THIẾT kế mô HÌNH của THIẾT bị NÂNG hạ HOẠT ĐỘNG BẰNG KHÍ nén và điều KHIỂN điện

Mô hình thiết bị nâng hạ hoạt động bằng khí nén điều khiển bằng điện
LỜI MỞ ĐẦU
Kĩ thuật Khí nén là một ngành khoa học nghiên cứu, khảo sát, vận dụng,
ứng dụng lí thuyết truyền động và các lí thuyết điều khiển tự động trong sản
xuất và trong công nghiệp. Chúng được sử dụng dưới dạng các hệ truyền động
kẹp giữ, vận chuyển, nâng hạ , phanh hãm, các cơ cấu tự động hóa, thiết bị đo
kiểm...
Các hệ khí nén được sử dụng rộng rãi như vậy bởi có nhiều ưu điểm mà
các hệ truyền động khác không có được, đó là :
- Kết cấu, sử dụng và điều khiển đơn giản
- Độ tin cậy làm việc cao
- Dễ sửa chữa bảo dưỡng thay thế
- Độ an toàn làm việc cao trong các môi trường dễ cháy, nổ, có thể làm
việc cả trong những môi trường khắc nghiệt ( phóng xạ, hóa chất...)
Với những ưu điểm trên, khí nén ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong
các lĩnh vực công nghiệp và kĩ thuật , góp phần làm tăng năng suất lao động ,
đem lại hiệu quả cao trong kinh tế.
Một trong những ứng dụng của hệ thống khí nén trong công nghiệp đó là:
Máy nâng sản phẩm tự động.
Với đề tài : “THIẾT KẾ MÔ HÌNH CỦA THIẾT BỊ NÂNG HẠ HOẠT
ĐỘNG BẰNG KHÍ NÉN VÀ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN”. Chúng em đã đi sâu tìm
hiểu, nghiên cứu về kết cấu và nguyen lý làm việc của thiết bị nâng hạ , phuơng
thức bảo dưỡng và những khuyến cáo cần thiết cho người vận hành máy, nhằm
nâng cao hiệu quả làm việc, phòng chống hư hỏng, góp phần quan trọng đảm
bảo an toàn trong hoạt động sản xuất.
Đồ án đựơc chia làm 3 chương :
Chương 1 : Kĩ thuật khí nén.
Chương 2 : Xây dựng thiết kế máy nâng hạ.
Chương 3 : Đánh giá về máy - Bảo dưỡng.
Đựơc sự hướng dẫn tận tình của thầy Nhã Tường Linh và trung tâm Đào
Tạo Bảo Dưỡng Công Nghiệp đã tạo điều kiện cho chúng em hoàn thành bản đồ

án. Mặc dù có nhiều cố gắng , song do vốn kiến thức và thời gian còn hạn hẹp
nên bài viết của chúng em không tránh khỏi những thiếu sót cần bổ sung. Chúng
Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nôi - Trung tâm đào tạo bảo dưỡng công nghiệp
1


Mô hình thiết bị nâng hạ hoạt động bằng khí nén điều khiển bằng điện
em kính mong nhận được sự góp ý chân thành, sự chỉ bảo tận tình của quí thầy
cô để bài viết của chúng em được hoàn thiện.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên

Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nôi - Trung tâm đào tạo bảo dưỡng công nghiệp
2


Mô hình thiết bị nâng hạ hoạt động bằng khí nén điều khiển bằng điện
CHƯƠNG I
KỸ THUẬT KHÍ NÉN
Trong những năm cuối thế kỷ 20 và bước sang thế kỷ 21, cùng với sự
phát triển của nền kinh tế hội nhập với nền kinh tế thế giới, ngành công nghiẹp
Việt Nam đang thay đổi một cách nhanh chóng. Công nghệ và thiết bị dần dần
thay thế các công nghệ lạc hậu và thiết bị cũ kĩ. Các thiết bị, công nghệ tiên tiến
với các hệ thống điều khiển bằng khí nén, bằng dầu ép, bằng điện - điện tử,
bằng máy tính đang được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp: các dây chuyền
tự động chế biến thực phẩm bia, nước ngọt, dây truyền tự động chế biến thức ăn
gia súc, các máy dập tự động... Có thể nói khí nén là một ngành được ứng dụng
nhiều trong ngành công nghiệp hiện đại ở Việt Nam hiện nay.
1.1 Ưu nhược điểm của khí nén :
Việc chọn lựa một công nghệ thích hợp luôn luôn đòi hỏi một sự hiểu

