Peter Croser, Frank Ebel

Khớ neựn
Giaựo trỡnh trỡnh ủoọ cụ baỷn 2
Mục lục
Festo Didactic
•
TP101

3
Mục lục Những chú ý về trình bầy của giáo trình 8
Chương A: Giáo trình

Phần 1 – Đặc điểm và những ứng dụng của khí nén 11
1.1 Ôn tập về khí nén 12
1.2 Khí nén và thiết kế hệ thống điều khiển 18
1.3 Cấu trúc và dòng tín hiệu của hệ thống khí nén 19

Phần 2 – Phần tử của hệ thống khí nén 23
2.1 Máy nén khí và phân phối 24
2.2 Van khí nén 27
2.3 Phần tử xử lý 33
2.4 Thiết bò động lực 34
2.5 Hệ thống 35

Chương 3 – Ký hiệu và tiêu chuẩn trong công nghệ khí nén 39
3.1 Ký hiệu và mô tả phân tử 40
3.2 Yêu cầu an toàn cho hệ thống khí nén 51


5.10 Ví dụ 4: Chức năng lô gic: OR 81
5.11 Bài tập 4: Chức năng lô gic: OR 83
5.12 Ví dụ 5: Mạch nhớ và điều khiển tốc độ xy lanh 85
5.13 Bài tập 5: Mạch nhớ và điều khiển tốc độ xy lanh 88
5.14 Bài tập 6: Van xả nhanh 90
5.15 Ví dụ 6: Điều khiển phụ thuộc áp suất 92
5.16 Bài tập 7: Điều khiển phụ thuộc áp suất 94
5.17 Ví dụ 7: Van rơ le thời gian 96
5.18 Bài tập 8: Van rơ le thời gian 99

Festo Didactic
•
TP101

5
Mục lục

Chương 6 – Phát triển mạch khí nén nhiều cơ cấu chấp hành 101
6.1 Điều khiển nhiều cơ cấu chấp hành 102
6.2 Ví dụ 8: Chuyển động phối hợp 102
6.3 Ví dụ 9: Sự trùng tín hiệu 107
6.4 Khử trùng tín hiệu bằng van đảo chiều 109
6.5 Ví dụ 10: Van đảo chiều 109
6.6 Ví dụ 11: Van đảo chiều 112

Chương 7 – Sửa lỗi của hệ khí nén 115
7.1 Tài liệu 116
7.2 Nguyên nhân và hiệu ứng của sự trục trặc 116
7.3 Bảo trì 120


Chương 4 – Van điều khiển hướùng 179
4.1 Cấu hình và cấu trúc 180
4.2 Van 2/2 181
4.3 Van 3/2 181
4.4 Van 4/2 193
4.5 Van 4/3 195
4.6 Van 5/2 197
4.7 Van 5/3 200
4.8 Giá trò lưu lượng của van 201
4.9 Độ tin cậy vận hành của van 202

Chương 5 – Van một chiều, Van lưu lượng và Van áp suất, Van tổ
hợp 203
5.1 Van một chiều 204
5.2 Van lưu lượng 211
5.3 Van áp suất 216
5.4 Van tổ hợp 218

Festo Didactic
•
TP101

7
Mục lục Chương 6 – Hệ thống 223
6.1 Lựa chọn, so sánh sự hoạt động và môi trường điều khiển 224
6.2 Lý thuyết điều khiển 227
6.3 Thiết kế hệ thống điều khiển 231


Giáo trình này là một phần của hệ thống đào tạo của Hãng FESTO
DIDACTIC về tự động hoá và thông tin. Nó được thiết kế cho các khoá
đào tạo và cũng phù hợp cho mục đích tự học.
Cuốn sách này được chia thành các phần sau:
Phần A: Đào tạo
Phần B: Lý thuyết
Phần C: Bài giải các ví dụ

Phần A: Đào tạo
Khoá học này cung cấp các thông tin cần thiết cho chủ đề liên quan đến
việc sử dụng trong bài tập và ví dụ, nó phải được thực hiện theo trình tự.
Chủ đề được phân chia với chuyên sâu trong phần lý thuyết được đánh
dấu trong phần chữ.

Phần B: Lý thuyết
Phần này bao gồm thông tin chi tiết về các cơ sở lý thuyết. Các chủ đề
được sắp đặt theo khía cạnh lô gíc. Sinh viên có thể thực hiện qua phần
này theo từng chương hoặc sử dụng nó cho mục đích tham khảo.

