Giáo trình Truyền động Thủy lực và khí nén

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.42 MB, 78 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH



GIÁO TRÌNH

MƠN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC VÀ KHÍ NÉN

NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG

Tháng 6 , năm 2020

TRANG BÌA

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 2

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH



GIÁO TRÌNH

MƠN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC VÀ KHÍ NÉN

NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG

THÔNG TIN CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI

Họ tên: Trầm Tiến Thịnh

Học vị: Thạc sỹ

Email:

TRƯỞNG KHOA

TỔ TRƯỞNG

BỘ MÔN

CHỦ NHIỆM

ĐỀ TÀI

HIỆU TRƯỞNG

DUYỆT

Tháng 12, năm 2020

TRANG PHỤ BÌA

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 3

TUN BỐ BẢN QUYỀN

Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể được phép

dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.

Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh

thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 4

LỜI GIỚI THIỆU

Cùng sự phát triển không ngừng của lĩnh vực tự động hóa, ngày nay các thiết bị

truyền dẫn, điều khiển khí nén thủy lực sử dụng trong máy móc trở nên rộng rãi ở hầu

hết các lĩnh vực công nghiệp như máy công cụ CNC, phương tiện vận chuyển, máy dập,

máy xây dựng, dây chuyền chế biến thực phẩm,… do những thiết bị này làm việc linh

hoạt, với kích thước nhỏ gọn và lắp đặt dễ dàng ở những không gian chật hẹp so với các

thiết bị truyền động và điều khiển bằng cơ khí hay điện.

Nhằm trang bị cho HSSV của trường Cao đẳng Kinh tế Kỹ thuật TP.HCM khối

ngành kỹ thuật nói chung, ngành Cơ khí nói riêng các kiến thức và kỹ năng tốt nhất để

tiếp cận nhanh chóng với các thiết bị của hệ thống điều khiển khí nén trong thực tế, bằng

những kinh nghiệm được đúc kết được từ thực tiễn và từ thực tế giảng dạy, cũng như

tham khảo một số tài liệu đáng tín cậy, tác giả đã biên soạn ra quyển giáo trình dùng để

giảng dạy trình độ Trung cấp nghề Cơ khí chế tạo và trình độ Cao đẳng nghề Cơng nghệ

kỹ thuật Cơ khí. Hy vọng với nội dung của quyển giáo trình này, HSSV có thể tính tốn,

thiết kế, lắp đặt và điều khiển được một hệ thống truyền dẫn khí nén theo các yêu cầu

khác nhau.

Cấu trúc của quyển giáo trình này được chia làm 4 chương:

Chương 1: Khảo sát bộ thực hành khí nén

Chương 2: Hệ thống điều khiển bằng khí nén

Chương 3: Khảo sát bộ thực hành thủy lực

Chương 4: Hệ thống điều khiển bằng thủy lực

Trong quá trình biên soạn giáo trình này, khơng thể tránh khỏi những thiếu sót.

Rất mong sự đóng góp để giáo trình hồn thiện hơn.

TP.Hồ Chí Minh, ngày……tháng năm 2020

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 5

MỤC LỤC

TRANG

Lời giới thiệu

……….

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 6

GIÁO TRÌNH MƠN HỌC

Tên mơn học: Truyền động thủy lực và khí nén

Mã mơn học/mơ đun:

Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trị của mơn học/mơ đun:

- Vị trí: Mơn học Truyền động thủy lực và khí nén được học trong học kỳ IV (hệ phổ

thông), Học kỳ III (hệ cơ sở)

- Tính chất: Mơn học Truyền động thủy lực khí nén là mơn học tự chọn

- Ý nghĩa và vai trị của mơn học/mô đun:

Mục tiêu của môn học/mô đun:

- Về kiến thức:

+ Phân biệt được các thiết bị khí nén và điện khí nén.

+ Phân biệt đươc các thiết bị thủy lực.

+ Trình bày được nguyên lý hoạt động của hệ thống khí nén và điện khí nén từ

đơn giản đến nâng cao.

- Về kỹ năng:

+ Thiết kế được sơ đồ điều khiển khí nén đơn giản.

+ Thiết kế được được sơ đồ điều khiển khí nén nâng cao.

+ Thiết kế được sơ đồ điều khiển điện- khí nén đơn giản.

+ Thiết kế được sơ đồ điều khiển điện- khí nén nâng cao.

+ Thiết kế được sơ đồ điều khiển thuỷ lực.

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 7

CHƯƠNG 1: KHẢO SÁT BỘ THỰC HÀNH KHÍ NÉN

Giới thiệu:

Mục tiêu:

+ Trình bày và phân biệt được các thiết bị khí nén và điện khí nén

+ Giải thích được các ký hiệu thiết bị

1.1 Khảo sát bộ nguồn khí nén

1.1.1 Hệ thống thiết bị phân phối khí nén.

Hệ thống phân phối khí nén có nhiệm vụ chuyển khơng khí từ máy nén khí đến

khâu cuối cùng để sử dụng, ví dụ như động cơ khí nén, máy ép dùng khí nén, máy nâng

hạ dùng khí nén, dụng cụ cầm tay dùng khí nén và hệ thống điều khiển bằng khí nén (cơ

cấu chấp hành, phần tử điều khiển…)

Truyền tải khơng khí nén được thực hiện bằng hệ thống ống dẫn khí nén, cần

phân biệt mạng đường ống được lắp ráp cố định (như trong các nhà máy) và mạng đường

ống lắp ráp trong từng thiết bị, trong từng máy

Hình 1.1 Hệ thống phân phối khí nén

Yêu cầu đối với hệ thống thiết bị phân phối khí nén là đảm bảo cho áp suất p, lưu

lượng Q và chất lượng của khí nén cho nơi tiêu thụ, cụ thể là các thiết bị, máy mác.

Ngoài tiêu chuẩn chọn hợp lý máy nén khí, tiêu chuẩn chọn đúng thơng số của hệ thống

ống dẫn (ví dụ: đường kính ống dẫn, vật liệu ống dẫn), cách lắp đặ hệ thống ống dẫn,

bảo hành hệ thống thiết bị phân phối khí nén cũng đống vai trị quan trọng về phương

diện kinh tế cũng như yêu cầu kỹ thuật cho hệ thống điều khiển bằng khí nén. Yêu cầu

về tổn thất áp suất đối với hệ thống thiết bị phân phối khí nén (từ bình trích chứa cho

đến nơi tiêu thụ, cụ thể là thiết bị máy móc) không vượt qua 1.0bar cụ thể như sau:

</div>
(8)<div class='page_container' data-page=8>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 8

- Tổn thất áp suất trong ống nối 0.1bar

- Tổn thất áp suất trong thiết bị xử lý, bình ngưng tụ 0.2bar

- Tổn thất áp suất trong thiết bị lọc tinh 0.6bar

1.1.2 Bình trích chứa khí nén

Bình trích chứa khí nén có nhiệm vụ là cân bằng áp suất khí nén từ máy nén khí

chuyển đến, trích chứa và ngưng tụ, tách nước.

Kích thước bình chứa phụ thuộc vào cơng suất tiêu thụ của máy nén khí và cơng

suất tiêu thụ của thiết bị máy móc sử dụng, ngồi ra cịn phụ thuộc vào phương pháp sử

dụng khí nén: ví dụ như sử dụng liên tục hay gián đoạn.

Bình trích chứa khí nén nên lắp ráp trong khơng gian thống để thực hiện được

nhiệm vụ như ngưng tụ và tách nước trong khí nén.

Hình 1.2 Các loại bình trích chứa khí nén

a. Loại bình trích chứa thẳng đứng

b. Loại bình trích chứa nằm ngang

c. Loại bình trích chứa nhỏ gắn trực tiếp vào ống dẫn khí.

1.1.3 Mạng đường ống dẫn khí nén

Mạng đường ống dẫn khí nén có thể phân chia làm 2 loại:

+ Mạng đường ống được lắp ráp cố định (trong nhà máy, xí nghiệp). Lưu ý khi

lắp ráp hệ thống ống dẫn khí nén thường nghiêng góc từ 1% - 2% so với mặt phẳng nằm

ngang. Vị trí thấp nhất của hệ thống ống dẫn so với mặt phẳng nằm ngang, lắp ráp bình

ngưng tụ nước, để nước trong ống chứa đụng ở đó.

</div>
(9)<div class='page_container' data-page=9>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 9

Ngồi những mối lắp ghép bằng ren, mạng đường ống di động còn sử dụng các

mối nối cắm với các đầu kẹp

Tùy theo áp suất của khí nén cho từng loại máy mà chọn những loại ống dẫn có

nhứng tiêu chuẩn khác nhau.

Hệ thống đường ống: Có tác dụng truyên dẫn khí, tạo ra sự liên kết giữa các bộ

phận trong hệ thống khí nén

1.1.4 Máy nén khí

Máy nén khí là thiết bị tạo ra Áp suất 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. Theo nguyên lý hoạt động, có 02 loại:

+ Ngun lý thay đổi thể tích: khơng khí được đưa vào buồng chứa, ở đó thể tích

của buồng chứa sẽ nhỏ lại. Theo định luật Boyle – Mariotte áp suất trong buồng chứa sẽ

tăng lên. Máy nén khí hoạt động theo nguyên lý thể tích bao gồm: máy nén khí kiểu

pittong, bánh răng, cánh gạt, máy nén khí kiểu root, máy nén khí kiểu trục vít .v.v..

+ Nguyên lý động năng (máy nén dịng): khơng khí được đưa vào buồng chứa, ở

đó áp suất khí nén được tạo ra bằng động năng của bánh dẫn. Nguyên tắc hoạt động này

tạo ra lưu lượng và cơng suất lớn. Máy nén khí hoạt động theo nguyên lí này bao gồm:

máy nén khí kiểu ly tâm, máy nén khí dịng hỗn hợp.v.v.

