd 5Ptb  71005 1  966.0910  1000(l / s)
fl 500 150

Q 1000103
Vận tốc trung bình : v  2  2  10.61(m / s)
 d   0.1

4 4

Bài Q.5

Khí thải từ một nhà máy hoạt động bằng khí nén trong một nhà máy sản xuất thực

phẩm có đường ống để xả khơng khí ra bên ngồi nhà máy. Lưu lượng khí thải ra
là 100 dm3/s (khơng khí tự do); ống xả có đường kính 50 mm và dài 100 m. Tính áp
suất vào tại đường ống.

Trả lời:

flQ2
Ta có Pm  5

d P
Với f=500; l=100m ; Q=100 dm3/s, d=50mm, Pdrop=1.08 bar

 P 1.4815bar

Bài Q.6

3

GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG NHĨM: BKTN

Một thiết bị cần cấp khí từ một hệ thống khí nén 200 dm3/s f.a.d, ở áp suất 4 bar.
Được đánh giá là trong 5 năm tiếp theo, hệ thống cần lưu lượng gấp đôi 400 dm3/s
f.a.d. Một máy nén khí có lưu lượng 500 dm3/min f.a.d. Áp suất được cài đặt lớn nhất
là 7 bar. Xác định ( làm trịn đến m3) kích thước bình chứa khí để số lần bật thiết bị

không quá 20. Biết áp suất tổn thất trên đường ống là 0.5 bar. Số lần khởi động trong
một giờ là bao nhiêu nếu hệ thống chỉ yêu cầu một nửa khả năng nén.

Trả lời

Với số lần mở của máy nén khí là 20 lần/giờ , thời gian nhỏ nhất giữa hai lần mở là

3 phút, giả thuyết làm việc ổn định. Trong 3 phút thì hệ thống u cầu một lượng
khơng khí là: 3x60x200 = 36000 dm3/s f.a.d = 36m3 . Để cung cấp khí cho hệ thống

thì máy nén khí cần chạy một khoảng thời gian: 360 200  72(s)

500

Suy ra khoảng thời gian mà hệ thống sử dụng khí trong bình khí nén ( bộ phận nén

khí đã ngưng hoạt động)  3.60  72 108(s)

Thể tích khí trong thời gian 108s mà hệ thống nhận từ bình chứa là

200x108  21600(dm3)  21.6m3

Tính thể tích khơng khí tự do có trong bình chứa:

Ở áp suất dư 7 bar.

P1V1  P2V2 với P1=1 bar , P2=(7+1)bar , V2=V (là thể tích bình chứa), V1 là khơng khí
T1 T 2

tự do trước khi nén.T1=T2

V1=8V.

Ở áp suất 4,5bar tương tự ta tính được.

V3=5.5V
Do đó thể tích khí tự do chênh lệch được nén trong bình chứa là 2,5V đây cũng chính

là thể tích khí mà hệ thống nhận trong thời gian bộ phận nén đã ngưng chạy.
Từ đây ta tính được thể tích bình chứa khí cần thiết: 2.5V  21.5 V  8.64(m3)

Ta chọn bình chứa có thể tích 9m3.

Ta tính tốn lại các thong số ban đầu

Thể tích khí tự do bình nạp vào cho đến khi bộ phận nén ngưng chạy:

2.59  22.5(m3)

Thời gian để máy nén khí tích đủ khơng khí cho bình chứa:

22.51000  75(s)
500  200

Thời gian hệ thống nhận khí cho đến khi bộ phận nén bật lại:

4

GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG NHÓM: BKTN

22.51000  112.5(s)
200

Thời gian giữa 2 lần mở máy là : 75+112.5=187.5 (s)
Số lần bật máy trong 1 giờ là: 3600  19.2