biết sâu về những đặc điểm của công nghệ này.
• Ưu điểm.
Số lượng: Không khí có ở khắp mọi nơi, sẵn sàng để nén với số lượng
không hạn chế.
Vận chuyển: Khí nén có thể vận chuyển dễ dàng bằng đường ống, ngay
cả ở khoảng cách xa. Các đường ống trở về là không cần thiết.
Lưu trữ : Máy nén khí không cần thiết phải luôn luôn hoạt động. Khí nén
có thể được đựng trong các bình chứa, có thể dùng dần dần theo nhu cầu; khí
nén cũng có thể được vận chuyển trong các bình chứa (trong chai chẳng hạn).
Nhiệt độ : Khí nén không nhạy với sự thay đổi nhiệt độ.
Chống cháy nổ : Không có nguy hiểm về nổ , về cháy đối với khí nén.
Sạch sẽ : Khí nén sạch; ngay cả trường hợp bị rò rỉ trên đường ống hoặc
thiết bị; không sợ gây ô nhiễm. Đặc tính này là cần thiết trong vài ngành kỹ
nghệ chẳng hạn kỹ nghệ thực phẩm, dệt, gỗ và da.
Chế tạo các thiết bị: Việc thiết kế các linh kiện khí nén khác nhau đơn
giản. Điều này dẫn đến giá thành thấp.
Vận tốc: Khí nén là một lưu chất chảy rất nhanh, điều này cho phép đạt
đến các vận tốc làm việc rất cao (vận tốc làm việc của các xy lanh khí trong
khoảng từ 1 đến 2 m/s).
Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nôi - Trung tâm đào tạo bảo dưỡng công nghiệp
3


Mô hình thiết bị nâng hạ hoạt động bằng khí nén điều khiển bằng điện
Điều chỉnh: Vận tốc và lực tác dụng của các thiết bị khí nén có thể điều
chỉnh được một cách từ từ (tăng dần).
Quá tải: Các công cụ và các thiết bị khí nén cho phép quá tải mà không
bị phá hỏng (thí dụ không làm kẹt động cơ hay kẹt xylanh). Để hạn chế một
cách chính xác phạm vi ứng dụng của khí nén, ta cũng cần thiết phải biết đến
các nhược điểm của khí nén

• Nhược điểm:
Xử lý trước: Khí nén phải được chuẩn bị trước. Bất kỳ dấu vết của sự
không tinh khiết hoặc của độ ẩm đều không được chấp nhận (làm mòn các phần
tử khí nén).
Tính nén được: Khí nén không cho phép piston đạt được vận tốc chậm,
đều, hằng số.
Lực sinh ra: Thông thường áp suất làm việc là 6 bars. Do vậy, lực sinh ra
bị giới hạn bởi tiết diện của piston.
Thoát: Thoát khí gây ra tiếng ồn, nhưng nhờ vào các bộ giảm tiếng ồn,
ngày nay vấn đề này phần lớn đã được giải quyết.
Giá thành: Khí nén là một nguồn năng lượng đắt khi sản xuất nhưng giá
thành này phần lớn được bù lại nhờ giá thành tương đối thấp và hiệu suất cao
của các thiết bị
1.2 Đặc tính của không khí trong môi trường
Lớp không khí bao quanh chúng ta gồm 78 % azốt, 21 % ôxygen, 1 % khí
cacbonic, hydrô gien, acgôn, krypton, xê non, hêlium...
Ở áp suất khí quyển
- Khối lượng riêng của không khí ở 0°C là 1,293 kg/ m3.
- Nhiệt độ hoá lỏng là –192°C.
Độ ẩm của không khí và điểm đông sương
Không khí chứa hơi nước bên trong với số lượng tùy thuộc vào các điều
kiện về nhiệt độ và áp suất.
Ở một nhiệt độ đã cho :
- Áp suất sôi là áp suất mà tại đó nước bốc hơi.
- Áp suất hơi nước bão hoà là áp suất tại đó nước không còn bốc hơi nữa.

Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nôi - Trung tâm đào tạo bảo dưỡng công nghiệp
4

Mô hình thiết bị nâng hạ hoạt động bằng khí nén điều khiển bằng điện

- Độ ẩm tương đối =
Không khí được gọi là khô nếu độ ẩm tương đối = 0% (đo độ ẩm 0).
Không khí được gọi là bão hoà nếu độ ẩm tương đối = 100% (đo độ ẩm
100). Điểm đông sương là nhiệt độ tại đó phải giảm thể tích không khí để độ ẩm
của nó trở thành 100.
1.3 Đặc tính của khí nén
Không khí xung quanh ta có áp suất thay đổi theo:
- Cao độ so với mực biển
- Vị trí địa lý
- Khí tượng.
1.3.1 Khái niệm về áp suất khí quyển.
Khối lượng khí quyển chịu tác dụng của trọng lực tạo ra một áp suất trên
tất cả các phần tử, áp suất này gọi là áp suất khí quyển. Áp suất này bằng 1013
mbar ở mực nước biển, ở 0°C và ở vĩ tuyến 45°
1.3.2 Khái niệm chân không tuyệt đối.
Nếu khí quyển biến mất xung quanh quả đất, áp suất không còn nữa: ta
có chân không tuyệt đối. Chân không tuyệ t đối dùng để tham chiếu. Áp suất
được biểu diễn so với chân không tuyệt đối có tên là áp suất tuyệt đối
1.3.3 Áp suất tương đối hay áp suất đo.
Áp suất tương đối là áp suất đọc được so với áp suất khí quyển.
Khí dùng trong công nghiệp lúc đầu là không khí ở áp suất khí quyển,
được tăng lên một áp suất cao gọi là áp suất tương đối hay áp suất đo.

Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nôi - Trung tâm đào tạo bảo dưỡng công nghiệp
5


Mô hình thiết bị nâng hạ hoạt động bằng khí nén điều khiển bằng điện

1.3.4 Tính chất của khí nén.
1.3.4.1 Tính lưu chất.
Các phân tử của khí nén không thể hiện sự đề kháng nào khi chúng di
chuyển tương đối với nhau.

1.3.4.2 Tính đàn hồi.
Được giữ trong một bình chứa kín, khí nén tác dụng lên tất cả các phần tử
của thành bình một áp suất bằng nhau tại mọi điểm.

Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nôi - Trung tâm đào tạo bảo dưỡng công nghiệp
6


Mô hình thiết bị nâng hạ hoạt động bằng khí nén điều khiển bằng điện

1.3.4.3 Tính nén được
Khí nén sẵn sàng thay đổi thể tích theo ý muốn.
Tính chất cuối này cho ta trạng thái:
- Nén nếu ta giảm thể tích.
- Dãn nếu ta tăng thể tích.

Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nôi - Trung tâm đào tạo bảo dưỡng công nghiệp
7


Mô hình thiết bị nâng hạ hoạt động bằng khí nén điều khiển bằng điện
1.4 Máy nén khí đại cương
Để sản xuất ra khí nén, người ta dùng thiết bị gọi là máy nén khí: máy này
cung cấp áp suất làm việc.

Ta phân biệt hai loại máy nén khí:
- Các máy nén khí thể tích làm việc theo nguyên lý thể tích, có nguyên lý
hoạt động là nén không khí hút vào bằng cách làm giảm thể tích.
- Nén lưu chất trong một thể tích lớn:
+ Thể tích tăng -> pha hút
+ Thể tích giảm -> pha nén
Chuyển động tạo ra sự nén có thể chia làm 2 nhóm
• Tịnh tiến : piston tác động đơn có bôi trơn hoặc không piston tác động
kép có bôi trơn hoặc không piston vi sai màng
• Quay
: cánh gạt có bôi trơn hoặc không vis có bôi trơn hoặc không
bánh răng
- Các máy nén khí động học có nguyên lý hoạt động là năng lượng áp suất
có được nhờ tăng vận tốc của khối không khí hút vào. Đây là các loại máy nén
ly tâm, loại dọc trục hoặc hướng kính. Để chọn một máy nén khí, ta phải đánh
giá các thông số khác nhau của hệ thống: áp suất, lưu lượng, chất lượng không
khí,cách chọn công suất trong một kiểu máy nén đã cho để có được hiệu suất
cao nhất.
Ghi chú:Nếu cần lực, ta phải ưu tiên cho áp suất. Nếu cần vận tốc, ta phải
ưu tiên cho lưu lượng.
Các kiểu máy nén khác nhau:
1.4.1 Máy nén kiểu piston.
Đây là các may nén xưa nhất; từ lâu chúng là các máy nén phổ biến nhất
trong công nghiệp.
1.4.1.1 Nguyên lý.

Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nôi - Trung tâm đào tạo bảo dưỡng công nghiệp
8

Mô hình thiết bị nâng hạ hoạt động bằng khí nén điều khiển bằng điện

- Không khí được hút vào xuyên qua một bộ lọc thích hợp và sạch.
Khi piston đi xuống. Van nén đóng. Van hút mở bởi giảm áp: PHA HÚT
- Ở điểm chết phía dưới, van hút đóng, buồng nén khép kín.
- Piston trở lên, áp suất tăng, van nén mở: PHA NÉN
- Ở điểm chết phía trên, van nén đóng. Các lò xo đặt ở các van cho phép
tạo việc mở trễ và đóng sớm của các van này để:
• Tăng sự sụt áp nhằm giúp việc điền đầy.
• Tăng việc nén. Các piston có thể là loại tác động đơn, tác động kép
hoặc vi sai.
•

Ưu điểm.

Các máy nén kiểu piston có ưu điểm :
- Cứng vững
- Có hiệu suất cao
- Nguyên lý về mặt công nghệ đơn giản và dễ hiểu
- Bảo quản đơn giản. Ngoài ra, các máy nén piston cho phép chúng ta có
được các áp suất rất cao nếu nén nhiều tầng .
•

Nhược điểm.