Một vài máy nén khí thơng dụng:

Hình 1.3 Máy nén kiểu pittong

</div>
(10)<div class='page_container' data-page=10>

KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 10
Hình 1.5 Máy nén kiểu trục vít

1.1.5 Bộ lọc

Bộ lọc khơng khí nén là chi tiết trong máy nén khí. Bộ phận này có chức năng

lọc tách nước, bụi bẩn trong khí nén để bôi trơn các thiết bị truyền động. Đồng thời, chi

tiết có thể duy trì và điều chỉnh áp suất của hệ thống máy nén khí để đảm bảo sự kết nối

các chi tiết máy đến thiết bị nén khơng khí thực hiện nhiệm vụ tách nước.

Trong suốt q trình nén khí, máy bơm khí nén tập trung khí nén đã được bão

hịa với nước, qua hệ thống khơng khí nén được làm nóng lên. Sau đó, nhờ hệ thống tản

nhiệt mà khơng khí có lẫn tạp chất di chuyển, thốt ra ngồi.

Bộ lọc khơng khí là một tổ hợp gồm 3 phần tử: van lọc, van điều chỉnh áp suất,

van tra dầu.

+ Van lọc có nhiệm vụ tách các thành phần chất bẩn và hơi nước ra ngồi.

Hình 1.6 Cấu tạo và kí hiệu bộ lọc khí nén

</div>
(11)<div class='page_container' data-page=11>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 11

+ Van điều chỉnh áp suất có công dụng giữ cho áp suất không đổi ngay cả khi có

sự thay đổi bất thường của tải trọng làm việc phía đầu ra hoặc sự dao động của áp suất

đường vào, trong trường hợp áp suất của đường ra tăng lên so với áp suất được điều

chỉnh, khí nén sẽ qua lỗ thơng tác dụng lên màng, vị trí của kim van thay đổi, khí nén

qua lỗ xả khí ra ngồi. Đến khi áp suất ở đường ra giảm xuống bằng với áp suất được

điều chỉnh, kim van trở về vị trí ban đầu.

Hình 1.8 Hình dạng van điều chỉnh áp suất và kí hiệu

+ Van tra dầu để giảm lực ma sát, sự ăn mòn và rỉ sét của các phần tử trong hệ

thống điều khiển bằng khí nén, trong thiết bị van lọc có thêm van tra dầu. Nguyên tắc

tra dầu được thực hiện theo nguyên lý Ventury.

Bảng 1.1 Quy trình hướng dẫn khảo sát bộ nguồn và lọc khí nén

Nội dung

Phương pháp

chủ đạo

Hoạt động

Ghi chú

Giáo viên

Học sinh

Khảo sát

bộ nguồn

và lọc khí

nén.

Hướng

dẫn

thao tác.

Hướng

dẫn

cách tháo lắp

các thiết bị.

Hướng dẫn

tìm hiểu cấu

tạo, nguyên

lý hoạt động

và cách sử

dụng.

Hướng dẫn

kiểm tra các

thông số cơ

bản: áp suất,

dầu,

hơi

nước, động

cơ máy nén.

</div>
(12)<div class='page_container' data-page=12>

KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 12

Bài tập thực hành:

Em hãy kiểm tra và vận hành hệ thống xứ lý bộ nguồn khí nén theo yêu cầu.

1.2 Kiểm tra các van điều khiển bằng khí nén

1.2.1 Khái niệm

Một hệ thống điều khiển thường bao gồm các phần tử cơ bản sau: phần tử đưa tín

hiệu, phần tử xử lý tín hiệu, phần tử điều khiển, cơ cấu chấp hành và đối tượng điều

khiển.

</div>
(13)<div class='page_container' data-page=13>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 13

+ Phần tử đưa tín hiệu là phần tử đầu tiên của mạch điều khiển có nhiệm vụ nhận

những giá trị của đại lượng vật lý như là đại lượng vào. Ví dụ: Cơng tắc, nút bấm, cơng

tắc hành trình, các cảm biến.

+ Phần tử xử lý tín hiệu có nhiệm vụ xử lý tín hiệu nhận vào theo một qui tắc

logic xác định, làm thay đổi trạng thái của phần tử điều khiển. Ví dụ: van đảo chiều, van

tiết lưu, van logic OR hoặc AND…

+ Phần tử điều khiển nhận tín hiệu từ phần tử xử lí tín hiệu, có nhiệm vụ điều

khiển cơ cấu chấp hành hoạt động theo một u cầu cơng nghệ nhất định. Ví dụ: Van

đảo chiều, van logic OR, van logic AND…

+ Cơ cấu chấp hành có nhiệm vụ thay đổi trạng thái của đối tượng điều khiển, đó

là đại lượng ra của mạch điều khiển. Ví dụ: xy- lanh, động cơ, bộ biến đổi áp lực…

1.2.2 Van đảo chiều

Van đảo chiều có nhiệm vụ điều khiển dịng năng lượng bằng cách đóng, mở hay

chuyển đổi vị trí, để thay đổi hướng của dịng năng lượng.

Hình 1.10 Cấu tạo của van đảo chiều

Nguyên lý hoạt động của van đảo chiều : khi chưa có tín hiệu tác động vào cửa

(12) thì cửa (1) bị 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.

Bên trong ô vuông của mỗi vị trí là các đường thẳng có hình mũi tên, biểu diễn

hướng chuyển động của dòng qua van. Trường hợp dòng van bị chặn được biểu diễn

bằng dấu gạch ngang.

+ Kí hiệu van đảo chiều

Chuyển đổi vị trí của nịng van được biểu diễn bằng các ô vuông liền nhau với

các chữ cái o,a,b,c… hay các chữ số 0, 1, 2, 3….

</div>
(14)<div class='page_container' data-page=14>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 14

Vị trí “ khơng” được ký hiệu là vị trí mà khi van chưa có tác động của tín hiệu

ngồi vào. Đối với van có 3 vị trí, vị trí ở giữa là vị trí “ khơng”. Đối với van có 2 vị trí

thì vị trí “ khơng” có thể là “a” hoặc là “ b “, thơng thường vị trí “b” là vị trí “ không”.

Bảng 1.2 Bảng quy ước cửa nối van

Tên cửa

Theo ISO 5599

Theo ISO 1219

Cửa cấp nguồn khí

Cửa nối tải

Cửa xả khí

Cửa nối với tín hiệu điều khiển

1 2, 4, 6, …

3, 5, 7, …

12, 14, …

P

A, B, C…

R, S, T …

X, Y

Hình 1.12 Kí hiệu van đảo chiều

+ Cách gọi tên: Van đảo chiều + số cửa / số vị trí + tín hiệu tác động.

Bảng 1.3 Bảng kí hiệu một số van đảo chiều thường gặp

Kí hiệu

Ghi chú

</div>
(15)<div class='page_container' data-page=15>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 15

Kí hiệu

Ghi chú

Tín hiệu tác động bằng tay

Tác động bằng cơ

</div>
(16)<div class='page_container' data-page=16>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 16

Tác động bằng nam châm

điện

1.2.3 Van chặn

Van chặn là loại van chỉ cho lưu lượng khí đi theo một chiều, chiều ngược lại bị

chặn. Áp suất dòng chảy tác động lên bộ phận chặn của van và van được đóng lại. Van

chặn cơ bản gồm các loại sau:

+ Van một chiều có tác dụng chỉ cho lưu lượng khí nén đi qua một chiều, chiều

ngược lại bị chặn. Nguyên lý hoạt động và ký hiệu van một chiều, dịng khí nén đi từ 1

qua 2, chiều từ 2 qua 1 bị chặn

Hình 1.13 Cấu tạo và kí hiệu van một chiều

+ Van logic OR là van khi có dịng khí nén đi vào cửa 12 sẽ đẩy pít- tơng trụ của

van sang vị trí bên phải chắn cửa 14 lại, cửa 12 nối với cửa 2. Khi có dịng khí nén đi

vào cửa 14 sẽ đẩy pít- tơng trụ của van sang vị trí bên trái chặn cửa 12 lại, cửa 14 nối

với cửa 2. Như vậy, van logic OR có chức năng là nhận tín hiệu điều khiển ở những vị

trí khác nhau trong hệ thống điều khiển

Hình 1.14 Cấu tạo và kí hiệu van logic OR

</div>
(17)<div class='page_container' data-page=17>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 17
Hình 1.15 Cấu tạo và kí hiệu van logic AND

+ Van xả khí nhanh là van khi dịng khí nén đi vào cửa 1 sẽ đẩy pít- tơng trụ sanh

phải chặn cửa 3 lại, cửa 1 nối với cửa 2. Trường hợp ngược lại, khi dịng khí nén đi từ 2

xuống sẽ đẩy pít- tơng trụ sang trái chặn cửa 1 lại , khí được xả ra ở cửa 3. Van xả khí

nhanh thường lắp ở vị trí gần cơ cấu chấp hành, ví dụ pít- tơng, có nhiệm vụ xả khí

nhanh ra ngồi.

Hình 1.16 Cấu tạo và kí hiệu van xả khí nhanh

Bảng 1.4 Quy trình hướng dẫn khảo sát các van điều khiển khí nén

Nội dung

Phương pháp

chủ đạo

Hoạt động

Ghi chú

Giáo viên

Học sinh

Khảo sát

và

kiểm

tra các van

điều khiển

bằng khí

nén

Hướng

dẫn

nguyên lý hoạt

động của các

van điều khiển.

Hướng

dẫn

thao tác, cách

sử

dụng

và

kiểm tra các

van điều khiển.

Hướng dẫn

tìm hiểu cấu

tạo, nguyên

lý hoạt động

và cách sử

dụng các van

điều khiển

Hướng dẫn

kiểm tra các

thông số cơ

bản

và

những lưu ý

khi sử dụng

van

điều

khiển

</div>
(18)<div class='page_container' data-page=18>

KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 18

Bài tập thực hành:

Em hãy kiểm tra và vận hành các van điều khiển khí nén theo yêu cầu.

1.3 Kiểm tra các cơ cấu chấp hành

Cơ cấu chấp hành là các phần tử trực tiếp tác động lên đối tượng điều khiển. Cơ

cấu chấp hành có thể là các lại xy- lanh hoặc động cơ khí nén.

Cơ cấu chấp hành có nhiệm vụ biến đổi năng lượng khí nén thành năng lượng cơ

học. Cơ cấu chấp hành có thể thực hiện chuyển động thẳng (xy- lanh) hoặc chuyển động

quay (động cơ khí nén). Cần pít-tơng tạo ra lực đẩy F được tính bằng tích của diện tích

bề mặt pít - tơng A và áp suất trong xy – lanh.

