Bài Giảng Cơ Sở Lý Thuyết Về Khí Nén

TRƯỜNG TRUNG CẤP NGHỀ GIA LAI
------O0O------

CHƯƠNG I
CÔ SÔÛ LYÙ THUYEÁT VEÀ KHÍ NEÙN

Ho Chi Minh city, September 2010


Mục đích của môn học
 Hiểu chức năng, nguyên lý làm việc của các phần tử khí nén,
điện -khí nén, thủy lực, điện thủy lực.
 Có kiện thức để thiết kế mạch điều khiển khí nén, điện khí nén,
thủy lực, điện thủy lực.
 Đọc và phân tích được các hệ thống điều khiển bằng khí nén,
thủy lực, điện thủy lực trong thực tế.
 Phát hiện lỗi cúa các phần tử và hệ thống, sữa chữa và bảo
dưỡng hệ thống.


Tài liệu tham khảo
 Tài liệu tham khảo chính:
[1] Nguyễn Ngọc Phương, Hệ thống điều khiển
bằng khí nén, NXB Giáo dục, 1999.
[2] Nguyễn Ngọc Phương, Hệ thống điều khiển
bằng thủy lực, NXB Giáo dục, 2000

 Các tài liệu khác
[1] Andrew A. Parr, Hydraulics and Pneumatics,
Elsevier Science & Technology Books

CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ KHÍ NÉN
1.1. Tổng quan
1.1.1. Lòch sử
1.1.2. Ứng dụng
1.1.3. Ưu và nhược điểm
1.2. Cơ sở lý thuyết
1.2.1. Đơn vò sử dụng
1.2.2. Áp suất
1.2.3. Lực
1.2.4. Lưu lượng
1.2.5. Các đònh luật khí
1.3. Cấu trúc cơ bản của HT điều khiển tự động khí nén
1.4. Các phương pháp điều khiển tự động trong HT khí nén


TỔNG QUAN
 Khí nén là một phần của lưu chất với không khí
hoặc các loại khí khác được nén lại.
Pneumatics: xuất phát từ tiếng Hy Lạp là Pneuma có nghóa là
khí, gió hoặc hơi thở.

 Điều khiển khí nén được thiết kế với mục đích
hướng dòng chảy của khí nén theo các mạch để
điều khiển cơ cấu chấp hành.
 Các dòng chảy dưới dạng năng lượng khí nén sẽ
điều khiển cơ cấu chấp hành thực hiện chuyển
động tònh tiến hay quay.

LỊCH SỬ
 Cuối thế kỷ XVII, Torricelli, Mariotte và sau đó là Bernoulli đã
tiến hành nghiên cứu các lý thuyết và ứng dụng liên quan đến áp
suất và lực đi ra từ các lỗ trên các thùng chứa nước và các đường
dẫn. Blaise Pascal đưa ra các đònh luật nền tảng của khoa học
thủy lực.
 Cuối những năm 1930 và đặc biệt là trong khoảng thời gian chiến
tranh TG thứ II, các hệ thống điều khiển bằng lưu chất được sử
dụng rộng rãi và phát triển khá mạnh, được ứng dụng rộng rãi
trong các máy móc sản xuất.
 Vào năm 1951 các ứng dụng trong công nghiệp tăng rất nhanh,
các hội nghò được tổ chức như Detrit, Michigan với mục đích hình
thành nên một tiêu chuẩn cho các thiết bò khí nén và thủy lực.
 Vào năm 1966, một hệ thống ký hiệu được đưa ra bởi Viện tiêu
chuẩn Hoa Kỳ (United States America Standards Institute). Khi
chúng ta sử dụng các ký hiệu này, người bảo trì dễ dàng thay thế
và sửa chữa các thiết bò trong hệ thống, dễ dàng phán đoán các
lỗi hư hỏng của hệ thống bằng cách tham khảo các catalogue của
nhà sản xuất.


ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG
ĐIỀU KHIỂN BẰNG KHÍ NÉN
 Có thể sử dụng ở trong những môi trường khắc
nghiệt, lónh vực nguy hiểm.
 Sản xuất, lắp ráp các thiết bò điện tử & chế biến
thực phẩm vì điều kiện vệ sinh môi trường rất tốt
và độ an toàn cao.
 Các dây chuyền tự động: đóng gói, vận chuyển,
cấp phôi, gá đặt… sản xuất dược phẩm, hoá chất,

nước giải khát,….


ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG
ĐIỀU KHIỂN BẰNG KHÍ NÉN

Máy cắt giấy và hệ thống cấp dung dòch vào chai
bằng hệ thống khí nén





ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG
ĐIỀU KHIỂN BẰNG KHÍ NÉN










ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG
ĐIỀU KHIỂN BẰNG KHÍ NÉN


ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG

ĐIỀU KHIỂN BẰNG KHÍ NÉN
S1

S2
S4

Xy lanh A
B1

S3
Xy lanh B

Quy trình đẩy chi tiết với hai xy lanh


So sánh hệ thống khí nén, thủy lực và điện
Nguồn năng lượng
Tích trữ năng lượng
Hệ thống phân phối
Giá thành năng lượng
Cơ cấu chấp hành
quay
Cơ cấu chấp hành
tuyến tính
Lực có thể điều khiển

Nhược điểm chính

Điện

Thủy lực

Khí nén

Thường sử dụng
nguồn cung cấp bên
ngoài
Giới hạn (pin)

Động cơ điện hoặc
động cơ diesel

Động cơ điện hoặc
động cơ diesel

Giới hạn (bộ tích áp)

Tốt với rò rỉ ít
Động cơ Ac và DC.
Điều khiển động cơ
Dc dễ. Động cơ AC rẻ
Khoảng hành trình
ngắn sử dụng
solenoid hoặc thông
qua chuyển đổi cơ khí
Có thể điều khiển với
động cơ DC và
solenoid. Tuy nhiên
cần giải nhiệt
Nguy hiểm khi giật

điện

Giới hạn do thiết bị
Trung bình
Tốc độ di chuyển
chậm. Dễ điều khiển.

Tốt có thể phân phối
khắp nhà máy
Cao nhất
Khoảng thay đổi tốc
độ lớn. Khó điều
khiển chính xác tốc
độ

Có thể dừng
Xylanh. Lực lớn
Lức có thể điều khiển
Rò rỉ gây nguy hiểm,
có thể gây cháy nổ

Xylanh, lực trung
bình
Lức có thể thay đồi
được
Tiếng ồn



ƯU VÀ NHƯC ĐIỂM

 ƯU ĐIỂM
• Độ an toàn làm việc cao trong môi trường
dễ cháy nổ và có thể làm việc trong môi
trường khắc nghiệt như phóng xạ hoặc hoá
chất.
• Độ tin cậy làm việc cao.
• Kết cấu, sử dụng và điều khiển đơn giản.
• Dễ dàng tự động hoá.
• Thời gian đáp ứng nhanh, tác động nhanh và
có thể làm việc từ xa.
• Giá thành thiết kế hệ thống rẻ.