tìm hiểu, nghiên cứu về khả năng của truyền động tự động khí nén, tìm hiểu cách thức tháo lắp khuôn máy đúc tự động và điều khiển, mô hình tạo khuôn của máy

Đồ án tốt nghiệp

CFMI 3A

Mục lục

Lời Mở Đầu
Kĩ thuật khí nén là một ngành khoa học nghiên cứu, khảo sát, vận dụng, ứng
dụng lý thuyết truyền động và lí thuyết điều khiển tự động trong sản xuất cũng nh
trong công nghiệp. Hệ thống khí nén đợc sử dụng rộng rãi vì những u điểm mà các
loại hệ truyền động khác không có đợc: điều khiển và sự dụng đơn giản, độ tin cậy
làm việc cao, dễ sửa chữa, bảo dỡng và thay thế, độ an toàn cao trong các môi trờng
làm việc dễ cháy, nổ và trong cả những môi trờng khắc nghiệt nh môi trờng phóng
xạ, hoá chất
Với những u điểm đó mà khí nén ngày càng đợc ứng dụng và sử dụng rộng
rãi trong các lĩnh vực công nghiệp và kĩ thuật.
Chúng em đã đi sâu tìm hiểu, nghiên cứu về khả năng của truyền động tự
động khí nén, tìm hiểu cách thức tháo lắp khuôn máy đúc tự động và điều khiển, mô
hình tạo khuôn của máy để từ đó đa ra hớng dẫn sử dụng và quy trình bảo dỡng
nhằm nâng cao hiệu quả làm việc, phòng chống h hỏng và đảm bảo an toàn trong
hoạt động sản xuất.
Đợc sự hớng dẫn tận tình của thầy Nhã Tờng Linh và sự giúp đỡ của các thầy
cô trong Trung tâm Đào tạo Bảo dỡng Công nghiệp đã tạo điều kiện cho chúng em
hoàn thành đồ án. Mặc dù có nhiều cố gắng, song do vốn kiến thức và thời gian còn
hạn hẹp nên đồ án của chúng em không tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em kính
mong nhận đợc sự góp ý chân thành, sự chỉ bảo tận tình của các thầy cô để đồ án
của chúng em đợc hoàn thiện hơn.
Sinh viên
Đặng Ngọc Hng
Hoàng Trờng
Đỗ Đình Công

Trung tâm ĐT Bảo Dỡng Công Nghiệp

1

ĐHBK HN


Đồ án tốt nghiệp

CFMI 3A

Chơng 1
hệ thống truyền động bằng khí nén
1.1. Khả năng ứng dụng của khí nén :
1.1.1. Trong lĩnh vực điều khiển :
Sau Chiến tranh thế giới thứ 2, nhất là vào những năm 50 và 60 của thế kỷ 20,
là thời gian phát triển mạnh mẽ của giai đoạn tự động hóa quá trình sản xuất; kỹ
thuật điều khiển bằng khí nén đợc phát triển rộng rãi và đa dạng trong nhiều lĩnh
vực khác nhau. Chỉ riêng ở Cộng hòa Liên bang Đức đã có 60 hãng chuyên sản xuất
các phần tử điều khiển bằng khí nén.
Hệ thống điều khiển bằng khí nén đợc sử dụng ở những lĩnh vực mà đó nguy
hiểm, hay xảy ra các vụ nổ nh các thiết bị phun sơn; các loại đồ gá kẹp các chi tiết
nhựa, chất dẻo; hoặc là đợc sử dụng cho lĩnh vực sản xuất các thiết bị điện tử vì điều
kiện vệ sinh môi trờng rất tốt và an toàn cao. Ngoài ra hệ thống điều khiển bằng khí
nén đợc sử dụng trong các dây chuyền rửa tự động; trong các thiết bị vận chuyển và
kiểm tra của thiết bị lò hơi, thiết bị mạ điện, đóng gói, bao bì và trong công nghiệp
hóa chất.
1.1.2. Hệ thống truyền động :
Các dụng cụ, thiết bị máy va đập :
Các thiết bị; máy móc trong lĩnh vực khai thác nh khai thác đá, khai thác than;

trong các công trình xây dựng nh xây dựng hầm mỏ; đờng hầm;
Truyền động quay :
Truyền động động cơ quay với công suất lớn bằng năng lợng khí nén giá thành
rất cao. Nếu so sánh giá thành tiêu thụ điện của động cơ quay bằng năng lợng khí
nén và một động cơ điện có cùng một công suất, thì giá thành tiêu thụ điện của một
động cơ quay bằng năng lợng khí nén cao hơn 10 đến 15 lần so với động cơ điện.
Nhng ngợc lại thể tích và trong lợng nhỏ hơn 30% so với động cơ điện có cùng công
suất.
Những dụng cụ vặn vít từ M4 đến M300, máy khoan : công suất khoảng
3,5kW; máy mài : công suất khoảng 2,5kW, cũng nh những máy mài với công suất
nhỏ nhng với số vòng quay cao 100.000 vòng/phút thì khả năng sử dụng động cơ
truyền động bằng khí nén phù hợp.
Truyền động thẳng :
Trung tâm ĐT Bảo Dỡng Công Nghiệp