1.3.1 Xy- lanh tác động đơn

Áp lực tác động vào xy- lanh đơn chỉ có ở một phía, phía ngược lại do lị xo tác

động hay do ngoại lực tác động.

</div>
(19)<div class='page_container' data-page=19>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 19

1.3.2 Xy- lanh tác động kép khơng có giảm chấn

Hình 1.18 Cấu tạo và kí hiệu xy lanh tác động kép

1.3.3 Xy- lanh tác động kép có giảm chấn

Nguyên lý hoạt động của xy-lanh tác dụng kép có giảm chấn là người ta dùng

van tiết lưu một chiều để thực hiện nhiệm vụ giảm chấn. Mục đích là ngăn chặn sự va

đập của pít- tơng vào thành xy- lanh ở vị trí cuối khoảng chạy.

Hình 1.19 Cấu tạo và kí hiệu xy lanh tác động kép có giảm chấn

1.3.4 Động cơ khí nén

Động cơ khí nén là cơ cấu chấp hành, có nhiệm vụ biến đổi thế năng hay động

năng của khí nén thành cơ năng (chuyển động quay).

Động cơ khí nén có những ưu điểm sau:

+ Điều chỉnh đơn giản số vòng quay và moment quay.

+ Đạt được số vịng quay cao và điều chỉnh vơ cấp.

+ Không xảy ra hư hỏng khi làm việc trong tình trạng quá tải.

+ Giá thành bảo dưỡng thấp.

Tuy nhiên động cơ khí nén có những khuyết điểm sau:

+ Giá thành năng lượng cao (khoảng 10 lần so với động cơ điện).

+ Số vòng quay phụ thuộc quá nhiều khi tải trọng thay đổi.

+ Xảy ra tiếng ồn lớn khi xả khí.

Hình 1.20 Kí hiệu động cơ quay dạng khí nén

Bảng 1.5 Quy trình hướng dẫn khảo sát cơ cấu chấp hành khí nén

Nội dung

Phương pháp

chủ đạo

Hoạt động

</div>
(20)<div class='page_container' data-page=20>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 20

Khảo sát

và

kiểm

tra cơ cấu

chấp hành

Hướng

dẫn

nguyên lý hoạt

động của các

cơ cấu chấp

hành.

Hướng

dẫn

thao tác, cách

sử

dụng

và

kiểm tra các cơ

cấu chấp hành.

Hướng dẫn

tìm hiểu cấu

tạo, nguyên

lý hoạt động

và cách sử

dụng các cơ

cấu

chấp

hành.

Hướng dẫn

kiểm tra các

thông số cơ

bản

và

những lưu ý

khi sử dụng

các cơ cấu

chấp hành

Khảo sát và

thao tác lại

cách kiểm

tra các cơ

cấu

chấp

hành

đã

hướng dẫn.

Bài tập thực hành:

Em hãy kiểm tra và vận hành các cơ cấu chấp hành khí nén theo yêu cầu.

1.4 Kiểm tra Van tiết lưu

Van tiết lưu có nhiệm vụ điều chỉnh lưu lượng dòng chảy tức là điều chỉnh vận

tốc hoặc thời gian chạy của cơ cấu chấp hành. Ngoài ra van tiết lưu cũng có nhiệm vụ

điều chỉnh thời gian chuyển đổi vị trí của van đảo chiều. Nguyên lý làm việc của van

tiết lưu là lưu lượng dòng chảy qua van phụ thuộc vào sự thay đổi tiết diện.

1.4.1 Van tiết lưu có tiết diện khơng thay đổi

Van tiết lưu có tiết diện khơng thay đổi, tức là lưu lượng dịng chảy qua khe hở

của van có tiết diện khơng thay đổi được.

Hình 1.21 Kí hiệu Van tiết lưu

1.4.2 Van tiết lưu có tiết diện thay đổi

</div>
(21)<div class='page_container' data-page=21>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 21
Hình 1.22 Cấu tạo và kí hiệu Van tiết lưu có tiết diện thay đổi

1.4.3 Van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng tay

Van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng tay có tiết diện chảy Ax thay đổi bằng

cách điều chỉnh vít điều chỉnh. Khi dịng khí nén đi từ 1 qua 2, lò xo đẩy màng chắn

xuống và dịng khí nén chỉ đi qua tiết diện Ax. Khi dịng khí nén đi từ 2 qua 1, áp suất

khí nén thắng lực lị xo, đẩy màng chắn lên và như vậy dịng khí nén sẽ đi qua khoảng

hở giữa màng chắn và mặt tựa màng chắn, lưu lượng khơng được điều chỉnh được.

Hình 1.23 Cấu tạo và kí hiệu Van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng tay
Bảng 1.6 Quy trình hướng dẫn khảo sát van tiết lưu

Nội dung

Phương pháp

chủ đạo

Hoạt động

Ghi chú

Giáo viên

Học sinh

Khảo sát

và

kiểm

tra van tiết

lưu

Hướng

dẫn

nguyên lý hoạt

động của các

van tiết lưu.

Hướng

dẫn

thao tác, cách

sử

dụng

và

kiểm tra các

van tiết lưu.

Hướng dẫn

tìm hiểu cấu

tạo, nguyên

lý hoạt động

và cách sử

dụng các van

tiết lưu.

Hướng dẫn

kiểm tra các

van tiết lưu

và những lưu

ý

khi

sử

dụng van tiết

lưu.

</div>
(22)<div class='page_container' data-page=22>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 22

Bài tập thực hành:

Em hãy kiểm tra và vận hành các van tiết lưu khí nén theo yêu cầu.

1.5 Kiểm tra Van áp suất

1.5.1 Van an tồn

Van an tồn có nhiệm vụ giữ áp suất lớn nhất mà hệ thống có thể tải. Khi áp suất

lớn hơn áp suất cho phép của hệ thống thì dịng áp suất khí nén sẽ thắng lực lị xo và khí

nén sẽ theo cửa 3 thốt ra ngồi mơi trường.

Hình 1.24 Cấu tạo và kí hiệu Van an tồn

1.5.2 Van tràn

Ngun tắc hoạt động của van tràn tương tự như van an toàn nhưng chỉ khác ở

chỗ là khi áp suất ở cửa 1 đạt được giá trị xác định thì cửa 1 sẽ nối với cửa 2 nối với hệ

thống điều khiển.

Hình 1.25 Cấu tạo và kí hiệu Van tràn

1.5.3 Van điều chỉnh áp suất

</div>
(23)<div class='page_container' data-page=23>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 23
Hình 1.26 Cấu tạo và kí hiệu Van điều chỉnh áp suất

1.5.4 Rơle áp suất

Rơle áp suất có nhiệm vụ đóng mở cơng tắc điện, khi áp suất trong hệ thống vượt

quá mức yêu cầu. Trong hệ thống điều khiển điện - khí nén, rơle áp suất có thể coi như

là phần tử chuyển đổi tín hiệu khí nén - điện. Cơng tắc điện đóng, mở tương ứng với

những giá trị áp suất khác nhau có thể điều chỉnh bằng vít.

Bảng 1.7 Quy trình hướng dẫn khảo sát van áp suất

Nội dung

Phương pháp

chủ đạo

Hoạt động

Ghi chú

Giáo viên

Học sinh

Khảo sát

và

kiểm

tra van áp

suất

Hướng

dẫn

nguyên lý hoạt

động của các

van áp suất.

Hướng

dẫn

thao tác, cách

sử

dụng

và

kiểm tra các

van tiết lưu.

Hướng dẫn

tìm hiểu cấu

tạo, nguyên

lý hoạt động

và cách sử

dụng các van

áp suất.

Hướng dẫn

kiểm tra các

van van áp

suất

và

những lưu ý

khi sử dụng

van áp suất.

Khảo sát và

thao tác lại

cách kiểm

tra các van

van áp suất

đã

hướng

dẫn.

Bài tập thực hành:

</div>
(24)<div class='page_container' data-page=24>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 24

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG KHÍ NÉN

Giới thiệu:

Mục tiêu:

+ Trình bày được nguyên lý hoạt động của hệ thống truyền động khí nén

+ Thiết kế được hệ thống truyền động khí nén

2.1 Thiết kế mạch ứng dụng tuần tự

2.1.1 Biểu đồ trạng thái

a. Ký hiệu

Hình 2.1 Kí hiệu biểu diễn biểu đồ trạng thái điều khiển khí nén

b. Thiết kế biểu đồ trạng thái

- Biểu đồ trạng trạng thái biểu diễn trạng thái các phần tử trong mạch, mối liên hệ

giữa các phần tử và trình tự chuyển mạch của các phần tử.

- Trục tọa độ thẳng đứng biểu diễn trạng thái (hành trình chuyển động, áp suất,

góc quay…). Trục tọa độ nằm ngang biểu diễn các bước thực hiện hoặc là thời gian hành

trình. Hành trình làm việc được chia làm các bước. Sự thay đổi trạng thái trong các bước

được biểu diễn bằng đường đậm. Sự liên kết các tín hiệu được biểu diễn bằng đường nét

mãnh và chiều tác động được biểu diễn bằng mũi tên.

- Trong mỗi cơ cấu chấp hành, nét liền mảnh phía trên biểu thị cho vị trí của cơ

cấu chấp hành ở phía ngồi (đi ra +), và đường liền mảnh ở phía dưới biểu thị cho cơ

cấu chấp hành ở phía trong (đi vào -).

- Ví dụ 1: Thiết kế biểu đồ trạng thái của qui trình điều khiển sau:

</div>
(25)<div class='page_container' data-page=25>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 25

+ Biểu đồ trạng thái của xy- lanh 1.0 được biểu diễn trên hình MĐ17-06-2. Van

OR liên kết nút bấm 1.2 và 1.4. Van AND liên kết nút bấm 1.6 và 1.8. Xy- lanh đi ra ký

hiệu +, đi vào ký hiệu -.

Hình 2.2 Biểu đồ trạng thái của xy - lanh 1.0.

+ Sơ đồ mạch khí nén của qui trình trên được biểu diễn:

Hình 2.3 Sơ đồ mạch điều khiển khí nén của xy - lanh 1.0.