187.5

Bài Q.7
Một thiết bị khí nén cần 200 dm3/s f.a.d trong mỗi chu trình của nó, nếu khơng sản
phẩm sẽ bị phá hủy. Thời gian 1 chu trình là 25s, áp suất khí cần cung cấp là 6 bar,
áp suất nhỏ nhất của thiết bị là 4.5 bar. Một bình chứa được đặt trước thiết bị để cung
cấp khí cho nó trong trường hợp dịng cung cấp khí chính khơng hoạt động. Tính
kích thước nhỏ nhất của bình chứa.
Trả lời
Tính thể tích của khơng khí tự do tương đương với thể tích khí được nén trong bình:
Ở áp suất 6 bar, thể tích khơng khí tự do là 7V (m3)
Ở áp suất 4.5 bar, thể tích khí tự do là 5.5V (m3)
Thể tích khí cung cấp cho hệ thống là 1.5V (m3)
Mà thể tích cần cung cấp trong 25 s là : 200 25  5(m3)

1000

Từ đây ta tính được thể tich bính chứa nhỏ nhất là :

1.5V  5  V  5  3,33(m3)
1.5

Bài Q.8

Một xy lanh khí nén có đường kính D = 80 mm, đường kính cần là d = 28 mm, chiều

dài xy lanh là 400 mm. Nếu xy lanh thực hiện 3 hành trình/phút, được cung cấp áp

suất khí 6,5 bar. Xác định lượng khí tiêu thụ. Nếu áp suất cấp lúc về giảm còn 2,5

bar, xác định lượng khí tiết kiệm được trong 1 phút.

Trả lời

Diện tích hình trịn : S   D2    0.82  0.5(dm2)
4 4

Diện tích hình xuyến : S1   (D2  d 2 )  (0.82  0.282 ) 2
  0.441(dm )
4 4

Tổng thể tích khi đi tiến ra trong 1 phút ( 6,5bar):

V1  3SL  3 7.5 0.5 4  45(dm3) f .a.d

Tổng thể tích khi đi về trong 1 phút (6,5bar):

V2  7.5 S1  L3  75 0.441 43  37(dm3) f .a.d

5

GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG NHĨM: BKTN

Tổng lượng khí tiêu thụ cả đi và về trong 1 phút (6,5 bar)

V  V1 V2  45  37  82(dm3)

Lượng khí tiết kiệm khi giảm áp suất còn 2,5bar

V3  3.5 S1  L3  3.5 0.441 43  18.522(dm3)

Bài Q.9

Khơng khí được nén đoạn nhiệt từ áp suất 1 bar đến áp suất tuyệt đối 8 bar. Nếu ban

đầu khơng khí có nhiệt độ 20 C, xác định nhiệt độ sau khi nén, lấy chỉ số đoạn nhiệt

là 1.4.

Trả lời

Do là quá trình đoạn nhiệt nên

k 1 1.41

T2  P1  k T2  8  1.4 o o
       T2  530.75 K  257.75 C
T1  P2  273  20  1 

Bài Q.10
Một máy nén được yêu cầu cung cấp 12 m3/phút f.a.d tại áp suất 8 bar. Xác định

công suất tiêu thụ của máy nén một tầng. Nếu một máy nén hai tầng được sử dụng,

xác định công suất tiết kiệm lớn nhất, nếu giả sử nhiệt độ khí vào cho cả 2 loại máy
nén là 20oC và phương trình nén P.V1,3 = C trong mọi trường hợp.

Trả lời

Lưu lượng khí ở ngõ ra máy nén:

1.3 1.3
(P1V1)  (P2V2 )

1

 P 1.3
V2  V1  1 

 P2 

1

 1 1,3 3
V2  12.   2, 214m / ph
9

Công suất  1.3 (9 2.214 112105 1  57243(W)
0.3 60

Máy nén 2 cấp: áp suất tại bộ làm mát trung gian: Pi  P1P2  9  3bar

1

 1 1.3 3
Lưu lượng ngõ ra cấp I: Vi  12   5.154m / ph
3

1

 1 1.3 3
Lưu lượng ngõ ra cấp II: V2  5.154   2.214m / ph
3

6

GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG NHĨM: BKTN

Cơng suất tiêu thụ ở cấp II  1.3 (9 2.214  35.154)105 1 19344(W )
0.3 60

Công suất tiêu thụ ở cấp I  1.3 (35.154 112)105 1  15002(W )
0.3 60

Tổng công suất tiêu thụ máy nén 2 cấp 19344 15002  34346(W)