2

ĐHBK HN


Đồ án tốt nghiệp

CFMI 3A

Vận dụng truyền động bằng áp suất khí nén cho truyền thẳng trong các dụng
cụ; đồ gá kẹp chặt chi tiết, trong các thiết bị đóng gói; trong các loại máy gia công
gỗ; trong các thiết bị làm lạnh, cũng nh trong hệ thống phanh hãm của ôtô.
Trong các hệ thống đo và kiểm tra :
Dùng trong các thiết bị đo và kiểm tra chất lợng sản phẩm.
1.2. Ưu - nhợc điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén

1.2.1. Ưu điểm :
Tính đồng nhất năng lợng giữa phần I và P (điều khiển và chấp hành) nên bảo
dỡng, sửa chữa, tổ chức kỹ thuật đơn giản, thuận tiện.
Không yêu cầu cao đặc tính kỹ thuật của nguồn năng lợng: 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
Tính đồng nhất năng lợng giữa các cơ cấu chấp hành và các phần tử chức
năng báo hiệu, kiểm tra, điều khiển nên làm việc trong môi trờng dễ nổ, và
bảo đảm môi trờng sạch vệ sinh.
Có khả năng truyền tải năng lợng xa, bởi vì độ nhớt động học khí nén nhỏ và
tổn thất áp suất trên đờng dẫn ít.
Do trọng lợng của các phần tử trong điều khiển khí nén nhỏ, hơn nữa khả
năng giãn nở của áp suất khí lứon, nên truyền động có thể đạt đợc vận tốc rất
cao.
1.2.2. Nhợc điểm :
Thời gian đáp ứng chậm so với điện tử
KHả năng lập trình kém vì cồng kềnh so với điện tử chỉ điều khiển theo chơng trình có sẵn. Khả năng điều khiển phức tạp kém.
Khả năng tích hợp hệ điều khiển phức tạp và cồng kềnh.
Lực truyền tải trọng thấp.
Trung tâm ĐT Bảo Dỡng Công Nghiệp

3

ĐHBK HN


§å ¸n tèt nghiÖp

CFMI – 3A

− Dßng khÝ nÐn tho¸t ra ë ®êng dÉn g©y tiÕng ån.
− Kh«ng ®iÒu khiÓn ®îc qu¸ tr×nh trung gian gi÷a hai ngìng

Trung t©m §T B¶o Dìng C«ng NghiÖp

4

§HBK HN


Đồ án tốt nghiệp

CFMI 3A

Chơng 2
Máy nén khí và thiết bị xử lý khí nén
2.1. Máy nén khí :
Nguồn khí nén cho một hệ thống khí nén đợc tính toán thích hợp và luôn luôn
đảm bảo chất lợng phù hợp. Khí đợc nén bởi máy nén khí và phân phối tới một hệ
thống phân phối khí trong nhà máy.
Để đảm bảo chất lợng của khí nén, không khí trớc khi bị nén phải đợc lọc sạch
bụi bẩn, sau khi bị nén cần phải xử lí làm lạnh và sấy khô trớc khi đa khí nén vào hệ
thống
Sự hoạt động sai chức năng của các thiết bị khí nén có thể giảm đáng kể trong
hệ thống nếu khí nén đợc xử lí tốt. Một số khía cạnh phải đợc xem xét kỹ khi chuẩn
bị khí cung cấp:
- Số lợng khí nén yêu cầu phải thỏa mãn nhu cầu hệ thống
- Kiểu máy nén khí phải sản xuất đủ lợng khí yêu cầu
- Yêu cầu áp suất

- Yêu cầu tích trữ
- Yêu cầu khí sạch
- Mức độ ẩm có thể chấp nhận để giảm mòn và giảm hoạt động khó khăn
- Bôi trơn các thiết bị nếu cần thiết
- Nhiệt độ của khí nén và ảnh hởng của nó tới hệ thống
- Các kích thớc đờng ống và các cỡ van để đáp ứng yêu cầu
- Lựa chọn vật liệu để phù hợp với môi trờng và yêu cầu của hệ thống
- Các điểm thoát nớc và lối xả trong hệ thống phân phối
- Sự bố trí của hệ thống phân phối để đáp ứng yêu cầu
Nh một nguyên tắc, các bộ phận khí nén đợc thiết kế cho áp suất hoạt động
lớn nhất 800 1000kPa (8 10 bar) nhng trong thực tế, nó đợc giới thiệu để
hoạt động trong khoảng 500 600 kPa (5 6 bar) cho mục đích kinh tế. Bởi
vì, áp suất tổn hao trong hệ thống phân phối.
Máy nén nên cung cấp trong khoảng 650 700 kPa (6,5 7 bar) để đạt đợc
những tính toán này. Một bình tích khí nên đợc lắp đặt để giảm sự dao động của áp
Trung tâm ĐT Bảo Dỡng Công Nghiệp

5

ĐHBK HN


Đồ án tốt nghiệp

CFMI 3A

suất. Trong vai trờng hợp, mục nhận cũng đợc sử dụng để miêu tả một bình tích
khí.