2.1.2 Sơ đồ chức năng

a. Kí hiệu

- Sơ đồ chức năng bao gồm các lệnh và các bước thực hiện. Các bước thực hiện

được kí hiệu theo số thứ tự và các lệnh gồm tên loại, loại lệnh và vị trí ngắt của lệnh.

</div>
(26)<div class='page_container' data-page=26>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 26

- Ký hiệu bước thực hiện được biểu diễn ở hình trên. Tín hiệu ra a

của bước thực

hiện điều khiển lệnh thực hiện (van đảo chiều, xy – lanh, động cơ…) và được biểu diễn

bằng những đường thẳng nằm bên phải và phía dưới ký hiệu của bước thực hiện. Tín

hiệu vào được biểu diễn bằng những đường thẳng nằm phía trên và bên trái của ký hiệu

bước thực hiện. Bước thực hiện thứ n sẽ có hiệu lực, khi lệnh của bước thực hiện thứ

(n-1) trước đó phải hồn thành, và đạt được vị trí ngắt của lệnh đó. Bước thực hiện thứ n

sẽ được xóa, khi các bước thực hiện tiếp theo sau đó có hiệu lực.

Hình 2.5 Kí hiệu các bước thực hiện

.

- Ký hiệu lệnh thực hiện được biểu diễn ở hình trên: gồm 3 phần: tên lệnh, loại

lệnh và vị trí ngắt lệnh. Tín hiệu ra ký hiệu của lệnh có thể không cần biểu diễn ở ô

vuông bên phải của ký hiệu. Quá đó, ta có thể nhận thấy được một cách tổng thể từ tín

hiệu điều khiển ra tới cơ cấu chấp hành. Ví dụ: tín hiệu ra a1 sẽ điều khiển van đảo chiều

V1 bằng loại lệnh SH (loại lệnh nhớ, khi dòng năng lượng trong hệ thống mất đi). Với

tín hiệu ra A1 từ van đảo chiều điều khiển pít – tơng Z1 đi ra với loại lệnh NS (khơng

nhớ).

Hình 2.6 Kí hiệu lệnh thực hiện.

S: Loại lệnh nhớ

NS: Loại lệnh không nhớ

T: Loại lệnh giới hạn thời gian.

D: Loại lệnh bị trễ.

SD: Loại lệnh nhớ và bị trễ.

</div>
(27)<div class='page_container' data-page=27>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 27

ST: Loại lệnh nhớ và giới hạn thời gian.

NSD: Loại lệnh không nhớ, nhưng chậm trễ.

ST: Loại lệnh nhớ và giới hạn thời gian.

b. Thiết kế sơ đồ chức năng

- VD: Thiết kế sơ đồ chức năng cho mạch điều khiển khí nén của máy khoan có

ngun lý hoạt động như sau: sau khi chi tiết được kẹp hặt (xy - lanh 1.0 đi ra), đầu

khoan bắt đầu đi xuống (xy - lanh 2.0 đi ra) và khoan chi tiết. Khi đầu khoan đã lùi trở

về (xy - lanh 2.0 đi vào), chi tiết được tháo ra (xy lanh 1.0 đi vào).

Hình 2.7 Mơ tả ngun lý hoạt động của máy khoan.

Hình 2.8 Sơ đồ mạch khí nén của máy khoan.

Sơ đồ chức năng được thiết kế trên hình, theo đó tín hiệu ra của lệnh thực hiện sẽ

tác động trực tiếp lên cơ cấu chấp hành. Sau khi lệnh thứ nhất thực hiện xong, vị trí ngắt

lệnh thực hiện thứ nhất là cơng tắc hành trình S

, thì bước thực hiện thứ hai sẽ có hiệu

</div>
(28)<div class='page_container' data-page=28>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 28
Hình 2.9 Sơ đồ chức năng với tín hiệu ra trực tiếp tác động lên cơ cấu chấp hành.

Theo hình trên tín hiệu ra của lệnh thực hiện (ví dụ lệnh thực hiện 1), sẽ tác động

trực tiếp lên van đảo chiều, van đảo chiều đồi vị trí và vị trí đó phải được nhớ trong q

trình pít - tơng 1.0 đi ra, tín hiệu ra từ van đảo chiều tác động trực tiếp lên cơ cấu chấp

hành (pít - tơng 1.0 đi ra). Giai đoạn này không cần phải nhớ. Sau khi lệnh thứ nhất thực

hiện xong, vị trí ngắt lệnh thực hiện thứ nhất là cơng tắc hành trình S

, thì bước thực

hiện thứ hai sẽ có hiệu lực.

</div>
(29)<div class='page_container' data-page=29>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 29

2.1.3 Lưu đồ tiến trình

a. Kí hiệu

Hình 2.11 Kí hiệu biểu diễn lưu đồ tiến trình.

Lưu đồ tiến trình biểu diễn phương thức giải (thuật toán - algorithmus) của một

quá trình điều khiển. Lưu đồ tiến trình khơng biểu diễn những thông số và phần tử điều

khiển. Lưu đồ tiến trình có ưu điểm là vạch ra hướng tổng qt của q trình điều khiển

và có tác dụng như là phương tiện thông tin giữa người sản xuất phần tử điều khiển và

kỹ thuật viên sử dụng phần tử đó.

b. Thiết kế lưu đồ tiến trình

Ví dụ: Thiết kế lưu đồ tiến trình cho mạch điều khiển

Hình 2.12 Mơ tả nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển.

- Bước thực hiện thứ nhất:

Khi pít – tơng ở vị trí ban đầu (E

= 1/E

= 0), nút ấn khởi động E

tác động, pít -

tơng chuyển động đi ra (Z

+).

- Bước thực hiện thứ hai:

Khi pít - tơng đi ra đến cuối hành trình, chạm cơng tắc hành trình E

, pít - tơng sẽ

lùi về (Z

-).

</div>
(30)<div class='page_container' data-page=30>

KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 30

Khi pít - tơng lùi về chạm cơng tắc hành trình E

, q trình điều khiển kết thúc.

Quá trình điều khiển được viết như sau:

- Bước thực hiện thứ nhất:

E

^ E

= Z

+ → E

.

- Bước thực hiện thứ hai:

E

= Z

- → E

.

- Bước thực hiện thứ ba:

E

= kết thúc quá trình điều khiển.

Hình 2.13 Lưu đồ tiến trình hoạt động

2.1.4 Thiết kế mạch điều khiển điện khí nén

a. Nguyên tắc thiết kế

Sơ đồ mạch điện - khí nén gồm có hai phần:

- Sơ đồ mạch điện điều khiển.

- Sơ đồ mạch khí nén.

</div>
(31)<div class='page_container' data-page=31>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 31

- Tiếp điểm:

Hình 2.14 Kí hiệu các dạng tiếp điểm

- Nút bấm:

Hình 2.15 Kí hiệu các dạng nút nhấn

- Rơle:

Hình 2.16 Kí hiệu các dạng rơle

- Cơng tắc hành trình:

Hình 2.17 Kí hiệu các dạng cơng tắc hành trình

- Cảm biến:

</div>
(32)<div class='page_container' data-page=32>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 32

Ví dụ:

Mạch điều khiển một xy lanh ra vào bằng 02 nút nhấn ON, OFF với tiếp điểm

tự duy trì.

- Cơ sở để thiết kế mạch điều khiển điện - khí nén là biểu đồ trạng thái.

Hình 2.19 Biểu đồ trạng thái và sơ đồ mạch khí nén.

- Sơ đồ mạch điện điều khiển được biểu diễn:

Hình 2.20 Mạch điều khiển với tiếp điểm tự duy trì.

+ Khi tác động vào nút ấn S

, rơle K

có điện, các tiếp điểm tương ứng của rơle

K

sẽ đóng, đó là tiếp điểm K

ở nhánh thứ ba và K

ở nhánh thứ năm. Khi nhả nút ấn

S

, nhờ tiếp điểm duy trì K

ở nhánh thứ ba, rơle K

vẫn có điện và tiếp điểm K

ở nhánh

thứ năm - tiếp điểm đóng để dòng điện qua cuộn cảm ứng của van đảo chiều, pít- tơng

đi tới.. Khi tác động vào nút ấn vào nút ấn S

dòng điện trong nhánh hai mất, rơle K

mất điện, các tiếp điểm tương ứng mở ra và pít- tơng sẽ lùi về.

Bài tập thực hành:

Em hãy thiết kế, mô phỏng, vận hành mạch điều khiển khí nén theo yêu cầu.

2.2 Thiết kế mạch ứng dụng 2 tầng

</div>
(33)<div class='page_container' data-page=33>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 33

Ngun lý điều khiển theo tầng

Trong mạch điều khiển theo tầng gồm có hai cụm

- Cụm cơ cấu chấp hành : bao gồm các xy lanh tạo ra các chuyển động, các van

đảo chiều (5/2 có duy trì hoặc khơng duy trì), và các cơng tắc hành trình để chuyển đổi

chuyển động của các xy lanh tương ứng

- Cụm đảo tầng : bao gồm các van đảo tầng (thực chất là các van đảo chiều 4/2

hoặc 5/2 có duy trì)

Giả sử trong sơ đồ hành trình bước được chia ra làm n tầng

- Khởi đầu nguồn ở cụm đảo tầng sẽ ở tầng thứ n

- Sau khi nhấn nút START nguồn của cụn đảo tầng sẽ chuyễn lên tầng thứ 1, ở

tầng này nguồn này sẽ cung cấp cho các chuyển động trong tầng 1 như : điều khiển trực

tiếp hoặc thơng qua các cơng tắc hành trình; cuối tầng 1 này sẽ tác động vào công tắc

hành trình (nguồn cung cấp cho cơng tắc hành trình này vẫn ở tầng 1) và sẽ chuyển lên

tầng thứ 2; tương tự như tầng 1 nó cũng sẽ cung cấp nguồn để thực hiện các chuyển

động ở tầng 2 này ; tương tụ cho đến khi nguồn chuyển đến tầng thứ n, và chu trình lại

quay trỡ lại tầng thứ 1….