Công suất tiết kiệm được  57243 34346  22897(W )

Bài Q.11

Đường khí vào của máy nén có nhiệt độ là 20oC với độ ẩm là 70%. Máy nén, cái mà

có lưu lượng cung cấp là 80 dm3/s f.a.d. với áp suất dư đo được là 7 bar, hệ thống

làm mát làm giảm nhiệt độ xuống cịn 30oC. Hãy ước tính lượng nước mà được chiết

suất từ máy nén khí mỗi giờ?

Trả lời

80dm3/s=288 m3/h

Ở 20oC và 0bar (dư), 100m3 khơng khí bão hịa nặng chứa 1.73kg hơi nước, khi độ

ẩm 70% thì khối lượng hơi nước là 1.211kg trên 100m3.Khơng khí ra khỏi máy nén

là hơi bão hòa. Hơi nước ở 30oC và 7bar là :

6bar 7bar 8bar

20 0,247 0,2195 0,192

30 0,3435

40 0,728 0,6475 0,567

Lượng hơi nước nhận vào trong 1 giờ: 2.88x1.211 3.488 kg
Lượng hơi nước cung cấp ra trong 1 giờ: 2.88x0.3435 0.9893 kg
Lượng nước thu được do ngưng tụ trong 1 giờ : 3.448 0.9893 2.4587 kg

Bài Q.12
Một xylanh khí nén tác động đơn với hành trình là 50 mm được yêu cầu để kẹp một
chi tiết với một lực là 18 kN. Hãy xác định tiêu chuẩn xylanh nhỏ nhất để sinh ra lực
đó khi được cung cấp với áp suất khí lớn nhất là 7 bar.Cần những yêu cầu gì với áp

suất khơng khí được cung cấp để tạo lực chính xác 18 kN và lượng khí được sử dụng
mỗi hành trình của pittơng là bao nhiêu?
Trả lời
Diện tích của mặt trịn pittơng: A  F  5 18000  0.0257m2

P 7x10

7

GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG NHĨM: BKTN

Đường kính pittông : D  4A  4x0.0257  0.18089m  181mm
 

Theo tiêu chuẩn ta chọn Xylanh có

Đường kính pittơng: D=200mm

Tính tốn lại các thơng số của xylanh:

Diện tích mặt trịn pittông: A   D2   22  3.14(dm2)

44

Áp suất khơng khí cần cung cấp: P  F  18000  573248.4(Pa)  5.73bar

A 0.0314

Thể tích lúc đi: V  L.A  0,5.3,14 1,57dm3

Tỉ số nén: 5.73 1  6.73

1

Thể tích khí cho 1 chu trình: V '  V 6.73 1.576.73 10.57(dm3) f .a.d

Bài Q.13

Một xy lanh khí nén tác động kép với hành trình piston là 500 mm để tạo ra một lực

đẩy là 1 kN khi tiến ra và 0.3 kN khi lùi về. Hãy tính kích thước nhỏ nhất cho xylanh

khí nén nếu áp suất khí cung cấp là 6 bar.Giả sử rằng lực đẩy động là 0,6 x lực đẩy

tĩnh. Hãy vẽ mạch để biểu diễn cho xylanh được điều khiển và lực hiệu chỉnh. Nếu

xylanh có chu kỳ thời gian là 10s hãy ước tính lưu lượng khí nén khi xylanh đẩy như

đã nêu.