Trung tâm nén khí kiểu piston

(1)Máy nén

(5) Lọc hút và bộ giảm ồn

(2)Động cơ điện

(6) Móng

(3)Bộ làm sạch sau cùng

(7) Thông gió

(4)Lọc hút sạch sau cùng

(8) Bình chứa

Nguyên lý hoạt động :
- Nguyên lý thay đổi thể tích : Không khí đợc dẫn vào buồng chứa, ở đó thể
tích của buồng chứa sẽ nhỏ lại. Nh vây, theo định luật Boyle Mariotte áp
suất trong buồng chứa sẽ tăng lên. Máy nén khí hoạt động theo nguyên lý
này.
VD : nh máy nén khí kiểu piston, bánh răng, cánh gạt,
- Nguyên lý động năng : Không khí đợc dẫn vào buồng chứa, ở đó áp suất khí
nén đợc tạo ra bằng động năng của bánh dẫn. Nguyên tắc hoạt động này tạo
ra lu lợng và công suất rất lớn. Máy nén khí hoạt động theo nguyên lý này.
VD : nh máy nén khí kiểu ly tâm.
Trung tâm ĐT Bảo Dỡng Công Nghiệp

6

ĐHBK HN


Đồ án tốt nghiệp

CFMI 3A

Phân loại :
Các loại máy nén

Máy nén tịnh
tiến

Máy nén
kiểu piston

Máy nén kiểu
piston

Máy nén
kiểu màng

Máy nén kiểu
Roto cánh gạt

Máy nén
hớng kính

Máy nén kiểu
trục vít

Máy nén tourbine

Máy nén
hớng trục

Máy nén kiểu
Root

2.2. các thiết bị xử lý khí nén :
2.2.1. Van phân phối :
- Chức năng :
Van phân phối có thể thực hiện nhiều chức năng trên một mạch khí nén.
Một cách tổng quát, van phân phói có nhiệm vụ:
- Cho hoặc không cho dòng khí qua (mở hoặc đóng)
- Tập chung, định hớng dòng chẩy của luồng khí (phân phối). Lu lợng của lu
chất có thể đi từ nguồn cấp đến bộ chấp hành và từ bộ chấp hành ra lối thoát.
- Chức năng của van phân phối có thể cho phép việc cấp nguồn khí cho các bộ
chấp hành (van phân phối công suất) hoặc chuyển đổi một thông tin hay một
lệnh (cảm biến cuối hành trình, các bộ khuyếch đại, bộ nhớ...)
- Nguyên lý và công nghệ :
Trung tâm ĐT Bảo Dỡng Công Nghiệp

7

ĐHBK HN


Đồ án tốt nghiệp

CFMI 3A

Ta có hai họ lớn của van phân phối :
- Các van phân phối kiểu van (nắp đậy)
- Các van phân phối kiểu thanh kéo
Sự hiểu biết về các u nhợc 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.

2.2.2. Van phân phối kiểu van :

Thân (1) thờng làm bằng nhôm, ta thấy: một hoặc nhiều van (2) tựa trên ghế
tựa (3), các lò xo (4), các đệm tĩnh (5) và mộ bộ phận điều khiển (6) có thể dùng
tay, cơ khí, khí nén, điện ... không khí vào hay ra qua các lỗ đợc dự kiến bởi tác
dụng này.
Tập hợp các van / đế tựa đảm bảo một hoặc các chức năng của van phân phối.
Nếu van cầu (bi), côn hoặc phẳng trên đế tựa có dạng phù hợp với van, đờng không
khí bị ngắt quãng. Nhấc khỏi ghế tựa, ta có một luồng khí nén lu thông từ lỗ có áp
suất mạnh hơn đến lỗ có áp suất yếu hơn.

Trung tâm ĐT Bảo Dỡng Công Nghiệp

8

ĐHBK HN


Đồ án tốt nghiệp

CFMI 3A

Ưu điểm
- Kín khít: chỉ có các loại van phân phối kkiểu van bảo đảm đợc độ khín khít
hoàn hảo giữa các lỗ của van phân phối.
- Tuổi thọ rất cao: ít chi tiết bị mòn trong các van phân phối này vì chúng rất
bền.
- Có thể làm việc với không khí không bôi trơn vì các van phân phối này không
nhạy với bụi.
- Mở rất nhanh: với lợng dịch chuyển nhỏ của van cũng không cho đợc một đờng đi không khí đáng kể.
Nhợc điểm
- Lực lái cao: thông thờng, phải thắng đợc lực lò xo và áp suất nguồn để sử
dụng đợc tầng lái thờng xuyên.
- Chế tạo: ngoài van phân phối kiểu bi là loại rẻ chế tạo một van phân phối
kiểu phức tạp hơn kiểu ngăn kéo. Do vạy giá thành đắt hơn.
- Các vị trí: thông thờng chỉ có hai vị trí.
- Sự hoán vị các bộ nối của các lỗ cấp nguồn và thoát thông thờng không thể đợc vì các van không nhất thiết là kín khi đảo nguồn khí.
Van phân phối kiểu thanh kéo : Chúng ta phân biệt:
- Thanh kéo trụ
- Thanh kéo phẳng
- Thanh kéo quay
Thanh kéo trụ
Các loại van phân phối này rẻ và phổ biến nhất.