Phần C: Bài giải các ví dụ
Phần này bao gồm các lời giải cho các bài tập trong phần A.
Danh mục toàn diện được thực hiện ở cuối mỗi giáo trình
.
Tư tưởng của giáo trình này là trợ giúp đào tạo trong giải pháp phân loại
chuyên môn trong cấu trúc trong nghề nghiệp cơ khí và điện kỹ thuật.
Trong trường hợp ngoại lệ thật sự là sinh viên được quyền lựa chọn chủ
đề liên quan để thực hiện qua các chương một cách độc lập.
Cuốn sách này có thể kết hợp với chương trình đào tạo hiện hành.

Festo Didactic
•
TP101

11
Chơng A-1


Qui trình công nghệ đã tạo ra vật liệu, thiết kế và quá trình sản xuất
đợc cải thiện về chất lợng nhiều hơn và phong phú hơn của các phần
tử khí nén, bởi vậy có nhiều đóng góp cho sử dụng rộng rãi phần tử khí
nén trong tự động hoá.

Xy lanh khí nén có vai trò quan trọng nh một đơn vị truyền động tịnh
tiến, bởi vì nó có:
Chi phí tơng đối rẻ,
dễ dàng lắp đặt,
cấu trúc đơn giản và chắc chắn và
sẵn sàng cung cấp các kích thớc và chiều dài hành trình khác nhau

Xy lanh khí nén có các tính năng sau:
Đờng kính 2,5 đến 320mm
Chiều dài hành trình 1 đến 2000mm
Các giá trị lực có thể 2 đến 45000N ở áp suất 6 bar
Tốc độ piston 0,1 đến 1.5 m/giây Festo Didactic

TP101

13
Chơng A-1
Hình. 1.1
Xy lanh tác dụng đơn


14
Chơng A-1

Hình1.2
ĐIểm chuyển đổi cho 2
băng chuyền Hình1.3
Máy cắt dùng khí nén Khí nén đợc sử dụng để thực hiện hoạt động gia công và làm việc.
Ví dụ:
Khoan
Tiện
Mài
Ca
Hoàn thiện
Định dạng
Điều khiển chất lợng
Festo Didactic

TP101

15
Chơng A-1
Ưu điểm và đặc điểm tiêu biểu của khí nén:


Để xác định chính xác phạm vi của ứng dụng khí nén, cũng cần thiết
phải làm quen với các đặc điểm tiêu cực:

Chuẩn bị Khí nén yêu cầu sự chuẩn bị tốt. Bụi và các chất ngng tụ không nên
có mặt nhiều trong khí nén.
Sự nén Không phảI lúc nào cũng đạt đợc tốc độ piston đồng nhất và không
thay đổi với khí nén
Yêu cầu về
lực
Khí nén chỉ kinh tế với một giá trị lực yêu cầu nào đó. ở điều kiện làm
việc bình thờng, áp suất công tác từ 600 đến 700 kPa (6 đến 7 bar) và
phụ thuộc vào dịch chuyển và tốc độ, giới hạn lực đầu ra khoảng 40000
N và 50000 N
Mức độ ồn Khí xả gây ồn. Vấn đề này còn tồn tại, tuy nhiên nó đợc giải quyết khá
rộng rãi bằng sự phát triển của vật liệu giảm âm và tiêu âm.
T 1.2
Nhợc điểm của khí nén

So sánh với các hình thức khác của năng lợng là một phần cần thiết
trong việc lựa chọn phơng pháp, khi ta thấy rằng khí nén nh một phần
điều khiển hoặc môi trờng làm việc. Sự đánh giá này bao quát toàn bộ
hệ thống từ tín hiệu vào (các cảm biến) thông qua phần điều khiển (bộ
xử lý) đến các bộ điều khiển và thiết bị điều khiển. Tất cả các hệ số phải
đợc suy nghĩ cụ thể:
Phơng pháp điều khiển phù hợp.
Các nguồn cung cấp có sẵn.
Khả năng chuyên môn.
Các hệ thống cài đặt hiện thời đợc tích hợp với kế hoạch mới.