Các nhược điểm máy nén khí piston thể hiện là:
- Gây ra các hiện tượng dao động đáng kể: tiếng ồn, đòi hỏi nền đất thích
hợp
- Giá thành bảo quản cao: thay các van và secmăng
- Cung cấp lưu lượng khí nén không đều

Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nôi - Trung tâm đào tạo bảo dưỡng công nghiệp
9


Mô hình thiết bị nâng hạ hoạt động bằng khí nén điều khiển bằng điện
Chú ý: Có những máy nén piston không bôi trơn dùng cho các ứng dụng
đặc biệt.
1.4.1.2 Máy nén kiểu máy nén piston khác.
Piston không bôi trơn:
- Không khí không bôi trơn đưa vào bên trong máy nén là không khí nóng
và bão hoà hơi nước. Như vậy có nhiều khả năng ôxy hóa, ngoài ra các phần tử
mài mòn cũng được đưa vào. Do vậy, các chi tiết chuyển động được làm bằng
thép nhiệt luyện và bằng nhôm, các secmăng bằng teflon.
Các ứng dụng: kỹ nghệ sấy, quân đội, ngành nha, bệnh viện, các dụng cụ
thiết bị, phòng thí nghiệm, máy lạnh, điện tử, khí (butan, propan).
Máy nén một cấp:
- Một hay nhiều piston được lắp song song cung cấp một áp suất từ 4 đến
7 bars
Máy nén nhiều tầng:
- Không khí được nén nhiều lần liên tiếp trong các tầng khác nhau.
Buồng lạnh

- Hai tầng, áp suất có được từ 15 đến 18 bars.
- Ba tầng, áp suất có đưọc đạt đến 130 bars.
- Bốn tầng, áp suất có được đạt đến 350 bars.

Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nôi - Trung tâm đào tạo bảo dưỡng công nghiệp
10

Mô hình thiết bị nâng hạ hoạt động bằng khí nén điều khiển bằng điện
Ghi chú: Không khí luôn luôn được làm lạnh ở ngõ ra của tầng cuối cùng
nếu như máy nén khí có nhiều tầng. Việc làm lạnh có thể tiến hành bằng không
khí hay bằng nước.
Ứng dụng: Những máy nén có áp suất từ 30 đến 50 bars thường dùng để
khởi động các động cơ diesel, thử các van.
Những máy nén có áp suất từ 100 đến 350 bars (thăm dò dầu khí, làm
đầy bình chứa, tạo áp các bình chứa thủy lực)
1.4.2 Máy nén khí kiểu màng.
• Nguyên lý.

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

Nắp đậy
Buồng nén
Màng
Xy lanhan toàn
Buồng an toàn
Thân bơm
Phần cơ
Tay biên

Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nôi - Trung tâm đào tạo bảo dưỡng công nghiệp
11


Mô hình thiết bị nâng hạ hoạt động bằng khí nén điều khiển bằng điện
9. Van hút
10. Van nén
Hình 2.9
Ta dùng nguyên lý giống như nguyên lý hoạt động của máy nén khí kiểu
piston. Tuy nhiên, có một màng phân chia đầu nén với buồng nén (hình 1).
Piston được thay thế bởi một đĩa. Tuổi thọ của màng phụ thuộc:
- Nhiệt độ trong buồng nén.
- Áp suất
- Bản chất hóa học của khí
•

Ưu điểm.

Không khí (hay khí) không bị nhiễm dầu. Không bị ô nhiễm môi trường
xung quanh: màng kép (hình 2).
Hữu dụng cho chân không: màng đúc (hình 3).
•

Nhược điểm.

Máy nén khí kiểu này cần các loại vật liệu đặc biệt tùy theo khí xử lý.
Tạo ra lưu lượng bé.
•

Ứng dụng.

Ngành thực phẩm, dược phẩm, hóa, nén các khí độc, khí nhẹ, khí nặng,
khí hiếm, phát xạ, ăn mòn, dễ nổ...
1.4. 3 Máy nén khí kiểu cánh gạt.
Nguyên lý hoạt động được biết từ lâu, được sáng chế vào đầu thế kỷ nà
(bằng phát minh của Wittig).
•

Nguyên lý

Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nôi - Trung tâm đào tạo bảo dưỡng công nghiệp
12


Mô hình thiết bị nâng hạ hoạt động bằng khí nén điều khiển bằng điện
Một trục lệch tâm kéo một rô to quay trong một các-te gồm hai mảnh và
một thân hình ống (stato). Các cánh gạt đặt trên rôto trượt bên trong các rãnh.
Chúng tạo nên các buồng trong đó không khí bị hút, giam rồi nén.
Để tăng hiệu suất và trao đổi nhiệt, thông thường các máy nén khí kiểu
cánh gạt được bôi trơn.
•

Ưu điểm.