Trung tâm ĐT Bảo Dỡng Công Nghiệp

9

ĐHBK HN

Đồ án tốt nghiệp

CFMI 3A

Trong thân (1), thờng làm bằng nhôm hoặc hợp kim nhôm, một thanh kéo hình
trụ (2) di chuyển (hoặc con trợt hoặc piston).
Theo vị trí của con trợt điều khiển bởi khí nén, điện, tay , các lỗ đợc thông
nhau và luồng khí co thể đợc thiết lập hoặc ngắt.
Độ kín khít, thông thờng đợc bảo đảm bằng các đệm (3) (thông thờng 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) đợc đa vào giữa
thân và các ngăn trợt. các lỗ nhỏ đợc khoan trên toàn bộ chu vi đảm bảo việc phân
bố lu lợng.
Ta cũng thấy các loại van phân phối không có đệm. Độ kín khít đợc đảm bảo
bằng cách chỉnh giữa ngăn trợt và lỗ. Các khe hở là rất nhỏ (vài micromet). Các van
phân phối này có tuổi thọ lớn nhng giá thành cao và đòi hỏi không khí lọc.
Ưu điểm
- Lực lái nhỏ: chỉ cần thắng lực ma sát
- Chế tạo đơn giản từ đó giá thành hạ
- Các vị trí: dễ dàng ta có đợc hơn hai vị trí
- Đa năng: độ kín khít bảo đảm bởi các đệm hình xuyến cho phép đảo ngợc dễ
dàng các lỗ. Do vậy các van phân phối kiểu này thông thờng đợc dùng để
thiết kế nhiều kiểu điều khiển khác nhau.
Nhựơc điểm
- Độ kín khít: do khe hở cần thiết để hoạt động và do độ mòn của các đệm, ta
không thể có đợc một độ kín khít hoàn hảo và lâu bền.
- Bảo quản tuổi thọ: vận hành nhiều của thanh kéolàm mòn các đệm. các
đẹm phải đợc thay thế, các van phân phối này cần khí bôi trơn và lọc. Chúng
phải chịu hàng triệu chu kỳ làm việc.
- Thời gian đáp ứng: do hành trình cần thiết để dịch chuyển thanh trợt, việc mở

là từ từ. Do vậy, thời gian đáp ứng lâu hơn van phân phối kiểu van.

Trung tâm ĐT Bảo Dỡng Công Nghiệp

10

ĐHBK HN


Đồ án tốt nghiệp

CFMI 3A

Thanh kéo phẳng

Việc hoán chuyển các dòng khí giữa các lỗ khác nhau đợc đảm bảo bởi các
thanh trợt (con chạy) phẳng 1 trợt trên chi tiết 2. Con chạy đợc kéo bởi thanh kéo
hình trụ điều khiển bằng khí nén hoặc bằng điện, thanh kéo này đợc áp vào chi tiết
(2) bởi lò xo (3) và bởi khí nguồn.
Ưu điểm
- Tuổi thọ rất cao do ít mòn và bù trừ khe hở giữa con chạy và chi tiết (2) một
các tự động
- Độ kín khít rất tốt tơng tự nh van phẳng
- Lực điều khiển nhỏ (ma sát)
Nhợc điểm : Chế tạo đắt hơn
Thanh kéo xoay

Mâm xoay (1) đợc kéo bởi một bộ điều khiển thờng là bằng tay (3) (đòn bẩy
hoặc bàn đạp), trợt trên bề mặt (2). Dịch chuyển này cho phép các lỗ thông nhau.
Các van phân phối này cứng vững, sử dụng hạn chế, chủ yếu đợc dùng dới dạng van

phân phối 3 vị trí.
Trung tâm ĐT Bảo Dỡng Công Nghiệp

11

ĐHBK HN


Đồ án tốt nghiệp

CFMI 3A

2.2.3. Ký hiệu và biểu diễn
- Ký hiệu
Nh chúng ta đã nói ở các chơng trớc, các ký hiệu không cho thông tyin về
công nghệ sử dụng, chúng chỉ đơn thuần về loại thiết bị dang xét.
Một cách tổng quát, ta ký hiệu van phân phối bởi:
- Số lỗ
- Số vị trí
- Độ ổn định
- Loại điều khiển
- Loại phản hồi nếu có
Lỗ
Trớc đây ký hiệu bằng các chữ cái, hiện nay các lỗ trong khí nén
hiệu bằng các số trên các sơ đồ và trên các linh kiện.

đ ợc ký

Để ký hiệu, ta chỉ tính:
- Lỗ cấp nguồn (luồng khí nén đến), đợc ký hiệu bởi 1(trớc đây P)

- Các lỗ sử dụng (lối ra về các bộ phận chấp hành) đợc ký hiệu bởi các số
chẵn 2, 4, (trớc đây A, B, C)
- Các lỗ thoát, ký hiệu bằng các số lẻ 3, 5, (trớc đây R, S, T)
Ta không xét đến các lỗ điều khiển nếu có vì các lỗ này không ảnh hởng đến
việc chọn loại van phân phối. Chúng ta ký hiệu là 12 (1 đến 2), 14 (1 đến 4) (trớc
đây X Y Z).
Vị trí
Các vị trí thể hiện các sự hoán chuyển có thể đợc của van phân phối. Trong
khí nén, ta sử dụng chủ yếu các nan phân phối 2 vị trí, thỉnh thoảng van phân phối 3
vị trí.
Việc phân biệt các vị trí sau là quan trọng:
- Vị trí không là vị trí mà các chi tiết di động của van phân phối chiếm khi van
cha bị tác động. Đây là vị trí bình thờng hoặc tự nhiên.
VD : đó là vị trí xác định dới tác dụng của lò xo phản hồi.
Trung tâm ĐT Bảo Dỡng Công Nghiệp

12

ĐHBK HN


Đồ án tốt nghiệp

CFMI 3A

- Vị trí nghỉ là vị trí mà các chi tiết di động của van phân phối chiếm sau khi
lắp, khi máy ở trạng thái nghỉ có áp suất. ở trạng thái này, máy sẵn sàng hoạt
động.
VD : cách ký hiệu
-

Van phân phối 3/2: van phân phối 3 lỗ, 2 vị trí

-

Van phân phối 5/3 : van phân phối 5 lỗ, 3 vị trí

Tính ổn định
Đơn ổn: chỉ một van phân phối 2 vị trí hoặc nhiều hơn, trở lại vị trí không
một cách hệ thống khi không còn bị tác động nữa. Việc trở về này là do phản hồi cơ
(lò xo) hoặc khí nén.
Một van phân phối đơn ổn 2 hoặc 3 lỗ đợc gọi là thờng đóng (NF) nếu không
khí không thể đi qua ở vị trí KHÔNG. Trờng hợp ngợc lại, gọi là thờng mở (NO).
Nhị ổn: ký hiệu một van phân phối hai vị trí vẫn còn hoán chuyển nhau ssau
khi mất tín hiệu điều khiển.
Điều khiển
Có nhiều loại khác nhau: tay, cơ, khí nén, điện, ...
Điều khiển đợc gọi là trực tiếp nếu bộ điều khiển tác độnh trực tiếp lên van
hoặc thanh kéo của van phân phối.
Điều khiển đợc gọi là gián tiép, đợc lái, đợc khuyếch đại nếu nh bộ điều
khiển tác động lên mặt bộ khuyếch đại khí nén (tầng lái) và bộ khuyếch đại này tác
động lên van phân phối.
- Biểu diễn
Các quy tắc cơ bản
-

Các vị trí đợc thể hiện bởi các hình vuông

-

Có bao nhiêu vị trí có bấy nhiêu hình vuông kế nhau

Trung tâm ĐT Bảo Dỡng Công Nghiệp

13

ĐHBK HN


Đồ án tốt nghiệp
-

CFMI 3A

Các bộ nối của các lỗ nguồn, lỗ sử dụng, lỗ thoát đợc thể hiện trong một ô
bởi các ghạch ngắn sao cho:

-

Nguồn và thoát cùng một bên

-

Sử dụng ở phía đối diện

-

Ta lại thấy các lỗ này trong mỗi hình vuông kế nhau

-

Vị trí của các lỗ đợc xác định trong một hình vuông và giống hệt vậy trong
mỗi hình vuông

-

Chức năng tơng ứng với một vị trí của van phân phối đợc thể hiện trong hình
vuông bởi:
+

Nếu không khí đi qua: một đờng dẫn băng ngang hình vuông với đầu mũi
tên chỉ chiều dòng khí.

+

Nếu không khí đi qua: một đờng dẫn bị ngắt

+

Các điều khiển đợc đặt trên cạnh nhỏ của ký hiệu

Điều khiển : Ta gặp nhiều chế độ điều khiển và các ký hiệu nh sau:
Điều khiển trực tiếp
- Bằng tay
+ Tổng quát
+ Bằng đòn bẩy
+ Nút nhấn

Trung tâm ĐT Bảo Dỡng Công Nghiệp

14

ĐHBK HN


Đồ án tốt nghiệp

CFMI 3A

+ Bằng bàn đạp
Loại điều khiển này có thể gắn với một bộ phận cơ khí
- Điều khiển cơ
+ Bằng nút
+ Bằng con lăn
+ Bằng lò xo
+ Bằng con lăn đơn hớng
- Điều khiển khí nén
+ Bằng áp suất
+ Bằng áp suất vi sai
+ Bằng giảm áp hoặc sụt áp suất
- Điều khiển điện
+ Bằng nam châm điện 1 cuộn dây
?

+ Bằng nam châm điện 2 cuộn dây tác dụng ngợc nhau

?

?

- Định vị trí giữa
Các van phân phối 3 vị trí có thể đa về vị trí giữa bằng cách:
0.00 daN

0.00 daN

?

Trung tâm ĐT Bảo Dỡng Công Nghiệp

?