Lưu ý là nguồn ở tầng 1 đang có, thì ở những tầng khác sẽ khơng có, và khi nguồn

chuyển sang tầng thứ 2 thì tầng 1 sẽ bị xóa, và tương tự đối với những tầng khác…

Nguyên tắc chia tầng

Nếu ta ký hiệu các cơ cấu chấp hành bằng các mẫu tự A, B, C, D,…và các chuyển

động chạy ra được ký hiệu bởi dầu + và chuyển động chạy vào mang dấu – thì: trong

một tầng, một mẫu tự không được xuất hiện 2 lần (ở đây lưu ý rằng trong một tầng đưọc

phép có nhiều mẫu tự xuất hiện, nhưng chỉ có một lần : hoặc + hoặc -)

Ví dụ:

Dựa vào sơ đồ hành trình bước, chúng ta có thể

chuyển đổi sang dạng các mẫu tự như sau:

A+ B+ B- A -

</div>
(34)<div class='page_container' data-page=34>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 34

Dựa vào sơ đồ hành trình bước, chúng ta có thể

chuyển đổi sang dạng các mẫu tự như sau:

A+ B+ B- A – C+ C-

Theo nguyên tắc chia tầng, thì ta thấy B+ và B-

khơng thể chung một tầng được, C+ và C- cũng

vậy, do đó chúng ta sẽ chia tầng từ đây, sau đó tiếp

tục xét từ B- chúng ta nhận thấy B-, A- và C+ được

phép chung một tầng, tầng còn lại là C-

Như vậy với sơ đồ hành trình bước này, chúng

được chia ra làm 3 tầng.

2.2.1 Thiết kế mạch ứng dụng 2 tầng điều khiển bằng khí nén

Hình 2.21 Mạch điều khiển chuyển tầng n=2 bằng khí nén

Ví dụ:

Ở phương pháp thiết kế theo chu trình (tuần tự) chúng ta phải sử dụng cơng tắc hành

trình tác động một chiều, do có sự trùng tín hiệu – Ở phương pháp thiết kế mạch theo

tầng, chúng ta chỉ sử dụng các công tắc hành trình tác động hai chiều .

</div>
(35)<div class='page_container' data-page=35>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 35

tại vị trí chia tầng đó chính là các cơng tắc ành trình có đường ra (A) tác động vào các

đường tính hiệu vào của Hệ đảo tầng e1, e2, e3,…

2.2.2 Thiết kế mạch ứng dụng 2 tầng điều khiển bằng điện khí nén

Trong điều khiển Khí nén thì tín hiệu vào là Khí nén; cịn ở điều khiển bằng Điện

thì tín hiệu vào là tín hiệu điện.

Để chuyển đổi tầng, trong điều khiển Khí nén người ta dùng các phần tử Logic

như các Van AND hoặc Van OR; nhưng ở điều khiển Điện thì các liên kết AND hoặc

OR thường được vẽ bằng cách mắc các tiếp điểm nối tiếp hoặc song song.

Trong điều khiển Khí nén, trong sơ đồ hành trình bước có n tầng, thì ta sẽ có

(n-1) van đảo tầng (ở đây chính là Van đảo chiều 4/2 hoặc 5/2 duy trì); cịn trong Điều

khiển các relay thì các Van đảo tầng được thay thế bằng các cuộn dây tương ứng

Sơ đồ điều khiển mạch điện dạng 2 tầng

T1
T2

e2
2.0

1.0 2.2

2.2

2.3

1.3

2.1
1.1

0.3

</div>
(36)<div class='page_container' data-page=36>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 36
Hình 2.22 Mạch điều khiển chuyển tầng n=2 bằng điện khí nén

Ví dụ:

Các chi tiết sau khi đóng gói, cần được di chuyển sang một dây chuyền khác bằng một

hệ thống điều khiển Điện – Khí nén như sau :

Nhấn nút nhất Start xy lanh tác động hai phía A đi ra nâng chi tiết lên, đến cuối hành

trình xy lanh tác động hai phía B đi ra đẩy chi tiết sang dây chuyền kế tiếp, sau đó xy

lanh A quay trở về, và tiếp theo xy lanh B quay về hồn tất một chu trình. Hãy vẽ

mạch điều khiển Điện – Khí nén.

Bước 1

Từ yêu cầu cơng nghệ, ta vẽ sơ đồ hành trình bước

Ta nhận thấy, mạch điều khiển bao gồm có 2 xy lanh, trong đó xy lanh A và B

là hai xy lanh tác động hai phía.

Bước 2

Ta tiến hành chia tầng, như đã trình bày ở phần

Mạch điều khiển được chia ra làm 2 tầng gồm :

Tầng 1 : A+ B+

</div>
(37)<div class='page_container' data-page=37>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 37

Lưu ý hai công tắc chuyển tầng :

E1 là a0

E2 là b1

Bước 3

Vẽ sơ đồ mạch Khí nén

Bước 4

Ta tiến hành thiết kế mạch 2 tầng:

Bước 5

Vẽ mạch điện điều khiển

Bài tập thực hành:

Em hãy thiết kế, mô phỏng, vận hành mạch điều khiển khí nén theo yêu cầu.

2.3 Thiết kê mạch ứng dụng 3 tầng

2.3.1 Thiết kế mạch ứng dụng 3 tầng điều khiển bằng khí nén

</div>
(38)<div class='page_container' data-page=38>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 38

Ví dụ:

</div>
(39)<div class='page_container' data-page=39>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 39

2.3.2 Thiết kế mạch ứng dụng 3 tầng điều khiển bằng điện khí nén

Hình 2.24 Mạch điều khiển chuyển tầng n=3 bằng điện khí nén

Ví dụ:

Bước 1

Từ yêu cầu công nghệ, ta vẽ sơ đồ hành trình bước

Ta nhận thấy, mạch điều khiển bao gồm có 3 xy lanh, trong đó xy lanh A và B

là hai xy lanh tác động hai phía, xy lanh C là tác động một phía

Bước 2

Ta tiến hành chia tầng, như đã trình bày ở phần

Mạch điều khiển được chia ra làm 3 tầng gồm :

Tầng 1 : A+ B+

1
A
B
C
S2
S3
S1
3
2
2 3
1
S4
S6
+24V
0V

K1 K2

E3 E2

T1 T2 T3
K2

K2 K2

K1 K1 K1

</div>
(40)<div class='page_container' data-page=40>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 40

Tầng 2 : B- A- C+

Tầng 3: C-

Lưu ý hai công tắc chuyển tầng :

E1 là S5

E2 là S4

E3 là S6

Bước 3

Vẽ sơ đồ mạch Khí nén

Bước 4

Ta tiến hành thiết kế mạch 3 tầng:

Bước 5

Vẽ mạch điều khiển điện

2.0 3.0

1.0 S2 S3 S4 S5 S6

Y2 Y3 Y4

</div>
(41)<div class='page_container' data-page=41>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 41

Bài tập thực hành:

Em hãy thiết kế, mô phỏng, vận hành mạch điều khiển khí nén theo yêu cầu.

+24V

K1 K2

S6 S4

Y2 Y5

K2 K2 K2

K1 K1

K1
Start

Y3 Y4 Y6

</div>
(42)<div class='page_container' data-page=42>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 42

CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT BỘ THỰC HÀNH THỦY LỰC

Giới thiệu:

Mục tiêu:

+ Trình bày và phân biệt được các thiết bị thủy lực

+ Giải thích được các ký hiệu thiết bị

3.1 Khảo sát bộ nguồn dầu

3.1.1 Tổng quan về hệ thống thủy lực

Hệ thống thuỷ lực (Hydraulic systems) được sử dụng nhiều trong ngành chế tạo

máy hiện đại và trong công nghiệp lắp ráp. Ngồi ra, cơng nghệ thuỷ lực cịn được ứng

dụng trong một số lĩnh vực đặc biệt khác như hàng hải, khai thác hầm mỏ, hàng không…

Trong hệ thống thuỷ lực, chất lỏng có áp suất đóng vai trò trung gian truyền lực

và chuyển động cho máy công nghệ.

Các ứng dụng cơ bản của thuỷ lực có thể chia thành hai lĩnh vực chính:

- Thiết bị thuỷ lực tự hành (Mobile hydraulics): di chuyển bằng bánh xe hoặc

đường ray. Phần lớn trong số này có đặc trưng là thường sử dụng các van được điều

khiển bằng tay.

- Thiết bị thuỷ lực cố định (Stationary hydraulics): làm việc ở một vị trí cố định,

do đó thường sử dụng các van điện từ kết hợp với các thiết bị điều khiển điện- điện tử.

So sánh công nghệ thuỷ lực với các dạng khác:Xét về vai trò tạo ra lực, chuyển

động và các tín hiệu, ta so sánh 3 dạng thiết bị truyền động thường sử dụng: điện, khí

nén và thuỷ lực.

Bảng 3.1 Bảng so sánh đặc điểm hệ thống điều khiển

Đặc điểm

Truyền động điện Truyền động thủy lực

Truyền động khí nén

Vận

tốc

làm việc

Cao

Khoảng 0,5 m/s

Khoảng 1.5m/s

Giá thành

nguồn

Thấp

Cao

Rất cao

Chuyển

động thẳng

Khó, giá thành cao

Đơn giản, lực rất lớn, dễ

điều chỉnh tốc độ

Đơn giản, lực giới hạn,

tốc độ lớn nhưng phụ

thuộc tải trọng

Chuyển

động quay

Đơn giản với các

dải

Đơn giản, moment quay

lớn, tốc độ thấp

Đơn giản tốc độ cao,

kém hiệu quả

Độ

chính

xác trong

điều khiển

vị trí

Độ chính xác đến±1µm

và dễ dàng đạt được

Khi khơng tải có thể đạt

1/10 mm

Tính

ổn

định

Ổn định cao

Cao vì dầu ít chịu nén

hơn nữa do mức áp suất

</div>
(43)<div class='page_container' data-page=43>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 43

lớn hơn đáng kể so với

khí nén

Lực

Có thể thực hiện

được lực truyền

động rất cao nhưng

khả năng quá tải

kém

Có khả năng chịu quá

tải lớn, hệ thống áp suất

lên tới trên 600 bar, lực

đạt được tới 3000 kN

Có khả năng chịu quá

tải, lực truyền động bị

giới hạn bởi khí nén và

đường kính xi lanh,

thường F< 30 kN ở 6

bar

Qua bảng so sánh, có thể tóm tắt các ưu điểm và nhược điểm quan trọng của công

nghệ thuỷ lực:

Một số ưu điểm quan trọng:

- Truyền động công suất lớn với các phần tử có kích thước nhỏ;

- Khả năng điều khiển vị trí chính xác;

- Có thể khởi động với tải trọng nặng;

- Hoạt động êm, trơn khơng phụ thuộc vào tải trọng vì chất lỏng hầu như khơng

chịu nén, thêm vào đó cịn sử dụng các van điều khiển lưu lượng;

- Vận hành và đảo chiều êm;

- Điều khiển, điều chỉnh tốt.