Festo Didactic

Chất lỏng (thuỷ lực)
Khí nén (khí áp lực, dòng khí áp suất thấp)

Tiêu chuẩn lựa chọn cho phần điều khiển:
Độ tin cậy của các thiết bị
Độ nhạy với ảnh hởng môi trờng
Dễ dàng bảo dỡng và sửa chữa
Thời gian chuyển mạch của các bộ phận
Tốc độ tín hiệu
Tuổi thọ
Thay đổi của hệ thống điều khiển
Yêu cầu đào tạo cho ngời điều khiển và ngời bảo dỡng

Festo Didactic

TP101

18
Chơng A-1
1.2. Phát triển khí nén và hệ thống điều khiển
Phát triển sản phẩm khí nén có thể đợc xem xét trong một số phạm vi:
Các bộ khởi động
Các cảm biến và thiết bị đầu vào
Các bộ xử lý
Các phụ tùng
Các hệ thống điều khiển

Các yếu tố sau phải đợc tính đến trong sự phát triển các hệ thống khí
nén:
Độ tin cậy

Thiết bị đầu vào (các cảm biến)
Thiết bị xử lý (các bộ xử lý)
Thiết bị điều khiển
Các bộ phận năng lợng (các bộ truyền động).

Festo Didactic

TP101

20
Chơng A-1
Các thiết bị trong hệ thống đợc thể hiện bởi các ký hiệu chỉ rõ chức
năng của các thiết bị. Hình1.5
Hệ thống điều khiển khí nén

Festo Didactic

TP101

21
Chơng A-1
Một van điều khiển hớng có thể đợc sử dụng nh một đầu vào, một
thiết bị xử lý hoặc điều khiển. Đặc điểm tiêu biểu cho việc xác định rõ
từng bộ phận tới từng nhóm thiết bị riêng rẽ là cấu hình trong phạm vi
một hệ thống điều khiển.

Festo Didactic
•
TP101

23
Ch−¬ng A-2 Ch−¬ng 2

C¸c phÇn tö trong hÖ thèng khÝ nÐn

Festo Didactic
•
TP101

24
Chơng A-2
2.1 Máy nén khí và phân phối khí nén
Nguồn không khí cho một hệ thống khí nén đợc tính toán thích hợp và
luôn luôn đảm bảo chất lợng phù hợp. Không khí đợc nén bởi máy nén
khí và đợc đa tới hệ thống phân phối khí trong nhà máy.
Để đảm bảo chất lợng của khí nén là có thể chấp nhận, thiết bị xử lý khí
nén đợc sử dụng để chuẩn bị khí nén trớc khi cung cấp tới các hệ
thống điều khiển.
Sự hoạt động sai chức năng có thể giảm nhiều trong hệ thống nếu khí
nén đợc chuẩn bị chính xác. Một số khía cạnh phải đợc xem xét kỹ khi
chuẩn bị cung cấp khí nén:
Số lợng khí nén yêu cầu phải thoả mãn nhu cầu của hệ thống

25
Chơng A-2
Kính thớc đờng ống của hệ thống phân phối khí nén đợc lựa chọn
theo cách mà tổn thất áp suất từ bình tích áp tới các thiết bị tiêu thụ
trong trờng hợp lý tởng không vợt quá 10 kPa (0,1bar). Lựa chọn kích
thớc đờng ống bị ảnh hởng bởi:
Tỷ lệ lu lợng
Chiều dài đờng ống
Tổn thất áp suất cho phép
áp suất làm việc
Số các tiết lu trên đờng dẫn. Hình 2.1
Hệ thống phân phối khí

Các mạch vòng thờng xuyên đợc sử dụng nh các đờng ống chính.
Phơng pháp lắp đặt đờng ống cao áp cũng đạt đợc sự cung cấp khí
không đổi trong trờng hợp tiêu thụ khí nén cao. Các đờng ống phải
đợc lắp đặt theo hớng dòng chảy với độ dốc 1 đến 2%. Điều này đặc
biệt quan trọng trong trờng hợp đờng dẫn phân nhánh. Các chất
ngng tụ có thể đợc xả ra khỏi đờng ống ở điểm thấp nhất.
Bất kỳ nhánh nào của các điểm tiêu thụ khí nén, ở nơi mà đờng ống
dẫn đặt nằm ngang thì luôn luôn phải lắp đặt phía trên của đờng ống
dẫn chính.
Các đờng nhánh cho di chuyển chất ngng tụ đợc lắp đặt ở phía dới
của đờng ống dẫn chính.
Các van khoá có thể đợc sử dụng để khoá đờng dẫn khí nén nếu
những đờng dẫn khí nén này không đợc yêu cầu hoặc cần phải đóng
khi sửa chữa hoặc bảo dỡng thiết bị.