15

ĐHBK HN


Đồ án tốt nghiệp

CFMI 3A

+ Định tâm bằng lò xo
+ Định tâm bằng khí nén

Điều khiển gián tiếp
Trong trờng hợp này, các điều khiển trực tiếp trên đây tác động vào một van
phân phối lái.
- Bằng cách tác dụng 1 áp suất
- Bằng giảm áp hay sụt áp
Tuy nhiên, việc cấp nguồn lái có thể độc lập, ta nói cấp nguồn bên ngoài

Các thí dụ về điều khiển gián tiếp:
+ Điều khiển khí gián tiếp (đợc khuyếch đại) với nguồn bên trong lái.
+ Điều khiển điện gián tiếp (đựoc khuyếch đại) một cuộn dây với việc cấp
nguồn bên ngoài của lái.
2.3. Xy lanh
2.3.1. Chức năng
Chuyển động tổng hợp của các cơ cấu chấp hành này thông thờng là tuyến
tính. áp suất và lu lợng khí nén, theo thứ tự, cung cấp là lực và vận tốc.
2.3.2. Các loại Xy lanh khác nhau
Ta phân biệt hai loaị xy lanh:
- Loại tác động đơn.
- Loại tác động kép.
Trong mỗi một loại, các nhà chế tạo đã thiết kế các xy lanh đợc gọi là đặc
biệt mà ta sẽ khảo sát kỹ hơn cho các ứng dụng không cổ điển.
Kết cấu xy lanh thông thờng gồm có:
+ Các bộ phận cố định (vỏ, đáy trớc và đáy sau)
+ Các bộ phận di động (piston, cần).
Trung tâm ĐT Bảo Dỡng Công Nghiệp

16

ĐHBK HN


Đồ án tốt nghiệp

CFMI 3A

- Xy lanh tác động đơn
Chức năng

Theo định nghĩa, một xylanh tác động đơn chỉ cung cấp công theo một chiều
duy nhất. Từ đó, ta phân biệt :
+ Xylanh tác động đơn làm việc khi đẩy.
+ Xylanh tác động đơn làm việc khi kéo.
Nguyên lý
Buồng phía trái của piston (phía đối diện với tải) đợc đặt dới áp suất của lỗ A.
Lỗ B cho phép phía phải của píttông thông với áp suất bên ngoài, phía phải của
píttông chịu một lực F truyền tải qua trung gian một ti.

Hành trình phản hồi của xilanh đợc thực hiện sau khi xả phía áp suất, tuỳ trờng
hợp :
- Bởi trọng lực

Trung tâm ĐT Bảo Dỡng Công Nghiệp

17

ĐHBK HN


Đồ án tốt nghiệp

CFMI 3A

Phơng pháp này đơn giản nhng chỉ ứng dụng cho các chuyển động dịch chuyển
là thẳng đứng.
- Bởi lò xo

ứng dụng này phổ biến nhất trong các xilanh tác động đơn. Tuy nhiên, hành
trình làm việc thờng là ngắn và phạm vi ứng dụng chỉ trong các công việc đơn giản :

kẹp, lựa
Lò xo (rất khó có thể đặt bên ngoài) chỉ dùng để đa ti về vị trí ban đầu.
Công nghệ
Tất cả xilanh đều đợc cấu thành bởi hai tập hợp các chi tiết:
- Các chi tiết tiêu chuẩn hay chung phụ thuộc vào: đáy, piston...
- Các chi tiết riêng thay đổi theo hành trình : thân, ti, thanh kéo, lò xo

1. Đáy sau của xylanh : làm bằng đồng thau, thép, nhôm đúc, chất dẻo.
2. Vành làm kín : làm bằng nhôm, đồng, chất dẻo, klingérite.
3. Vành xiết.
Trung tâm ĐT Bảo Dỡng Công Nghiệp

18

ĐHBK HN


Đồ án tốt nghiệp

CFMI 3A

4. Đệm kín.
5. Đệm piston : làm bằng pertuan, viton, teflon. Đệm bảo đảm kín khít theo
một chiều.
6. Piston : bằng nhôm, hợp kim nhẹ.
7. Thân xilanh : đa số các xilanh có đờng kính lớn hơn 25mm đợc lắp chặt và
không thể tháo đợc. Thân xilanh cũng có thể chế tạo từ các loại vật liệu
khác :
- Nhựa EPÔXY (lợi về trọng lợng, trạng thái bề mặt tốt, chống ăn mòn).
- Đồng thau cho các xylanh thật nhỏ.

- Chất dẻo.
8. Lò xo nén, chỉ dùng để đa xylanh về vị trí ban đầu.
9. Đáy trớc.
10.Bạc dẫn hớng: làm bằng vật liệu chống ma sát (đồng thanh hoặc nhôm teflon
hoá), cho phép dẫn hớng cần.
11. Đệm : ngăn bụi không cho vào xylanh.
12.Cần : thép mạ crôm, thờng ghép bằng ren vào piston, đối với xylanh nhỏ thì
dán hoặc lắp chặt.
A: lỗ nối đợc lỗ ren cho phép nối xylanh với nguồn khí nén.
B: lỗ nối đợc hoặc không tuỳ theo kích thớc và sự tiêu chuẩn hoá của xylanh.
Lỗ xả khí thờng đợc chế tạo có ren hoặc không ren cho phép xả áp vào khí
quyển của buồng phản hồi (đôi khi có thể lọc).
Ngoài ra, còn có các kiểu thiết kế khác nh :
+ Đáy sau đúc liền với xilanh : bằng gang hoặc hợp kim nhẹ.

