Giáo trình Truyền động thủy lực và khí nén (Ngành: Công nghệ kỹ thuật cơ khí) - CĐ Kinh tế Kỹ thuật TP.HCM

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRANG BÌA
Trước nghiệm thu

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


Chương
ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRANG PHỤ BÌA
Trước nghiệm thu

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

CHỦ NHIỆM

BỘ MÔN

ĐỀ TÀI

HIỆU TRƯỞNG
DUYỆT

Tháng 12, năm 2020

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ

Trang 2


Chương

TUYÊN 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.

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ

Trang 3


Chương
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 toán,
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

Tham gia biên soạn
Trầm Tiến Thịnh

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ

Trang 4


Chương

MỤC LỤC
TRANG
Lời giới thiệu

…………….

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

…………….

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ

Trang 5


Chương
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/mơ đun:
Mục tiêu của mơn 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.

- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Hình thành kỹ năng tự học và làm việc nhóm

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ

Trang 6


Chương
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 không 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 trò 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) khơng vượt qua 1.0bar cụ thể như sau:
- Tổn thất áp suất trong ống dẫn chính 0.1bar
KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ

Trang 7


Chương
- 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.
+ Mạng đường ống được lắp ráp di động (ví dụ như đường ống trong dây chuyền
hoặc trong máy móc thiết bị). Mạng đường ống lắp ráp di động đa dạng hơn mạng đường
ống lắp ráp cố định. Ngoài những đường ống bằng kim loại có thành ống mỏng như ống
dẫn bằng đồng, người ta còn sử dụng thêm các loại ống dẫn bằng nhựa, vật liệu tổng
hợp, các đường ống dẫn bằng cao su. Đường kính ống dẫn được lựa chọn phải tương
ứng với đường kính mối nối của phần tử điều khiển.
KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ

Trang 8


Chương
Ngoài 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 công 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

Hình 1.4 Máy nén kiểu cánh gạt

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ

Trang 9


Chương

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 bơi 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

Hình 1.7 Hình dạng van lọc và kí hiệu
KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ

Trang 10


Chương
+ Van điều chỉnh áp suất có cơng dụng giữ cho áp suất khơng 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
Khảo sát
bộ nguồn
và lọc khí
nén.

Phương pháp

chủ đạo

Hoạt động
Giáo viên

Hướng
thao tác.

dẫn Hướng dẫn
tìm hiểu cấu
Hướng
dẫn tạo, nguyên
cách tháo lắp lý hoạt động
và cách sử
các thiết bị.
dụng.

Học sinh

Ghi chú

Khảo sát và
thao tác lại
cách kiểm
tra các thiết
bị đã hướng
dẫn.

Hướng dẫn
kiểm tra các

thông số cơ
bản: áp suất,
dầu,
hơi
nước, động
cơ máy nén.

KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

Trang 11


Chương

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.

Hình 1.9 Cấu trúc của mạch điều khiển và các phần tử khí nén
KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ

Trang 12


Chương
+ 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, nịng 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 dịng 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….

Hình 1.11 Kí hiệu cửa van đảo chiều
KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ

Trang 13


Chương
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 “, thông thường vị trí “b” là vị trí “ khơng”.
Bảng 1.2 Bảng quy ước cửa nối van

Tên cửa

Theo ISO 5599

Theo ISO 1219

Cửa cấp nguồn khí

1

P

Cửa nối tải

2, 4, 6, …

A, B, C…

Cửa xả khí

3, 5, 7, …

R, S, T …

Cửa nối với tín hiệu điều khiển

12, 14, …

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
Kí hiệu chung

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ

Trang 14


Chương
Kí hiệu

Ghi chú
Tín hiệu tác động bằng tay

Tác động bằng cơ

Tác động bằng khí nén

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ

Trang 15


Chương
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

+ Van logic AND là van khi có dịng khí nén qua đi vào cửa 12 sẽ đẩy pít- tơng
trụ của van sang vị trí bên phải , chặn cửa 12 lại. Khi có dịng khí nén đi vào cửa 14 sẽ
đẩy pít- tơng trụ của van sang vị trí bên trái, chặn cửa 14 lại. Khi có đồng thời dịng khí
nén đi vào cửa 12 và 14, sẽ có dịng khí nén đi ra ở cửa 2. Như vậy van logic AND có
chức năng là nhận tín hiệu điều khiển cùng một lúc ở những vị trí khác nhau trong hệ
thống điều khiển.
KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ

Trang 16


Chương

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
Khảo sát
và kiểm
tra các van

điều khiển
bằng khí
nén

Phương pháp
chủ đạo
Hướng
dẫn
nguyên lý hoạt
động của các
van điều khiển.