Một số nhược điểm quan trọng:

- Có thể gây bẩn, ô nhiễm môi trường;

- Nguy hiểm khi gần lửa;

- Nguy hiểm khi áp suất vượt quá mức an toàn (đặc biệt với ống dẫn);

- Hiệu suất thấp.

3.1.2 Cấu trúc của hệ thống thủy lực

</div>
(44)<div class='page_container' data-page=44>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 44

Một hệ thống thủy lực có thể được chia ra hai thành phần chính:

- Phần thủy lực;

- Phần tín hiệu điều khiển.

* Khối nguồn thủy lực (Power supply section):Thực chất là một bộ biến đổi năng

lượng (Điện - cơ - thủy lực). Khối nguồn thủy lực gồm: Động cơ điện; bơm thủy lực;

các van an toàn; bể chứa dầu; cơ cấu chỉ thị áp suất, lưu lượng…

*Khối điều khiển (Power control section):

Trong hệ thống thủy lực, năng lượng được truyền dẫn giữa bơm và cơ cấu chấp

hành đảm bảo những giá trị xác định theo yêu cầu công nghệ như lực; mô men; vận tốc

hoặc tốc độ quay. Đồng thời cũng phải tuân thủ những điều kiện vận hành hệ thống. Vì

vậy, các van được lắp đặt trên các đường truyền đóng vai trị như những phần tử điều

khiển dịng năng lượng.

Ví dụ các van: Van đảo chiều; van tiết lưu; van áp suất; van một chiều…

Các van này có thể có vai trị là phần tử điều khiển hoặc điều chỉnh áp suất hay

lưu lượng, và hơn nữa chúng cũng có những đặc điểm chung là gây tổn thất áp suất.

Các cơ cấu chấp hành (drive section) như: các xy lanh (cylinders), các động cơ

thủy lực (Hydro-motors)

*Các phần tử đưa tín hiệu (signal input): tác động bởi người vận hành (thông qua

cơng tắc, nút ấn, bàn phím…); bởi cơ khí (các cơng tắc hành trình) và bởi các cảm biến

( không tiếp xúc – cảm biến cảm ứng từ, cảm biến từ hóa…). Các tác động xử lý tín hiệu

(signal processing) như: người vận hành; điện; điện tử; khí nén, cơ khí ; thủy lực.

3.1.3 Khối nguồn thủy lực

Hình 3.2 Cấu tạo và kí hiệu khối nguồn thủy lực

Một khối nguồn đơn giản nhất bao gồm:

</div>
(45)<div class='page_container' data-page=45>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 45

- Dụng cụ chỉ thị các thông số, ví dụ chỉ thị áp suất (Pressure gauge);

- Thùng chứa dầu (recervoir);

- Cổng ra P; cổng hồi dầu T.

Ngồi ra, một khối nguồn tiêu chuẩn cịn có các phần tử khác, như các bộ lọc

dầu, bộ làm mát dầu, khâu kiểm tra dầu tràn, kiểm tra nhiệt độ dầu…

Một điểm khác với hệ thống khí nén là trong hệ thống thủy lực, dầu thủy lực hầu

như không chịu nén nên việc sử dụng bình tích áp ít hiệu quả, vì vậy trong mỗi hệ thống

thủy lực sẽ thường bao gồm ít nhất một bộ nguồn thủy lực và khi vận hành hệ thống

thuỷ lực thì cũng chính là phải vận hành bơm thuỷ lực.

Bơm thuỷ lực (Pump).

Nguyên lý chung: thực hiện biến đổi cơ năng thành năng lượng thủy lực. Dầu

thủy lực trong bể chứa được bơm hút và tải vào buồng nén. Tại đây, dầu thủy lực có áp

suất (tích lũy năng lượng áp suất) được truyền tới các phần tử trong hệ thống với vai trò

tạo nên các chuyển động tại cơ cấu chấp hành.

Bảng 3.2 Một số loại bơm thủy lực cơ bản

</div>
(46)<div class='page_container' data-page=46>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 46

Xét theo thể tích hành trình:

- Bơm có thể tích hành trình cố định (bơm bánh răng trong, ngồi; bơm trục vít)

- Bơm có thể tích hành trình thay đổi được(bơm piston hướng kính, hướng trục)

- Bơm có khả năng điều chỉnh nhiều thơng số: điều chỉnh áp suất; lưu lượng hoặc

công suất…

Bảng 3.3 Quy trình hướng dẫn khảo sát bộ nguồn thủy lực

Nội dung

Phương pháp

chủ đạo

Hoạt động

Ghi chú

Giáo viên

Học sinh

Khảo sát

bộ nguồn

thủy lực.

Hướng

dẫn

thao tác.

Hướng

dẫn

cách tháo lắp

các thiết bị.

Hướng dẫn

tìm hiểu cấu

tạo, nguyên

lý hoạt động

và cách sử

dụng.

Hướng dẫn

kiểm tra cơ

bản:

- Động cơ

bơm

thủy

lực;

- Bộ điều

chỉnh áp suất

- Bộ đồng hồ

đo áp suất

- Thùng chứa

dầu

- Các ổng ra

P; cổng hồi

dầu T

Khảo sát và

thao tác lại

cách kiểm

tra các thiết

bị đã hướng

dẫn.

</div>
(47)<div class='page_container' data-page=47>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 47

Bài tập thực hành:

Em hãy kiểm tra và vận hành hệ thống xứ lý bộ nguồn thủy lực theo yêu cầu

3.2 Kiểm tra các val dầu

Bảng 3.4 Bảng cấu tạo và kí hiệu các van thủy lực

Tên

Cấu tạo và kí hiệu

Tác động

Van đảo chiều 2/2

Nút nhấn bằng

tay

Van điều khiển

bằng điện hoặc

tay

Van đảo chiều 3/2

Nút nhấn bằng

tay

Van điều khiển

bằng điện hoặc

tay

Van đảo chiều 4/2

Nút nhấn bằng

</div>
(48)<div class='page_container' data-page=48>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 48

Van điều khiển

bằng điện hoặc

tay

Van đảo chiều 4/3

Điều khiển gián

tiếp

hai

phía

bằng điện từ

Bảng 3.5 Quy trình khảo sát các van dầu điều khiển thủy lực

Nội

dung

Phương pháp

chủ đạo

Hoạt động

Ghi chú

Giáo viên

Học sinh

Khảo

sát van

dầu

điều

khiển

thủy

lực.

Hướng

dẫn

thao tác.

Hướng

dẫn

cách tháo lắp

các thiết bị.

Hướng dẫn

tìm hiểu cấu

tạo, nguyên

lý hoạt động

và cách sử

dụng.

Hướng dẫn

kiểm tra cơ

bản các van

điều

khiển

thủy lực

</div>
(49)<div class='page_container' data-page=49>

KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 49

Bài tập thực hành:

Em hãy kiểm tra và vận hành các van dầu theo yêu cầu.

3.3 Kiểm tra các cơ cấu chấp hành

Cơ cấu chấp hành thủy lực bao gồm xy lanh và động cơ

+ Xy lanh thủy lực, người ta cũng sử dụng hai loại xy lanh cơ bản:

- Xy lanh tác dụng đơn (Single- acting cylinder): Xy lanh tác dụng đơn thực hiện

biến đổi năng lượng thủy lực thành cơ năng chỉ cho một chiều, chiều ngược lại: do lực

từ bên ngồi hoặc lị xo phản hồi của nó. Xy lanh tác dụng đơn thường được sử dụng

làm cơ cấu nâng, bàn nâng, bàn kẹp…

- Xy lanh tác dụng kép (Double- acting cylinder)

+ Động cơ thủy lực dùng để biến đổi năng lượng thủy lực thành cơ năng và tạo

nên chuyển động quay hoặc xoay lắc – đối với các động cơ hạn chế góc quay. Cũng như

các xi lanh thuỷ lực, các động cơ thuỷ lực cũng được điều khiển bẳng các van điều khiển

đảo chiều. Động cơ thủy lực cũng có cấu tạo và các thơng số tương tự bơm thủy lực.

Bảng 3.6 Bảng cấu tạo và kí hiệu các xy lanh thủy lực

Tên

Cấu tạo và kí hiệu

Ghi chú

Xy lanh đơn

Xy lanh kép

Xy lanh kép vi sai tỉ

lệ 21

Xy lanh kép đồng

bộ

Xy lanh kép có đệm

giảm chấn

</div>
(50)<div class='page_container' data-page=50>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 50

Động cơ thủy lực

Kiểu bánh răng

Động cơ festo quay

2 chiều

Bảng 3.7 Quy trình khảo sát các cơ cấu chấp hành thủy lực

Nội

dung

Phương pháp

chủ đạo

Hoạt động

Ghi chú

Giáo viên

Học sinh

Khảo sát

các

cơ

cấu chấp

hành

thủy lực.

Hướng

dẫn

thao tác.

Hướng

dẫn

cách tháo lắp

các thiết bị.

Hướng dẫn

tìm hiểu cấu

tạo, nguyên

lý hoạt động

và cách sử

dụng.

Hướng dẫn

kiểm tra cơ

bản xy lanh

và động cơ

thủy lực

Khảo sát và

thao tác lại

cách kiểm

tra các thiết

bị đã hướng

dẫn.

Bài tập thực hành:

Em hãy kiểm tra và vận hành các cơ cấu chấp hành thủy lực theo yêu cầu.