Trung tâm ĐT Bảo Dỡng Công Nghiệp

19

ĐHBK HN


Đồ án tốt nghiệp

CFMI 3A

+ Xilanh lắp chặt.
+ Xilanh chất dẻo. (xem xilanh đặc biệt).
+ Xilanh làm việc khi kéo : chức năng của các lỗ A và B đảo ngợc nhau.
Xilanh đợc gắn thêm một đệm phụ để tăng độ kín khít của cần.

Trong trờng hợp này, đệm (4) phải làm việc theo chiều ngợc lại.
+ Xilanh màng.
Các tiêu chuẩn làm việc khác có thể đề ra :
- Độ kín khít của piston :
Xylanh chịu áp lực không bị rò rỉ trớc. Ta đa cần đến các vị trí khác nhau của
hành trình, sự rò rỉ có thể đến từ một điểm mòn xác định trên ống hoặc từ
đệm của piston.
- Khe hở dẫn hớng của cần.
Khi độ hở không bình thờng thì phải kiểm tra cần, vòng chống ma sát và độ
thẳng của xilanh.
- Độ đàn hồi của lò xo.
Lực của lò xo nằm trong khoảng từ 0,2 đến 20 daN tuỳ theo đờng kính xilanh.
- Bảo dỡng xylanh.
Trớc khi tiến hành tháo, trớc tiên phải lau chùi kỹ bên ngoài xylanh.
Sau giai đoạn cần thiết này, để xylanh lên một miếng vải sạch. Tất cả các chi
tiết của xylanh đợc để lên miếng vải sạch này, lau chùi từng chi tiết và rồi kiểm tra:
+ Trạng thái bề mặt của ống (7). Tất cả các vết xớc do phoi hoặc va chạm
đều làm h đệm khí (4)
+ Vết tiếp xúc của piston.
+ Trạng thái của các đệm khí (4),(2),(11).
+ Trạng thái của lò xo phản hồi.
+ Trạng thái của cần piston cũng nh của bạc chống ma sát.
Trung tâm ĐT Bảo Dỡng Công Nghiệp

20

ĐHBK HN


Đồ án tốt nghiệp

CFMI 3A

Ngoài ra, phải kiểm tra độ sạch của các ống dẫn khí, các mạch khí giảm chấn
nếu có.
Lắp xilanh lại cho một ít dầu vào các chi tiết trợt cũng nh bề mặt bên trong của
ống.
Ghi chú: Các đệm phải đợc để ở nơi khô, không có ánh sáng. Ghi nhớ rằng ta
nên trữ các đệm theo đờng kính tiêu chuẩn hơn là theo chiều dài hành trình.
- Xylanh tác động kép
Nhiệm vụ
Trái với loại tác động đơn, loại xylanh này cho một lực cần thiết đế sinh công
khi đi cũng nh khi về.
Đợc cấp khí nén theo cả hai chiều di và về.
Nguyên lý
Để sinh công theo một chiều, ta phải đặt một buồng thích hợp dới áp suất và
buồng kia xả.
VD : Nếu ta muốn xylanh sinh ra một lực khi đẩy, ta cấp khí cho buồng A và
buồng B thông khí trời.

Công nghệ
Ngoài một số đặc điểm giống nh các xilanh tác động đơn ở trên, các xilanh
tác động kép có đặc điểm khác biệt sau :
Trung tâm ĐT Bảo Dỡng Công Nghiệp

21

ĐHBK HN

Đồ án tốt nghiệp

CFMI 3A

+ 4 : Đệm kín của piston (làm bằng perbunan, viton hoặc teflon). Đệm
này bảo đảm kín khít theo hai chiều.
+ 13 : Đệm kín perbunan, viton, téflon. Nh xilanh tác động đơn làm việc
khi kéo, đệm bảo đảm kín khít của buồng trớc với ti.
A B : các lỗ nối ren cho phép khí nén vào và thoát ra.
Các kiểu có kết cấu khác cũng đợc đề ra:
- Đáy sau và xylanh liền một khối. Xylanh đợc đúc và gia công. Vật liệu
là gang hoặc hợp kim nhẹ.
- Lắp chặt (loại không tháo đợc) : thờng gặp ở các đờng kính nhỏ hơn 25
mm.
- Xylanh chất dẻo (xem xylanh đặc biệt).
Bảo trì
Trừ vài trờng hợp ngoại lệ, việc bảo trì đợc tiến hành giống nh trờng hợp của
xylanh tác động đơn. Tất nhiên, ta không cần phải kiểm tra lò xo nữa nhng bù lại
phải kiểm tra độ kín khít của cần.
Ghi chú : Đa số các xylanh tác động đơn và tác động kép phải dùng không khí
sạch, lọc ở 40à có dầu. Việc sử dụng vật liệu mới, với chất liệu gia công cao
và các đệm kín tốt cho phép vài nhà thiết kế đề xuất các xilanh làm việc với
không khí khô.
2.3.3. Các loại giảm chấn :
- Giảm chấn ở cuối hành trình
Trung tâm ĐT Bảo Dỡng Công Nghiệp