Hoạt động
Giáo viên

Hướng dẫn
tìm hiểu cấu
tạo, nguyên
lý hoạt động
Hướng
dẫn và cách sử
thao tác, cách dụng các van
sử dụng và điều khiển
kiểm tra các Hướng dẫn
van điều khiển. kiểm tra các
thơng số cơ
bản
và
những lưu ý
khi sử dụng

van
điều
khiển

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ

Học sinh

Ghi chú

Khảo sát và
thao tác lại
cách kiểm
tra các van
đã hướng
dẫn.

Trang 17


Chương

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 - tông 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.

Hình 1.17 Cấu tạo và kí hiệu xy lanh tác động đơn
KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ

Trang 18


Chương
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.
+ Khơng 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

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ

Hoạt động
Giáo viên

Học sinh

Ghi chú

Trang 19


Chương
Khảo sát
và kiểm
tra cơ cấu

chấp hành

Hướng
dẫn
nguyên lý hoạt
động của các
cơ cấu chấp
hành.

Hướng dẫn
tìm hiểu cấu
tạo, nguyên
lý hoạt động
và cách sử
Hướng
dẫn dụng các cơ
chấp
thao tác, cách cấu
sử dụng và hành.
kiểm tra các cơ Hướng dẫn
cấu chấp hành. 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 dịng 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
Van tiết lưu có tiết diện thay đổi điều chỉnh được lưu lượng dòng chảy qua van,
tiết lưu được cả hai chiều của dịng khí nén đi từ 1 qua 2 và ngược lại. Tiết diện được
thay đổi bằng vít điều chỉnh.

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ

Trang 20

Chương

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 lò 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 không 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

Hoạt động
Phương pháp
Giáo viên
chủ đạo

Khảo sát
và kiểm
tra van tiết
lưu

Hướng
dẫn

nguyên lý hoạt
động của các
van tiết lưu.

Hướng dẫn
tìm hiểu cấu
tạo, nguyên
lý hoạt động
Hướng
dẫn và cách sử
thao tác, cách dụng các van
sử dụng và tiết lưu.
kiểm tra các Hướng dẫn
van tiết lưu.
kiểm tra các
van tiết lưu
và những lưu
ý khi sử
dụng van tiết
lưu.

KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

Học sinh

Ghi chú

Khảo sát và
thao tác lại
cách kiểm

tra các van
tiết lưu đã
hướng dẫn.

Trang 21


Chương
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
Van điều chỉnh áp suất có cơng dụng giữ cho áp suất khơng đổi ngay cả khi có
sự thay đổi bất thường của tải trọng làm việc ở phía đường ra hoặc sự dao động của áp
suất đường vào van. Khi điều chỉnh trục vít, tức là điều chỉnh vị trí của đĩa van, 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 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.

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ

Trang 22


Chương

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

Khảo sát
và kiểm
tra van áp
suất

Hướng
dẫn
nguyên lý hoạt
động của các
van áp suất.

Hoạt động
Giáo viên

Hướng dẫn
tìm hiểu cấu
tạo, nguyên
lý hoạt động
Hướng
dẫn và cách sử
thao tác, cách dụng các van
sử dụng và áp suất.
kiểm tra các Hướng dẫn
van tiết lưu.
kiểm tra các
van van áp
suất
và
những lưu ý
khi sử dụng
van áp suất.

Học sinh

Ghi chú

Khảo sát và
thao tác lại
cách kiểm
tra các van
van áp suất
đã hướng
dẫn.

Bài tập thực hành:
Em hãy kiểm tra và vận hành các van áp suất khí nén theo yêu cầu.

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ

Trang 23


Chương
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:
Xy- lanh tác dụng hai chiều 1.0 sẽ đi ra, khi tác động vào nút bấm 1.2 hoặc 1.4. Muốn
xy- lanh lùi về, thì phải tác động đồng thời 2 nút bấm 1.6 và 1.8.
KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ

Trang 24


Chương
+ 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.

Hình 2.4 Kí hiệu các bước và lệnh thực hiện.

KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ

Trang 25