Loại máy nén khí này có các ưu điểm sau:
- Không cồng kềnh
- Ít rung động do vậy êm hơn máy nén khí kiểu piston hay kiểu vis
- Sửa chữa dễ dàng
- Lưu lượng là hằng số: lưu lượng cung cấp đều theo thời gian
•

Nhược điểm.

- Hiệu suất nhiệt động kém hơn máy nén khí kiểu pittông
- Khí nén thông thường bị nhiễm dầu: dùng bộ tách khí / dầu
Ghi chú: Có loại máy nén khí cánh gạt không bôi trơn
•

Ứng dụng.

Cho các công suất nhỏ, máy lưu lượng lớn.
1.4. 4 Máy nén kiểu vis.
Các máy nén này ra đời khoảng năm 1957 (nghiên cứu của người Thụy
Điển Lyslon). Chúng ngày càng được dùng trong công nghiệp thay chỗ cho các
máy nén piston.
1.4. 4.1 Nguyên lý.

Hai trục vít song song (một trục có 4 răng và rô to còn lại có 6 rãnh) có
dạng xoắn ốc quay trong một vỏ kín và nén khí bằng cách giảm thể tích giữa các
răng một cách liên tục.
Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nôi - Trung tâm đào tạo bảo dưỡng công nghiệp
13


Mô hình thiết bị nâng hạ hoạt động bằng khí nén điều khiển bằng điện
1.4.4.2 Máy nén khí kiểu vis không bôi trơn.
Để tránh tiếp xúc trực tiếp giữa các rô to, ta dùng bộ bánh răng đồng bộ
lắp vào đầu trục vít.
•

Ưu điểm:

- Không khí sạch
- Rất tin cậy: tuổi thọ của vis gần bằng 15000 đến 40000 giờ
- Nhỏ gọn
- Không sinh ra dao động nên chỉ cần một tấm đan làm đế tựa máy nén
Việc sửa chữa ít nhưng khi sửa chữa lớn đòi hỏi phải có thiết bị chuyên dùng.
•

Nhược điểm:

- Tỉ số nén bị hạn chế bởi số tầng
- Phần cơ khí quan trọng (bộ tăng tốc...) và chính xác
- Giá thành cao
- Ồn và phải luôn luôn được che chắn Đa số các người sử dụng, họ không
cần loại khí nén “không dầu”. Các nhược điểm của kỹ thuật này, các tiến bộ của
công nghệ phun và tách dầu dẫn đến một thế hệ máy nén mới.
1.4.4.3 Máy nén kiểu vis có bôi trơn.
Dầu được phun vào giữa tầng nén. Dầu có nhiều chức năng:
- Bôi trơn ổ và các bánh răng
- Giải nhiệt
- Tạo một lớp mỏng giữa các rô to để đảm bảo độ kín khít của tầng nén, từ
đó bảo đảm được tỉ số nén (% chân không đạt được: 95 %).
•

Ưu điểm:

- Có các ưu điểm của kỹ thuật vis: ta có thể đạt được áp suất 10 đến 14
bars với một tầng
- Tỉ số nén cao

- Nhiệt độ thấp và vận tốc vòng của các rô to nhỏ
- Hiệu suất cao hơn hiệu suất của máy nén vis không bôi trơn
•

Nhược điểm:

- Phải phun và có thiết bị tách dầu.
1.4.5 Máy nén khí Lobe.
•

Nguyên lý.

Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nôi - Trung tâm đào tạo bảo dưỡng công nghiệp
14


Mô hình thiết bị nâng hạ hoạt động bằng khí nén điều khiển bằng điện
Máy nén khí kiểu Roots
- Hai bánh nén được truyền động nhờ cặp bánh răng gắn ở đầu trục.

Không khí được nén không có sự thay đổi thể tích.
Sử dụng: lưu lượng lớn, áp suất nhỏ.
Máy nén khí kiểu bánh răng khô.

Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nôi - Trung tâm đào tạo bảo dưỡng công nghiệp
15


Mô hình thiết bị nâng hạ hoạt động bằng khí nén điều khiển bằng điện

Hai rô to bánh răng lồng vào nhau không tiếp xúc trong quá trình quay
đồng bộ tạo ra túi không khí có thể tích giảm.
•

Ưu điểm.

- Khí nén tạo ra ít bị xung và không bị nhiễm dầu.
- Ít tạo ra dao động.
•

Nhược điểm.

Cần biện pháp xử lý chống mòn giữa các răng và xy lanh.
Trong một vài lãnh vực (qui trình hóa chất...) cần các công suất lớn hơn
100kW. Ta dùng nguyên lý nén động.
1.4.6 Máy nén tuốc bô dọc trục.
1.4.6.1 Nguyên lý.

Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nôi - Trung tâm đào tạo bảo dưỡng công nghiệp
16


Mô hình thiết bị nâng hạ hoạt động bằng khí nén điều khiển bằng điện

Gồm các cánh cố định và cánh động xen kẽ nhau. Các cánh động lắp trên
rôto. Khi quay, mỗi cặp cánh tạo thành một cấp nén. Các cánh của một hay
nhiều tuốc bin làm tăng đáng kể dòng không khí. Khi dòng không khí đi qua các
cánh, động năng được chuyển đổi thành áp năng. Dòng chảy là liên tục và theo
chiều trục của rô to.
1.4.6.2 Ưu điểm.

- Khí nén có chất lượng tốt
- Các răng trên stato di động cho phép chỉnh lưu lượng
- Các máy nén khí kiểu này tuổi thọ cao và chi phí bảo trì thấp
- Hiệu suất rất cao
1.4. 6.3 Nhược điểm.
- Kết cấu phức tạp.
- Quay ở vận tốc nhanh vì thế rất nhạy với mòn (hạt mài trong không khí).
Từ đó, cần phải có một hệ thống lọc.
- Khó điều chỉnh
1.4. 6.4 Sử dụng.
Các qui trình có các thông số hoạt động ổn định Lưu lượng rất lớn: từ 20
đến400 m3/s Áp suất đến 15 bars
1.4. 7 Máy nén khí tuốc bô hướng kính.
1.4. 7.1 Nguyên lý.

Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nôi - Trung tâm đào tạo bảo dưỡng công nghiệp
17


Mô hình thiết bị nâng hạ hoạt động bằng khí nén điều khiển bằng điện

Nguyên lý ly tâm và được chế tạo nhiều cấp. Việc nén được thực hiện
theo phương hướng kính của trục rôto.
1.4.7.2 Ưu - nhược điểm.
Giống như máy nén tuốc bô dọc trục.
1.4.7.3 Áp dụng.
Các qui trình có các thông số hoạt động ổn định.
Lưu lượng gần bằng từ 1 m3/s đến 60 m3/s. Áp suất đến 600 bars. Các
máy nén khí động dùng cho không khí, hơi nước, các khí trong kỹ nghệ nông
nghiệp - thực phẩm, hóa học, kỹ nghệ giấy, kỹ nghệ muối biển, kỹ nghệ luyện

kim.
1.5 Xy lanh.
1.5.1 Chức năng .
Thực hiện các chức chuyển động tuyến tính. Các thông số làm việc
cơ bản của xy lanhlà lưu lượng và áp suất để tạo ra vận tốc và lực
1.5.2 Các loại xylanh
Ta phân biệt hai loại xylanh:
- Loại tác động đơn.
- Loại tác động kép.
Trong mỗi loại, các nhà cung cấp đã thiết kế chế tạo nhiều kiểu xy lanhcó
chức năng riêng.

Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nôi - Trung tâm đào tạo bảo dưỡng công nghiệp
18


Kết cấu xy lanhthông thường gồm:
- Các bộ phận cố định (vỏ, đáy trước, đáy sau).
- Các bộ phận di động (piston, cần).
1.5.2.1 Xy lanhtác động đơn
• Chức năng.
-Theo định nghĩa, một xy lanhtác động đơn chỉ cấp khí chiều ngược lại
nhờ tác dụng của lò xo hay trọng lượng theo một chiều duy nhất. Người ta phân
biệt:
-Xy lanhtác động đơn khi đẩy.
-Xy lanhtác động đơn khi kéo.
•

Nguyên lý.

Buồng phía trái của xy lanh( phía đối diện với tải) được cung cấp áp suất
qua lỗ A. Lỗ B cho phép phía phải của xy lanhthông với áp suất bên ngoài.

A
B
Ứng dụng này dùng phổ biến nhất trong các xy lanhtác động đơn. Tuy
nhiên, hành trình làm việc thường ngắn và phạm vi ứng dụng chỉ trong các công
việc đơn giản: kẹp, lựa…
Lò xo dùng để đưa cần về vị trí ban đầu.
Tất cả các xy lanhđều cấu thành từ hai chi tiết:
- Các chi tiết tiêu chuẩn hoá như: đáy, đường kính piston…
- Các chi tiết phi tiêu chuẩn: kích thước các chi tiết này thay đổi theo hành
trình thân, cần, thanh kéo, lò xo…


1.
Đáy sau của xylanh: làm bằng đồng thau, thép, chất dẻo, nhôm.
2.
Vành làm kín : làm bằng nhôm, đồng, chất dẻo, klingélite.
3.
Vành xiết.
4.
Đệm kín.
5.
Đệm piston: làm bằng pertuan, viton, teflon. Đệm đảm bảo kín khíp
theo một chiều.
6.
Piston: bằng nhôm, hợp kim nhẹ.
7.
Thân xy lanh: đa số các xy lanh có đường kính lớn hơn 25mm được