22

ĐHBK HN

Đồ án tốt nghiệp

CFMI 3A

Theo tải phải dịch chuyển m và theo vận tốc v đạt đợc ở cuối hành trình, ta tạo
ra một năng lợng quan trọng (Ec=1/2mv2) mà xylanh phải hấp thụ tức thời ở cuối
hành trình, từ đó sinh ra hiện tợng va chạm.
Các va đập không thể chấp nhận này (trừ trờng hợp các máy đập), vấn đề tuổi
thọ của xylanh đã đa đến việc sử dụng các bộ giảm chấn ở cuối hành trình.
- Giảm chấn đàn hồi
Va chạm ở cuối hành trình với một vật liệu đàn hồi (cao su).
Ghi chú : Loại giảm chấn này không thấy trên ký hiệu.
- Giảm chấn khí
Nguyên lý :

ở cuối hành trình, piston giảm chấn (2) đi vào đáy xylanh. Đệm kín ngăn cản
không khí thoát một cách bình thờng, điều này tạo ra một bộ đệm khí giảm chấn
(nén).
Để cho xylanh có thể kết thúc hành trình, đệm khí này thoát ra theo (4) và bị
thắt lại một cách điều chỉnh đợc bởi vis (5). Khi ngõ càng thắt nhỏ việc giảm chấn
càng đáng kể và ngợc lại.
Lúc khởi động xylanh, theo chiều ngợc lại, van một chiều (6) cho phép piston
của xylanh nhận một cách tức thời áp suất trên toàn bộ bề mặt, và do đó có lực lớn,
vận tốc lớn.
Bảo trì
13.Kiểm tra tình trạng của đệm (1) và của piston (2)
Trung tâm ĐT Bảo Dỡng Công Nghiệp

23

ĐHBK HN


Đồ án tốt nghiệp

CFMI 3A

14.Theo dõi độ sạch của đờng thoát (4)
15.Kiểm tra tình trạng của mũi (5) và của CAR (6)
Để kiểm tra giảm chấn ở cuối hành trình, vặn tối đa vis (5) về phía đáy.
Tuỳ theo trờng hợp, kéo hoặc đẩy ti của piston đến tận vị trí giảm chấn, rồi
dùng tay tác động theo chiều này. Ta sẽ cảm nhận phản lực đàn hồi của piston.
Vặn từ từ vis (5) theo chiều mở, độ đàn hồi giảm từ ti chuyển động càng nhanh
với sự thoát khí theo lỗ nối đặt gần bộ giảm chấn.
Ghi chú :
Ta luôn thấy đợc có một phản lực đàn hồi ở cuối hành trình (ổ chặn cao su) ở
phía đối diện một hệ thống giảm chấn đàn hồi.
2.3.4. Cố định các Xy lanh
Tuỳ theo ứng dụng, các nhà thiết kế đề ra nhiều chế độ cố định cho nhiều loại
xylanh.
Trên thân máy
16. Trên các đáy trớc và sau một cách trực tiếp (vd: trên thanh kéo).
17. Trên các vành trớc hoặc sau.
18. Trên các eke cao, thấp, thờng, rộng.
19. Trên khớp trớc hoặc sau.
20. Trên các vùng trung tâm.
Với phần tử dịch chuyển
21.Ti lỗ

22. Ti trục
23. Ti khớp xoay
24. Ti có ren
25. Khớp nối xoay
- Xác định một xylanh

Trung tâm ĐT Bảo Dỡng Công Nghiệp

24

ĐHBK HN


Đồ án tốt nghiệp

CFMI 3A

Từ việc khảo sát các chi tiết trang bị cho máy tự động, các chế độ tải, các
nhiệm vụ phải thực hiện vá các nhịp phải tuân theo của mỗi xylanh. Ta có thể xác
định :
26. Kiểu xylanh
27. Đờng kính, hành trình.
28. Kiểu giảm chấn, nếu có
29. Phát hiện từ (hoặc loại khác)
30. Các yếu tố đặc biệt: ống, đệm đặc biệt
31. Kiểu cố định (xylanh và ti).
- Tính toán đờng kính của xylanh
ở đây, tôi trình bày một phơng pháp tính nhanh để xác định đờng kính xylanh
theo lực tác dụng cần có. Để chính xác hơn, cần phải kể đến :
- Chế độ hoạt động của xylanh: đẩy, kéo, theo hai chiều.

- Năng lợng giảm chấn ở cuối hành trình (ảnh hởng của vận tốc).
- Đờng kính ti (có thể bị mất ổn định ở các hành trình lớn).
Các lực cần phải khắc phục bởi một xylanh (F hữu ích) phụ thuộc:
- Quán tính của phần tử di động theo khối lợng và gia tốc.
- Ma sát của các đệm tăng lên theo áp suất.
- Ma sát của các dẫn hớng cơ khí đợc xác định tuỳ theo từng trờng hợp.
- áp suất thoát phản hồi.
Chúng ta biết rằng:
Fth=pxS
Fth : daN
P : bars
S : cm2
Công thức này áp dụng cho các xylanh tuỳ từng trờng hợp :
- Xylanh tác động đơn:

Flt = p x (Spiston Flò xo)
Trung tâm ĐT Bảo Dỡng Công Nghiệp

25

ĐHBK HN