Trả lời

Lực đẩy tĩnh lúc đi ra: FS1  FD1  1000  1666.67(N)

0.6 0.6

Diện tích pittơng mặt cắt trịn: A1  FS1  5 1666.67  2.78x103(m2)

P 6x10

Đường kính pittơng : D  4A1  4 2.78103  0.0595m  59.5mm
 

Theo tiêu chuẩn bảng 4.2 trang 115 ta chọn D=63mm, đường kính cần d=20mm

24 14

12 8

3 15 1,78bar

5,35bar

GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG NHÓM: BKTN

 D2  0.63 2 2
Diện tích mặt cắt trịn: A1    0.312(dm )
4 4

Diện tích mặt cắt hình xuyến : A2   (D2  d 2 )  (0.632  0.22 ) 2
  0.28(dm )
4 4

Tổng thể tích cung cấp trong 1 chu trình: V  L(A1  A2)  5(0.312  0.28)  2.96(dm3)

V  P  P0  2.96  6 1 3
Lưu lượng cung cấp cho xylanh: Q        1.48(dm / s)
t  P0  10  1 

Bài Q.14

Một xylanh khí nén được dùng đẻ nâng tải có khối lượng là 0,7 tấn lên thẳng đứng

với chiều cao là 4,0 m. Xylanh được định vi mặt đầu và cuối đầu ti pittông được lắp

khớp để có thể quay và tải được dẫn hướng (hình 4.23). Áp suất khí nén cung cấp

lớn nhất cho xylanh là 6,5 bar.

Sử dụng cơng thức: K = π2EJ/L2

Trong đó: K là tải trọng ổn định (kg) của cần pittơng có đường kính là d (cm), E là

mơđun đàn hồi có giá trị là 2,1.106 kg/cm2 . Hệ số an toàn của cần pittơng là S = 4

khi đó tải để cần pittơng là việc an tồn là F = K/S. Chọn đường kính pittơng theo

tiêu chuẩn với giả thuyết là tải động bằng 0,6 lần tải tĩnh.

Trả lời

 2EJ d4
Ta có: K  2 và K  FS , J 
L 64

 d FSL42 2  64 700 4 4002  64

  2 d  4 FSL 4 6  4.58cm  45.8mm

64  E E 3 3 2.110

Tải trọng động = 0,6 × Tải trọng tĩnh = 0.6 × Áp suất x tiết diện xylanh

 A  5 700x9.81  0.0176(m2 )
0.6x6.5x10

Đường kính xylanh: D  4A  0,1497m  149,7mm



Theo tiêu chuẩn, ta chọn xylanh có:

9

GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG NHĨM: BKTN

Đường kính xylanh D=160mm
Đường kính cần xylanh d=40mm.

Bài Q.15

Bàn nâng xe được vận hành bằng pittông thủy-khí. Tổng khối lượng tải mà pittơng

nâng là 1,2 tấn và chiều dài quảng đường nâng là 2 m. Bàn nâng có khả năng khóa ở

bất kì vị trí nào. Thiết kế hệ thống thích hợp sử dụng xylanh tiêu chuẩn để nâng tải.

Ảnh hưởng của áp suất thủy lực ở xylanh bằng 0,4 lần áp suất khí ở mặt phân cách

của khí và dầu. Vẽ chu trình vận hành bằng tay thích hợp và tính tốn đường kính

xylanh khí nén tiêu chuẩn. Biết áp suất khí cung cấp tối đa là 7 bar.

Nếu máy nén cung cấp 25 l/s f.a.d để vận hành hệ thống tính tốn khoảng thời gian

nâng tải lên (hết cả hành trình) dưới điều kiện tải trọng tối đa.

Trả lời

Diện tích xylanh: A  5 12009.81  0.042043m2  420.43cm2

7 0.410

Đường kính xylanh: D  4A  4 420.43  23.136cm  231.36mm
 

Theo bảng tiêu chuẩn, ta chọn Xylanh đường kính 250mm và đường kính cần 50mm

Diện tích xylanh lúc này: A   D2  0.04909m2

4

Áp suất khí vận hành trong mạch lúc này: P  F  1200x9.81  599511.1Pa  6bar

A.0, 4 0.04909x0.4

10

GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG NHÓM: BKTN

Tỷ số nén: 6 1  7

1

Lưu lượng thực cung cấp vào mạch: Q  25  3.57(l / s)