lắp chặt và không thể tháo được. Thân xy lanh cũng có thể được chế tạo từ các
vật liệu khác:
- Nhựa EPOXY ( lợi về trọng lượng, chống ăn mòn, trạng thái bề mặt tốt.)
- Đồng thau cho các xy lanh dạng nhỏ.
-Chất dẻo.
8.
Lò xo nén đưa xy lanh về vị trí ban đầu.
9.
Đáy trước.
10. Bạc dẫn hướng: làm bằng vật liệu chống ma sát (đồng thanh hoặc
nhôm teflon hoá), cho phép dẫn hướng cần.
11. Đệm: ngăn bụi vào xy lanh.
12. Cần: thép mạ crôm, thường ghép bằng ren vào piston. Xy lanh nhỏ
người ta dán hoặc lắp chặt.
A: lỗ nối được lỗ ren cho phép nối xy lanh với nguồn khí nén.
B: lỗ nối được hoặc không tuỳ theo kích thước và sự tiêu chuẩn hoá của
xy lanh. Lỗ xả khí thường được chế tạo có ren hoặc không có ren cho phép xả
khí vào khí quyển của buồng phản hồi (đôi khi có thể lọc).
Ngoài ra còn có kiểu thiết kế khác như:


- Đáy sau đúc liền với xy lanh: bằng gang hoặc bằng hợp kim nhẹ.
- Xy lanh lắp chặt.
- Xy lanh chất dẻo.
- Xy lanh làm việc khi kéo: chức năng của các lỗ A và B đảo ngược nhau.
Xy lanh được gắn thêm đệm phụ để tăng độ kín khít của cần.
Trong trường hợp này, đệm (4) phải làm việc theo chiều ngược lại.
-Xy lanh màng
Các chỉ tiêu làm việc của xy lanh.:
-Độ kín khít của piston.

Xy lanh chịu áp suất không bị rò rỉ trước. Ta đưa cần đến các vị trí khác
nhau của hành trình, sự rò rỉ có thể đến từ một điểm mòn xác định trên thành
ống hoặc từ đệm của piston.
-Khe hở dẫn hướng của cần.
Khi độ hở không bình thương thì cần phải kiểm tra lại cần, vòng chống
ma sát và độ thẳng của xy lanh
-Độ đàn hồi của lò xo.
Lực lò xo nằm trong khoảng từ 0.2 đến 20daN tuy theo đượng kính xy
lanh.
-Bảo dưỡng xy lanh.
Trước khi tiến hành tháo phải phải lau chùi kĩ bên ngoài xy lanh.
Sau giai đoạn này để xy lanh trên một miếng vải sạch. Tất cả các chi tiểt
của xy lanh cũng để trên miếng vải này, lau chùi từng chi tiết và rồi kiểm tra:
 Tình trạng bề mặt ống (7) . Tất cả các vết xước do phôi hoặc va chạm
đều làm hư đệm kín(4).
 Vết tiếp xúc của piston.
 Tình trạng của các đệm kín (4), (2), (11).
 Tình trạng lò xo phản hồi.
 Tình trạng của cần piston cũng như của bạc chống ma sát.
 Kiểm tra độ sạch của các ống dẫn khí, các mạch khí giảm chấn nếu có.
 lắp xy lanh, vô một ít dầu vào các chi tiết trượt cũng như các bề mặt
trong của đường ống
Ghi chú: các đệm phải được bảo quản nơi khô, không có ánh sáng. Ta
nên lưu trữ các đệm theo đường kính tiêu chuẩn hơn hơn là theo chiều dài hành
trình.
1.5.2.2 Xy lanh tác động kép.


•

Chức năng.

Trái với loại tác động đơn, loại xy lanhnày cần một lực cần thiết để sinh
công khi đi cũng như khi về.
•

Nguyên lý.
Được cấp khí nén theo cả hai chiều đi và chiều về.
Để sinh công theo một chiều, ta phải cấp khí cho một buồng và buồng kia

xả.
Thí dụ: Nếu muốn xy lanh sinh ra một lực khi đẩy, ta cấp khí cho buồng A
còn buồng B thông khí trời.

Kết cấu:
Ngoài một số đặc điểm giống như các xy lanh tác động đơn ở trên, các xy
lanh tác động kép có các đặc điểm khác biệt sau:

4. Đệm kín của piston (làm bằng perbunan, viton hoặc teflon). Đệm này
đảm bảo kín khít theo hai chiều.


13. Đệm kín: Perbunan, viton, teflon. Như xy lanh tác động đơn làm việc
khi kéo, đệm đảm bảo kín khít của buồng trước với ti.
A-B các lỗ nối ren cho phép khí nén vào và thoát ra.
Một số kết cấu khác:
- Đáy sau và xy lanh liền một khối. Xy lanh được đúc và gia công. Vật
liệu là gang hoặc hợp kim nhẹ.
- Lắp chặt (loại không tháo được) : Thường gặp ở các đường kính nhỏ
hơn 25 mm.