3.4 Kiểm tra Van tiết lưu

</div>
(51)<div class='page_container' data-page=51>

KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 51

kiệm năng lượng khi giảm lưu lượng, để điều chỉnh tốc độ cơ cấu chấp hành thì ở một

số hệ thống hiện đại, đã phối hợp điều chỉnh tốc độ truyền động bơm một cách đồng bộ.

Về cơ bản, người ta chia các van này theo hai nhóm chức năng: van hạn chế lưu

lượng và van điều chỉnh lưu lượng.

+ Van hạn chế lưu lượng có vai trị là cản trở dòng chảy. Mức độ cản trở phụ

thuộc vào diện tích cắt ngang của dịng chảy, dạng hình học của khe hẹp và độ nhớt của

chất lỏng. Đối với bộ hạn chế lưu lượng, khi dòng thuỷ lực chảy qua, do ma sát sẽ gây

tổn hao áp suất và đồng thời vận tốc dòng chảy tăng lên. Các van hạn chế lưu lượng

khơng có khả năng điều chỉnh trở lực, thực tế ít được sử dụng và thường kèm theo van

giới hạn áp suất.

+ Van điều chỉnh lưu lượng (còn gọi là van tiết lưu) có dạng tạo và thay đổi trở

lực (điều chỉnh được), có dạng hằng số trở lực chịu ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ.

Trong công nghiệp, người ta sử dụng các van điều chỉnh lưu lượng với các yêu cầu khác

nhau trong điều khiển hệ thống thủy lực.

Bảng 3.8 Bảng cấu tạo và kí hiệu các van điều chỉnh lưu lượng

Tên

Cấu tạo và kí hiệu

Ghi chú

Van hạn chế lưu

lượng

Van tiết lưu 2

chiều

Có điều chỉnh

Van ổn định tốc

độ

</div>
(52)<div class='page_container' data-page=52>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 52

Van 1 chiều

Khơng điều khiển

Có điều khiển mở

dịng ngược

Có điều khiển khóa

dịng thuận

Dạng kép có điều

khiển

Bảng 3.9 Quy trình khảo sát các van tiết lưu điều khiển thủy lực

Nội dung

Phương pháp

chủ đạo

Hoạt động

Ghi chú

Giáo viên

Học sinh

Khảo sát

van

tiết

lưu

điều

khiển

thủy lực.

Hướng

dẫn

thao tác.

Hướng

dẫn

cách tháo lắp

các thiết bị.

Hướng dẫn

tìm hiểu cấu

tạo, nguyên

lý hoạt động

và cách sử

dụng.

Hướng dẫn

kiểm tra cơ

bản các van

tiết lưu

</div>
(53)<div class='page_container' data-page=53>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 53

Bài tập thực hành:

Em hãy kiểm tra và vận hành các van tiết lưu dầu thủy lực theo yêu cầu.

3.5 Kiểm tra Van áp suất

Trong hệ thống thủy lực, van áp suất có nhiệm vụ kiểm tra và điều chỉnh tự động

áp suất nguồn cung cấp, cơ cấu chấp hành cũng như trong các đường ống.

Có thể chia các van áp suất thành hai loại chính:

- Van tràn (Pressure relief valve);

- Van điều áp (Pressure regulator).

Bảng 3.10 Bảng cấu tạo và kí hiệu các van áp suất

Tên

Cấu tạo và kí hiệu

Ghi chú

Van tràn giới hạn

áp suất

Áp suất trong một

hệ thống được đặt

và giới hạn nhờ vào

loại van này. Áp

suất cần giám sát

được đưa tới đầu

vào (P) của van.

</div>
(54)<div class='page_container' data-page=54>

KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 54

Van điều áp 3 cửa

Cơng tắc áp suất

Bảng 3.11 Quy trình khảo sát các van áp suất thủy lực

Nội dung

Phương pháp

chủ đạo

Hoạt động

Ghi chú

Giáo viên

Học sinh

Khảo sát

van

áp

suất thủy

lực.

Hướng

dẫn

thao tác.

Hướng

dẫn

cách tháo lắp

các thiết bị.

Hướng dẫn

tìm hiểu cấu

tạo, nguyên

lý hoạt động

và cách sử

dụng.

Hướng dẫn

kiểm tra cơ

bản các van

áp suất thủy

lực.

Khảo sát và

thao tác lại

cách kiểm

tra các thiết

bị đã hướng

dẫn.

Bài tập thực hành:

</div>
(55)<div class='page_container' data-page=55>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 55

CHƯƠNG 4: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG THỦY LỰC

Giới thiệu:

Mục tiêu:

+ Trình bày được nguyên lý hoạt động của hệ thống truyền động thủy lực

+ Thiết kế được hệ thống truyền động thủy lực

4.1.Thiết kế mạch ứng dụng chuyển động tịnh tiến

4.1.1 Tổng quát thiết kế hệ thống điều khiển thủy lực

Mạch điều khiển được xem như là một quả tim của của một hệ thống làm việc

khí nén và thủy lực. Do đó nhiệm vụ thiết kế hoàn chỉnh một mạch điều khiển đảm bảo

được sự đúng đắn về nguyên lý hoạt động, đơn giản, tin cậy, ổn định và linh hoạt là hết

sức được quan tâm. Muốn như vậy, cơ bản ta phải thực hiện trình tự những bước sau:

+ Biễu diễn sơ đồ chức năng của quá trính điều khiển.

+ Viết chương trình điều khiển của các bước làm việc trong quá trình.

+ Xây dựng mạch điều khiển trên cơ sở của phương trình điều khiển.

Dựa vào biểu đồ trạng thái hoạt động theo thời gian của quá trình làm việc hệ

thống, dựa vào lý thuyết đại số Boole và các phần tử có chức năng nhớ trạng thái ta có

thể viết ra được các phương trình các bước điều khiển của q trình.

Ta có thể tối ưu các phương trình điều khiển đó tới mức chứa ít tham số biến vào

ra càng ít để đơn giản mạch điều điều khiển và giảm tốn kém về sử dụng các phần tử

không cần thiết.

Ví dụ

</div>
(56)<div class='page_container' data-page=56>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 56

Quy trình điều khiển piston để nén chặt các bã đậu thành các khối bánh. Tại các

vị trí S0, S1 và S2 có các cơng tắc hành trình tương ứng x0, x1 và x2. Nút nhấn thức

hiện hành trình ép là Sp. Đầu tiên piston chạy với tốc độ v1 trong đoạn hành trình không

ép S0 S1, và sẽ chạy chậm với v2 trong hành trình ép S1S2. Gặp S2 piston sẽ giật lùi về

với vận tốc lớn nhất v3 và kết thúc chu kỳ ép tại S0. (chú ý: v3> v1 > v2). Với nguyên

lý hoạt động của quy trình ép ta xây dựng được sơ đồ mạch động lực như sau:

Bước 0-1

Tại vị trí khởi đầu của bước 0 – 1, khi đồng thời S0 bị tác động và nút Sp được

nhấn thì thực hiện bước 0–1, tức là A+ thực hiện. Và nó vẫn thực hiện sau khi ta thả nút

nhấn điều này phải nhớ trạng thái của A+.

Phương trình viết như sau:

K 0 =[(S p

∧ S0 )∨ K] ∧ S1

Bước 1-2

Tại vị trí 1, tín hiệu S1 tác động kết thúc bước 0-1 và thực hiện bước 1-2, cũng

là A+ nhưng vận tốc v1. Khi thực hiện 1-2 thì S1 sẽ thơi tác động, vẫn thực hiện A+ tức

là phải nhớ trạng thái này

Phương trình viết như sau:

K1 =[(S1 ∨ K1) ∧ S2 ] ∧ K 2

Bước 2-3

Khi piston gặp S2 thì kết thúc bước 1-2 và thực hiện bước giật lùi 2-3 (A-) và kết

thúc tại S0. Khi thực hiện bước 2-3 thì S2 thơi tác động nhưng A- vẫn hoạt động, tức

phải có nhớ trạng thái của nó.

Phương trình được viết như sau:

K 2 =(S 2 ∨ K 2 ) ∧ S0

Vẽ sơ đồ mạch điều khiển

</div>
(57)<div class='page_container' data-page=57>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 57

- Mỗi phương trình điều khiển có thể xem như là một tầng. Trong đó Kn là hàm

của các tầng và được gán cho các đầu ra cơng suất của các van điều khiển.

Hình 4.2 Mạch điện điều khiển hệ thống điều khiển thủy lực

4.1.2 Một vài sơ đồ mạch ứng dụng điều khiển thủy lực

Ứng dụng

Sơ đồ điều khiển

</div>
(58)<div class='page_container' data-page=58>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 58

Điều khiển xy lanh dùng

van đảo chiều 3/2

</div>
(59)<div class='page_container' data-page=59>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 59

Ứng dụng van một chiều

không điều khiển

</div>
(60)<div class='page_container' data-page=60>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 60

Ứng dụng van giới hạn

áp suất

</div>
(61)<div class='page_container' data-page=61>

KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 61

Ứng dụng đóng mở nắp

lị nung

Ứng dụng máy khoan chi

tiết bằng tay

</div>
(62)<div class='page_container' data-page=62></div>
(63)<div class='page_container' data-page=63>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 63

Bài tập thực hành:

Em hãy thiết kế, mô phỏng, vận hành mạch điều khiển tịnh tiến theo yêu cầu.

4.2.Thiết kế mạch ứng dụng chuyển động quay

Ứng dụng

Sơ đồ điều khiển

Điều khiển động cơ

dùng van đảo chiều

2/2

Điều khiển động cơ

dùng van đảo chiều

3/2

</div>
(64)<div class='page_container' data-page=64>

KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 64

Cuộn đường ống

dẫn dầu

Ứng dụng lắ ráp chi

tiết

</div>
(65)<div class='page_container' data-page=65>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 65

Bài tập thực hành:

</div>
(66)<div class='page_container' data-page=66>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Nguyễn Ngọc Phương, Hệ thống điều khiển bằng khí nén, NXB Giáo dục

1999.

[2] Lê Văn Tiến Dũng, Điều khiển khí nén và thuỷ lực, Trường ĐHCN

TPHCM.