7

Thời gian đi hết chu trình tiến ra: t  L.A  20x4.91  27.5(s)

Q 3.57

Bài Q.16
Một xylanh vận hành bằng khí nén có đường kính xylanh là D=80 mm, đường kính
cần là d=25mm kéo một tải nặng 1500N với vận tốc không đổi là 1m/ph ở điều kiện
ổn định. Xy lanh được điều khiển bởi 1 van 2 trạng thái 5 ngõ với độ sụt áp suất ở 2
đường đều không được lớn hơn 0,1bar. Nếu áp cung cấp là 6bar, tính lưu lượng dịng
khí khi sử dụng.
Trả lời
Trường hợp 1: Dùng van điều khiển lưu lượng ngõ vào
Trường hợp 2: Dùng van điều khiển lưu lượng ngõ ra.

Bài Q.17
Cho 2 xylanh vận hành tuần tự A+ B+ B- A- B+ B-. Các thông số của 2 xy lanh như
sau:
Xy lanh 1: Đường kính xylanh D1 = 80 mm

Đường kính ti là d1 = 25 mm
Hành trình l1 = 150 mm
Xy lanh 2: Đường kính xylanh D2 =200 mm

Đường kính ti: d2 =40mm
Hành trình là l2 = 50mm

11

GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG NHĨM: BKTN

Nguồn khí ni xylanh cung cấp ở áp suất là 6bar. Nếu thời gian đi hết hành trình là
10s, hãy tính tốn lượng khơng khí cần dùng trong 1 phút.
Trả lời

P1 P2

42

5 3

1

Thể tích khí cần cho xylanh A đi rồi về là:

12

GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG NHÓM: BKTN

V1   2D12  d12  L1   2 0.82  0.252 1.5  1.434(dm3)
4 4

Thể tích khí cần cho Xylanh B đi rồi về 2 lần là :

V2  2  2D22  d22  L2  2  2 22  0.42 0.5  6.16(dm3)
4 4

Tổng thể tích cần cung cấp sau 1 chu trình tuần tự:

V  V1 V2  1.434  6.16  7.594(dm3)

Lưu lượng khơng khí cần cung cấp:

Q  V x60  7.594 x60  45.564(dm3 / s)
t 10

Tỷ số nén: 6 1  7

1

Lưu lượng khí thực tế:

Q '  Q.7  45.564x7  318.948(dm3 / s) f .a.d

Bài Q.18
Một van có hệ số Cv = 1,7 được đặt trong hệ thống và cấp áp là 8 bar, nếu độ sụt áp
khơng vượt q 0,5 bar hãy tính lưu lượng khí cần thiết.
Trả lời
Lưu lượng cần thiết:

Q  6.844Cv P (Ps 1)  P  6.844x1.7 0.5(8 1)  0,5  23.98(dm3 / s)

P1 P2

42

5 3

1

13

GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG NHÓM: BKTN

Bài Q.19
Một tải trọng là 250 kg được nâng lên thẳng đứng quãng đường là 900 mm bởi một
xy lanh thủy lực. Giả sử rằng quá trình tăng tốc và giảm tốc diễn ra trong đoạn đường
28 mm giảm chấn và tải đạt được tốc độ là 0,8m/s. Giả sử mất mát do ma sát gây ra
chiếm 8% tổng tải trọng. Áp suất lớn nhất đạt được là 6 bar (dư). Xác định kích thước
xy lanh và lưu lượng khơng khí vào xy lanh nếu xy lanh hoạt động 10 chu kỳ/phút.
Trả lời
Gia tốc của tải trọng: a  v2  v02  0.82  02  11.43(m / s2)

2S 2x0.028

Tổng lực tác dụng xylanh : F  P  Fqt  2509.81 25011.43  5310(N)

Đường kính xylanh: D  4F  5 45310  0.106(m)

 P   610

Theo tiêu chuẩn ta chọn xylanh có đường kính D=125mm và đường kính cần

d=32mm

Thể tích khí cần cung cấp mỗi chu trình:

V   2D2  d 2  L   2x1.252  0.322 9  21.336(dm3)
4 4

Lưu lượng khơng khí cung cấp:

Q   2.D2  d 2  Ln P  P0  Vn P  P0  21.33610 6 1  1493.52(dm3 / ph)  24.892(dm3 / s)
4 P P 1

Bài Q.20
Một xy lanh thủy lực được dùng để di chuyển một khối lượng 5 kg. Nếu áp suất
cung cấp là 6 bar. Xác định thời gian hành trình và vận tốc lớn nhất của piston. Với
các dữ kiện như sau:

Xy lanh: Van:
• d = 50mm • Cv = 1.15
• L = 200mm • T0 = 0.05 s
• Lc = 30mm • Hệ số Ce = 2.4
Trả lời

Thời gian đáp ứng van điều khiển: T1  T0  0.05s

Thời gian hành trình đi đến giảm chấn

T2  0.5(L  Lc ) m  0.05(200  30) 5  0.155s
D P 50 6

Vận tốc lúc giảm chấn:

14

GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG NHÓM: BKTN

Vi  30D  30x50  300(mm / s)
m 5

Thời gian giảm chấn:

T3  Lc  30  0.1s
Vi 300

Tổng thời gian hành trình pittơng:

T  T1 T2 T3  0.05  0.155  0.1  0.305s

Vận tốc cực đại: Vmax  103Ce 103  2.4
 2  1.22(m / s)
a  50

4

Bài Q.21
Xy lanh khí nén nối với van và đường ống trong bài tập trước có tải tăng lên 10 kg.
Xác định thời gian hành trình cho điều kiện tải mới.
Trả lời
Thời gian đáp ứng van điều khiển: T1  T0  0.05s

Thời gian hành trình đi đến giảm chấn

T2  0.5(L  Lc ) m  0.05x(200  30) 10  0.219s
D P 50 6

Vận tốc lúc giảm chấn:

Vi  30D  30.50  150(mm / s)
m 10

Thời gian giảm chấn:

T3  Lc  30  0.2s
Vi 150

Tổng thời gian hành trình pittơng:

T  T1 T2 T3  0.05  0.219  0.2  0.469s

Bài Q.22

Một khối lượng 30 kg được nâng lên bởi một xy lanh định vị đứng chuyển động với

vận tốc 1.2 m/s. Áp suất cung cấp là 10 bar và áp suất làm việc tối đa của xy lanh là

12 bar. Xác định kích thước của xy lanh mà đảm bảo bộ giảm chấn phù hợp.

Trả lời

E mV 2  Fx Ecush

2

Trong đó:

15

GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG NHÓM: BKTN

 m=30 kg

 V=1.2m/s

 Fx=1 (tra bảng 4.28)

Vì thế:

E 30x1.22  1xEcush

2

Ecush  30x1.22  21.6Nm

2x1

Theo bảng 4.3 ta chọn d=63mm

Áp suất giảm chấn:

mg 30x9.81
Pcush  Ps 10  10 10 2  9.056bar

a  63

4

Ta chọn d=63mm là phù hợp.

Bài Q.23

Một xy lanh khơng ti có đường kính 63 mm, dài 6 m mang một tải 200 kg. Xác định

số giá đỡ tối thiểu cần thiết và bước của chúng nếu khoảng cách từ cuối xy lanh đến

điểm giữa bàn dao là 430 mm và độ uốn tối đa là 1 mm.

Trả lời

Trọng lượng tải: P  mg  2009.811962N

Dị theo hình 4.31 ta chọn L1=2100mm

Số bước tối thiểu:

tmin  A1  stroke  430  6000  3.06
L 1 2100

Chiều dài thực giữa các bước theo kiểu c

L  A1  stroke  430  6000  1608mm
tsel 4

Chiều dài thực giữa các bước theo kiểu d

L  A1  stroke  430  6000  1429mm
t sel 4.5

16

GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG NHÓM: BKTN

Câu 2: Trình bày (vẽ hình, giải thích ngun lý, ưu nhược điểm,
thơng số kỹ thuật) về các loại máy khí nén.

 Giới thiệu chung

Khí nén được tạo ra từ máy nén khí, ở đó năng lượng cơ học của động cơ điện hoặc
của động cơ đốt trong được chuyển đổi thành năng lượng khí nén và nhiệt năng.
Máy nén khí được hoạt động theo hai nguyên lý sau:

Nguyên lý thay đổi thể tích: khơng khí được dẫn vào buồng chứa, ở đó thể tích của
buồng chứa sẽ nhỏ lại. Như vậy theo định luật Boyle-Matiotte áp suất trong buồng
chứa sẽ tăng lên. Máy nén khí hoạt động theo nguyên lý này như kiểu máy nén khí
piston, bánh răng, cánh gạt.

Nguyên lý động năng: khơng khí được dẫn trong buồng chứa và được gia tốc bởi một
bộ phận quay với tốc độ cao, ở đó áp suất khí nén được tạo ra nhờ sự chênh lệch vận
tốc, nguyên tắc này tạo ra lưu lượng và cơng suất rất lớn. Máy nén khí hoạt động
theo nguyên lý này như máy nén khí ly tâm.
 Máy nén khí kiểu piston

Máy nén khí piston một cấp: ở kì nạp, chân khơng được tạo lập phía trên piston, do

đó khơng khí được đẩy vào buồng nén thông qua van nạp. Van này mở tự động do
sự chênh lệch áp suất gây ra bởi chân không ở trên bề mặt piston. Khi piston đi xuống
tới “điểm chết dưới” và bắt đầu đi lên, khơng khí đi vào buồng nén do sự mất cân
bằng áp suất phía trên và dưới nên van nạp đóng lại và q trình nén khí bắt đầu xảy
ra. Khi áp suất trong buồng nén tăng tới một mức nào đó sẽ làm cho van thốt mở ra,
khí nén sẽ thốt qua van thốt để đi vào hệ thống khí nén.

Cả hai van nạp và thốt thường có lị xo và các van đóng mở tự động do sự thơng khí
sự chênh lệch áp suất ở phía của mỗi van.

Sau khi piston lên đến “điểm chết trên” và bắt đầu đi xuống trở lại, van thốt đóng
và một chu trình nén khí mới bắt đầu.

17

GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG NHÓM: BKTN

Máy nén khí kiểu piston một cấp có thể hút được lưu lượng đến 10m/phút và áp suất
nén được 6 bar, có thể trong một số trường hợp áp suất nén đến 10 bar. Máy nén khí
kiểu piston 2 cấp có thể nén đến áp suất 15 bar. Loại máy nén khí kiểu piston 3,4 cấp
có thể nén áp suất đến 250 bar.

Loại máy nén khí một cấp và hai cấp thích hợp hệ thống điều khiển bằng khí nén
trong cơng nghiệp. Máy nén khí piston được phân loại theo số cấp nén, loại truyền
động và phương thức làm nguội khí nén.

Ưu, nhược điểm của máy nén khí kiểu piston

Ưu điểm: kết cấu gọn, trọng lượng máy nhỏ, chiếm diện tích lắp đặt không lớn, tiện
lợi khi tháo lắp các cụm chi tiết, có thể tạo ra áp suất lớn từ 2 – 1000kg/cm2 và có

thể lớn hơn nữa, giá thành thấp và có tính cơ động cao. Do vậy máy nén khí kiểu
piston trong thực tế sử dụng rộng rãi.

Nhược điểm: do có các khối lượng tịnh tiến qua lại nên máy nén khí piston hoạt
động khơng cân bằng, làm việc cịn khá ồn và rung động. Khí nén cung cấp khơng
được lien tục, do đó phải có bình chứa khí nén đi kèm. Hiệu suất thấp, tuổi thọ kém.

18

GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG NHÓM: BKTN

19

GVHD: Thầy TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG NHÓM: BKTN

Máy nén khí piston FUSHENG dạng A

20