- Xy lanh chất dẻo (Xy lanh đăc biệt).
•

Bảo trì:

Trừ vài trường hợp ngoại lệ, việc bảo trì được tiến hành giống như trường
hợp của xy lanh tác động đơn. Tất nhiên, ta không cần phải kiểm tra lò xo nữa
nhưng bù lại phải kiểm tra độ kín khít của cần.
Ghi chú: Đa số các xy lanh tác động đơn và tác động kép phải dùng không
khí sạch, lọc ở 40μ có dầu. Việc sử dụng vật liệu mới, vật liệu gia công cao và
các đệm kín tốt cho phép một số nhà thiết kế tạo ra các xy lanh làm việc với
không khí khô.

1.6 Van phân phối
1.6.1 Chức năng.
Van phân phối có thể thực hiện nhiều chức năng trên một mạng khí nén.
Một cách tổng quát, van phân phối có nhiệm vụ:
- Cho hoặc không cho dòng khí qua (mở hoặc đóng).
- Tập trung định hướng dòng chảy của luồng khí (phân phối). Lưu lượng
khó có thể đi từ nguồn cấp đến bộ phận chấp hành và từ bộ phận chấp hành ra
lối thoát.
Chức năng của van phân phối có thể cho phép việc cấp nguồn khí cho các
bộ phận chấp hành (van phân phối công suất) hoặc có thể chuyển đổi một tín
hiệu hay một lệnh (cảm biến cuối hành trình, bộ khuếch đại, bộ nhớ…).
1.6.2 Nguyên lý và kết cấu.


Van phân phối có hai loại:
- Các van phan phối kiểu nắp đậy.
- Các van phân phối kiểu con trượt.

Sự hiểu biết về các ưu nhược điểm của thiết bị này cho phép ta chọn lựa
chúng một cách chính xác.
Chúng ta hãy khảo sát các loại van phân phối khác nhau.
1.6.2.1 Van phân phối kiểu nắp đậy.

Thân (1) thường làm bằng nhôm, ta thấy: Một hoặc nhiều nắp đậy (2) tựa
trên đế tựa (3), các lõ xo (4), các đệm tĩnh (5) và một bộ phận điều khiển (6) có
thể dùng tay, cơ khí, khí nén, điện… để diều khiển khí vào cửa.
Tập hợp các nắp đậy và đế tựa bảo đảm một hoặc các chưc năng của van
phân phối. Các nắp đậy dạng bi, côn hoặc phẳng đè lên đế tựa có dạng phù hợp
thì đường khí bị ngắt. Khi nhấc các nắp đậy khỏi đé tựa thì dòng khí nén lưu
thông từ cửa có áp suất mạnh đến của có áp suất yếu hơn.
• Ưu điểm
- Kín khít: Chỉ có các van phân phối kiểu nắp đậy dảm bảo được độ kín
khít hoàn hảo giữa các lỗ của van phân phối.
- Tuổi thọ cao: Các chi tiết ít bị mòn trong các van phân phối.
- Có thể lam việc với không khí không bôi trơn vì các van phân phối này
không nhạy với bụi.
- Tác động rất nhanh: Với lượng dịch chuyển nhỏ của nắp đậy cũng cho
được một lượng không khí đáng kể đi qua.
•Nhược điểm


- Lực lái cao: Thông thường phải thắng được lực lò xo và áp suất nguồn
để sử dụng được tầng lái thường xuyên.
- Chế tạo: Ngoài loại van phân phối kiểu bi là loại rẻ chế tạo một van
phân phối kiểu van phức tạp hơn kiểu ngăn kéo. Do vậy giá thành đắt hơn.
- Số vị trí: Thông thường chỉ có 2 vị trí.
- Sự hoán vị các bộ nối của các cửa cấp nguồn và thoát thông thường
không thể được vì các van không kín khi đảo nguồn khí.

1.6.2.2 Van phân phối kiểu con trượt.
Chúng ta phân biệt:
- Con trượt trụ
- Con trượt phẳng
- Con trượt quay.
1.6.2.2.1 Con trượt kiểu trụ.
Các loại van phân phối này rẻ và phổ biến nhất.

Trong thân (1),thường làm bằng nhôm hoặc hợp kim nhôm, một con trượt
hình trụ (2) di chuyển.
Theo vị trí của con trượt điều khiển bởi khí nén,bằng điện,bằng tay…các
lỗ được thông nhau và luồng khí có thể được thiết lập hoăc ngắt
Độ kín khít,thông thường được bảo đảm bằng các đệm (3) (thông thường
hình xuyến)gắn trên thân hoặc lắp trên piston.Với mục đích làm giảm các cạnh
sắc khi khoan các lỗ để giảm mòn cho đệm, một chi tiết gọi là ống lót (4) được
đưa vào giữa thân và các ngăn trượt.Các lỗ nhỏ được khoan trên toàn bộ chu vi
bảo đảm việc phân phối lưu lượng.