</div>
(67)<div class='page_container' data-page=67>

KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 67

PHỤ LỤC

PHẦN MỀM MƠ PHỎNG ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC KHÍ NÉN

1.Giới thiệu chung

FluidSIM là một phần mềm hoàn hảo cho sự sáng chế, mô phỏng, giảng dạy và

nghiên cứu các mạch điện-khí nén, thủy lực và các mạch số. Tất cả các chức năng của

chương trình tương tác với nhau 1 cách trơn tru, kết hợp các hình thức đa phương tiện

và các nguồn thông tin khác nhau trong một biểu mẫu có thể truy nhập được 1 cách dễ

dàng. FluidSIM kết hợp một trình biên tập sơ đồ mạch trực quan với những mô tả chi

tiết về tất cả các thành phần, các bức ảnh cấu thành, các hoạt ảnh về hình chiếu cắt và

các chuỗi video.

Các điểm nổi bật:

- Các thư viện thành phần có thể mở rộng và tùy chỉnh được

- Ký hiệu các bộ phận cấu thành theo DIN ISO 1219

- Có nhiều chức năng CAD hơn và các chức năng được cải thiện đáng kể (căn

chỉnh, nhóm và vẽ các layer…)

- Mơ-đun xây dựng van

- Chức năng in ấn mới với nhiều khả năng tùy chỉnh khác nhau

- Các phiên bản danh sách các phần tự động hóa và có thể tùy chỉnh được

- Bộ mô tả kết nối

- Bộ ghi và thể hiện trực quan của các giá trị ấn định

- Hỗ trợ các đơn vị đo không thuộc hệ đo lường quốc tế (lbf, psi, gal)

- Giao diện thích hợp

- Tài liệu giảng dạy được sửa đổi và cập nhật

- Được tối ưu hố cho Windows 98/ME/2000/XP

- Sự mơ phỏng các thành phần số

- Đánh số đường dẫn hiện hành và chuyển đổi bảng các phần tử một cách tự động

- Thư viện sơ đồ mạch được mở rộng và đã được sửa đổi

</div>
(68)<div class='page_container' data-page=68>

KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 68

- Van tiết lưu chạy bằng khí nén mới

2. Cài đặt phần mềm Festo Fluidsim 4.2

Từ bộ cài fluidsim 4.2, Double click vào file chạy:

</div>
(69)<div class='page_container' data-page=69>

KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 69

- Khi chọn “yes” trên cửa sổ sẽ hiện ra. Click chuột vào lựa chọn “next”:

- Sau đó lựa chọn thư mục nơi đến. Thường các phần mềm đã mặc định nơi đến là ổ C

– Program file. Click chuột vào lựa chọn “next”

</div>
(70)<div class='page_container' data-page=70>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 70

Trên màn hình sẽ hiện ra ta chọn “next” để bổ xung các biểu trên màn hình destop.

</div>
(71)<div class='page_container' data-page=71>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 71

Chương trình bắt đầu được cài đặt:

</div>
(72)<div class='page_container' data-page=72>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 72

Màn hình máy tính hiện ra giao diện phần mềm mô phỏng

3. Hướng dẫn sử dụng

3.1. Thao tác với tập tin chương trình

</div>
(73)<div class='page_container' data-page=73>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 73

- Mở File đã có: File/Open hoặc tổ hợp phím Crtl + O

- Lưu File: File/Save hoặc tổ hợp phím Crtl + S

-Lưu File mới từ File sẵn có: File/Save As

3.2. Thêm các thiết bị điện khí nén

3.2.1. Thiết bị khí nén

a.Các thành phần cung cấp (Suply Elements)

b.Cơ cấu chấp hành (Actuators)

Thay đổi tùy chọn cho xy lanh

</div>
(74)<div class='page_container' data-page=74>

KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 74

Bước 2: Chọn các tùy chọn cho xy lanh

- Kiểu xy lanh tác động đơn hoặc đôi (Mục Configuration)

+ xy lanh tác động đơn (Single acting) Nếu chọn tự trả về thì nhấn chọn mục

Spring return (đối với xy lanh đơn)

+ xy lanh tác động kép (Double acting)

Sử dụng thước đo khoảng cách để tạo cơng tắc hành trình cho Xy lanh:

</div>
(75)<div class='page_container' data-page=75>

KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 75

Bước 2: Lấy thước đo bằng cách kéo thả từ Hierachical View mục Actuator

đặt vào Xy lanh.

Bước 3: Đặt vị trí cho các contact hành trình.

Ví dụ: S1 đặt Begin là 0 và End là 0 (điểm đầu của hành trình)

S2 đặt Begin là 100 và End là 100 (điểm cuối của hành trình)

</div>
(76)<div class='page_container' data-page=76>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 76

c. Van (Valves)

Thay đổi cấu hình Valves

Bước 1: Chọn Valve và bấm phải chọn mục Properties

Bước 2: Thay đổi cấu hình Valve

Mỗi valve có hai vị trí chọn tương ứng với vị trí bân trái và bên phải, nếu

muốn tác động bên nào thì ta chọn bên đó. Các mục có thể chọn:

- Kiểu tác động

+ Bằng tay (Manually) như: nút nhấn, bàn đạp…

+ Cơ học đầu dị (Mechanically) như: hành trình, đầu dị…

</div>
(77)<div class='page_container' data-page=77>

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 77

Ví dụ: valve khi đặt lại cấu hình Valve 5/2 tác động bằng điện – khí nén,

khơng duy trì.

3.2.2. Thiết bị điều khiển điện

a. Cơ cấu chấp hành

b.Nguồn cung cấp

</div>
(78)<div class='page_container' data-page=78>

KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Trang 78

3.3.Mơ phỏng

Sau khi vẽ hồn thiện sơ đồ mạch điện khí nén ta thực hiện mô phỏng bằng

cách:

- Bước 1: Vào chế độ mô phỏng, chọn một trong các mục

Excute/Start; Excute/Stop; Excute/Pause

</div>

Giáo trình Truyền động Thủy lực và khí nén

<b>ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH </b>

<b>TRƯỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ KỸ THUẬT </b>

<b>THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH </b>

<b> </b>

<b> </b>

<b> </b>

<b> </b>

<b>GIÁO TRÌNH </b>

<b>MƠN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC VÀ KHÍ NÉN </b>

<b>NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ </b>

<b>TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG </b>

<b>Tháng 6 , năm 2020 </b>

<b> </b>

<b>ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH </b>

<b>TRƯỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ KỸ THUẬT </b>

<b>THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH </b>



<b> </b>

<b> </b>

<b>GIÁO TRÌNH </b>

<b>MƠN HỌC: TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC VÀ KHÍ NÉN </b>

<b>NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ </b>

<b>TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG </b>

<b> </b>

<b>THÔNG TIN CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI </b>

Họ tên: Trầm Tiến Thịnh

Học vị: Thạc sỹ

Email:

<b>TRƯỞNG KHOA </b>

<b>TỔ TRƯỞNG </b>

<b>BỘ MÔN </b>

<b>CHỦ NHIỆM </b>

<b>ĐỀ TÀI </b>

<b>HIỆU TRƯỞNG </b>

<b>DUYỆT </b>

<b>Tháng 12, năm 2020 </b>

<b>TUN BỐ BẢN QUYỀN </b>

Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể được phép

dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.

Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh

thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.

<b>LỜI GIỚI THIỆU </b>

Cùng sự phát triển không ngừng của lĩnh vực tự động hóa, ngày nay các thiết bị

truyền dẫn, điều khiển khí nén thủy lực sử dụng trong máy móc trở nên rộng rãi ở hầu

hết các lĩnh vực công nghiệp như máy công cụ CNC, phương tiện vận chuyển, máy dập,

máy xây dựng, dây chuyền chế biến thực phẩm,… do những thiết bị này làm việc linh

hoạt, với kích thước nhỏ gọn và lắp đặt dễ dàng ở những không gian chật hẹp so với các

thiết bị truyền động và điều khiển bằng cơ khí hay điện.

Nhằm trang bị cho HSSV của trường Cao đẳng Kinh tế Kỹ thuật TP.HCM khối

ngành kỹ thuật nói chung, ngành Cơ khí nói riêng các kiến thức và kỹ năng tốt nhất để

tiếp cận nhanh chóng với các thiết bị của hệ thống điều khiển khí nén trong thực tế, bằng

những kinh nghiệm được đúc kết được từ thực tiễn và từ thực tế giảng dạy, cũng như

tham khảo một số tài liệu đáng tín cậy, tác giả đã biên soạn ra quyển giáo trình dùng để

giảng dạy trình độ Trung cấp nghề Cơ khí chế tạo và trình độ Cao đẳng nghề Cơng nghệ

kỹ thuật Cơ khí. Hy vọng với nội dung của quyển giáo trình này, HSSV có thể tính tốn,

thiết kế, lắp đặt và điều khiển được một hệ thống truyền dẫn khí nén theo các yêu cầu

khác nhau.

Cấu trúc của quyển giáo trình này được chia làm 4 chương:

Chương 1: Khảo sát bộ thực hành khí nén

Chương 2: Hệ thống điều khiển bằng khí nén

Chương 3: Khảo sát bộ thực hành thủy lực

Chương 4: Hệ thống điều khiển bằng thủy lực

Trong quá trình biên soạn giáo trình này, khơng thể tránh khỏi những thiếu sót.

Rất mong sự đóng góp để giáo trình hồn thiện hơn.

<i>TP.Hồ Chí Minh, ngày……tháng năm 2020 </i>

<b>MỤC LỤC </b>

<b>TRANG </b>

Lời giới thiệu

……….

<b>GIÁO TRÌNH MƠN HỌC </b>

<b>Tên mơn học: Truyền động thủy lực và khí nén </b>

<b>Mã mơn học/mơ đun: </b>

<b>Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trị của mơn học/mơ đun: </b>

- Vị trí: Mơn học Truyền động thủy lực và khí nén được học trong học kỳ IV (hệ phổ

thông), Học kỳ III (hệ cơ sở)

- Tính chất: Mơn học Truyền động thủy lực khí nén là mơn học tự chọn

- Ý nghĩa và vai trị của mơn học/mô đun:

<b>Mục tiêu của môn học/mô đun: </b>

- Về kiến thức: